DE2717267A1

DE2717267A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen einer sandfuellung aus einer niederdruckbohrung

Info

Publication number: DE2717267A1
Application number: DE19772717267
Authority: DE
Inventors: Joseph Ian Hart
Original assignee: Texaco Trinidad Inc
Current assignee: Texaco Trinidad Inc
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1978-01-05
Also published as: GB1562559A; BR7701709A; MX5065E; US4060130A; AR216464A1; CA1071098A

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Γ/17 267

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Texaco Trinidad Inc. Tel ■ 089/982085-87

New York, N.Y., V.St.A. Telex: 0529802 hnkld

* ' Telegramme: ellipsoid

19, Apr-19/7

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen einer Sandfüllung

aus einer Niederdruckbohrung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Arbeiten an einem Erdölbohrloch und betrifft insbesondere ein Reinigungsverfahren für versandete Niederdruck-Erdölbohrungen.

Wenn Niederdruck-Erdölbohrungen infolge des Eindringens von Sand verstopft wurden, mußte der Sand bisher mit Hilfe einer Drahtseil-Schöpfbüchse entfernt werden. Dies stellt jedoch ein vergleichsweise langwieriges und daher kostenaufwendiges Vorgehen dar. Obgleich auch andere Reinigungsverfahren bekannt sind, beispielsweise die Verwendung eines Schaums zum Ausspülen des Sands vom Boden der Bohrung her, hat es sich herausgestellt, daß hierdurch die ölführende Formation ungünstig beeinflußt wird.

Ein anderer, in der US-PS 3 163 226 beschriebener Vorschlag sieht die Verwendung von Spezialgeräten und -werkzeugen vor, die zur Durchführung der Reinigung in die Bohrung abgelassen und dann vor der weiteren Förderung wieder herausgeholt werden müssen.

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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Reinigen einer Niederdruckbohrung, wobei dieses Verfahren sehr wirksam und zeitsparend sein und keinen ungünstigen Einfluß auf die ölführende Formation bzw. die Untertageformationen haben soll«

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Entfernen einer Sandfüllung aus einer Niederdruckbohrung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein erster Rohrleitungsstrang in das Bohrloch eingeführt wird, so daß um diesen Rohrstrang herum ein äußerer Ringraum im Bohrloch gebildet wird, wobei sich der erste Rohrleitungsstrang unter den statischen Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch erstreckt, daß sodann ein zweiter Rohrleitungsstrang unter Bildung eines inneren Ringraums zwischen beiden Rohrleitungssträngen bis nahe an. die Oberseite der Sandfüllung heran in den ersten Rohrleitungsstrang eingeführt wird, daß einer der Ringräume mit unter Druck stehendem Gas beschickt wird und daß durch den zweiten Rohrleitungsstrang eine Spülflüssigkeit in das Bohrloch eingepumpt wird, um den Sand mittels vom Gas mitgerissener oder mit Gas vermischter Flüssigkeit über den anderen Ringraum auszuspülen.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zum Reinigen einer Niederdruckbohrung, die mit einem Bohrlochkopf (casing head) versehen und in die ein Förderrohrstrang eingeführt ist, sobald in der Bohrung eine Sandfüllung enthalten ist. Bei diesem Verfahren wird die Förderrohrleitung entfernt, worauf der statische Strömungsmittelpegel und die Höhe der Sandfüllung in der Bohrung bestimmt, d.h» gemessen werden. Hierauf wird ein erster Rohrleitungsstrang in die Bohrung eingeführt, um zwischen der Wand der Bohrung und der Außenseite des Rohrleitungsstrangs einen äußeren Ringraum zu bilden. Dabei wird dieser Rohrleitungsstrang zur Halterung am Bohrloch» kopf festgelegt, wobei sein unteres Ende sich nahe der Oberseite der Sandfüllung, jedoch höchstens etwa 300 m (1000 feet)

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weit unter dem Spiegel der statischen Flüssigkeit befindet, und mit dem Inneren dieses RohrleitungsStrangs wird ein Einlaßanschluß für Hochdruckgas verbunden. Zudem wird ein Auslaßanschluß für eine Rücklaufleitung zur Abführung des Abflusses aus dem äußeren Ringraum zu einem Abscheider angeschlossen, und ein zweiter Rohrstrang für ein Umwälz- bzw«, Spülströmungsmitte1 wird in das Innere des ersten Rohrleitungs· Strangs eingeführt, so daß zwischen den beiden Rohrsträngen ein innerer Ringraum gebildet wird. Der zweite Rohrstrang wird hierbei, während sich seine Unterseite in der Höhe der Sandfüllung befindet, mit einem Drehgelenk oder -anschluß verbunden, worauf ein Hochdruckgas in den Einlaßanschluß eingeleitet wird, um das Strömungsmittel aus dem inneren Ringraum über den äußeren Ringraum auszutreiben. Sodann wird eine Waschflüssigkeit durch den zweiten Rohrstrang hindurch nach unten gefördert, während die Zufuhr des Hochdruckgases so geregelt wird, daß eine Umwälzung mit leichten Druckstößen aufrechterhalten und mit der durch den zweiten Rohrstrang nach unten geförderten SpUlflüssigkeit der Sand ausgespült wird.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig» 1 eine schematische Schnittansicht einer Bohrung mit einer in diese eingeführten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Anlage mit den verschiedenen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Elementen und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines Gasmeßverteilers als eines der Elemente gemäß Fig. 2.

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Es hat sich gezeigt, daß das normale Verfahren zum Ausspülen von Sand durch Umwälzung aufgrund des niedrigen Bohrung-Bodendrucks bei erschöpften Erdölbohrungen nicht anwendbar ist. Das in einem solchen Fall bisher übliche Verfahren, bei dem eine Schöpfbüchse mittels eines Drahtseils abgelassen und hochgeholt wird, hat sich insbesondere im Fall von langen Untertagestrecken, d.h. tiefen Bohrungen, als unwirtschaftlich erwiesen. Außerdem neigten dabei die Bohrungen nach der Reinigung zu einem schnellen erneuten Versanden. Weiterhin hat es sich herausgestellt, daß gelartige Flüssigkeiten, deren Verwendung bei Bohrungen mit Strömungsmittelpegeln von unter etwa 300 m versucht worden ist, zu Ergebnissen führten, welche einen Schaden an der Formation anzeigten. Infolgedessen wurde bisher das Ausräumen von Sand üblicherweise meist mittels Schöpfbüchse durchgeführt.

Auf zahlreichen Ölfeldern wird die Zahl der im Förderbetrieb gehaltenen Bohrungen aufgrund der unwirtschaftlichen Lage verkleinert, die sich aus der notwendigen Reinigung für die Fortsetzung der Förderung ergibt. Bei den bisher eingesetzten Anordnungen sind die Reinigungsbemühungen durch die Verfügbarkeit von Winden sowie durch wirtschaftliche Erwägungen im Hinblick auf Bohrungen mit geringer Förderleistung begrenzt. Mit der Erfindung wird dagegen ein Umwälz-Reinigungsverfahren geschaffen, das auf Bohrungen mit niedrigem Sohlendruck anwendbar ist. Hierbei wird Hochdruckgas zur Einleitung einer Strömung mit Sandrückführung zur Oberfläche verwendet. Dieses Verfahren bedarf keiner speziellen Ausrüstung, vielmehr stützt es sich auf die vorhandene Hochdruckgasquelle und ein zweckmäßiges Umwälzströmungsmittel.

In Fig. 1 ist ein verrohrtes Bohrloch 11 dargestellt, bei dem an der Erdoberfläche ein Bohrloch⁰?2 (casing head) vorgesehen ist„ Das Bohrloch 11 ist dabei an der ölführenden Formation durch Sand 15 verschlossen worden. Da es sich beim Bohr-

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loch um eine Niederdruckbohrung handelt, führte diese Sandmasse 15 zu einer Drosselung der Förderung von öl und/oder Gas. über dem Sand 15 befindet sich eine BohrlochflUssigkeit 16, die einen statischen Flüssigkeitsspiegel oder -pegel 17 erreicht hat«,

Vor der Versandung des Bohrloches 11 befand sich eine nicht dargestellte Förderrohrleitung im Bohrloch, über welche das gewonnene Erdöl und/oder Erdgas aus der Untertagebohrung zur Oberfläche gefördert wird. Der erste Schritt beim erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren besteht also in dem Ausbau dieser Förderleitung zur Ermöglichung der Durchführung des Verfahrens„ Als nächstes wird ein erster Strang einer Rohrleitung 20 eingeführt, die zwischen sich und der Wand des Bohrlochs 11 einen äußeren Ringraum 21 bildet. Diese Rohrleitung 20 wird so weit in die Bohrung eingeführt, daß sich ihr unteres Ende 22 in der Nähe der Höhe der Sandfüllung 15 befindet, jedoch maximal etwa 300 m weit in die statische Flüssigkeit 16 eingetaucht ist«, Nach Bestimmung ihrer Tiefe in der Bohrung wird die Rohrleitung 20 zur Halterung am Rohrkopf 12 festgelegt (landed)«,

An der Oberseite der Rohrleitung 20 befindet sich ein Strömungsmitte leinlaß 24 zur Einführung von Hochdruckgas in das Innere der Rohrleitung. Außerdem ist ein Auslaßanschluß 25 vorgesehen, der mit dem äußeren Ringraum 21 in Verbindung steht und zur Abfuhr von durchlüfteten» Strömungsmittel aus diesem äußeren Ringraum 21 dient.

Die Hochdruckgasquelle kann eine beliebige Anordnung sein«. Üblicherweise steht jedoch auf dem ölfeld eine Hochdruckquelle zur Verfügung, die für die Gasförderung von Erdöl aus Bohrungen benutzt wird, welche keinen Förderdruck mehr besitzen«

Ein zweiter Strang eines UmwälzflUssigkeitsrohrs 28 wird in die erste Rohrleitung 20 eingesetzt. Diese Rohrleitung

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durchsetzt eine entsprechende Ausrüstung 29 am Bohrlochkopf mit einer Eruptionsstopfbüchse (Preventer) und einem Stripper (beide nicht dargestellt). Der Rohrstrang 28 bildet zwischen sich und der Rohrleitung 20 einen inneren Ringraum 32, mit welchem ersichtlicherweise der Einlaßanschluß 24 verbunden ist.

Mit dem oberen Ende des Rohrstrangs 28 ist ein Drehgelenk 33 verbunden. Mittels einer Pumpe 37 wird UmwälzflUssigkeit aus einem Behälter 36 durch den Rohrstrang 28 hindurch bis zur Höhe der Sandfüllung 15 im Bohrloch gefördert.

Die weitere Ausrüstung auf der Erdoberfläche umfaßt einen Abscheider 40, von dessen Oberseite eine Gasentlüftungsleitung 41 abgeht und der außerdem mit StrÖmungsmittelanschlUssen 44 und 45 versehen ist, welche den Abfluß aus dem Bohrloch bzw. die rückgeführte Umwälzflüssigkeit führen·

Der Abscheider 40 weist weiterhin eine Auslaßleitung 48 zur Abfuhr von Sand von seinem Boden aus auf· Diese Abfuhr erfolgt durch Ausspülen des Sands mittels eines Wasserleitungseinlasses 49. Der ausgespülte Sand wird in einer nicht dargestellten Sandgrube gesammelt.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch die verschiedenen Elemente, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens benutzt werden. Ersichtlicherweise ist eine Heißeinrichtung bzw. Ölfeldwinde 52 nötig, die zwar nicht in Fig. 1, dafür aber in Fig. 2 angedeutet ist, da sie die erforderliche mechanische Ausrüstung am Bohrlochkopf für das Herausziehen der Förderleitung sowie für das Einsetzen der beim Reinigungsverfahren verwendeten Rohrleitungsstränge darstellt· Diese mechanische Beziehung ist in Fig· 2 durch eine gestrichelte Linie 53 angedeutet» In Fig. 1 ist ein Bauteil der ölfeldwinde schematisch durch eine kombinierte Vorrichtung 56

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aus Seilscheibenblock und Haken angedeutet. Der Haken trägt dabei das Drehgelenk 33 und den Spülleitungsstrang 28.

Fig. 2 zeigt in Form eines Blockdiagramms die verschiedenen Strömungsmittelleitungen mit an entsprechenden Stellen angeordneten Ventilen. Außerdem sind in Fig. 2 einige weitere, in Fig_o 1 nicht gezeigte Bauteile enthalten. Beispielsweise ist ein Vorratsbehälter 59 vorgesehen, der mit dem Umwälz-(flüssigkeits)behälter 36 parallelgeschaltet ist. Zudem ist ein Gasmeßverteiler 63 vorgesehen, dessen Einzelheiten in Fig« 3 veranschaulicht sind.

Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßeη Reinigungsverfahrens in die Bohrung eingeleitete Hochdruckgas wird ersichtlicherweise mit Hilfe der Bauteile des Gasmeßverteilers 63 gesteuert, welcher einem Ventil 64 nachgeschaltet ist.

Der Verteiler 6? dient zur Regelung der Strömung und des Drucks des Hochdruckgases. Er weist übliche Meßanschlüsse 67 und 68 sowie ein Ventil 69 und eine einstellbare Drossel 72 auf. Weiterhin ist ein Manometer 73 zur Überwachung des Gasdrucks am Bohrloch vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt zumindest einige der im folgenden zu beschreibenden Verfahrensschritte, die in an sich offensichtlicher Weise in der beschriebenen Reihenfolge oder in einer anderen Reihenfolge durchzuführen sind.

Zunächst wird der nicht dargestellte Förderrohrstrang mittels der ölfeldwinde 52 aus der versandeten Bohrung herausgeholt. Anschließend oder gleichzeitig wird die statische Flüssigkeitshöhe 17 in der Bohrung bestimmt. Zum gleichen Zeitpunkt kann auch die Tiefe bis zur Oberseite der Sandfüllung 15 festgestellt werden.

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SodanijWird der Rohrleitungsstrang 20 in die Bohrung 11 eingeführt und zur Halterung am Bohrlochkopf 12 festgelegt. Hierbei befindet sich das untere Ende des Strangs möglichst dicht an der Sandfüllung 15, vorausgesetzt, daß die Eintauchtiefe unter dem statischen Flüssigkeitsspiegel 17 nicht mehr als etwa 300 m beträgt.

Nach Anschluß der nicht dargestellten erforderlichen Eruptions· stopfbuchse (Preventer) und eines ebenfalls nicht dargestellten Stripperkopfes als Teil der Ausrüstung 29 wird dann die UmwälzflUssigkeitsleitung 28 in die Bohrung eingeführt, bis sie die Oberseite der Sandfüllung 15 erreicht. Vorzugsweise trägt diese Rohrleitung an ihrem unteren Ende 22 einen voll durchbohrten Spezialbohrkopf (nicht dargestellt), welcher den Ausspülvorgang beim Reinigen des Bohrloches unterstützt.

Nach dem Einführen der Umwälzflüssigkeits- bzw. Spülleitung 28 in das Bohrloch wird das an ihrem oberen Ende angebrachte Drehgelenk 33 mit einer von der Pumpe 37 zum Drehgelenk 33 verlaufenden UmwälzflUssigkeitsleitung 76 verbunden.

Der Gasmeßverteiler 63 wird über eine Gasleitung 77 mit dem Einlaßanschluß 24 verbunden, während der Auslaßanschluß 25 über eine Strömungsmittelleitung 80 an den Einlaßanschluß des Abscheiderbehälters angeschlossen wird«,

Nach der Herstellung der beschriebenen Anschlüsse sollten diese zweckmäßig auf Undichtigkeit geprüft werden. Sodann wird das Meß-Regelventil, d.h. die einstellbare Drossel 72, ebenso wie das Überdruckabblaseventil 69 weit geöffnet, um das Strömungsmittel aus den Ringräumen 32 und 21 abzublasen. Hierauf wird das Ventil 69 geschlossen, worauf die Spülflüssigkeit mit zweckmäßiger Strömungsgeschwindigkeit über die Spülleitung 28 in das Bohrloch hineingepumpt wird.

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Im Anschluß hieran wird die Drossel 72 so eingestellt, daß der Strömungsmittelstrom unter dem Gasdruck mit leichten Druckstößen vom inneren Ringraum 32 her nach unten und durch die statische Flüssigkeit 16 hindurch aufrechterhalten wird. Diese Flüssigkeit strömt dann im äußeren Ringraum 21 nach oben und über den Anschluß 25 sowie die Leitung 80 zum Abscheider 40.

Ersichtlicherweise wird durch die Strömung der Spülflüssigkeit Sand 15 mitgerissen und mit der Bohrloch-Flüssigkeit 16 vermischt, so daß das (Sand/Flüssigkeits-)Gemisch durch das Gas durchlüftet wird und das Gemisch mit dem Gas im äußeren Ringraum 21 nach oben und über den Anschluß 25, die Leitung 80 und den Anschluß 44 in den Abscheider 40 strömt.

Der SpülVorgang im Bohrloch 11 wird so lange fortgesetzt, bis der gesamte Sand 15 entfernt worden ist. Hierfür kann es sich als erforderlich erweisen, weitere Rohrstücke mit der Umwälzleitung 28 zu verbinden, was mit einem Mindestmaß an Verzögerungszeit geschehen sollte. Wenn diese Hinzufügung weiterer Rohrstücke durchgeführt wird, ohne die Drossel bzw. das Regelventil 72 zu schließen, kann der Vorgang kontinuierlich weitergeführt werden, so daß die Notwendigkeit für ein Druckablassen (offloading) und eine Neueinstellung am Meßverteiler 63 entfällt.

Ersichtlicherweise kann das Verfahren auch mit Umkehrung der Strömungsrichtung in äußerem und innerem Ringraum 21 bzw. 32 durchgeführt werden, obgleich das beschriebene Ausführungsbeispiel bevorzugt wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei diesem Verfahren Erdöl als UmwälzflUssigkeit verwendet werden kann, so daß ein Schaden an der ölführenden Formation vermieden wird.

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Das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Gas kann ersichtlicherweise von derselben Gasquelle stammen, die auch für Gasförderoperationen benutzt wird« Dementsprechend sind die jeweiligen Sicherheitsbestimmungen zu beachten«

Obgleich vorstehend ein spezielles Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben ist, soll dieses die Erfindung keinesfalls einschränken, sondern lediglich beispiel· haft erläutern.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen einer Sandfüllung aus einer Niederdruckbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein erster Rohrleitungsstrang in das Bohrloch eingeführt wird, so daß um diesen Rohrstrang herum ein äußerer Ringraum im Bohrloch gebildet wird, wobei sich der erste Rohrleitungsstrang unter den statischen Flüssigkeitsspiegel im Bohrloch erstreckt, daß sodann ein zweiter Rohrleitungsstrang unter Bildung eines inneren Ringraums zwischen beiden Rohrleitungssträngeη bis nahe an die Oberseite der Sandfüllung heran in den ersten Rohrleitungsstrang eingeführt wird, daß einer der Ringräume mit unter Druck stehendem Gas beschickt wird und daß durch den zweiten Rohrleitungsstrang eine Spülflüssigkeit in das Bohrloch eingepumpt wird, um den Sand mittels vom Gas mitgerissener oder mit Gas vermischter Flüssigkeit über den anderen Ringraum auszuspülen,,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgespülte Sand zur Abfuhr abgeschieden und die Spülflüssigkeit umgewälzt bzw. rückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas von der mit Gas vermischten Flüssigkeit abgeschieden wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in den inneren Ringraum eingeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rohrleitungsstrang bis zu einer Tiefe von nicht mehr als 300 m unter den statischen Flüssigkeitsspiegel in das Bohrloch eingeführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

6„ Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einführung der Rohrleitungsstränge ein etwa vorhandener Förderrohrstrang aus dem Bohrloch herausgezogen wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einführung der Rohrleitungsstränge die Höhe der statischen Flüssigkeit und der Sandfüllung im Bohrloch gemessen werden,

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Einführung der Rohrleitungsstränge das unter hohem Druck stehende Gas eingeleitet wird, um Flüssigkeit bzw. Strömungsmittel aus dem einen Ringraum über den anderen Ringraum auszutreiben, und daß sodann die SpülflUssigkeit über den zweiten Rohrleitungsstrang eingeführt wird, während die Gaszufuhr so geregelt wird, daß der Sand in leichten Druckstößen ausspUlbar ist,

9« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in das Bohrloch eingeführten ersten Rohrleitungsstrang (20), der zwischen sich und dem Bohrloch einen äußeren Ringraum (21) bildet und der bis unter den Spiegel (17) der statischen Flüssigkeit im Bohrloch reicht, durch einen zweiten, in das Innere des ersten Strangs (20) eingeführten Rohrleitungsstrang (28), der mit dem ersten Strang einen inneren Ringraum (32) bildet und welcher sich bis an die Oberseite (23) der Sandfüllung heran nach unten erstreckt, durch eine Einrichtung (24) zur Zufuhr von unter Druck stehendem Gas zu einem der Ringräume (21, 32) und durch eine Einrichtung (37) zur Förderung einer Spülflüssigkeit durch den zweiten Rohrleitungsstrang (28), um den Sand mittels mit Gas vermischter Flüssigkeit über den anderen der beiden Ringräume (21, 32) auszuspülen_e

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