DE857936C - Process for sealing permeable rock layers, especially in oil wells, against gas or water - Google Patents
Process for sealing permeable rock layers, especially in oil wells, against gas or waterInfo
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Description
Verfahren zum Abdichten durchlässiger Gebirgsschichten, insbesondere in Ölsonden, gegen Gas oder Wasser Es ergibt sich in der Technik häufig die Notwendigkeit, 'hochdurchlässige Gebirgsschichten gegen Gas oder Lagerstättenwasser abzudichten. Insbesondere müssen bei Ölsonden in Ölfeldern häufig hochdurchlässige Teile des Ölträgers gegen Gas abgedichtet werden, da sonst zu große Gasmengen in steigendem Maße zusammen mit dem Öl entweichen, wodurch der Gebirgsdruck sinkt, das 0l sich infolgedessen von Gas entlöst und zäher wird, was ein Nachlassen der Produktion und eine Verringerung der Ausbeute nach sich zieht. Da das Gas erfahrungsgemäß gerade in den hochdurchlässigen Schichten des Ölträgers dem Öl vorauseilt, ist es in solchem Falle zweckmäßig, diese hochdurchlässigen Teile des Trägers abzudichten und nur aus den geringer durchlässigen zu fördern. Dies hat zwar eine Verringerung der täglichen Fördermenge zur Folge, doch kann die Gesamtausbeute dadurch wesentlich erhöht werden. In anderen Fällen gilt es, aus bestimmten durchlässigen Teilen des Ölträgers eindringendes Salzwasser abzusperren. Zum Abdichten von Bodenschichten außerhalb von Bohrlöchern müßten Einpreßsonden bis in die abzudichtenden Schichten vorgetrieben werden.Method for sealing permeable rock layers, in particular in oil wells, against gas or water In technology there is often the need to '' to seal off highly permeable rock layers against gas or reservoir water. In particular, with oil probes in oil fields, highly permeable parts of the Oil carrier must be sealed against gas, otherwise excessively large amounts of gas in increasing Dimensions escape together with the oil, whereby the rock pressure drops, the oil itself as a result, the gas becomes detached and tougher, causing a slowdown in production and entails a decrease in the yield. Experience has shown that the gas is straight It is in such a way that it runs ahead of the oil in the highly permeable layers of the oil carrier Case appropriate to seal these highly permeable parts of the carrier and only to promote from the less permeable. Although this has a decrease in daily As a result, the total yield can be increased significantly. In other cases it applies to penetrating from certain permeable parts of the oil carrier Shut off salt water. For sealing soil layers outside of boreholes Injection probes would have to be driven into the layers to be sealed.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten durchlässiger Gebirgsschichten, insbesondere in Ölsonden; gegen Gas odier Wasser, insbesondere auch Salzwasser, und besteht im wesentlichen darin, daß Alkalisilicatlösungen und solche organischen Verbindungen in das Gebirge eingepreßt werden, die entweder durch unmittelbare chemische Reaktion mit dem Alkalisilicat oder nach der Oxydation durch ein zugesetztes Oxydationsmittel ein Erstarren der Einpreßmasse erst nach dem Eindringen in das Gebirge bewirken.The invention relates to a method for sealing permeable rock layers, especially in oil probes; against gas or water, especially salt water, and consists essentially in that alkali silicate solutions and such organic compounds are pressed into the mountains either by immediate chemical reaction with the alkali silicate or after oxidation an added oxidizing agent does not allow the grout to solidify until after penetration in the mountains.
Von organischen Verbindungen eignen sich als Zusätze im Rahmen der Erfindung vorzugsweise solche Verbindungen, die durch unmittelbare Reaktion mit dem Wasserglas oder durch Reaktion mit gleichzeitig zugesetzten anderen Chemikalien Säuren bilden und dadurch den PH-Wert der Einpreßmasse so weit erniedrigen, daß eine Ausfällung der Kieselsäure erfolgt. So können z. B. Dextroseabläufe (Nebenprodukte der Holz- bzw. Stärkeverzuckerung) und Kaliumpermanganat verwandt werden. Durch die Oxydation der im Dextroseablauf enthaltenen Zucker mit Kaliumpermanganat entstehen unter anderem Säuren, z. B. Oxalsäure, die die Ausfällung bewirken. Ein anderes Ausführungsbeispiel dieser Art ist die Verwendung von Formaldehyd mit gleichzeitigem Zusatz von Kaliumpermanganat unter Bildung von Ameisensäure. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eignen sich jedoch als Zusätze besonders Ester organischer Säuren mit Alkoholen, z. B. Essigsäureäthyl- oder Isopropylester. Die Ester werden durch die alkalische Reaktion der Silicatlösung verseift. Die durch die Verseifung bedingte Abnahme der OH'-Ionen-Konzentration bewirkt eine Ausfällung von Kieselsäure, während der ;gleichzeitig gebildete Alkohol feste Silicate ausfällt. Welche dieser beiden Reaktionen begünstigt wird, hängt davon ab, ob die Silicatlösung freies Allkali oder der Ester kleine Mengen freier organischer Säure enthält. Die Umsetzung läßt sich durch entsprechende Zusätze in dem einen oder anderen Sinne beeinflussen.Organic compounds are suitable as additives in the context of Invention preferably those compounds that can be produced by direct reaction with the water glass or by reaction with other chemicals added at the same time Acids form and thereby lower the pH of the grout to such an extent that the silica precipitates. So z. B. Dextrose effluents (byproducts the saccharification of wood and starch) and potassium permanganate. By the oxidation of the sugars contained in the dextrose drain with potassium permanganate arise among other acids, e.g. B. oxalic acid, which cause the precipitation. Another An embodiment of this kind is the use of formaldehyde at the same time Addition of potassium permanganate with the formation of formic acid. After a special one However, preferred embodiment of the invention are particularly suitable as additives Esters of organic acids with alcohols, e.g. B. ethyl acetate or isopropyl ester. The esters are saponified by the alkaline reaction of the silicate solution. By the decrease in the OH 'ion concentration due to saponification causes precipitation of silica, while the alcohol formed at the same time precipitates solid silicates. Which of these two reactions is favored depends on whether the silicate solution free alkali or the ester contains small amounts of free organic acid. the Implementation can be achieved through appropriate additions in one sense or another influence.
Um zu erreichen, daß die Reaktionsmasse möglichst weit in das Gebirge eindringt und erst dann in der ganzen Eindringtiefe gleichmäßig erstarrt und mit den Quarzkörnchen .des Gebirges abbindet, kann das Verfahren nach der Erfindung vorteilhaft in der Weise verwirklicht werden, daß die zum Erstarren der Reaktionsniasse erforderlichen Chemikalien schon mit der Silicatlösung zusammen im gelösten Zustand oder in flüssiger Suspension eingepreßt werden. Feste Schwebeteilchen würden sonst beim Einpressen durch das Gebirge abfiltriert werden und dabei einen Filterkuchen bilden, der ein weiteres Eindringen der Reaktionsmasse verhindert.To achieve that the reaction mass as far as possible in the mountains penetrates and only then solidifies evenly in the entire depth of penetration and with the quartz grains. of the mountains binds, the method according to the invention be realized advantageously in such a way that the solidification of the reaction Niasse necessary chemicals together with the silicate solution in the dissolved state or pressed in in liquid suspension. Otherwise there would be solid suspended particles be filtered off when pressed through the mountains and thereby a filter cake form, which prevents further penetration of the reaction mass.
Bei einigen der für die Reaktion mit Wasserglas in. Frage kommenden Reagenzien, z. B. Estern, ist es möglich bzw. vorteilhaft, das Verfahren nach der Erfindung in der Weise durchzuführen, daß die zum Erstarren der Reaktionsmasse erforderlichen Chemikalien teilweise vor dem Einbringen der Alkalisilicate in das Gebirge eingepreßt werden, während der Silicatlösung selbst nur so viel Chemikalien zugesetzt werden, daß sie sich in c1, _r Nähe des Erstarrumgspunktes befinden. Es wird hierbei also einerseits die Purnpfähigkeit der Reaktionsmasse zunächst aufrechterhalten und auf der anderen Seite durch das vorherige Einpressen der Chemikalien in die Gebirgsschichten gewährleistet, daß eine vollständige Abdichtung bzw. Reaktion in der gesamten gewünschten Eindringtiefe erreicht wird.For some of those that come into question for the reaction with water glass Reagents, e.g. B. esters, it is possible or advantageous to use the method according to To carry out the invention in such a way that the necessary to solidify the reaction mass Chemicals are sometimes pressed into the mountains before the alkali silicates are introduced while only so many chemicals are added to the silicate solution itself that they are in c1, _r near the point of solidification. So it will be here on the one hand, the Purnpfähigkeit of the reaction mass initially maintained and on on the other hand, by previously injecting the chemicals into the rock layers ensures a complete seal or reaction throughout the desired Penetration depth is reached.
Erforderlich ist es in allen Fällen, daß die Erstarrung der Reaktionsmasse erst genügend lange Zeit nach dem Mischen der Reaktionsteilnehmer und am besten nur im Gebirge selbst erfolgt. Dies kann,einmal durch Auswahl solcher Zusätze zu den Silicatlösungen erreicht werden, deren Rea'ktionsgeschwindigkeitskonstante mit den Afkalisilicaten oder dem gleichzeitig zugesetzten Oxydationsmittel klein genug ist, um genügend lange Erstarrungszeiten der Einpreßmasse zu gewährleisten.It is necessary in all cases that the solidification of the reaction mass only long enough after the reactants have been mixed, and ideally only takes place in the mountains themselves. This can be done once by choosing such additives the silicate solutions can be achieved whose reaction rate constant with small enough for the alkali silicates or the oxidizing agent added at the same time is to ensure sufficiently long solidification times of the grout.
Außerdem wird bei Verwendung von Estern die Silicatlösung, wie bereits erwähnt, zweckmäßig vor dem Einpressen mit nur so viel Ester versetzt, daß sie auch nach dessen vollständiger Verseifung noch nicht erstarrt, daß sie aber bis dicht an den Erstarrungspunkt gebracht ist. Vor dem Einpressen dieser Reaktionsmischung wird nun etwa das gleiche Volumen Ester, also z. B. Essi:gsäureäthylester, in das Gebirge vorgedruckt. Beim Nachdrücken der durch Esterzusatz bis dicht an den Erstarrungspunkt gebrachten Silicatlösung bleibt nun so viel Ester im Gebirge haften, daß diese Menge ausreicht, die vorbereitete Silicatlösung in der ganzen Eindringtiefe erstarren zu lassen. Die Gefahr eines Erstarrens der Einpreßmasse in den Pumpen oder den Puniprohren lrestelit dadurch nicht mehr. Unter den beschriebenen Bedingungen geht das Erstarren der Einpreßmasse im Gebirge auch nicht sofort, sondern 'erst nach einiger Zeit vor sich. Die Dauer der Erstarrungszeit ist von der Geschwindigkeitskonstante des Verseifungsvorganges und damit natürlich auch von der im Träger herrschenden Temperatur abhängig. Sie beträgt bei Verwendung von Natronwasserglas und Essigsäureäthylester unter den beschriebenen Bedingungen und einer Trägertemperatur von 40° etwa 40 Minuten. Das Vorwegpressen eines Teils des Esters hat bei Ölsonden gleichzeitig noch den Vorteil, daß -der Ölträger dadurch zum Teil entölt wird und infolgedessen besser mit der Einpreßmasse abbindet.In addition, when using esters, the silicate solution becomes, as before mentioned, expediently mixed with only so much ester before pressing in that they also after its complete saponification not yet solidified, but that it was up to tight is brought to the point of freezing. Before this reaction mixture is injected is now about the same volume of ester, so z. B. Essi: g acid ethyl ester, in the Mountains preprinted. When pushing down the by adding ester until close to the solidification point If the silicate solution is brought, so much ester remains in the mountains that this amount sufficient for the prepared silicate solution to solidify in the entire depth of penetration allow. The risk of the grout solidifying in the pumps or the Puni pipes lrestelit no longer. The solidification occurs under the conditions described the grout in the mountains not immediately either, but only after a while themselves. The duration of the solidification time depends on the rate constant of the saponification process and therefore of course also dependent on the temperature prevailing in the carrier. she when using soda waterglass and ethyl acetate is below those described Conditions and a substrate temperature of 40 ° about 40 minutes. The pre-pressing part of the ester also has the advantage in oil probes that -der Oil carrier is thereby partially de-oiled and, as a result, better with the injection compound sets.
Der Ester kann zur Erhöhung seiner Dichte bei dem Verpumpungsvorgang mit Tetrachlorkohlenstoff versetzt werden, um dadurch ein zu leichtes Aufsteigen in der spezifisch schweren Sperrflüssigkeit zu vermeiden, die vorteilhaft aus einer roo/oigen Kaliumsulfatlösung besteht, die durch den Ester verdrängt werden muß. Durch Verwendung einer solchenLösung als Sperrflüssigkeit wird ein Quellen des im Ölträger vorhandenen Tones vermieden, was eine Verringerung der Permeabilität des Trägers und damit eine Erschwerung des Eindringens der Einpreßmasse nach sich ziehen würde. Die Reaktion des Esters mit der Silicatlösung wird durch den Zusatz von Tetrachlorkohlenstoff nicht merklich beeinflußt. Um zu vermeiden, daß die Reaktionsmasse bei der Abdichtung des hochpermeablen Teils eines Ölträgers auch in die zur Förderung vorgesehenen weniger durchlässigen Schichten tiefer eindringt, muß die Einpressung unter Anwendung eines möglichst geringen Druckes erfolgen. Die Eindringtiefe in die verschiedenen Schichten würde dann den verschiedenen Permeabilitäten entsprechen. Die wenig durchlässigen Schichten werden nach dem Erhärten der Einpreßmasse durch Unterschneiden von der geringmächtigen abgedichteten Schicht befreit und dadurch für die Förderung frei gemacht.The ester can be used to increase its density during the pumping process carbon tetrachloride is added to make the ascent too easy to avoid in the specifically heavy barrier liquid, which is advantageous from a Roo / oigen potassium sulfate solution, which must be displaced by the ester. By using such a solution as a barrier liquid, swelling of the im Oil carriers avoided existing clays, reducing the permeability of the Carrier and thus make it difficult for the grout to penetrate would. The reaction of the ester with the silicate solution is caused by the addition of carbon tetrachloride not noticeably affected. To avoid the reaction mass at the sealing of the highly permeable part of an oil carrier also in the promotion If the provided less permeable layers penetrate deeper, the indentation must be carried out take place using the lowest possible pressure. The penetration depth in the different layers would then correspond to the different permeabilities. The less permeable layers become through after the grout has hardened Undercutting freed from the thin sealed layer and thereby made free for funding.
Allgemein wird es sich empfehlen, das Verfahren nach dfer Erfindung in .der Weise durchzuführen, daß das Gebirge vor demEinbringen derReaktionsmasse durch geeignete Reagenzien entölt wird. Ein derartiger Entölungseffekt kann schon allein durch die Auswahl entsprechender organischer Verbindungen als l'eageil,zien, die gleichzeitig einen Entölungseffekt besitzen, wie z. B. Essi@gsäureäthylester, oder auch durch den Zusatz eines besonderen entölenden Lösungsmittels erreicht werden. Hierfür eignet sich insbesondere Tetrachlorkohlenstoff, durch dessen Zusatz gleichzeitig, wie bereits erwähnt, auch eine Erhöhung der Dichte der Reag;enzien erreicht wird.In general, it will be advisable to use the method according to the invention to carry out in a way that the rock before the introduction of the reaction mass is de-oiled using suitable reagents. Such a de-oiling effect can solely through the selection of appropriate organic compounds as l'eageil, zien, which at the same time have a de-oiling effect, such. B. ethyl acetate, or can be achieved by adding a special deoiling solvent. For this purpose, carbon tetrachloride is particularly suitable, by adding it at the same time, as already mentioned, an increase in the density of the reagents is also achieved.
In Fällen, bei denen der abzudichtende Teil des Trägers oberhalb des weniger durchlässigen Teiles liegt, kann letzterer vor dem Eindringen der Reaktionsmasse durch eine Sorelzementfüllung des Bohrloches geschützt werden. Der Sorelzement wird nach dem Einpressen und Erhärten der Reaktionsmasse aufgebohrt. Die Reste können anschließend leicht durch Säure und Salzsäure entfernt werden. Die abgedichtete Zone wird durch Salzsäure nicht angegriffen. Die Verwendung von Sorelzement und seine Entfernung durch Salzsäure hat dabei noch den wesentlichen Vorteil, daß auch das dabei gebildete :llagnesiumchlori@d eine entquellende Wirkung aufweist und eine Erhöhung der Porosität des O1- oder Gasträgers bewirkt, welche für die anschließende Förderung außerordentlich günstig ist. Eine Anwendung von Sorelzement in dieser Art ist daher allgemein für die Behandlung von Öl- und Gassonden von außerordentlichem Vorteil.In cases where the part of the carrier to be sealed is above the less permeable part is, the latter can before the penetration of the reaction mass be protected by filling the borehole with Sorel cement. The sorel cement will drilled open after the reaction mass has been pressed in and hardened. The leftovers can then easily removed by acid and hydrochloric acid. The sealed Zone is not attacked by hydrochloric acid. The use of sorel cement and its removal by hydrochloric acid has the essential advantage that too the thereby formed: llagnesiumchlori @ d has a de-swelling effect and a Increasing the porosity of the O1 or gas carrier causes which for the subsequent Promotion is extremely cheap. An application of Sorel cement in this Art is therefore generally exceptional for the treatment of oil and gas probes Advantage.
Allgemein ist es vorteilhaft, die Reaktionsteilnehmer und das gesamte Verfahren derart abzustimmen, daß die erstarrte Reaktionsmasse so viel Silicate enthält, daß sie durch verdünnte Alkalien wieder inLösung gebracht werden kann, was für den Fall wichtig ist, daß die abgedichtete Gebirgsschicht später aus irgendeinem Grunde wieder durchlässig gemacht werden soll. Dies kann insbesondere bei Ölsonden häufig notwendig werden, bei 'denen beispielsweise zunächst ein Gas- oder Ölhorizont abgesperrt und später zur Förderung herangezogen wird. Gegenstand der Erfindung ist daher schließlich ein Verfahren zur Aufhebung bzw. Zerstörung der im Rahmen ihrer Vorschläge geschaffenen Abdichtung von Gebirgsschichten, welches im wesentlichen darin besteht, daß die eingepreßte Masse nach dem Erstarren und Abbinden mit dem Gebirge durch Alkalien, insbesondere verdünnte Kali- oder Natronlauge, wieder aufgelöst wird.In general, it is advantageous to reactivate the participants and the whole Process to be coordinated so that the solidified reaction mass as much silicates contains that it can be brought back into solution by dilute alkalis, which is important in the event that the sealed rock layer is later made of some Reason should be made permeable again. This can be particularly the case with oil probes are often necessary, in which, for example, initially a gas or oil horizon locked and later used for promotion. Subject of the invention is therefore ultimately a procedure for the repeal or destruction of the framework their proposals created sealing of mountain layers, which essentially consists in the fact that the pressed-in mass after solidification and setting with the Mountains dissolved again by alkalis, especially dilute potash or sodium hydroxide solution will.
Ausführungsbeispiel Als Beispiel sei eine Ölsonde angenommen, bei der der gegen Gas abzudichtende hochdurchlässige Trägerteil oberhalb der weniger durchlässigen, später für die Ölförderung vorgesehenen Zone liegt. Der Rohrschuh stehe wie gewöhnlich am Kopf des Trägers.Embodiment An oil probe is assumed as an example, in that of the highly permeable support part to be sealed against gas above the less permeable zone, which will later be used for oil production. The pipe shoe stand at the wearer's head as usual.
Nach dem Totpumpen der Sonde mit Salzwasser und dem Ziehen ,des Liners
wird der untere, weniger durchlässige Teil des Trägers mit Sorelzement abgesperrt.
Die Mischung von Magnesiumoxyd und Magnesiumchloridlösung ist dabei so zu wählen,
daß sie pumpbar bleibt. Dies ist z. B. bei folgender Zusammensetzung der Fall:
Nunmehr wird der Essigsäureäthylester eingedrückt. Dieser ist mit Tetrachlorkohlenstoff auf eine Dichte gebracht, die etwas höher ist als die der zu verdrängenden Kaliumsulfatlösung. Anschließend wird die Wasserglaslösung eingedrückt, in der etwa i,oo/o Essigester suspendiert wurde. Die Wasserglaslösung soll kein überschüssiges Alkali besitzen, möglichst frei von Mono- und Disilicaten sein und eine Dichte von etwa 1,296 bis 1,32o aufweisen.The ethyl acetate is now pressed in. This is with Carbon tetrachloride brought to a density slightly higher than that of the to be displaced potassium sulfate solution. Then the water glass solution is pressed in, in which about i, oo / o ethyl acetate was suspended. The water glass solution shouldn't Have excess alkali, be as free as possible from mono- and disilicates and have a density of about 1.296 to 1.32o.
Nach dem Einpressen kann die überschüssige Wasserglaslösung wieder mit Kaliumsulfatlösung verdrängt werden.After pressing in, the excess waterglass solution can be used again be displaced with potassium sulfate solution.
Nach mindestens eintägigem Warten wird der Packer gezogen und der untenstehende Sorelzement aufgebohrt. Die Reste des -Sorelzermentes werden mit Salzsäure weggesäuert und schließlich der Liner eingebaut.After waiting at least one day, the packer is pulled and the Drilled Sorel cement below. The remains of the -Sorelzermentes are with hydrochloric acid acidified and finally the liner installed.
Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Abdichtung von Öl- oder Gassonden gegen unerwünschte Zuflüsse oder der vorläufigen Abdichtung von Lagerst.tten, welche erst später zur Förderung herangezogii werden sollen. Es ist jedoch auch denkbar, die Erfindung auf anderen Gebieten zur Anwendung zu bringen, so beispielsweise beim Schachtabteufen und Baugründungen zur Abdichtung unerwünschter Wasserzuflüsse.The preferred field of application of the invention is sealing of oil or gas probes against undesired inflows or temporary sealing of deposits which are only to be used later for extraction. It however, it is also conceivable to apply the invention in other areas, So, for example, when sinking shafts and foundations for sealing undesirable Water inflows.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP6257A DE857936C (en) | 1951-10-02 | 1951-10-02 | Process for sealing permeable rock layers, especially in oil wells, against gas or water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEP6257A DE857936C (en) | 1951-10-02 | 1951-10-02 | Process for sealing permeable rock layers, especially in oil wells, against gas or water |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE857936C true DE857936C (en) | 1952-12-04 |
Family
ID=7360514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP6257A Expired DE857936C (en) | 1951-10-02 | 1951-10-02 | Process for sealing permeable rock layers, especially in oil wells, against gas or water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE857936C (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1099954B (en) * | 1958-07-24 | 1961-02-16 | Deutsche Erdoel Ag | Preparations for the chemical sealing and consolidation of soil formations and structures |
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DE1567776B1 (en) * | 1965-12-28 | 1971-07-15 | Progil | Process for stabilizing and consolidating soils with the aid of an aqueous silicate solution with the addition of an ester of an organic acid as a gel-forming agent |
-
1951
- 1951-10-02 DE DEP6257A patent/DE857936C/en not_active Expired
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