NO178472B

NO178472B - Fremgangsmåte for klargjöring av brönnhull ved tetting av en uforet vegg i et brönnhull samt fremgangsmåte for boring og klargjöring av en radius og et horisontalt brönnhull

Info

Publication number: NO178472B
Application number: NO883720A
Authority: NO
Inventors: Robert D Sydansk; Lyndon C Ibele
Original assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1995-12-27
Also published as: SA91120199B1; WO1988004718A1; GB2221483B; NO883720L; GB8907988D0; NL8720526A; NO178472C; GB2221483A; CA1280688C; CN1012189B; US4722397A; NO883720D0; CN87107394A; BR8707868A; MX166980B

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Teknisk område:

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for klargjøring av brønnhull ved tetting av en uforet vegg, og en fremgangsmåte for boring og klargjøring av en radius og et horisontalt brønnhull, hvor brønnhullet i begge tilfeller står i fluidforbindelse med en underjordisk hydrocarbonbærende formasjon.

Beskrivelse av beslektet teknikk:

Klargjøring av brønner er et omfattende uttrykk som omfatter en rekke operasjoner som utføres i et hydrocarbon-brønnhull, etter boring av en del eller hele brønnhullet,

men før brønnen settes i tjeneste som en produksjons- eller injeksjonsbrønn. En vanlig klargjøringsoperasjon for brønner er å plassere en metallforing i et nyboret brønnhull og feste foringen med sement for bl.a. å forhindre den uønskede produksjon av hydrocarbongasser, hydrocarbonvæsker og/eller andre fluider fra bestemte områder av brønnhullet.

Horisontal boring i en hydrocarbonbærende formasjon

gir et brønnhull som ikke kan klargjøres ved hjelp av vanlige metoder. Horisontale brønnhull bores vanligvis horisontalt for å følge en hydrocarbonbærende sone og for-bedre produksjonen fra denne. Det horisontale brønnhull kan dannes ved å bore horisontalt bort fra et i det vesentlige vertikalt brønnhull på en forhåndsbestemt dybde i det vertikale brønnhull som svarer til den omtrentlige dybde til produksjonssonen. Det horisontale brønnhull startes opp eller "slås ut" fra det vertikale brønnhull ved hjelp av en "radius". Et horisontalt brønnhull kan alternativt startes opp ved overflaten ved å bore en "radius" direkte fra overflaten inntil en forutbestemt dybde svarende til dybden av den hydrocarbonbærende sone er nådd. Deretter bores brønn-hullet horisontalt gjennom produksjonssonen. I begge tilfeller defineres "radiusen" som et forholdsvis kort avsnitt av et skarpt avbøyd, ikke-lineært brønnhull som gir en over-gang fra et vertikalt brønnhull eller overflaten til et horisontalt brønnhull. Radiusen er påkrevet fordi det er driftsmessig upraktisk å innlede et borehull med en skarp, rett vinkel i siden av et vertikalt borehull.

Det er vanskelig, om ikke umulig, å feste foring i radiusbrønnhullet og det horisontale brønnhull på grunn av den skarpe krumning i den ikke-lineære veien i radiusen og på grunn av den forholdsvise ikke-fleksibilitet til metall-foringsrørene. Radiusbrønnhullet og det horisontale brønn-hull beholdes således ofte som ikke-forede åpne hull, hvori uønskede fluider fritt kan vandre fra det omgivende fjell.

Det er behov for en fremgangsmåte for klargjøring av brønner som tetter igjen et uforet, åpent brønnhull for å forhindre vandringen av uønskede fluider inne i brønnhullet. Det er behov for en fremgangsmåte for klargjøring av brønner som på en billig og effektiv måte tetter et radiusbrønnhull eller et horisontalt brønnhull som bøyer av fra et vertikalt brønnhull ned i hullet.

Oppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for klargjøring av brønnhull ved tetting av en uforet vegg i et brønnhull, hvor brønnhullet står i fluidforbindelse med en underjordisk hydrocarbonbærende formasjon under en jordoverflate, og hvor fremgangsmåten består av de i krav 1 angitte, kjennetegnende trinn. Videre tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for boring og klargjøring av en radius og et horisontalt brønnhull i fluidforbindelse med en underjordisk hydrocarbonbærende formasjon under en jordoverflate, og hvor fremgangsmåten består av de i krav 10 angitte, kjennetegnende trinn. Etter behandling ved fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelse er det tettede avsnitt av brønnhullet i det vesentlige ugjennomtrengelig for vandring av uønskede fluider gjennom veggen, og likevel gir det tettede avsnitt en passeringsvei for produserte fluider fra produksjonsdelen, eller eventuelt injiserte fluider i injeksjonsdelen.

Formålene ved foreliggende oppfinnelse oppnås ved

hjelp av en kryssbundet polymergel. Gelen inneholder en vannoppløselig carboxylatholdig polymer med høy molekylvekt og et kromcarboxylatkompleks som kryssbindingsmiddel. Gelen fremstilles ved å danne en jevn geldannelsesoppløsning på jordoverflaten, som inneholder polymeren og kryssbindingsmidlet, og injisere oppløsningen i brønnhullet. Geldannel-

sesoppløsningen stivner i, det ønskede avsnitt av brønnhullet som et sammenhengende, enfaset materiale som i det vesentlige tetter brønnhullveggen uten behov for ytterligere injeksjon av noen tilleggsbestanddeler. Etter klargjøring av brønnen kan brønnen settes i normal tjeneste.

Gelen som anvendes ved fremgangsmåtene, gir klare for-deler ved tetting av et brønnhull. Geldannelsesoppløsningen er, slik den injiseres i brønnhullet, en jevn, forholdsvis ikke-viskøs, flytende oppløsning fremstilt på overflaten, som i det vesentlige er fri for faste stoffer. Den fast-stoffrie oppløsning er i stand til å trenge inn i og spre seg ut fra små tomrom som går ut fra brønnhullet. Denne egenskapen til oppløsningen gir god gjennomtrengning, for-hindrer selvtetting og reduserer fluidtap.

Den resulterende gel danner en seig kjemisk binding til materialet i brønnhullveggen. Gelen er tilstrekkelig elastisk til å motstå sprekkdannelse og krymping, og er likevel tilstrekkelig sterk til i det vesentlige å motstå forflytning fra brønnhullet, selv under ekstremt drifts-trykk. Gelen er i det vesentlige permanent og resistent overfor in situ-nedbrytning. Dersom senere fjerning av gelen er ønsket, kan den imidlertid oppløses ved hjelp av et eksternt oppløsningsmiddel, slik som oppløsninger av natriumhypokloritt, hydrogenperoxyd eller enhver annen egnet peroxoforbindelse.

Den gel som anvendes i foreliggende oppfinnelse, har et bredt spekter av høykontrollerbare og forutsibare stiv-ningstider og -styrker. Fremgangsmåten er anvendbar over et vidt område av temperaturer, saltholdigheter, fjellforma-sjoner og omgivelser. Utøveren kan lage etter bestilling eller skreddersy en gel for spesifikke driftsufriheter, karakteristika nede i brønnhullet og senere ytelseskrav. Man kan forhåndsbestemme geldannelseshastigheten og resulterende gelstyrke og -stabilitet som er påkrevet av en gel for å imøtekomme ytelseskravene i brønnhullet. Deretter fremstilles en gel med de påkrevde forutbestemte egenskaper under kontrollerte betingelser på overflaten ved å benytte observerte korrelasjoner mellom spesifikke kontrollerbare geldannelsesparametere og resulterende gelegenskaper.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer

Foreliggende oppfinnelse er beskrevet i sammenheng med spesifikke uttrykk som er definert på følgende måte. Formasjonen består av to generelle områder, "grunnmassen" og "uregelmessighetene". En "uregelmessighet" er et volum eller et tomt rom i formasjonen som har svært høy permeabilitet i forhold til grunnmassen. Den omfatter slike begrep som årer, sprekker, sprekknettverk, druserom, oppløsningskanaler, store huler, utvasking, hulrom etc. "Grunnmassen" er i det vesentlige det gjenværende av formasjonsvolumet og erkarakterisertsom hovedsakelig homogent, sammenhengende, sedimen-tært reservoarmateriale som er fritt for uregelmessigheter og ofte kompetent.

"Gel" er, slik det her er brukt, rettet på et sammenhengende tredimensjonalt, kryssbundet polymernettverk med en ultrahøy molekylvekt. Gelen inneholder et flytende medium, slik som vann, som holdes inne i det faste polymere nett-verk. Fusjonen mellom en væske og en fast bestanddel i et enfaset system gir gelen en unik faseoppførsel. Geler som anvendes ved foreliggende oppfinnelse, har tilstrekkelig struktur til at de er i det vesentlige ugjennomtrengelige for fluidstrømning når de er fullt utviklet. "Tetting av et brønnhull" er å gjøre en brønnhullvegg, som er definert til å omfatte gjennomtrengelig grunnmasse, uregelmessigheter og/eller ugjennomtrengelig fjell som grenser opp til brønn-hullet, hovedsakelig ugjennomtrengelig for fluidstrømning.

"Delvis geldannede" oppløsninger er også henvist til her. En delvis geldannet oppløsning er i det minste noe mer viskøs enn en ikke-kryssbundet polymeroppløsning. Kryssbindingsmidlet i den delvis geldannede oppløsning har reagert ufullstendig med polymeren med det resultat at verken all polymer eller alt kryssbindingsmiddel i geldannelsesoppløs-ningen forbrukes fullstendig ved kryssbindingsreaksjonen. Den delvis geldannede oppløsning er i stand til videre ferdig kryssbinding, noe som resulterer i denønskede gel uten tilsetning av mer kryssbindingsmiddel.

"Ferdig kryssbundet" betyr at gelblandingen er ute av stand til videre kryssbinding fordi en eller begge av de påkrevde reaktanter i startoppløsningen er forbrukt. Videre kryssbinding er bare mulig dersom enten polymer, kryssbindingsmiddel eller begge to tilsettes til gelblandingen.

Gelblandingen som benyttes ved foreliggende oppfinnelse, består av en carboxylatholdig polymer og et kryssbindingsmiddel. Den carboxylatholdige polymer kan være hvilken som helst kryssbindbar, vannoppløselig syntetisk polymer eller biopolymer med høy molekylvekt som inneholder ett eller flere carboxylater. Den gjennomsnittlige molekylvekt til den carboxylatholdige polymer er i området ca. 10.000 til ca. 50.000.000, fortrinnsvis ca. 100.000 til ca. 20.000.000, og helst ca. 200.000 til ca. 15.000.000.

Biopolymerer som kan anvendes i foreliggende oppfinnelse, omfatter polysaccharider og modifiserte polysaccharider. Eksempelvise biopolymerer er xantangummi, guargummi, carboxymethylcellulose, o-carboxychitosaner, hydroxyethyl-cellulsoe, hydroxypropylcellulose og modifiserte stivelser. Anvendbare syntetiske polymerer omfatter bl.a. akrylamid-polymerer, slik som polyakrylamid, delvis hydrolysert polyakrylamid og terpolymerer som inneholder akrylamid, akrylat og en tredje art. Slik det her er definert, er polyakrylamid (PA) en akrylamidpolymer hvor hovedsakelig mindre enn 1 % av akrylamidgruppene foreligger i form av carboxylatgrupper. Delvis hydrolysert polyakrylamid (PHPA) er en akrylamidpolymer hvor minst 1 %, men ikke 100 %, av akrylamidgruppene er i form av carboxylatgrupper. Akrylamidpoly-meren kan fremstilles ifølge hvilken som helst vanlig fremgangsmåte som er kjent innen teknikken, men har fortrinnsvis de spesifikke egenskapene til akrylamidpolymer fremstilt iht. fremgangsmåten beskrevet i U.S. patentskrift nr. Re.

32 114. Kryssbindingsmidlet er et kromcarboxylatkompleks. Uttrykket "kompleks" er her definert som et ion eller mole-kyl som inneholder to eller flere innbyrdes forbundne ione-, radikal- eller molekylarter. Et kompleksion har som et hele en særskilt elektrisk ladning, mens et kompleksmolekyl er elektrisk nøytralt. Uttrykket "kromcarboxylatkompleks"

omfatter et enkelt kompleks, blandinger av komplekser som inneholder de samme carboxylater, og blandinger av komplekser som inneholder forskjellige carboxylater.

Kromcarboxylatkomplekset ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter elektropositivt krom(III) og ett eller flere elektronegative carboxylater. Komplekset kan med fordel også inneholde én eller flere elektronegative hydroxylgrupper. Hvert kompleks inneholder eventuelt ytterligere deler som ikke er vesentlige for polymerkryssbindingsfunksjonen til komplekset. For eksempel kan uorganiske mono- og/eller divalente ioner, som bare virker til å oppveie kompleksets elektriske ladning, eller ett eller flere vannmolekyler, være bundet til hvert kompleks. Representative formler for slike komplekser omfatter:

Trivalent krom og kromion er ekvivalente begrep om-fattet av uttrykket krom(III) slik det her er brukt. Car-boxylatene er fortrinnsvis avledet fra vannoppløselige salter av carboxylsyrer, spesielt enbasiske syrer med lav molekylvekt. Carboxylater avledet fra salter av maursyre, eddik-syre, propionsyre og melkesyre, lavere substituerte derivater derav og blandinger derav, er spesielt foretrukket. Carbox-ylatene omfatter de følgende vannoppløselige: formiat, acetat, propionat, laktat, lavere substituerte derivater derav og blandinger derav. De eventuelle uorganiske ioner omfatter natrium-, sulfat-, nitrat- og kloridioner.

En rekke komplekser av den ovenfor beskrevne type og fremgangsmåten for fremstilling derav er godt kjent innen lærgarvingsteknikken. Disse kompleksene er beskrevet i Shuttleworth og Russel, Journal of The Society of Leather Trade's Chemists, "The Kinetics of Chrome Tannage Part I", England, 1965, v. 49, s. 133-154; "Part III", England, 1965, v. 49, s. 251-260; "Part IV", England, 1965, v. 49, s. 261-268 og Von Erdman, Das Leder, "Condensation of Mononuclear Chromium (III) Salts to Polynuclear Compounds", Eduard Roether Verlag, Darmstadt, Tyskland, 1963, v. 14, s. 249. Udy, Marvin J., Chromium, volum 1: Chemistry of Chromium and its Compounds, Reinhold Publishing Corp., N.Y., 1956, s. 229-233 og Cotton og Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, 3. utg., John Wiley & Sons, Inc., N.Y., 1972, s. 836-839 beskriver videre typiske komplekser som kan være innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse. Foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til de bestemte komplekser og blandinger derav som er beskrevet i litteraturhenvisningene, men kan omfatte andre som tilfredsstiller den ovenfor angitte definisjon.

Kryssbindingsmidlet kan videre omfatte et uorganisk krom(III)salt dersom det er ønskelig å akselerere geldannel-sesreaksjonen. Eksempelvise krom(III)salter omfatter krom-(III)triklorid/krom(III)trinitrat, krom(III)trijodid, krom-(III)tribromid, krom(III)triperklorat og blandinger derav. Økning av den relative konsentrasjon av krom(III)salt frem-skynder vanligvis geldannelseshastigheten.

Gelen dannes ved å blande den carboxylatholdige polymer og kryssbindingsmidlet på jordoverflaten for å danne en injiserbar geldannelsesoppløsning. Sammenblanding på overflaten omfatter grovt sett bl.a. blanding av oppløsningen i bulk på overflaten før injeksjon eller samtidig blanding av oppløsningen ved eller nær brønnhodet ved hjelp av rørblan-dingsmidler mens den injiseres. Sammenblanding utføres f.eks. ved å oppløse utgangsmaterialene for kryssbindingsmidlet i et passende vandig oppløsningsmiddel. Eksempelvise utgangsmaterialer omfatter fast CrAc3«H20, fast Cr3AC7(OH)2eller en oppløsning merket "Chromic Acetate 50 % Solution" som er kommersielt tilgjengelig. Kryssbindingsmiddeloppløs-ningen blandes så med en vandig polymeroppløsning, hvorved geldannelsesoppløsningen fremstilles. Blant andre alterna- tiver kan utgangsmaterialene for kryssbindingsmidlet opp-løses direkte i den vandige polymeroppløsning, hvorved gel-dannelsesoppløsningen dannes i ett enkelt trinn.

Det vandige oppløsningsmiddel i geldannelsesoppløs-ningen kan være ferskvann eller en saltoppløsning med en samlet konsentrasjon av oppløste faste stoffer på opptil oppløselighetsgrensen for de faste stoffene i vann. Inerte fyllstoffer, slik som knust eller naturlig, fint stein-materiale eller glasskuler, kan også tilsettes til geldan-nelsesoppløsningen for å forsterke gelnettverksstrukturen, selv om det er foretrukket med en faststoffri geldannelses-oppløsning.

Foreliggende fremgangsmåte gjør det mulig for utøveren å lage etter bestilling eller skreddersy en gel som har en forhåndsbestemt geldannelseshastighet og forhåndsbestemte gelegenskaper mht. styrke og stabilitet fra den ovenfor beskrevne blanding. Geldannelseshastigheten defineres som graden av geldannelse som en funksjon av tiden, eller syno-nymt kryssbindingshastigheten i geldannelsesoppløsningen. Graden av kryssbinding kan kvantifiseres i form av gel-viskositet og/eller -styrke. Gelstyrke er definert som sammenhengen i gelnettverket eller resistens overfor defor-mering under eksterne krefter. Stabilitet er definert som enten varme- eller fasestabilitet. Varmestabilitet er en gels evne til å motstå ekstreme temperaturer uten nedbrytning. Fasestabilitet er en gels evne til å motstå synerese som kan skade gelstrukturen og gelvirkningen.

Skreddersying eller laging etter bestilling av en gel på måten ifølge foreliggende oppfinnelse for å imøtekomme kravene ved en bestemt sementeringsanvendelse, tilveie-bringes delvis ved å korrelere de uavhengige geldannelsesparametere med de avhengige variable størrelser ved geldannelseshastighet og resulterende gelstyrke og -stabilitet. De uavhengige geldannelsesparametere er overflate- og in situ-geldannelsesbetingelser omfattende: temperatur, pH, ionestyrke og spesifikk elektrolytisk utforming av oppløs-ningsmidlet, polymerkonsentrasjon, forhold mellom polymer-vekt og den samlede vekt av krom(III)- og carboxylater i blandingen, graden av polymerhydrolyse og gjennomsnittlig molekylvekt for polymeren.

De områder for geldannelsesparametrene som anvendes, korreleres med de avhengige variable størrelser ved geldannelseshastighet og resulterende gelegenskaper ved hjelp av midler som omfatter kvalitativ flasketesting og kvantita-tiv viskosimetrisk analyse. De områder som kan anvendes for en rekke geldannelsesparametere og deres korrelasjon med de avhengige variable størrelser, er beskrevet nedenunder.

Den lavere temperaturgrense for geldannelsesoppløs-ningen ved overflaten er frysepunktet for oppløsningen, og den øvre grense er i det vesentlige varmestabilitetsgrensen til polymeren. Oppløsningen holdes vanligvis ved omgivelses-temperatur eller høyere ved overflaten. Temperaturen kan reguleres ved å varme opp eller avkjøle den vandige opp-løsning. Ved å øke temperaturen innenfor det foreskrevne område, økes geldannelseshastigheten.

Start-pH i geldannelsesoppløsningen ligger innenfor et område på ca. 3-13, fortrinnsvis ca. 6-13. Selv om geldannelse kan opptre ved en sur pH, favoriserer ikke reduk-sjon av start-pH i oppløsningen til under 7 geldannelse. Start-pH i oppløsningen er helst alkalisk, dvs. større enn 7 til ca. 13. Ved å øke pH innenfor det foreskrevne område, økes geldannelseshastigheten.

Polymerkonsentrasjonen i oppløsningen er ca. 500 ppm og opptil oppløselighetsgrensen til polymeren i oppløsnings-midlet, eller polymeroppløsningens reologiske begrensninger, fortrinnsvis ca. 1000 til ca. 200.000 ppm og helst ca. 3000 til ca. 100.000 ppm. økning av polymerkonsentrasjonen øker geldannelseshastigheten og endelig gelstyrke ved et konstant forhold mellom polymer og kryssbindingsmiddel.

Oppløsningsmidlets ionestyrke kan være fra ionestyrken til deionisert destillert vann og til ionestyrken til salt-vann som har en ionekonsentrasjon som når opp mot oppløse-lighetsgrensen til saltet. Økning av ionestyrken i opp-løsningen kan øke geldannelseshastigheten.

Vektforholdet mellom polymer og krom(III)- og carboxylater som utgjør blandingen, er 1:1 til 500:1, fortrinnsvis 2,5:1 til 100:1, og helst 5:1 til 40:1. Reduk-sjon av forholdet øker generelt geldannelseshastigheten og gelstyrken opptil et visst punkt, spesielt ved en konstant høy polymerkonsentrasjon.

Når det anvendes en akrylamidpolymer, er hydrolyser-ingsgraden ca. 0 til 60 %, fortrinnsvis ca. 0 til 30 %. Innenfor det foretrukne område øker geldannelseshastigheten medøkende hydrolysegrad. økning av molekylvekten til polymeren øker gelstyrken.

Det er åpenbart ut fra disse korrelasjoner at man kan fremstille geler over et svært bredt område med geldannel-seshastigheter og gelegenskaper som en funksjon av gel-dannelsesbetingelsene. For å bevirke optimal brønnferdig-gjøring ifølge foreliggende fremgangsmåte, forhåndsbestemmer således utøveren den geldannelseshastighet og de egenskaper til den resulterende gel som imøtekommer kravene til det bestemte brønnhullet og fremstiller deretter gelen som har disse forhåndsbestemte karakteristika. Brønnhullets krav omfatter in situ-geldannelsesbetingelser, slik som temperatur, egenskaper til det medfølgende vann, område og egenskaper til brønnveggen, deriblant uregelmessigheter, og trykkfall samt etterbehandlingsbetingelsene, slik som injeksjons- og produksjonstrykk. Analytiske metoder som er kjent for fagfolk innen teknikken, anvendes til å bestemme disse kravene som gir kriterier for forhåndsbestemmelse av geldannelseshastigheten og de resulterende gelegenskaper på den måte som er beskrevet ovenfor og fortsetter nedenunder.

Geldannelseshastigheten er fortrinnsvis tilstrekkelig sakte til å muliggjøre fremstilling av geldannelsesoppløs-ningen på overflaten, og muliggjøre injeksjon av oppløsning-en som en jevn plugg i brønnhullet. For hurtig geldannelseshastighet gir for stor geldannelse av oppløsningen på overflaten, noe som resulterer i en oppløsning som kan være vanskelig, om ikke umulig, å injisere i brønnhullet på grunn av dens reologiske egenskaper. Samtidig må geldannelseshastigheten være tilstrekkelig hurtig til å muliggjøre full-førelse av reaksjonen innenfor et rimelig tidsrom, slik at brønnen kan aktiveres etter klargjøring uten betydelig

driftstap.

Oppløsningen kan være hovedsakelig ikke-geldannet eller delvis geldannet før den når veggen i brønnhullet. Således er geldannelsesoppløsningen tilstrekkelig flytende til å muliggjøre anbringelse ved brønnveggen. Uttrykket "anbringelse av oppløsningen ved brønnveggen" omfatter hvilken som helst av eller alle de følgende betingelser: belegging av brønnhullveggen, gjennomtrengning av permeable deler av brønnhullveggen i en viss utstrekning og igjen-fylling av unormalheter i brønnveggen. Så snart den er på plass ved brønnhullveggen, ferdiggeldannes oppløsningen fortrinnsvis, slik at det dannes en i det vesentlige ugjennomtrengelig tetning.

Den-mengde av oppløsning som injiseres i formasjonen, er en funksjon av arealet til brønnhullveggen som skal tettes, graden av gjennomtrengning i den permeable vegg og volumet og egenskapene til uregelmessighetene i veggen. En fagmann innen teknikken kan bestemme den påkrevde mengde av en gel for et bestemt brønnhull som skal tettes. Dersom anbringelse av geldannelsesoppløsningen i bare en del av brønnhullet er ønsket, kan det anvendes slike soneiso-leringsmidler som tetninger o.l.

Injeksjonshastigheten er en funksjon av geldannelseshastigheten og de driftsmessige hindringer ved injeksjonstrykk og pumpebegrensninger. Den påkrevde injeksjonshastig-het fastsettes slik at alt av oppløsningen i praksis kan injiseres i brønnhullet før den blir upumpbar. Geldannel-sestiden til gelen varierer fra nær øyeblikkelig til opptil 48 timer eller mer. Lengre geldannelsestider er begrenset av praktiske betraktninger mht. tapt produksjon når injeksjons- og produksjonsbrønner stenges av.

Geler med en forutbestemt geldannelseshastighet og resulterende gelegenskaper som imøtekommer kravene til en bestemt brønn, fremstilles ved å regulere og innstille over-flategeldannelsesbetingelsene slik de korrelerer med geldannelseshastigheten og gelegenskapene. Således fremstilles gelene på en måte som gjør dem ufølsomme for de fleste ekstreme formasjonsbetingelser. Gelene kan være stabile ved så høye formasjonstemperaturer som 130°C eller mer og ved hvilken som helst formasjons-pH som man støter på. Gelene er forholdsvis ufølsomme overfor stratigrafien til bergarten og andre materialer og kjemikalier som anvendes i klar-gjøringsoperasjonene for brønnen. Gelene kan anvendes i carbonat- og sandsteinlag og ukonsoliderte eller konsoli-derte lag med varierende mineralogi. Så snart gelene er på plass, er det svært vanskelig å forflytte gelene ved hjelp av fysiske eller kjemiske midler, bortsett fra total nedbrytning av kryssbindingsnettverket. Gelene kan være rever-sible ved kontakt med et oppløsningsmiddel, slik som hydrogenperoxyd eller natriumhypokloritt, men er i det vesentlige uoppløselige i formasjonsvæskene.

Gelens styrke kan variere fra et elastisk gelélignende materiale til et mer rigid gummilignende materiale. De sterkere materialer er generelt foretrukket når ekstreme nedtappingstrykk møtes under produksjon i en brønn, eller når ekstreme injeksjonstrykk støtes på under injeksjon av væsker i en brønn, noe som kunne forårsake at en svak gel svikter. Blant de syntetiske polymerer er PA ofte foretrukket for slike blandinger fordi den har en forholdsvis sakte geldannelseshastighet som gjør det mulig å injisere den i et volum før den stivner.

Fremgangsmåten er anvendbar til forsegling av de fleste åpne brønnhull som ikke er foret og er delvis anvendbare til tetting av ikke-lineære brønnhull eller andre brønnhull som er vanskelige eller umulige å fore, slik som et horisontalt brønnhull og/eller dets radius. Det foreligger en rekke tenkelige muligheter for utførelse av foreliggende fremgangsmåte i slike brønnhull, deriblant 1) boring av en radius, tetting av radiusen og deretter boring av det horisontale brønnhull på andre siden av radiusen; 2) boring av radiusen etterfulgt av det horisontale brønnhull, isolering av det horisontale brønnhull og tetting bare av radiusen; eller 3) boring av radiusen og det horisontale brønnhull, tetting av begge brønnhull samtidig og deretter gjennomhulling i et utvalgt avsnitt. Tetting bevirkes ved å injisere bare en tilstrekkelig mengde av geldannelsesopp- løsning til å belegge brønnhullveggen, eller injisere en mengde av geldannelsesoppløsning for å fylle hele eller en del av brønnhullet, og deretter bore ut den stivnede gel som plugger brønnhullet mens et lag av gel etterlates ved brønn-hullveggen, eller forskyve gelen før den stivner med en for-skyvningsvæske, slik som vann eller en viskøs polymeropp-løsning, mens et lag av gel etterlates ved brønnhullveggen. Disse og andre tenkelige fremgangsmåter er mulige innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse.

Følgende eksempel viser utøvelsen og utnyttelsen av foreliggende oppfinnelse.

Eksempel

En radius omtrent 12 m lang, etterfulgt av et horisontalt brønnhull, ble boret fra en eksisterende, oppgitt produksjonsbrønn i en svært oppsprukket carbonatformasjon i Vest-Texas. Brønnen var knapt nok økonomisk på grunn av stor og uønsket gassproduksjon. Gass trengte inn i brønnen fra en gasslomme gjennom sprekker og gjennom brønnveggen i den ikke-forede, åpne-hullradius. Brønnen produserte ca. 6400 1 olje pr. dag ved et forhold mellom gass og olje på ca. 9000.

En andre svært lik radius og horisontalt brønnhull ble boret i det samme oljefelt i Vest-Texas. Radiusen på 12 m ble tettet med ca. 52.000 1 av en gel som tildekket veggen og fylte igjen de omgivende sprekker. Gelen ble dannet in situ fra en 2,2 vekt% polyakrylamidgeloppløsning i ferskvann. Molekylvekten til polyakrylamidet var ca. 11.000.000. Et kryssbindingsmiddel forelå også i geldannelsesoppløs-ningen ved et vektforhold mellom polymer og kryssbindingsmiddel på 20:1. Kryssbindingsmidlet var en blanding av kromacetatkompleks og kromtriklorid i et vektforhold på 19:1. Etter at geldannelsesoppløsningen var injisert i brønnhullet, ble 1,0 rørvolum av en 2,2 vekt%-ig polyakryl-amidoppløsning uten kryssbindingsmiddel injisert i brønn-hullet for å fortrenge geldannelsesoppløsningen som fylte brønnhullet inn i sprekkene. Brønnen ble stengt i 16 timer for å la gelen herde ved formasjonstemperaturen på ca. 30°C. Deretter ble 58 m ikke-foret horisontalt åpent brønnhull boret. Den resulterende brønn produserte ca. 50.000 1 olje pr. dag og ca. 1700 1 vann pr. dag ved et forhold mellom gass og olje på 231 og et 82 kPa nedtappingstrykk.

Claims

1. Fremgangsmåte for klargjøring av brønnhull ved tetting av en uforet vegg i et brønnhull, hvor brønnhullet står i fluidforbindelse med en underjordisk hydrocarbonbærende formasjon under en jordoverflate, karakterisert vedat: a) det blandes en geldannelsesoppløsning på overflaten som omfatter en vannoppløselig carboxylatholdig polymer og et kryssbindingsmiddel som er i stand til å kryssbinde polymeren, idet kryssbindingsmidlet omfatter et kompleks inne-holdende krom(III), minst et carboxylat av en lavere alifatisk carboxylsyre og eventuelt hydroxylgrupper, og eventuelt et uorganisk krom(III)salt; b) geldannelsesoppløsningen injiseres i brønnhullet; c) geldannelsesoppløsningen anbringes ved brønnhull-veggen; og d) geldannelsesoppløsningen kryssbindes inntil hovedsakelig fullførelse ved brønnhullveggen, slik at det dannes en ikke-flytende, kryssbundet polymergel som i det vesentlige tetter brønnhullet mot fluidinntrengning gjennom veggen, mens fluid får strømme gjennom brønnhullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat carboxylatet er acetat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat vektforholdet mellom polymeren og komplekset i geldannelsesoppløsningen er 2,5:1 til 100:1.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den carboxylatholdige polymer er en akrylamidpolymer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat geldannelsesoppløs-ningen anbringes ved brønnhullveggen ved å injisere en for-trengningsvæske i brønnhullet etter injeksjon av geldannelses-oppløsningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat fortrengningsvæsken er en polymeroppløsning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det uforede brønnhull er et ikke-lineært brønnhull.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat det ikke-lineære brønnhull er en radius.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det uforede brønnhull er et horisontalt brønnhull.

10. Fremgangsmåte for boring og klargjøring av en radius og et horisontalt brønnhull i fluidforbindelse med en underjordisk hydrocarbonbærende formasjon under en jordoverflate,karakterisert vedat: a) radiusen bores under jordoverflaten til ca. dybden til den hydrocarbonbærende formasjon; b) det blandes en geldannelsesoppløsning på overflaten som omfatter en vannoppløselig carboxylatholdig polymer og et kryssbindingsmiddel som er i stand til å kryssbinde polymeren, idet kryssbindingsmidlet omfatter et kompleks som inneholder krom(III), minst et carboxylat av en lavere ali fatisk carboxylsyre og eventuelt hydroxylgrupper, og eventuelt et uorganisk krom(III)salt; c) geldannelsesoppløsningen injiseres i radiusen; d) geldannelsesoppløsningen anbringes ved en uforet vegg i radiusen; og e) geldannelsesoppløsningen kryssbindes til hovedsakelig fullførelse ved radiusveggen, slik at det dannes en ikke-strømmende kryssbundet polymergel som i det vesentlige tetter radiusen mot fluidinntrengning gjennom veggen, mens fluid får strømme gjennom radiusen; og hvor det eventuelt foretas boring av det horisontale brønnhull gjennom den under-jordiske hydrocarbonbærende formasjon fra radiusen etter trinn a), og videre i det vesentlige samtidig med trinnene c), d) og e) injiseres geldannelsesoppløsningen i det horisontale brønn-hull, idet geldannelsesoppløsningen anbringes ved veggen i det horisontale brønnhull for kryssbinding av geldannelsesoppløs-ningen til hovedsakelig fullførelse ved veggen i det horisontale brønnhull, slik at det dannes en ikke-strømmende, kryssbundet polymergel som i det vesentlige tetter det horisontale brønnhull mot fluidinntrengning gjennom veggen, og videre etter trinn e) gjennomhulles et forhåndsvalgt avsnitt av det horisontale brønnhull for å produsere hydrocarboner fra dette.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den videre omfatter boring av det horisontale brønnhull fra den tettede radius gjennom den hydrocarbonbærende formasjon etter trinn e).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den videre omfatter boring av et vertikalt brønnhull til en forhåndsvalgt dybde under jordoverflaten som er over dybden til den hydrocarbonbærende formasjon, ved hvilken dybde boringen av radiusen i trinn a) startes opp.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den videre omfatter boring av det horisontale brønnhull fra radiusen gjennom den hydrocarbonbærende formasjon etter trinn a) og isolering av det horisontale brønnhull fra radiusen før trinn c).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat geldannelsesoppløs-ningen injiseres i radiusen i et volum som er tilstrekkelig til i det vesentlige å fylle radiusen, idet fremgangsmåten videre omfatter i det vesentlige samtidig med trinnene d) og e) å kryssbinde geldannelsesoppløsningen til hovedsakelig fullførelse i radiusen, slik at det dannes en ikke-strømmende, kryssbundet polymergel, og etter trinn e) bore ut gelen i radiusen mens gelen etterlates ved radiusveggen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat vektforholdet mellom polymeren og komplekset i geldannelsesoppløsningen er 2,5:1 til 100:1.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den carboxylatholdige polymer er en akrylamidpolymer.