DE3047572C1 - Verfahren zum Durchbohren einer produktiven Schicht - Google Patents
Verfahren zum Durchbohren einer produktiven SchichtInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Durchführens von Bohrungen und dabei speziell auf ein
Verfahren zum Durchbohren einer produktiven Schicht.
Das Herstellen von Bohrungen umfaßt einen breiten Komplex von technologischen Operationen, der den
Aufschluß von produktiven Schichten, Testen der Schichten mit dem Open-hole-Test, Befestigen der
Bohrung mit einer Rohrtour und Zementieren derselben sowie den Aufschluß von Schichten durch Perforation
mit nachfolgendem Ausstatten der Bohrung mit Tagesund Untertageausrüstungen, deren Erschließung und
Inbetriebnahme umfaßt. Von der Qualität der Ausführung dieser technologischen Operationen hängt die
Produktivität der Bohrung und ihre Förderungsdauer ab.
Die Hauptaufgabe beim Durchführen einer Bohrung ist die Erhaltung der natürlichen Filtrationscharakteristik
der Speicherschicht. Die Verschlechterung der Speichereigenschaften einer Schicht wird durch Eindringen
des Filtrats und der festen Phase der Spülflüssigkeit in die bohrlochnahe Zone verursacht,
was zu verschiedenen nicht umkehrbaren Prozessen in der Schicht führt. Hierbei erfolgt die Absperrung des
Porenraums durch die Wasser-Erdöl-Emulsion, die Kolmatation der Porenkanäle durch die feste Phase der
Spülflüssigkeit, die Verstopfung des Porenraums durch quellenden Ton und Produkte der chemischen Wechselwirkung
des Spülflüssigkeitsfiltrats mit den Schichtfluiden und dem Gestein, Abnahme der Porengröße infolge
der Gesteinsverformung beim Aufschluß u. a.
Gegenwärtig betehen folgende Hauptrichtungen bei Arbeiten an Bohrungen:
— Schaffung der Bedingungen für die effektive Durchführung der Operationen beim Aufschluß
einer Schicht zur Erhaltung ihrer Speichereigenschaften;
— Intensivierung des Spülflüssigkeitszuflusses zur Bohrung durch chemische, thermochemische, hydraulische
und andere Verfahren.
Untersuchungen haben ergeben, daß auf 1 in2 (25,4 mm2) eines Kernes aus gewöhnlichem Sandstein
bis zu 3000 Austrittsöffnungen von Porenkanälen kommen (MaIy George P. Minimazing formation.
Damage-I. Proper fluid selection helps avoid damage. »Oil and Gas« Γ, 1976, 22/III-N 74, N 12, P. 68-70).
Diese Öffnungen besitzen verschiedene Konfiguration und Ausmaße und werden durch feste Teilchen
anorganischer und organischer Stoffe sowie durch Polymere leicht verunreinigt. Selbst wenn die meisten
Öffnungen dieser Kanäle in der bohrlochnahen Zone der Schicht verunreinigt sind, besitzt die Bohrung immer
noch industriellen Wert, aber ihre Förderleistung ist außerordentlich gering, und ihre Förderrate nimmt
intensiv ab.
Wenn die bohrlochnahe Zone der Schicht bis zu einer beträchtlichen Tiefe verunreinigt ist, läßt sich die
ursprüngliche Permeabilität des komatierten Gesteins nicht mehr wiederherstellen. Ist aber nur ein Teil der
bohrlochnahen Zone der Schicht (des natürlichen Filters) verunreinigt, wird die Permeabilität des
Gesteins bei entsprechender Bearbeitung der sondennahen Zone der Bohrung wiederhergestellt.
Es werden vier Hauptarten der Schichtverunreinigung unterschieden:
1. Kolmatation der Porenkanäle im Gestein durch feste Teilchen, die in die Schicht aus der
Spülflüssigkeit beim Bohren, Perforieren und bei Reparaturarbeiten im Bohrloch eindringen;
2. Verunreinigung der Schicht, die durch die Reaktion der in der Schicht enthaltenen Tone mit dem in die
Schicht gelangenden Süßwasser bedingt ist, stellt die Ursache für die Quellung bzw. Dispergierung
der Tone dar;
3. Verunreinigung der Schicht, die mit erhöhter Wassersättigung der Gesteine in der Bohrlochnähe
zusammenhängt, die durch die Einsickerung der Flüssigkeit in die Schicht während des Bohrens
bedingt ist;
4. Entstehung von Kavernen in der Schicht und Austragen von losem Gestein aus der Bohrung.
Es wurde festgestellt, daß die Ursachen für die Verunreinigung des Speichers die Entstehung einer
Zone mit erhöhter Wassersättigung in demselben, das Eindringen von Tonteilchen aus der Spülflüssigkeit in
den Porenraum der Schicht, die Kolmatation der Porenkanäle durch dieselben, die Hydratation der Tone
(wodurch eine Quellung bzw. Dispergierung der Teilchen in den Porenkanälen herbeigeführt wird), das
Einpressen des verunreinigten Wassers in die Schicht und das Austragen von Sand bei der Zerstörung von
schwach zementierten Gesteinen sind (Untersuchung
ORIGINAL INSPECTED
des Charakters der Schichtenverschmutzung mit Hilfe von Kernen und Kernanalysen. Expreßinformation,
Serie »Nefte- i gazodobyvajuschaya promyshlennost« /Erdöl- und gasfördernde Industrie/, Nr. 41, M., VINITI,
1977).
Um zu verhindern, daß im bohrlochnahen Teil der Schicht eine Zone mit erhöhter Wassersättigung
entsteht bzw. die Maße derselben abnehmen, werden beim Aufschluß einer Schicht inverte Spülflüssigkeiten,
Lösungen auf ölbasis, komprimiertes Gas, Wasser verwendet. Jedoch bringt das Ersetzen der Spülflüssigkeit
beispielsweise durch Wasser während der Bohrlocherschließung nichts ein, da die Schicht bereits
kolmatiert ist und keine zusätzlichen hydrodynamischen oder thermochemischen Einwirkungen ihre ursprüngliche
Produktivität wiederherstellen können, weil die produktiven Speichergesteine vorwiegend aus hydrophilen
Materialien bestehen und bei der Zusammenwirkung mit den Tonteilchen, die mittels adsorptionschemisch
aktiven Reagenzien aktiviert worden sind, sich fest in den Poren assimilieren.
Bekannt sind ferner Verfahren zum Bohren von produktiven Schichten, die das Durchbohren des
Schichthangenden unter Anwendung einer Spülflüssigkeit und nachfolgendes Auswechseln derselben gegen
eine Spülflüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften einschließen (Getlin K. »Burenie
i zakanchivanie skvazhin« /Niederbringen und Abschluß von Bohrungen/, Moskau, Gostoptechisdat, 1963,
SS. 362—363). In diesen Verfahren wird je nach den zu erbohrenden Gesteinen eine Änderung der Eigenschaften
der Spülflüssigkeit vorgenommen, die Wasserabgabe erniedrigt und die Tonspülung gegen Wasser, Erdöl
oder eine andere, mit den vorliegenden Gesteinen verträgliche Lösung ausgewechselt. Jedoch verhindern
all diese Verfahren den Ablauf von Redoxreaktionen zwischen der Spülflüssigkeit und dem Schichtgestein
nicht, was wiederum zur Kolmatierung der Schicht führt. Außerdem erfordert das Auswechseln der
Hauptspülflüssigkeit, die beim Bohren von normalen Schichten benutzt wird, gegen eine besondere Spülflüssigkeit
mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften einen zusätzlichen Aufwand für die Zubereitung
dieser Flüssigkeit sowie für die Durchführung der technologischen Operationen zum Auswechseln der
Spülflüssigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Durchbohren einer produktiven Schicht
unter Auswechseln der Spülflüssigkeit gegen eine Flüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen
Eigenschaften zu entwickeln, das es ermöglicht, durch Veränderung der Eigenschaften der Spülflüssigkeit die
Kolmatation der produktiven Schicht erheblich zu verringern, ihre natürliche Permeabilität beizubehalten
und dadurch die Schichtproduktivität bei gleichzeitigem Senken des Material- und Arbeitsaufwandes zu
erhöhen.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens zum Durchbohren einer produktiven Schicht gelöst, das das
Durchbohren des Schichthangenden unter Benutzung der ursprünglichen Spülflüssigkeit und deren nachfolgendes
Auswechseln gegen eine Spülflüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften
einschließt, in dem erfindungsgemäß unmittelbar nach dem Durchbohren des Schichthangenden die Größe des
Redoxpotentials des Gesteins bestimmt wird, aus dem die produktive Schicht besteht, wobei als Spülflüssigkeit
mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften eine Flüssigkeit benutzt wird, bei der der Betrag und das
Vorzeichen des Redoxpotentials dem Betrag und dem Vorzeichen des Redoxpotentials des Gesteins der
produktiven Schicht gleich sind.
Der Aufschluß der Schicht unter Anwendung einer Flüssigkeit mit physikalisch-chemischen Eigenschaften,
die den Eigenschaften der Gesteine nahe kommen, aus welchen die produktive Schicht besteht, d.h. mit
Eigenschaften, die den wechselseitigen Angriff von
ίο Gesteinen und Spülflüssigkeit ausschließen, insbesondere
die Gleichheit der Redoxpotentiale, eliminiert den Ablauf von Ionenaustauschprozessen zwischen den das
Gestein bildenden Mineralien und der Spülflüssigkeit, wodurch das Eindringen des Filtrats der Spülflüssigkeit
in die Schicht, die Kolmatierfähigkeit der Spülflüssigkeit
stark verringert und die natürliche Permeabilität der produktiven Schicht beibehalten wird.
Vorzugsweise werden der Betrag und das Vorzeichen des Redoxpotentials des Gesteins der produktiven
Schicht im Augenblick des Aufschlusses derselben aus ihrer Abweichung vom Betrag und Zeichen des
Redoxpotentials der ursprünglichen Spülflüssigkeit bestimmt. Dies gestattet, die Informationsgewinnung
über die produktive Schicht zu verbessern, den Prozeß der Bestimmung des Redoxpotentials des Gesteins der
produktiven Schicht zu beschleunigen und den Kostenaufwand durch Wegfall von zusätzlichen Operationen
zur Analyse des Bohrkleins der abgebohrten Gesteine zu senken.
Vorzugsweise erfolgt die Veränderung des Betrages und Vorzeichens des Redoxpotentials der Spülflüssigkeit
durch deren Behandlung in einer der Zonen der Elektroden einer Diaphragmazelle. Dies ermöglicht, die
physikalisch-chemischen Eigenschaften der Spülflüssigkeit unter Beibehaltung ihrer Hauptarbeitsparameter
und Qualität bei gleichzeitiger Senkung des Verbrauchs an chemischen Reagenzien (sie werden nicht benötigt)
in weitem Bereich zu ändern.
Es empfiehlt sich, die Veränderung des Betrages und
■»ο Vorzeichens des Redoxpotentials der Spülflüssigkeit in
einem Bereich von —1,6 bis +1,8V je nach der mineralogischen Zusammensetzung der Gesteine der
produktiven Schicht vorzunehmen. Dies gestattet, den Prozeß des Abbohrens der produktiven Schicht, die aus
Gesteinen unterschiedlicher mineralogischer Zusammensetzung besteht, unter Vermeidung der Kolmatation
derselben durchzuführen.
Bekanntlich besitzen alle Speicher, aus denen die produktiven Schichten bestehen, eine Diffusions- und
Adsorptionsaktivität. Ihr Sinn besteht darin, daß bei der Trennung von Lösungen verschiedener Konzentration
mittels einer porösen Zwischenwand eine Ionendiffusion aus der Lösung der höheren Konzentration in die
Lösung der niedrigeren Konzentration auftritt.
Die Diffusionserscheinung erfolgt aufgrund von Oxydations-Reduktions-Reaktionen, die in komplizierten
heterogenen Systemen ablaufen, zu denen sowohl mit Fluiden durchsetzte produktive Schichten wie auch
die Spülflüssigkeit gehören, die mit der Schicht und ihren Fluiden beim Schichtenaufschluß in Berührung
steht.
Beim Aufschluß einer produktiven Schicht dringt die Spülflüssigkeit, die unter einem höheren Druck als der
Schichtendruck steht, in die Poren der bohrlochnahen Zone ein, wobei sie dort Tonteilchen zurückläßt. In der
Berührungszone der Spülflüssigkeit laufen bei deren Berührung mit den abzubohrenden Gesteinen Ionenaustauschprozesse
ab, die zu den Oxydations-Reduktions-
Reaktionen führen. Ein Intensitätsmaß für die Redoxprozesse ist das Redoxpotential. Die Größe des
Redoxpotentials ist vom Verhältnis der Konzentrationen der Oxydations- und Reduktionsformen der dieses
System bildenden Ionen abhängig.
Unter stationären, d. h. zeitlich sehr langsam veränderlichen Bedingungen des Energieaustausches mit der
neutralen Umgebung, nimmt das Redoxpotential der Spülflüssigkeit meist einen Gleichgewichtswert an, der
dem Verhältnis der Aktivität des Oxydationsmittels zur Aktivität des Reduktionsmittels entspricht, das 0,5
gleich ist. Der wichtigste Kennwert der chemischen Aktivität eines Systems ist der pH-Wert, er nimmt unter
diesen Bedingungen ebenfalls einen neutralen Wert an, der gleich 7 ist.
Eine beliebige Abweichung dieser zwei Charakteristiken von der Gleichgewichtslage bedeutet, daß das
System energetisch unstabil und in ihm die Entstehung von Oxydations-Reduktions-Reaktionen sowohl beim
Kontakt mit der Umgebung (dem Gestein der Bohrlochwände, den in die Lösung beim Bohren
gelangenden Fluiden) wie auch zwischen den Teilchen und Phasen des Systems selber möglich ist.
Infolge der Differenz zwischen den Größen des Redoxpotentials der Spülflüssigkeit und des Gesteins
gelangt das Filtrat der Spülflüssigkeit in die Schicht, verstopft den Porenraum des Speichergesteins und
verstärkt die Oxydations-Reduktions-Reaktionen nun schon zwischen dem Filtrat der Spülflüssigkeit und dem
System der mit dem Filtrat gesättigten Schicht.
Gerade zur Verhinderung der beschriebenen Erscheinungen, insbesondere zur Neutralisation der Oxydations-Reduktions-Reaktionen
zwischen der Spülflüssigkeit und dem Gestein der produktiven Schicht wird die vorliegende Erfindung vorgeschlagen. Im Augenblick
des Aufschlusses der produktiven Schicht werden der Betrag und das Vorzeichen des Redoxpotentials der
Gesteine gemessen, aus denen die produktive Schicht besteht. Hierzu wird das Redoxpotential der in die
Bohrung eintretenden Spülflüssigkeit und das Redoxpotential der aus der Bohrung austretenden Spülflüssigkeit
gemessen, die infolge der chemischen Reaktionen, weiche in der Berührungszone der Spülflüssigkeit mit
dem Gestein der produktiven Schicht ablaufen, verschieden sein werden. Danach wird beispielsweise
nach der Differenz der Werte des Redoxpotentials der in die Bohrung ein- und aus ihr austretenden
Spülflüssigkeit der Wert des Redoxpotentials des Gesteins der produktiven Schicht bestimmt. Die
Differenz der Werte des Redoxpotentials der in die Bohrung ein- und aus ihr austretenden Spülflüssigkeit
liefert Informationen über die lithologische Zusammensetzung des abgebohrten Gesteins. Nach speziellen
Nomogrammen wird die Zuordnung der gewonnenen Differenz zu dieser oder jenen Zusammensetzung des
abzubohrenden Gesteins ermittelt. Wissend die Gesteinszusammensetzung, findet man anhand von Tabellen
das eigene normale Redoxpotential des abzubohrenden Gesteins.
Die Messung des Redoxpotentials erfolgt mit bekannten Mitteln, beispielsweise mit der Krjukowschen
Kalomelelektrode (siehe A. I. Boldyrev »Fizicheskaya i kolloidnaya khimiya« /Physikalische und
Kollodchemie/, Verlag »Vyschaya Shkola« M., 1974, S. 3i9).
Danach wird die ursprüngliche, in der Bohrung zirkulierende Spülflüssigkeit gegen eine Spülflüssigkeit
ausgewechselt, die sich nach ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften von der ursprünglichen unterscheidet,
aber Eigenschaften besitzt, die den physikalischchemischen Eigenschaften des Gesteins der produktiven
Schicht nahekommen, und zwar: in die Bohrung wird die Flüssigkeit mit einem Redoxpotential eingepumpt,
das nach Betrag und Zeichen dem Redoxpotential des Gesteins der produktiven Schicht gleich ist. Die
gleichen Werte der Redoxpotentiale und ihre Vorzeichen (positiv bzw. negativ) verhindern die Entstehung
to von Oxydations-Reduktions-Reaktionen zwischen dem
Schichtgestein und der Spülflüssigkeit, was wiederum die Intensität der diffusions- und adsorptionsbedingten
Überströmungen des Filtrats der Spülflüssigkeit in die Schicht und der Fluide der Schicht in die Spülflüssigkeit
verringert.
Als Spülflüssigkeit, die ein Redoxpotential besitzt, das dem Redoxpotential des Gesteins gleich ist, wird
dieselbe Spülflüssigkeit verwendet, die während des gesamten Prozesses der Bohrlochniederbringung benutzt
wurde, nur wurde sie vor dem Aufschluß der produktiven Schicht in der Zone einer der Elektroden
einer Diaphragmazelle so lange behandelt, bis ihr Redoxpotential nach Betrag und Vorzeichen dem
Redoxpotential des Gesteins der produktiven Schicht gleich geworden ist.
Das Redoxpotential der Spülflüssigkeit läßt sich auch durch Zusetzen von verschiedenen chemischen Reagenzien
zu derselben verändern, jedoch führt dies zur Verteuerung des Bohrvorgangs.
jo Die Behandlung der Spülflüssigkeit in der Diaphragmazelle
erfolgt bis zur Erreichung einer Redoxpotentialgröße im Bereich von —1,6 bis +1,8V. Dieser
Größenbereich des Redoxpotentials kennzeichnet den gesamten Satz von Gesteinen, aus denen produktive
Schichten aufgebaut sind.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens unter
Bezug auf die Zeichnung erläutert, in der das Abbohrschema einer produktiven Schicht dargestellt ist.
Im Augenblick des Aufschlusses der produktiven Schicht A-B, d. h. im Augenblick nach dem Durchbohren
des Hangenden dieser Schicht im Punkt A, wird das Redoxpotential der in die Bohrung 1 ein- und aus ihr
austretenden Spülflüssigkeit gemessen. Je nach der Zusammensetzung des Gesteins, aus dem die produktive
Schicht besteht, verändert sich das Redoxpotential der Spülflüssigkeit zu- bzw. abnehmend. Die Messung des
Redoxpotentials erfolgt mit einem Geber 2 mit einem Registrierer 3. Als Geber 2 dient eine Kalomelelektrode.
so Man bestimmt die Differenz zwischen den Größen des Redoxpotentials der ein- und austretenden Spülflüssigkeit.
Nach den vorher aufgestellten Nomogrammen bestimmt man die lithologische Zusammensetzung des
Gesteins, der die gewonnene Differenz der Redoxpotentiale entspricht. Danach findet man in den Tabellen
das normale Redoxpotential, das einer bestimmten Zusammensetzung des Gesteins entspricht. Auf diese
Weise findet man den Betrag und das Vorzeichen des Potentials des Gesteins, aus dem die produktive Schicht
besteht. Danach wird die aus der Bohrung austretende Spülflüssigkeit in eine Diaphragmazelle 4 geleitet, die
mit einer Gleichstromquelle 5 ausgestattet ist, wo sie der Stromeinwirkung unterworfen wird.
Wenn das Redoxpotential des Gesteins der zu durchbohrenden produktiven Schicht das Pluszeichen
besitzt, so wird die Spülflüssigkeit in der Zone 6 durch eine positive Elektrode 7 behandelt. Wenn aber die
Größe des Redoxpotentials des Gesteins durch einen
negativen Wert gekennzeichnet ist, so wird die Spülflüssigkeit in der Zone 8 durch eine negative
Elektrode 9 behandelt. Die Stromeinwirkung auf die Spülflüssigkeit wird so lange fortgesetzt, bis ihr
Redoxpotential den Betrag und das Vorzeichen erreicht ■>
hat, die denen des Redoxpotentials des Gesteins der produktiven Schicht gleich sind.
Die Veränderungen des Betrags des Redoxpotentials je nach der Mächtigkeit der produktiven Schicht
werden als nahe dem durchschnittlichen Wert für den gegebenen Gesteinstyp liegend angenommen und
liegen im Bereich von —1,6 bis +1,8 V. Beispielsweise können die Schwankungen des Redoxpotentials, die
durch Unterschiede in den Eigenschaften und in der chemischen Zusammensetzung der von der Flüssigkeit
gleichen Typs gesättigten gleichartigen Gesteine bedingt sind, von (des öfteren) einigen bis (selten)
Dutzenden Millivolt betragen. Die Schwankungen des Redoxpotentials aber, die durch den Übergang von
Gesteinen des einen Typs zu Gesteinen eines anderen 2"
Typs bedingt sind, die verschiedene chemische Zusammensetzung besitzen, liegen im Bereich von Dutzenden
bis Hunderten Millivolt, je nach dem Unterschiedsgrad. Außerdem stellen diese Größen Grenzwerte umkehrbarer
elektrochemischer Reaktionen dar. Eine Abweichung der Redoxpotentialgröße nach dieser oder jener
Seite um mehr als 0,2 — 0,5 V kann zu nicht umkehrbaren chemischen Reaktionen in der Spülflüssigkeit selber
führen, die deren Degradierung (Qualitätsvenninderung)
veranlassen können. Also soll die Behandlung der ^o Spülflüssigkeit in der Diaphragmazelle innerhalb des
angegebenen Bereichs der Redoxpotentialgröße erfolgen.
Die auf diese Weise behandelte Spülflüssigkeit wird in die Bohrung 1 eingepumpt, und dort wird der Aufschluß
der produktiven Schicht A-B mit einem Bohrwerkzeug 10 fortgesetzt. Da die Spülflüssigkeit gegenüber dem
Schichtgestein chemisch passiv ist, finden keine diffusions- und adsorptionsbedingten Überströmungen
zwischen ihnen statt, die Schicht wird nicht kolmatiert, und die Gesteine behalten ihre natürliche Permeabilität
bei.
Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Produktivität der Schicht mindestens um 40-50% durch
Verminderung der Kolmatation derselben und Beibehaltung der natürlichen Permeabilität zu erhöhen, den
materiell-technischen Aufwand dank Verwendung ein und derselben Spülflüssigkeit mit verändertem Redoxpotential
sowie durch Vermeidung des Verbrauchs von kostspieligen chemischen Reagenzien zur Behandlung
der Spülflüssigkeit zu verringern.
Während des Bohrvorgangs wurden 3735 m gebohrt. Vor dem Durchbohren des Hangenden der produktiven
Schicht, die in einer Tiefe von 3740 m (die Lagerungstiefe des Hangenden der produktiven Schicht wurde nach
dem geologischen Schnitt bestimmt, der aufgrund von bei der geologischen Erkundung gewonnenen Daten
aufgestellt war) liegt, wurde mit dem Messen der Größe des Redoxpotentials der in die Bohrung ein- und aus ihr
austretenden primären Spülflüssigkeit begonnen. Bis zur Tiefe von 3750 m war die Bohrung mit Futterrohren
ausgekleidet, unterhalb der Rohrtour wurden Gesteine abgebohrt, die aus Quarzsandsteinen bestanden. Die
Größe des Redoxpotentials der in die Bohrung eintretenden Spülflüssigkeit betrug 400 mV, der austretenden
aber 380 mV. Im Augenblick nach dem Durchbohren des Hangenden der produktiven Schicht
erfolgte eine schroffe Veränderung der Größe des Redoxpotentials der austretenden Spülflüssigkeit bis auf
300 mV herunter. Die Zirkulation wurde für 15 min unterbrochen, danach aber wieder aufgenommen. Am
Austritt aus der Bohrung betrug die Größe des Redoxpotentials der Spülflüssigkeitsmenge, die mit der
aufgeschlossenen produktiven Schicht 15 min lang in Berührung stand, 200 mV. Gemäß den Daten aus den
früher druchgeführten Experimenten wird diese Abweichung der Redoxpotentialgröße von einer sandigen
Speicherschicht erzeugt, die mit hochviskosem Erdöl mit hohem Gehalt an harzigen Stoffen gesättigt ist.
Nach der Tabelle der Größen der eigenen normalen Redoxpotentiale der Gesteine (siehe A. I. Boldyrev
»Physikalische und Kolloidchemie«, Verlag »Vysshaya Shkola«, M., 1974) beträgt die Größe des Redoxpotentials
einer mit Erdöl gesättigten Sandschicht 200 mV.
Danach wird die primäre Spülflüssigkeit in die Zone der positiven Elektrode der Diaphragmazelle eingeführt,
wo durch unipolare Behandlung derselben die Größe des Redoxpotentials auf +20OmV gebracht
wurde, wodurch ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften eine Veränderung erfuhren. Die weitere
Zirkulation der Spülflüssigkeit erfolgte mit dem fortschreitenden Abbohren des Förderhorizontes mittels
einer Spülflüssigkeit mit einer Redoxpotentialgröße von +20OmV. Nach dem vollständigen Aufschluß der
produktiven Schicht wurde die Bohrung mit derselben Spülflüssigkeit gespült. Da die Spülung mit einem
gewissen Gegendruck gegen die Schicht stattfand, gelangte ein Teil dieser Flüssigkeit in die bohrlochnahe
Zone der Schicht, aber es verliefen keine physikalischchemischen Ionenaustauschreaktionen zwischen der
Spülflüssigkeit, dem Schichtgestein und den Fluiden, weil sie zueinander chemisch neutral waren. Danach
erfolgt die Zementierung der Produktionsrohrtour. Beim Einpumpen des Zements in den Ringraum
zwischen dem Rohr und der Bohrlochwand kolmatierte die Zementtrübe die bohrlochnahe Zone der produktiven
Schicht nicht, weil sich in ihr die Spülflüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen Parametern befand,
die das Eindringen der Zementtrübe in die Schicht verhinderte. Die natürliche Permeabilität des erdölführenden
Sandsteins wurde nach einer Kernprobe bestimmt und betrug 240 md. Nach dem Einpumpen in
die Bohrung der Spülflüssigkeit mit dem veränderten Redoxpotential gemäß der Erfindung betrug die
Gesteinspermeabilität 230 md. Beim Aufschluß von produktiven Schichten nach den bekannten Methoden
nahm die Permeabilität dank der Kolmatation der bohrlochnahen Zone bis auf 160 md ab. Nach dem
Durchschuß der Rohrtour in der Zone der produktiven Schicht und der Veranlassung eines Erdölzuflusses
durch Erzeugung einer Depression auf der Schicht entsprach die Förderrate der Bohrung den rechnerischen
Werten, die aufgrund der natürlichen Permeabilität gewonnen waren, und betrug 450 mVTag, wogegen
die Förderrate einer ähnlichen Bohrung beim Bohren nach den bekannten Verfahren 270 mWag betrug. Also
gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine Zunahme der Förderrate einer Bohrung gegenüber den
bekannten um 40%.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird eine weite Anwendung in der erdöl- und gasfördernden Industrie
sowie in der geologischen Erkundung finden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
- Leerseite -
Claims (4)
1. Verfahren zum Durchbohren einer produktiven Schicht, das das Durchbohren des Hangenden
derselben unter Benutzung der ursprünglichen Spülflüssigkeit und das nachfolgende Auswechseln
derselben gegen eine Spülflüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften einschließt,
dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Durchbohren des Schichthangenden
die Größe des Redoxpotentials des Gesteins bestimmt wird, aus dem die produktive Schicht
besteht, und als Spülflüssigkeit mit veränderten physikalisch-chemischen Eigenschaften eine Flüssigkeit
zur Anwendung kommt, bei der der Betrag und das Vorzeichen des Redoxpotentials dem Betrag
und Vorzeichen des Redoxpotentials des Gesteins der produktiven Schicht gleich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag und das Vorzeichen des
Redoxpotentials des Gesteins der produktiven Schicht im Augenblick des Aufschlusses derselben
aus ihrer Abweichung vom Betrag und Vorzeichen des Redoxpotentials der ursprünglichen Spülflüssigkeit
bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung des vorgeschriebenen
Betrages und Vorzeichen des Redoxpotentials die Spülflüssigkeit in einer der Zonen der
Elektroden einer Diaphragmazelle behandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag und das Vorzeichen des
Redoxpotentials der Spülflüssigkeit in einem Bereich von —1,6 bis +1,8 V je nach der lithologischen
Zusammensetzung der produktiven Schicht verändert werden.
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