NL8304305A - Materiaal bestaande uit gesinterd bauxiet voor een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket bij een met stoominspuiting werkende put. - Google Patents

Description

ï>l. * v »r · N032200 1

Materiaal bestaande uit gesinterd bauxiet voor een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket bij een met stoominspuiting werkende put.

De uitvinding heeft betrekking op de constructie van grintpakket-ten of vooraf vervaardigde elementen in met stoominspuiting werkende putten. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het gebruik van korrelachtig gesinterd bauxietmateriaal als pakkingmateriaal voor 5 een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket geplaatst in een met stoominspuiting werkende put.

Grintpakketten worden in de industrie van olieputten gebruikt als filters beneden in de put om formatie zand te beletten de putborlng binnen te treden en vervolgens schade te veroorzaken. Een grintpakket 10 wordt door het pompen van een grintsuspensie naar beneden in de put om een voering geplaatst. Eenmaal op zijn plaats belet het grint dat for-matiezand migreert terwijl de voering het grint op zijn plaats houdt.

Een vooraf vervaardigd pakket is een aan het aardoppervlak vervaardigd grintpakket waarbij het grint binnen twee concentrische schermen vast-15 gehouden wordt. Zowel een grintpakket als een vooraf vervaardigd pakket kunnen In open of van een bekleding voorziene gaten gebruikt worden.

Deze zijn vele jaren succesvol gebruikt als zandregeltechnieken waarbij het grintpakket de meest gebruikelijke en doelmatige methode was. Een typische toepassing van hetzij een grintpakket hetzij een vooraf ver-20 vaardigd pakket is in putten die fluïdum produceren uit een onsamenhangende zandsteen. Zulke zandstenen hebben geen of weinig cementerend materiaal en als gevolg van de fluidumstroom in een putborlng, kan het formatiemateriaal gemakkelijk voortgebracht worden en aanzienlijke schade aan de putboring of het oppervlak door erosie of verstoppen ver-25 oorzaken.

Het gebruikte filtermedium in een grintpakket of een vooraf vervaardigd pakket is siliciumdioxidegrint dat zo gesorteerd is dat de po-rienstructuur daarvan doorgang van formatiezand zal beletten. Het is aan het oppervlak gedolven uit ongeconsolideerde zandafzettingen en 30 wordt dan behandeld door te zeven om een nauw bereik van deeltjesgrootten te verkrijgen. In de stand der techniek zijn primaire en secundaire afmetingsgebieden vastgesteld en zijn aanvaardbare toleranties aanbevolen voor grintpakkingen, in het bijzonder bij toepassing in aardolie voortbrengende putten.

35 De levensduur van een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket aangebracht in de putboring kan niet blijvend zijn. Sommige gebreken worden veroorzaakt door een onjuiste plaatsing van grintpakketten of 8304305 2 erosie van de schermen bij vooraf vervaardigde pakketten. Twee gebruikelijke bedreigingen voor een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket zijn verstoppen en verval of chemische ontleding van het grintmateriaal binnen het pakket. Voor vele bedrijfsomstandigheden is een dergelijke 5 vernietiging geen bedreiging omdat de fluida voortgebracht of ingespoten door het pakket voor het siliciumdioxidegrint niet corrosief zijn. Een wezenlijke toepassing van grintpakketten (en in een geringere mate van vooraf vervaardigde pakketten) is echter in putten die een stoomin-spuiting ondergaan. Aangetoond is dat de omstandigheden die bestaan in 10 putten waar stoominspuiting toegepast wordt, aanzienlijk bijdragen tot het oplossen van het siliciumdioxidegrint en het vervolgens falen van het beheersen van zand veroorzaken indien de put later gebruikt wordt als produktieput. (zie Reed, M.G.; "Gravel Pack and Formation Sandstone Dissolution during Steam Injection," J. Pet. Techn. (June 19S0) biz.

15 941; en McCorriston, L.L. et al.; "Study of Reservoir Damage Produced in Heavy Oil Formations Due to Steam Injection," SPE Preprint 10077, SPE Fall Mtg., San Antonio, TX, Oct 5-7, 1981).

De levensduur van een grintpakket of vooraf vervaardigd pakket kan in thermische putten verlengd worden tot economische niveaus indien het 20 siliciumdioxidegrint vervangen zou kunnen worden door een meer tegen stoom bestendig zijnd materiaal. Een belangrijk nadeel van het gebruik van siliciumdioxidegrint in thermische putten is de oplosbaarheid daarvan. Een vervanging voor siliciumdioxidegrint zou bij voorkeur alle kenmerken moeten hebben die goed zijn voor het beheersen van het zand, 25 terwijl het minder oplosbaar zou moeten zijn in stoom die door het pakket ingespoten moet worden.

In overeenstemming met het bovengestelde met betrekking tot de stand der techniek, is het doel van de onderhavige uitvinding om een grintpakketmateriaal of een materiaal voor plaatsing in een vooraf ver-30 vaardigd pakket te verschaffen, dat in hoofdzaak niet oplosbaar zal zijn bij omstandigheden bij stimulerende stoominspuiting. Verdere doeleinden en kenmerken van de onderhavige uitvinding zullen gemakkelijk duidelijk worden voor de vankman uit de bijgevoegde tekeningen en beschrijving die een voorkeursuitvoering tonen, waarbij: 35 Fig. 1 een doorsnedeaanzicht is door een aardformatie waarbij het aardoppervlak en ondergrondse omgeving volgens de onderhavige uitvinding getoond zijn,

Fig. 2 een doorsnedeaanzicht is door een ondergrondse afwerking van een put, waarbij een grintpakket in een put met open putgat getoond 40 is, 8304305 3

Fig. 3 een. doorsnedeaanzicht is door een ondergrondse afwerking van een put, dat een grintpakket geplaatst in de ringvormige ruimte tussen een bekleding en een voering toont en

Fig. 4 een doorsnedeaanzicht is door een vooraf vervaardigd pak-5 ket, dat een grintpakket in een ringvormige ruimte tussen een binnen-voering en een buitenvoering toont.

De onderhavige uitvinding is bruikbaar in de omgeving afgebeeld in fig. 1, waar een put 10 gaande door een aardformatie 12 naar een onderaardse aardolie bevattende zone 14 getoond is. De put kan de bekle-10 dingsbuis 16 gecementeerd bij 18 langs de formatie omvatten welke bij 20 van openingen voorzien is binnen de aardolie bevattende zone. Een buizenstreng 22 is binnen de bekledingsbuis 16 aangebracht en is bij het aardoppervlak met een putmond 24 verbonden en bij het einde in de nabijheid van de aardolie bevattende zone werkzaam verbonden met een 15 grintpakket 26.

Bij het aardoppervlak boven de putmond 24, is de buis 22 voorzien van een afsluiter 28 en een regelorgaan 30, voor het regelen van het inspuiten van stoom of warme fluida uit de stoomgenerator 32 of voor het voortbrengen van putfluïda naar de productiebehandelingstoerusting 20 bij 34.

FIG. 1 is bedoeld om de mogelijke olieveldomgeving te illustreren waar stoom en/of warme fluida in een onderaardse formatie ingespoten worden, die onbeweeglijke aardolie (d.w.z. zeer viskeuze zware ruwe aardolie) bevat, ter verhitting en het beweeglijk maken van de aard-25 olie. Deze zelfde oppervlaktetoerusting en onderaardse toerusting wordt vervolgens gebruikt voor de produktie van fluida uit de formatie. De zo voortgebrachte fluida omvatten iets van de ingespoten fluida en iets van de nu verwarmde en beweeglijk gemaakte aardolie uit de formatie.

Het is niet ongewoon dat formaties die zeer viskeuze niet beweeg-30 lijke aardolie bevatten uit onsamenhangende zandsteen bestaan. Het zand beweegt met de voortgebrachte formatie-fluïda en stroomt in de putbo-ring. In het slechtste geval verstopt het zand de openingen 20 door de bekledingsbuis 16 en belet verdere produktie van formatieflulda. Zelfs indien de openingen niet verstopt worden, veroorzaakt het voortbrengen 35 van formatiezand soms ernstige schade aan de formatie en de putboring tijdens de produktie en veroorzaakt eveneens schade aan oppervlaktetoe-. rusting vanwege het slijpende karakter daarvan. Het is daarom wenselijk om een beweging van het formatiezand met de voortgebrachte fluida te beletten.

40 Het is reeds lang bekend en gebruikelijke praktijk bij het voort- 8304305

V

4 brengen van aardolie bij natuurlijke of gebruikelijke methoden om een grintpakket in de ringvormige ruimte tussen het binnenste produktiebui-zenstelsel en de van openingen voorziene bekledingsbuis te plaatsen in de vorm van een vooraf vervaardigd pakket of een pakket dat in de put 5 gevormd wordt. Grintpakketten kunnen eveneens in niet beklede of open putten geplaatst worden, waarbij deze het gehele open gat onder de bekledingsbuis vullen. In dergelijke grintpakketten bestaat het grint gewoonlijk uit gesorteerd zand met een bepaalde gekozen afmetingenverdeling om een beweging van de formatiezandkorrels te beletten.

10 Indien de aardolie bevattende formatie ongeconsolideerde zandsteen omvat en indien bijvoorbeeld de aardolie binnen de formatie zeer zware aardolie is die slechts naar een produktieput zal stromen indien beweegbaar gemaakt door verwarming, is het de normale praktijk om stoom of andere warme fluïda in de formatie in te spuiten om de aardolie be-15 weegbaar te maken. Indien een dergelijke beweegbaar gemaakte aardolie de neiging heeft formatie zand met zich mee te nemen is een in de grintpakket ringvormige putruimte noodzakelijk. Een dergelijk grintpakket moet aangebracht worden voordat de put gestimuleerd wordt door de ingespoten stoom of het warme fluïdum, omdat het onuitvoerbaar zou zijn 20 om het grintpakket in een warme onderaardse formatie te plaatsen.

Gebleken is dat gebruikelijke grintpakketten in de ingespoten fluïda oplossen vanwege de hoge temperatuur en het corrosieve karakter van de ingespoten fluïda. Vele materialen waarvan verondersteld werd dat deze volledig onoplosbaar zouden zijn in inspuitfluïda, bleken in 25 hoofdzaak volledig te verdwijnen gedurende langere perioden van fluï-duminspuiting bij olieveld-stimulatietechnieken. Sommige stimulatiepro-gramma's met stoom schrijven het gedurende verscheidene jaren voortdurend inspuiten van stoom voor voordat fluida uit de formaties voortgebracht worden.

30 Volgens de uitvinding is ontdekt dat een materiaal beschikbaar is dat nuttig kan zijn bij het overwinnen van het falen van de gebruikelijke materialen voor grintpakketten. Voor het van een pakket voorzien van de ringvormige ruimte van een met stoominspuiting werkende put is het wenselijk dat het pakkingmateriaal de volgende eigenschappen 35 heeft:

Deeltjesgroottebereik tussen 2 en ? 100 US mesh Rondheid > 0,6*

Bolvormigheid J> 0,6*

Soortgelijk gewicht 0,1 40 Samendruksterkte p ongeveer 13,79 MPa 8304305 ♦ ’ ".....

» V

' 5

Oplosbaarheid in zuur / 1,0 gew.% bij gebruik v.d. API test** Oplosbaarheid in stoom onoplosbaar * Krumbein schaal gepubliceerd in Stratigraphy and Sedimentation, 2e uitgave, 1955, W.H. Freeman & Co., San Francisco, California.

5 ** Recommended Practices for Testing Sand Used in Gravel Packing

Operations, (als proef)

Een materiaal dat aan deze vereisten voldoet is gesinterd bauxiet.

De oplosbaarheid daarvan onder stimulerende stoominspuitomstandigheden bleek 50-100 maal kleiner te zijn dan van siliciumdioxidezand en van de 10 hoogste kwaliteit die heden ten dage gebruikt worden in de aardoliein-dustrie.

De Fig. 2, 3 en 4 tonen een typische aanbrenging van pakkingmate-rialen van gesinterd bauxiet in een grintpakket van een onderaardse aardolie bevattende formatie. In Fig. 2 is een plaatsing getoond in een 15 open gat onder een beklede put. Het gesinterde bauxiet 40 wordt op een gebruikelijke wijze aangebracht zoals door het op de onderaardse plaats 42 te pompen nadat het buizenstelsel 22 binnen de bekledings-buis 16 geplaatst is. Het zich aan het benedeneinde bevindende gat van het buizenstelsel omvat de van sleuven voorziene, draadgewikkelde of 20 van openingen voorziene zeefpijp 44 welke het draagfluidum in staat stelt om terug naar de putmond naar boven door het buizenstelsel te stromen terwijl het gesinterde bauxiet 40 in de van een pakking voorziene zSne achterblijft. Een pakket 46 is boven de van een pakking voorziene z5ne geplaatst om de ringvormige ruimte boven de pakking ten 25 opzichte van inspuit/produktiezone 42 te isoleren.

Fig. 3 toont een grintpakket geplaatst in een beklede put. De be-kledingsbuis 16 Is bij 20 van openingen voorzien om een doorgang naar de aardolie bevattende formatie 14 te verschaffen. Bij het benedeneind van een inwendig buizenstelsel 22 is een inwendige zeefpijp 50 met 30 sleuven of openingen bij 52 geplaatst binnen de bekledingsbuis 16 en een onderste pakket 54 is geplaatst bij het benedeneind van de z6ne die van een pakking voorzien moet worden. Het pakkingmateriaal 56 wordt door het buizenstelsel naar beneden gepompt en door een pakkinggereed-schap (niet afgebeeld) dat geplaatst moet worden in de ringvormige 35 ruimte tussen de binnenzeefbuis en de bekledingsbuis. Indien de pakking geplaatst is, wordt het pakkinggereedschap verwijderd en kan een pakket 58 bij het boveneinde van de pakket geplaatst worden.

Fig. 4 toont een vooraf vervaardigd pakketelement 60, dat binnen een put geplaatst kan worden hetzij In een open gat zoals in Fig. 2 40 hetzij in een beklede put zoals in Fig. 3. Het vooraf vervaardigde pak- S 3 0 4 5 0 5 r 6 ket bestaat uit een binnenscherm 62 dat van sleuven, of openingen voorzien kan zijn of draad gewikkeld kan zijn en een buitenscherm 64 dat eveneens van sleuven of openingen voorzien kan zijn of draad gewikkeld· kan zijn. Binnen het vooraf vervaardigde pakket is de ringvormige ruim-5 te gevuld bij 66 met pakkingmateriaal. De schermen en het pakkingmate-riaal verschaffen een poreus, doorlatend element dat fluida in staat stelt om in het holle inwendige van het scherm 62 te stromen en door het buizenstelsel 21 te stromen waaraan deze bevestigd is. Het vooraf vervaardigde pakket wordt, zoals afgebeeld in Fig. 2 of 3, binnen de 10 put in de nabijheid van de aardolie bevattende formatie geplaatst.

Het vooraf vervaardigde pakket 60 geeft de zekerheid dat het pakkingmateriaal goed geplaatst is; het is echter een putelement dat in de put gebracht moet worden en op de gewenste plaats in de nabijheid van de aardolie bevattende zöne, of in de positie waar materialen in de 15 formatie ingespoten moeten worden, geplaatst moet worden.

Een pakkingmateriaal geschikt voor gebruik bij deze toepassing is gesinterd bauxiet. Dat materiaal kan in de gewenste afmetingen voortgebracht worden om het korrelgroottegebied te verkrijgen dat aanbevolen wordt voor grintpakketten in putten. Gesinterd bauxiet kan het corrode-20 rende milieu van een met stoominspuiting werkende put alsmede het flux-dummilieu weerstaan, dat aanwezig is indien formatiefluïda door de pakking voortgebracht worden.

Het deeltjesgroottegebied waar de voorkeur aangegeven wordt ligt tussen 2 en 100 mesh. Gesinterd bauxiet met dat gebied van afmetingen 25 is verkrijgbaar. Het pakkingmateriaal moet een rondheid en bolvor-migheid hebben van groter dan 0,6, een soortelijk gewicht van groter dan 0,1 en een druksterkte groter dan 13,97 MPa.

Gesinterd bauxiet is in de handel verkrijgbaar bij de Norton Company, the Carborundum Company en andere. Het wordt vervaardigd door 30 het malen van geroost bauxieterts tot een gewenste poederafmeting, het samenpersen van het poeder bij hoge druk tot geagglomereerde ronde massa’s met in hoofdzaak de gewenste afmetingen, en het uiteindelijk onderwerpen van de geagglomereerde massa's aan een verhoogde temperatuur om de poederkorrels aaneen te sinteren. Het soortelijk gewicht van het 35 gesinterde bauxiet ligt in het gebied tussen 3,50 en 3,75. Bauxietpoe-der wordt gesinterd bij drukken die gewoonlijk bij ongeveer 68,94 MPa liggen, voldoende boven het vereiste van 13,97 MPa voor materialen gebruikt in een grintpakket.

Hoewel bepaalde voorkeursuitvoeringen van de uitvinding in het 40 bijzonder ontvouwd zijn, moet begrepen worden dat de uitvinding daartoe 8304505 7 niet beperkt is aangezien vele wijzigingen gemakkelijk zullen blijken voor de vakman, en aan de uitvinding moet de meest ruime uitleg gegeven worden binnen de tekstbewoording van deze beschrijving en de volgende conclusies.

8304305

Claims (8)

1. Afwerking van een ondergrondse put omvattende gesorteerd korrelvormig materiaal, met het kenmerk, dat dit materiaal onoplosbaar is in corrosieve fluïda van hoge temperatuur en ondergrondse formatiefluï- 5 da.

2. Putafwerking volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het korrelvormige materiaal gesinterd bauxiet is.

3. Putafwerking volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat het korrelvormige materiaal een tegen stoom bestendig materiaal is.

4. Putafwerking volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het korrelvormige materiaal deeltjesgroottegebieden tussen 2 en groter dan 100 US mesh omvat.

5. Putafwerking volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het korrelvormige materiaal een rondheid van groter dan 0,6 en een bolvor- 15 migheid groter dan 0,6 heeft.

6. Putafwerking volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het korrelvormige materiaal een soortelijk gewicht groter dan 0,1 heeft, een druksterkte groter dan 13,97 MPa en een oplosbaarheid in zuur van kleiner dan 1,0 gew.% gebaseerd op de proef van het API. 20 (Am.Petr.Inst.)

7. Werkwijze voor het verminderen van het oplossen van korrelvormig materiaal in een pakket in de omgeving van een ondergrondse putboring, met het kenmerk, dat deze omvat het plaatsen van gesinterd bauxiet in de ondergrondse putboring als het korrelvormige pakketmateriaal en het 25 doorleiden van fluïda in en uit de ondergrondse door het gesinterde bauxiet.

8. Vooraf vervaardigd pakketelement voor toepassing in een ondergrondse putboring, met het kenmerk, dat deze omvat: (a) een binnenvoering, en 30 (b) een buitenvoering die een hol cilindervormige ringvormige ruimte vormen en (c) gesinterd bauxiet stevig gepakt in de ringvormige ruimte om een poreuze, doorlatende baan tussen de binnenvoering en de buitenvoering te verschaffen. 8304305 35