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Schlammhaltige Flüssigkeit zur Dickspülung beim Tiefbohren. Die Erfindung
betrifft schlammhaltige Flüssigkeiten und ihre Anwendung bei Öl-oder Gasschächten.
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Beim Bohren und beim Regulieren von Öl-und Gasquellen werden schlammhaltige
Flüssigkeiten benutzt. In sich drehende -Bohrvorrichtungen wird diese Flüssigkeit
eingeführt, und zwar durch das Bohrgestänge zu dem Bohrer selbst, und tritt dort
aus, um in dem Bohrloch aufzusteigen. Die Flüssigkeit dient nicht nur dazu, den
Bohrer selbst zu schmieren und auch das Bohrgestänge zu schmieren, sondern auch
dazu, die Bohrabfälle wegzuführen, so daß der Bohrer und das Bohrgestänge sich nicht
in dem Bohrloch festlaufen können. Die Drehbewegung veranlaßt die Bohrabfälle in
der Flüssigkeit in Schwebe zu verbleiben, so daß sie mit der Flüssigkeit in dem
Bohrloch aufsteigen. Die schlammhaltige Flüssigkeit wird in das Bohrloch mittels
einer Pumpe eingeführt, während die Flüssigkeit, welche die Bohrabfälle mit sich
trägt, in einem Setzgraben abgeleitet wird, wenn sie aus dem Bohrloch austritt.
Dort setzen sich die Bohrabfälle ab, während die Flüssigkeit der Quelle wieder zugeführt
wird, um einen neuen Kreislauf durchzumachen.
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Die schlammhaltige Flüssigkeit führt außerdem noch andere nützliche
Arbeiten bei Bohrarbeiten aus, nämlich das sogenannte Abschmieren und das Herunterhalten
von großem Druck. Das Durchfließen der Flüssigkeit in Berührung mit den unabgedeckten
Wänden des Bohrlochs unter hydrostatischem Druck der Flüssigkeitssäule veranlaßt
die Flüssigkeit, in die Wände einzudringen, wodurch tatsächlich eine Schlammwand
gebildet wird, welche die das Bohrloch umgebende Zone versiegelt oder abschmiert.
Außerdem dient das Gewicht der Flüssigkeitssäule dazu, den starken Druck von Gasen
o. dgl. zu unterdrücken, so daß die Quelle unter Kontrolle gehalten werden kann,
selbst wenn der Gasdruck ziemlich hoch werden sollte.
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Schlammenthaltende Flüssigkeiten werden auch im allgemeinen dazu benutzt,
um Quellen unter Kontrolle zu halten. Zu diesem Zweck wird die Flüssigkeit auf irgendeine
passende Art und Weise in das Bohrloch eingeführt, z. B. mittels einer Vorrichtung,
die als Schmierer bekannt ist, so daß das Bohrloch (oder selbst das Gehäuse) mit
der Flüssigkeit angefüllt wird, um den Gasdruck nicht nur auszugleichen, sondern
zu unterdrücken. Auf diese Art und Weise kann eine Quelle unter Kontrolle gehalten
werden, entweder zeitlich oder auch dauernd, oder die Quelle kann sogar »getötet«
werden.
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Die gewöhnliche schlammhaltige Flüssigkeit, die an Ort und Stelle
von der Quelle gewonnen wird, hat nicht die nötigen Eigenschaften, um sie befriedigend
zu machen. Eine sehr wichtige, wenn nicht die wichtigste Eigenschaft ist die, daß
das spezifische Gewicht der schlammhaltigen Flüssigkeit nicht
nur
genügend groß ist, um den Gasdruck herunterzuhalten, sondern dieses spezifische
Gewicht muß auch aufrechtgehalten werden können. Schlamm, der von Ton oder schiefrigem
Ton hergestellt ist, kann so dick sein, daß er kaum mit einer Pumpe fortbewegt werden
kann, und dabei mag das spezifische Gewicht nicht über 43 hinausgehen. Solch dicke
Flüssigkeit wird aber von Gas durchdrungen werden, d. h. das Gas, das in die dicke
Flüssigkeit eindringt und sich in dein Schlamm versetzt, wird die Flüssigkeitssäule
so erleichtern, daß der Gasdruck größer wird als der Druck der Flüssigkeitssäule,
so daß diese Säule von Schlammflüssigkeit aus dem Bohrloch ausgestoßen wird. Dadurch
kann es dann passieren, daß die Kontrolle über die Quelle verlorengeht und da:ß
großer Schaden an Eigentum und Menschen=-leben eintritt, so daß sogar Krater entstehen
können, wodurch eine Ausnutzung der Quelle verhindert wird.
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Wenn die schlammhaltige Flüssigkeit zu dick ist, dann werden die Bohrabfälle
in dem Setzgraben nicht sinken und sich absetzen, oder aber die Zeit, die für ein
derartiges Absetzen nötig ist, wird so lang werden, daßeine Wiederbenutzung der
Flüssigkeit unpraktiSch wird.' Schlamm, der voit 'Schiefer oder schiefrigem Ton
hergestellt ist,. ist außerdem nicht genügend schleimig; ürn: richtig wirken zu
können" sei es als Schmiermittel ffir den Bohrer und das Gestänge oder als Mittel
zum Verschmieren, d. h. als Mittei, das in die Wandung des Bohrloches eindringen
soll und eine Schlammwand aufbauen soll. Um in diesen Eigenschaften gut wirken:
zu können, muß die schlammhaltige Flüssig keit schleimig -wirken können, und nicht
als Schleifmittel. Die Wirkung des Verschmierens besteht tatsächlich darin, daß
die Flüssigkeit zunächst in die Wandung eindringt und dann eine wirkliche Schlarnnawand
aufbaut. Diese angeschmierte Schlammwand sollte der Auskühlwirkung der Pumpen. widerstehen,
selbst wenn klares Wässer für verhältnismäßig lange Zeit durchgepumpt wird, wie
dies- oft nötig wird. Dieser Widerstand gegen Auskühlung ist ganz besonders wichtig,
und es ist klar, daß eine »sandige<e Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung
wirken würde von einer schleimigen Flüssigkeit, d. h, eine sandige Flüssigkeit würde
den Vorgang des Aüskühlens begünstigen, sei es, daß der Sand in der Wand selbst
-vorhanden - ist,- oder daß er einen Teil der sich bewegenden Flüssigkeitssäule
darstellt.
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Ein Zweck der Erfindung ist es also; eine schlammhaltige Flüssigkeit
-für Öl- oder Gasquellen herzustellen, wenn die gewünschten und nötigen Eigenschaften
vorhanden sind, um sie für den gewünschten Zweck brauchbar zu machen.
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Ein anderer Zweck ist es, ein Verfahren zu schaffen, um solche schlammhaltige
Flüssigkeit zu erzeugen. Ein weiterer Zweck ist. es, ein Verfahren zu schaffen,
um diese schlammhaltige Flüssigkeit in Öl- oder Gasquellen einzuführen, entweder
beim Bohren oder zur Kontrolle nach Vollenden derselben.
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Weitere Zwecke werden sich aus der genaueren Beschreibung ergeben,
in welcher eine Anzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben
werden, dabei ist jedoch zu beachten, daß diese auf verschiedene Art und Weise durchgeführt
werden können.
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- Gemäß der- Erfindung- kennzeichnet sich die schlämmbelädeneFlüssigkeit
darin, daß sie ein spezifisches Gewicht hat, das bedeutend größer ist als das -spezifische
Gewicht des Wassers. Dies ist wichtig, da der Gasdruck, dem man in Öl- -
und _ Gasquellen begegnet, gewöhnlich ebenso groß oder größer ist als der hydrostatische
Druck, d. h. ebenso groß oder größer als der Druck einer Wassersäule in dem Bohrloch.
Sicherheitshalber sollte also der Druck, der durch die schlammhaltige_ r_lüssigkeits#ile
agsgeügt-3xWird; _bedeutend größer,- sein .-a1§ der Drück einer Wassersäule von
derselben.Hölie= `Gemäß der Erfindung--s@ill:_auch__das` spezifische-_Gezvicht der
schlammhaltigen-- Flüssigkeitssäule im wesentlichefi= gröltet sein- -als- date einer
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herausgestellt, d@ß--.- -eine.- sehlaminhaltige-'. Fliissig-keit @t einelxi speziftsnhen__Gew=ieht
über 2,o_ den Anfnrder.üngen-entspricht..-_._ _ °Die schlammhaltige Flüssigkeit
gemäß der. Erfindung st-jedich-hinreiclend dünn,. Weiin sie- auch das gewünschte-
spezifische Gewicht hat,' so :daß_ sie nicht, üür leicht-: durch eine Pumpe--befördert
werden kann und_iiicht=nur die Bährabfälle leicfit sich alisetzeri und-aus= scheiden
läßt, während sie diese- Abfälle in. der Schwebe erhält,- bis- sie aus dem_ Bohrloch
ausgetreten- sind, aondern die Eigenschaft der Schlammbasis.- lind .der- schlammhaltigen
Flüssigkeit, welche dua#--h diese Basis bergestellt wind,. ist eine-. solches daß
die Flüssigkeit nicht von Gas durchsetzt wird, so _ dafi die Flüssigkeitssäule nicht
so -@r_iel aii Gewicht verliert; _daß sie .aus dem @ Bnhrioch ausgestoßen. werden"
köüfLte. Die- Basis unddie' Flüssigkeit-' sind=- außerdem schleunig. Infolgedessen
übt sie nicht nur die -Arbeit eines S-chmiermittels für -den Bohrer und- das. Gestänge
_ aus, sondern sie ist auch dünngenug, um:'dik Wandung des Bohrlochs gut zu durchdringen
und dabei eine :dichte; nicht
leicht aussgiilbare Wand aufzubauen,
nachdem sie in die Wandung eingedrungen ist. Der Schlammgehalt in der Flüssigkeit
setzt sich auch nicht leicht ab, d. h. selbst wenn die Flüssigkeit stillsteht, wird
sich der Schlamm nicht absetzen, um eine feste Masse zu- bilden, d. h. die Basis
bleibt auch in Schwebe, selbst wenn die Flüssigkeit nicht bewegt wird. Außerdem
sind die Basis sowohl als auch die Flüssigkeit, die damit gemischt ist, chemisch
unwirksam, so daß sie nicht die Wandung des Bohrlochs oder des- Gehäuses oder die
sonstigen Bohrvorrichtungen angreifen.
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Eine Basis, welche sich durch Versuche als besonders passend herausgestellt
hat, um eine schlaininhaltige Flüssigkeit zu bilden, welche die nötigen Eigenschaften
hat, ist Baryterde. Sie hat ein verhältnismäßig hohes spezifisches Gewicht und bildet
eine Masse, welche leicht in Schwebe bleibt und selbst bei einem spezifischen Gewicht
von 2,55 dünn genug ist, um leicht durch eine Pumpe fortbewegt zu werden. Außerdem
werden selbst bei diesem hohen spezifischen Gewicht die Bohrabfälle leicht ausscheiden
und sich absetzen. Ihre schleimigen Eigenschaften machen sie gut brauchbar, nicht
mir als ein Schmiermittel, sondern auch zur Herstellung der oben erwähnten Abschmierwand.
Der Umstand, daß sie eine Farbstoffbasis ist, beweist ihre Eigenschaft als ein Abdeckinittel.
Sie wird fortdauernd in Schwebe bleiben, besonders da sie sehr fein gemahlen werden
kann, und zwar so fein, daß sie durch ein Netz hindurchgeht, das Soo Maschen auf
einen (Quadratzoll aufweist. Die mit Baryterde hergestellte schlammhaltige Flüssigkeit
wird dauernd in flüssigem Zustand bleiben und wird sich nicht setzen, wie es bei
anderen Stoffen von hohem spezifischen Gewicht der Fall ist. Sie wird auch nicht
von Gas durchsetzt, da sie genügend dünn ist, obwohl das benötigte spezifische Gewicht
innegehalten wird. - Bary terde ist selbst in ihrem rohen Zustand sehr fein, da
der Baryt-Sulphat-Gehalt bis zu 98 Prozent läuft, und Baryterde ist selbst in ihrem
rohen Zustand chemisch unwirksam, und diese Reinheit erlaubt es auch, das spezifische
- Gewicht aufrechtzuerhalten, wobei auch gleichzeitig die Schleimeigenschaft und
die übrigen gewünschten Eigenschaften verbleiben.
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Wenn nun auch ein passender Schlamm von Baryt hergestellt werden kann,
der bis zu 2,5 spezifisches Gewicht hat, so hat sich doch durch Versuche herausgestellt,
daß ein spezifisches Gewicht Von 2,0 oder etwas mehr genügt. Infolgedessen kann,
um eine genügend dicke schlammhaltige Flüssigkeit herzustellen, die die Bohrabfälle
in Schwebe hält, der Bärytschlamm init dem gewöhnlichen Schlamm versetzt werden,
der an Ort und Stelle zu finden ist, so daß auf die Art und Weise die gewünschte
schlammhaltige Flüssigkeit von dem gewünschten spezifischen Gewicht von 2,o oder
etwas mehr und von der gewünschten Dichtigkeit erhalten werden kann. Da Baryterde
weiß ist, dient sie sehr gut dazu, um das Vorhandensein von Petroleum anzudeuten.
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Obwohl, wie gesagt, Baryterde sich als besonders passend bewiesen
hat, können auch andere Farbstoffbasen benutzt werden. Eine, welche sich durch die
Erfahrung als passend erwiesen hat, ist Eisenoxyd (Fe,03) oder roter Farbstoff.
Dies wird gewöhnlich in Farben benutzt und ist im wesentlichen chemisch unwirksam.
Es kann in sehr fein zerkleinertem Zustand benutzt werden und -bleibt leicht in
der Schwebe. Dies kann allein. benutzt werden oder in Verbindung mit gewöhnlichem
Schlamm, der an den Quellen gefunden wird. Wenn nun auch Eisenoxyd chemisch unwirksam
ist, so ist es andererseits doch ein -guter Leiter für elektrische Ströme, während
Baryterde =dies nicht ist. Es kann also daher geschehen, daß, wenn Eisenoxyd benutzt
wird, ein Zersetzen des Gehäuses infolge elektrolytischer Wirkung eintreten kann,
während solche Wirkung bei Benutzung von Baryter de ausgeschlossen ist. Die Abschmier-und
Eindringeigenschaften von Eisenoxyd sind andererseits wieder sehr hoch, und eine
schlammhaltige Flüssigkeit von dein spezifischen Gewicht von 2,o kann sehr leicht
erzielt werden, wenn eine Basis benutzt wird, welche nur 85 Prozent Eisenoxyd
enthält: Solche Flüssigkeit wird auch genügend dünn sein, um leicht gehandhabt werden
zu können, und wird auch nicht von Gas durchsetzt werden. Die schleimige Schmiereigenschaft
eignet sich sehr gut zum Aufbau der Schmierwand, und außerdem hat auch das Eisenoxyd
noch andere Eigenschaften, welche sehr wünschenswert sind.
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Ein weiterer Stoff oder eine weitere Zusammensetzung, welche benutzt
werden kann, ist ein Bleioxyd, z. B. (Pb0) oder Bleiglätte. Diese wird auch gewöhnlich
bei Farben benutzt, ist im wesentlichen chemisch unwirksam und kann in fein zerkleinertem
Zustande benutzt werden. Sie bleibt leicht in der Schwebe und kann entweder allein
oder in Verbindung mit gewöhnlichem, an der Quelle gefundenem Schlamm benutzt werden.
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Es dürfte klar sein, daß die Erfindung ihre Zwecke erfüllt. Eine schlammhaltige
Flüssigkeit ist erzielt, welche die Bedingungen, welche beim Bohren und beim Kontrollieren
von 01- und Gasquellen auftreten, beherrschen. Die Flüssigkeit kann wie gewöhnlich
beim
Bohren benutzt werden und gleichzeitig zum Kontrollieren und selbst zum Abtöten
von Quellen, ohne daß sie die nachteiligen Eigenschaften gewöhnlichen Schlammes
aufweisen. Der Schlamm kann wieder und wieder benutzt werden und kann ferner dazu
gebraucht werden, um das spezifische Gewicht von Schlamm, der an der Quelle gefunden
wird, zu erhöhen und die sonstigen Eigenschaften dieses Schlammes zu verbessern.