-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Spaltenbildung und Abstützung einer unterirdischen
Formation und betrifft nach einem ihrer Gesichtspunkte ein Verfahren
zur Komplettierung eines Bruchgefügeintervalls in einer unterirdischen
Formation, wobei abwechselnde Strömungswege verwendet werden,
um wechselnde Stöße eines
aufbrechenden Fluids und einer Suspension, die Abstützmittel
(z. B. Kies) enthält,
unterschiedliche Niveaus im Bruchgefügeintervall zuzuführen, wodurch
das Bruchgefügeintervall
im wesentlichen über
seine gesamte Dicke initiiert, erweitert, abgestützt und einigen Fällen mit
Kies gepackt wird.
-
Die "hydraulische Spaltenbildung" stellt ein allgemein
bekanntes Verfahren dar, das gewöhnlich dazu
verwendet wird, die Produktivität
dichter unterirdischer Formationen zu verbessern, aus denen Kohlenwasserstoffluide
oder dgl. gefördert
werden. Bei einem typischen hydraulischen Spaltenbildungsverfahren
wird ein aufbrechendes Fluid (z. B. ein Gel) mit einem ausreichenden
Druck, um einen "Spalt" einzuleiten, in
einem Bohrloch nach unten und in die Formation gepumpt. Der Spalt
(die Spalten) liefert (liefern) ein Netzwerk aus durchlässigen Kanälen in die
Formation, durch das Fluide der Formation in das Bohrloch fließen können.
-
Diese Spalten neigen jedoch leider
dazu, sich zu schließen,
wenn der Aufbrechdruck einmal nachläßt. Folglich ist es auf diesem
Fachgebiet Routine, die offenen Spalten "abzustützen", indem Abstützmittel (z. B. Sand, Kies
oder ein anderes partikelförmiges
Material) mit dem aufbrechenden Fluid gemischt wird oder dem aufbrechenden
Fluid eine Suspension folgt, die die gewünschten "Stützen" oder Abstützmittel
enthält.
Die Suspension fließt
in die Spalten, wo die Stützen
abgelagert werden, wodurch die Spalten "abgestützt werden" oder offengehalten werden, nachdem
der Druck nachgelassen hat, und das Bohrloch in Betrieb genommen
wird.
-
Wie es für den Fachmann selbstverständlich ist,
bleiben beim angemessenen Aufbrechen und Abstützen einiger Formationen Probleme
bestehen, besonders wenn die aufzubrechende Formation relativ dick
ist (z. B. 50 feet oder mehr) und/oder aus vollständig nicht-homogenen
Schichten besteht. Bei dicken Formationen ist es z. B. schwierig,
einen Spalt über
eine zweite Zone der Formation einzuleiten oder zu verlängern, nachdem
in ihrer ersten Zone erst einmal ein wesentlicher Spalt eingeleitet
worden ist (d. h., die "erste" Zone ist die Schicht
mit dem niedrigsten "Zusammenbruch"-Druck).
-
Wenn der Druck im Bohrloch steigt,
nehmen das aufbrechende Fluid und/oder die Suspension normalerweise
den Weg des geringsten Widerstandes und fließen nur in die erste Zone,
wodurch eher der erste Spalt vergrößert wird, als daß ein neuer Spalt
eingeleitet wird oder sich der erste Spalt über die zweite Zone der Formation
erstreckt. Außerdem ist
es üblich,
daß Flüssigkeit
aus der Suspension in den ersten Spalt verlorengeht, was wiederum
dazu führt,
daß sich
Stützen,
z. B. Sand, im Bohrlochringraum neben dem ersten Spalt sammeln,
wodurch in diesem Ringraum eine "Sandbrücke" erzeugt wird.
-
Diese Sandbrücken versperren den weiteren Strom
des aufbrechenden Gels und/oder der Suspension durch den Bohrlochringraum,
wodurch die weitere Zufuhr der erforderlichen Fluide zu anderen Niveaus
oder Zonen im aufzubrechenden Intervall verhindert wird. Das trifft
sogar zu, wenn es in einigen dieser anderen Zonen vorher zu einem
gewissen Zusammenbruch gekommen sein kann, bevor eine Sandbrücke erzeugt
worden ist. Diese Bildung von Sandbrücken beim Spaltenbildungsverfahren
führt gewöhnlich zu
Spalten, die sich nur über
einen Teil des gewünschten
Bruchgefügeintervalls
erstrecken und/oder zu Spalten, die unangemessen abgestützt sind.
In jedem Fall werden die Vorteile des Spaltenbildungsverfahrens
nicht vollständig
verwirklicht.
-
Aufgrund der mit der Bildung von
Sandbrücken
im Bohrlochringraum verbundenen Probleme ist es gegenwärtig üblich, eine
Reihe von einzelnen, herkömmlichen
Spaltenbildungsverfahren anzuwenden, um dicke Formationen und/oder
nicht-homogene Formationen aufzubrechen und abzustützen. Das heißt, ein
Förderstrang,
Dichtungsstücke
und eine andere zugehörige
Ausrüstung
werden in das Bohrloch abgesenkt, und das Bohrloch wird neben der ersten
Zone im Bruchgefügeintervall
abgedichtet (packed-off) und abgetrennt.
-
Dann werden die Dichtungsstücke gelöst, und
die Ausrüstung
wird im Bohrloch zu einer zweiten Zone des Buchgefügeintervalls
bewegt, die dann wie oben abgetrennt, aufgebrochen und abgestützt wird. Dieses
Verfahren wird wiederholt, bis sich die Spalten im wesentlichen über die
gesamte Dicke des Bruchgefügeintervalls
erstrecken, oder bis alle nicht-homogenen Zonen im Bruchgefügeintervall aufgebrochen
und abgestützt
sind. Natürlich
erkennt der Fachmann auf dem Gebiet der Komplettierung von Bohrlöchern, daß die Wiederholung
dieser einzelnen herkömmlichen
Spaltenbildungs- und Abstützverfahren
in einem einzigen Bohrloch extrem teuer und zeitaufwendig ist und
die gesamte Ökonomie
ernsthaft beeinflußt,
die mit der Komplettierung eines Bohrlochs und der Förderung
in einem Bohrloch verbunden ist.
-
US
4078609 beschreibt ein Verfahren zur Spaltenbildung, bei
dem wechselnde Stöße eines aufbrechenden
Fluids und einer Suspension, die Abstützmittel enthält, einem
Bruchgefügeintervall
zugeführt
werden, offenbart jedoch nicht die Verwendung wechselnder Strömungswege,
um zweite Stöße eines
aufbrechenden Fluids und einer Abstützmittel enthaltenden Suspension
zuzuführen.
-
Um den Aufwand und die Zeit zu verringern, die
damit verbunden sind, daß eine
Reihe von einzelnen Spaltenbildungsverfahren durchgeführt wird,
um ein dickes und/oder nicht-homogenes Intervall aufzubrechen und
abzustützen,
wurden Verfahren vorgeschlagen, bei denen das Aufbrechen eines solchen Intervalls
in einem einzigen Verfahren durchgeführt werden kann; siehe z. B.
US-Patent 5,161,618 von Jones et al. Ein anderes Verfahren dieses
Typs zur Spaltenbildung und zum Abstützen ist in US-Patent 5,417,280
von Jones beschrieben, wobei ein aufbrechendes Fluid in ein Ende
des Bohrlochringraums neben dem Bruchgefügeinterfall gepumpt wird, während die
Suspension durch das andere Ende des Ringsraums gepumpt wird. Wenn
die Formation aufgebrochen und abgestützt ist und in dem Ringraum Sandbrücken entstehen,
werden das aufbrechende Fluid und/oder die Suspension durch wechselnde Strömungswege,
die sich durch das gesamte Intervall erstrecken, hinter den Sandbrücken unterschiedliche
Niveaus im Intervall zugeführt.
-
Es wird ein Verfahren zur Spaltenbildung
und zum Abstützen
eines dicken und/oder nicht-homogenen Bruchgefügeintervalls einer unterirdischen
Formation angegeben, die von einem Bohrloch durchquert wird. Grundsätzlich erfolgt
das Verfahren durch Absenken eines Förderstrangs in das Bohrloch,
wodurch zwischen dem Förderstrang
und dem Bohrloch ein Bohrlochringraum erzeugt wird. Der Teil des
Förderstrangs,
der sich durch das Bruchgefügeintervall erstreckt,
schließt
wechselnde Strömungswege
ein, um die Fluide unterschiedlichen Niveaus in diesem Intervall
zuzuführen.
-
Wenn der Förderstrang in seiner Position
ist, fließt
ein erster Stoß eines
aufbrechenden Fluids in ein Ende dieses Teils des Bohrlochringraums,
der an das Bruchgefügeintervall
angrenzt, wodurch im Bruchgefügeintervall
ein Spalt eingeleitet wird. Dann wird der Strom des aufbrechenden
Fluids beendet, und ein erster Stoß einer Suspension, die Abstützmittel
enthält,
fließt
in das gleiche Ende des Bruchgefügeintervalls,
wodurch in dem Spalt Abstützmittel
abgelagert werden. Dann wird der Strom der Suspension beendet, und
ein zweiter Stoßt
des aufbrechenden Fluids wird in das gleiche Ende des abgetrennten Ringraums
eingespritzt.
-
Wenn sich im Ringraum eine Sandbrücke bildet,
wenn Abstützmittel
im Spalt abgelagert werden, werden der zweite und irgendwelche weiteren
Stöße des aufbrechenden
Fluids über
wechselnde Strömungswege
um die Sandbrücke(n)
zugeführt,
wodurch der Spalt vergrößert und
verlängert
wird oder ein neuer Spalt im Bruchgefügeintervall eingeleitet wird.
Nach dem zweiten Stoß des
aufbrechenden Fluids wird dann ein zweiter Stoß der Suspension eingespritzt
und ebenfalls über
wechselnde Strömungswege
um irgendeine (irgendwelche) Sandbrücke(n) im Ringraum zugeführt, wodurch
Abstützmittel im
verlängerten
Teil des Spalts abgelagert werden.
-
Diese Schritte des abwechselnden
Einspritzens von aufbrechendem Fluid und Suspension werden fortgesetzt,
bis im wesentlichen die gesamte Länge des Bruchgefügeintervalls
aufgebrochen und abgestützt
ist. Dadurch können
dicke und/oder nicht-homogene Bruchgefügeintervalle in einem einzigen
Verfahren aufgebrochen und abgestützt werden, somit entfällt die
erforderliche Reihe (gewöhnlich
als "Stufen" bezeichnet) der
einzelnen Spaltenbildungsverfahren.
-
Insbesondere wird ein aufbrechender
Förderstrang
im wesentlichen an das aufzubrechende Intervall im Bohrloch angrenzend
angeordnet. Der aufbrechende Förderstrang
kann aus einem Strang oder einer Leitung bestehen oder vorzugsweise
einer sein, der ein Rohrformstück
und ein Sieb mit einer Kiesfüllung
aufweist. Um das Sieb ist eine Vielzahl von Zweigstromleitungen
in einem Abstand angeordnet, und diese erstrecken sich durch das
Bruchgefügeintervall
und weisen Öffnungen
auf, die "wechselnde
Strömungswege" bereitstellen, um
die Fluide unterschiedlichen Niveaus im Bruchgefügeintervall zuzuführen.
-
Beim Betrieb wird das Bohrlochsieb
neben dem Bruchgefügeintervall
angeordnet und bildet mit dem Bohrloch einen Ringraum. Der Teil
des Ringraums neben dem Bruchgefügeintervall
wird isoliert, indem ein Dichtungsstück oder dgl. eingesetzt wird. Ein
relativ schwacher Stoß des
aufbrechenden Fluids strömt
durch das Bohrloch nach unten und in ein Ende (vorzugsweise die
Oberseite oder das obere Ende) des Ringraums des Bruchgefügeintervalls, wodurch
im Bruchgefügeintervall
ein Spalt eingeleitet wird.
-
Dann wird der Strom des aufbrechenden
Fluids beendet und durch den Strom einer Suspension ersetzt, die
mit Abstützmitteln
(z. B. Kies und/oder Sand) beladen ist, um die Abstützmittel
im Spalt abzulagern. Der Strom der Suspension wird wiederum beendet,
und man läßt einen
zweiten Stoß des
aufbrechenden Fluids in die Oberseite des Ringraums fließen. Wenn
die Abstützmittel
damit beginnen, den Spalt zu füllen,
entsteht normalerweise im Ringraum eine Sandbrücke. Der zweite Stoß des aufbrechenden
Fluids fließt,
wenn er von einer solchen Sandbrücke
versperrt wird, durch "wechselnde
Strömungswege", die von den Zweigstromleitungen
bereitgestellt werden, in den Ringraum unter der Sandbrücke, wodurch
der Spalt vergrößert oder
verlängert
wird. Der Strom des aufbrechenden Fluids wird wiederum beendet,
und es wird ein zweiter Stoß der
Suspension über
den gleichen Weg in die Oberseite des Ringraums und durch den anderen
Strömungsweg
gepumpt, wodurch Abstützmittel
im verlängerten
Spalt abgelagert werden.
-
Das abwechselnde Einspritzen schwacher Stöße des aufbrechenden
Fluids und der Suspension wird fortgesetzt, bis der abschließende hohe
Absanddruck erreicht ist, der anzeigt, daß im wesentlichen das gesamte
Bruchgefügeintervall
aufgebrochen und abgestützt
worden ist und daß der
Ringraum um das Sieb gefüllt
ist, wodurch entlang des Bruchgefügeintervalls eine sehr wirksame
Komplettierung in Form einer Kiespackung erzeugt wird. Es wird erwartet, daß durch
die Anwendung abwechselnder schwacher Stöße von aufbrechendem Fluid
und Suspen sion wesentlich geringere Mengen der Fluide erforderlich
sind, um ein Bruchgefügeintervall
aufzubrechen, abzustützen
und mit Kies zu packen, als sie normalerweise bei bekannten herkömmlichen
Verfahren notwendig sind, um das gleiche Bruchgefügeintervall aufzubrechen,
abzustützen
und mit Kies zu packen. Das zeigt sich durch deutliche Kosteneinsparungen bei
der Komplettierung eines Bohrlochs und der Förderung aus einem Bohrloch.
-
Der tatsächliche Aufbau, die Durchführung und
die erkennbaren Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der Zeichnungen besser verständlich,
in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Teile
bezeichnen und welche zeigen:
-
1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des unteren Teils einer Vorrichtung,
die für
die Durchführung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die in der Arbeitsposition
in einem Bohrloch an ein Bruchgefügeintervall angrenzend dargestellt
ist, wobei im Bruchgefügeintervall
ein Spalt eingeleitet worden ist;
-
2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht, die 1 ähnlich
ist, wobei der erste Spalt mit Abstützmitteln abgestützt ist;
-
3 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht, die 1 ähnlich
ist, wobei der erste Spalt mit einem weiteren Stoß des aufbrechenden
Fluids verlängert
worden ist; und
-
4 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht, die 1 ähnlich
ist, wobei der Ringraum neben dem Bruchgefügeintervall mit einem viskosen Fluid
gefüllt
ist.
-
Unter besonderer Bezugnahme auf die Zeichnungen
zeigt die 1 das untere
Ende eines Förder-
und/oder Einspritzlochs 10. Das Loch 10 weist
ein Bohrloch 11 auf, das sich von der Oberfläche (nicht
gezeigt) durch ein Bruchgefügeintervall 12 erstreckt.
Das Bohrloch 11 ist typischerweise mit einem Gehäuse 13 ummantelt,
das wiederum mit Zement 13a in seiner Position befestigt
ist. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren
primär
als in einem senkrechten ummantelten Bohrloch durchgeführt dargestellt
ist, sollte klar sein, daß die
vorliegende Erfindung in gleicher Weise in offenen und/oder nachgebohrten
Komplettierungen sowie auch in geneigten und waagerechten Bohrlöchern angewendet
werden kann.
-
Wie gezeigt, ist das Bruchgefügeintervall 12 eine
Formation mit einer wesentlichen Länge oder Dicke, die senkrecht
entlang des Bohrlochs 11 verläuft. Das Gehäuse 13 kann
entlang des gesamten Bruchgefügeintervalls 12 Perforationen 14 aufweisen
oder in ausgewählten
Niveaus im Bruchgefügeintervall perforiert
sein. Da die vorliegende Erfindung auch der Verwendung in waagerechten
und geneigten Bohrlöchern
dienen kann, sind die hier benutzten Begriffe "obere und untere", "oben
und unten" relative
Begriffe und sollen für
die entsprechenden Positionen in einem bestimmten Bohrloch gelten,
wohingegen der Begriff "Niveaus" entsprechende Positionen
bezeichnen soll, die entlang des Bohrlochs zwischen den Enden des
Bruchgefügeintervalls 12 liegen.
-
Ein aufbrechender Förderstrang
wird im Bohrloch 11 im wesentlichen an das Bruchgefügeintervall 12 angrenzend
angeordnet. Der aufbrechende Förderstrang
kann aus einem Leitungsstrang oder dgl. (nicht gezeigt) bestehen,
der sich von der Oberfläche
her erstreckt und eine Einrichtung aufweist, um wechselnde Strömungswege
durch das Bruchgefügeintervall
bereitzustellen (siehe z. B. den Förderstrang, der in der gleichzeitig
anhängigen
US-Anmeldung, Seriennummer 08/254,623 offenbart ist, die am 6. Juni
1994 eingereicht worden ist, die hier als Bezug erwähnt wird)
oder der Förderstrang 20 kann
wie dargestellt einer sein, der dazu verwendet werden kann, das
Loch "mit Kies zu
packen".
-
Der Förderstrang 20 weist
ein Sieb 21 mit einer Kiesfüllung auf, das über ein
herkömmliches "Rohrformstück" 22 mit
dem unteren Ende des Leitungsstrangs 23 verbunden ist. "Sieb mit einer Kiesfüllung" oder "Sieb" soll hier allgemein
gelten und Siebe, geschlitzte Rohre, mit Sieb versehene Rohre, perforierte
Auskleidungen, vorgepackte Siebe und/oder Auskleidungen, Kombinationen
davon usw. einschließen,
die bei Komplettierungen von Bohrungen dieses allgemeinen Typs verwendet
werden. Das Sieb 21 kann eine kontinuierliche Länge aufweisen,
wie es dargestellt ist, oder kann aus einer Vielzahl von Siebsegmenten
bestehen, die durch Teile oder "Zwischenstücke" miteinander verbunden
sind.
-
Eine Vielzahl von Zweigstromleitungen 24 ist im
wesentlichen durch das gesamte Bruchgefügeintervall 12 radial
um das Sieb 21 beabstandet und erstreckt sich längs dieses
Siebs 21. Jede Zweigstromleitung 24 weist eine
Vielzahl von Öffnungen 25 auf, die
entlang ihrer Länge
beabstandet sind, die die "wechselnden
Strömungswege" bereitstellen, um
die Fluide für
den nachstehend ausführlich
erläuterten Zweck
unterschiedlichen Niveaus im Bruchgefügeintervall 12 zuzuführen. Jede
Zweigstromleitung kann an ihren beiden Enden offen sein, damit die
Fluide eintreten können,
oder der Eintritt des Fluids kann durch einige der Öffnungen 25 selbst
vorgesehen sein (z. B. jene in der Nähe der Ober- und Unterseite der
Leitung). Zweigstromleitungen dieses Typs wurden dazu verwendet,
bei einer Vielzahl verschiedener Bohrverfahren wechselnde Strömungswege
für Fluide
bereitzustellen, siehe US-Patente
4,945,991, 5,082,052, 5,113,935, 5,161,613 und 5,161,618.
-
Obwohl die Öffnungen 25 in jeder
Zweigstromleitung 24 eine radiale Öffnung sein können, die sich
von der Vorderseite der Leitung erstreckt, sind die Öffnungen
vorzugsweise so ausgebildet, daß sie durch
jede Seite der Zweigstromleitung 24 einen Ausgang bilden,
wie es dargestellt ist. Außerdem
ist es bevorzugt, daß für jede Öffnung 25 eine
Austrittsleitung 26 vorgesehen ist (in 1 sind nur zwei gezeigt).
-
Der Aufbau und der Zweck der Austrittsleitungen 26 wird
in der gleichzeitig anhängigen
US-Anmeldung des Anmelders, Seriennummer 08/155,513 vollständig offenbart
und beansprucht, die am 22. November 1993 eingereicht worden ist
und hier als Bezug erwähnt
wird.
-
Wenn sich das Bohrloch 11 über eine
Strecke im wesentlichen unter die Unterseite des Bruchgefügeintervalls 12 erstreckt,
wird das Bohrloch beim Betrieb an das untere Ende des Bruchgefügeintervalls 12 angrenzend
von einem Stopfen oder Dichtungsstück (nicht gezeigt) versperrt,
wie es auf diesem Fachgebiet bekannt ist. Der Förderstrang 20 wird
in das Bohrloch 11 abgesenkt, was wiederum einen Bohrlochringraum 33 zwischen
dem Förderstrang 20 und
Bohrloch 11 bildet. Das Sieb mit der Kiesfüllung 21 ist
neben dem angrenzenden Bruchgefügeintervall 12 angeordnet,
und ein Dichtungsstück 34,
das vom Förderstrang
gehalten wird, wird so eingesetzt, daß der Abschnitt 33a des
Ringraums isoliert wird, der neben dem Bruchgefügeintervall 12 liegt.
Wie dem Fachmann klar ist, werden das Bohrloch 11 und der
Förderstrang 20 mit
dem Komplettierungsfluid gefüllt,
das normalerweise im Bohrloch 11 vorliegt, wenn der Förderstrang 20 darin
abgesenkt wird.
-
Wenn der Förderstrang 20 an Ort
und Stelle ist, fließt
das aufbrechende Fluid im Bohrloch nach unten und in den an das
Bruchgefügeintervall
angrenzenden Ringraum. Obwohl das Fluid durch den Ringraum 33,
durch ein Schutzrohr 35 und aus der Unterseite des Siebs 21 (durch
das verlängerte Schutzrohr 35a,
unterbrochene Linien in 1) strömt, um den
Ringraum 33a von unten nach oben zu füllen, ist es bevorzugt, daß das Fluid 30 durch
die Leitung 22 nach unten, aus den Öffnungen 38 des Rohrformstücks 22 und
in die Oberseite des Ringraums 33a fließt. Das ist bevorzugt, da ein
kleineres Fluidvolumen benutzt werden muß, um die gleiche Aufgabe zu
lösen,
d. h. den Ringraum 33a zu füllen.
-
Wenn das aufbrechende Fluid 30 beginnt,
in die Oberseite des Ringraums 33a zu fließen, wird
der Ringraum 33 an der Oberfläche verschlossen. Das aufbrechende
Fluid 30 kann irgendein allgemein bekanntes Fluid sein,
das gewöhnlich
zum Aufbrechen von Formationen verwendet wird (z. B. Wasser, Schlämme usw.),
es ist jedoch vorzugsweise eines der vielen kommerziell erhältlichen,
im wesentlichen partikelfreien "Gele", die routinemäßig bei
herkömmlichen
Verfahren zur Spaltenbildung verwendet werden (z. B. Versagel, ein
Produkt von Halliburton Company, Duncan, OK). Das aufbrechende Fluid 30 strömt in die
Oberseite des Ringraums 33a und wird durch das darin verbleibende,
nunmehr blockierte Komplettierungsfluid 28 daran gehindert,
weiter nach unten zu strömen
(siehe Schnittstelle 29 in 1). Der
weitere Druck auf das aufbrechende Fluid 30 drückt es durch
die wenigen oberen Perforationen 14 in die Formation, wodurch
im Bruchgefügeintervall ein
Spalt A eingeleitet wird.
-
Es ist selbstverständlich,
daß ein
kleines Volumen des Komplettierungsfluids um die Schnittstelle 29 vor
dem aufbrechenden Fluid oder mit diesem zusammen durch die Perforationen 14 in
die Formation gedrückt
werden kann, dieses Fluid beeinflußt die Einleitung des Spalts A jedoch
nicht nachteilig. Es wird nunmehr auf 2 Bezug
genommen; nachdem der Spalt A eingeleitet worden ist, wird
der Strom des aufbrechenden Fluids 30 durch einen Strom
einer Suspension 31 ersetzt, die mit Abstützmitteln
(z. B. Kies und/oder Sand) beladen ist. Die Suspension strömt durch
die Oberseite des Ringraums 33a in den Spalt A,
wo sie die Abstützmittel ablagert.
Die Volumina von aufbrechendem Fluid und Suspension sind normalerweise
relativ klein, d. h. ein Stoß von
jeweils wenigen Barrel. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, getrennte
Systeme für
das wechselnde Pumpen der Stöße von aufbrechendem
Fluid und Suspension zu verwenden, obwohl ein einziges Pumpsystem
benutzt werden kann, indem der Einlaß der Pumpe zwischen den Behältern, die
das aufbrechende Fluid enthalten, und den Behältern umgeschaltet wird, die
die Suspension enthalten.
-
Der Strom der Suspension wird periodisch beendet,
und ein anderer schwacher Stoß des
aufbrechenden Fluids 30 (z. B. nur ein Barrel) strömt in die
Oberseite des Ringraums 33a. Wenn der Spalt A mit Abstützmitteln
gefüllt
ist, entsteht normalerweise im Ringraum 33a neben dem Spalt
A eine Sandbrücke 55 (3). Irgendein Stoß des aufbrechenden Fluids 30,
der vom ersten Stoß verschieden
ist, der in die Oberseite des Ringraums 33a gelangt, kann
von der (den) Brücke(n) 55,
falls diese vorhanden ist (sind), versperrt werden, kann jedoch
noch durch "andere
Strömungswege", die von den Zweigstromleitungen 24 bereitgestellt
werden, und aus den ersten wenigen Öffnungen 25 fließen, die
direkt unter der Brücke 25 und über der
Schnittstelle 29 liegen. Falls erforderlich kann der Ringraum 33 zeitweilig
geöffnet
werden, um eine kleine Menge des zurückkehrenden Komplettierungsfluids 28 entnehmen,
wodurch die Schnittstelle 29 im Ringraum 33a absinkt, wenn
das Verfahren zur Spaltenbildung zum Abstützen weitergeht.
-
Wie in 3 gezeigt,
fließt
nach der Bildung der Sandbrücke 55 der
zweite und/oder irgendein (irgendwelche) nachfolgende(n) Stoß (Stöße) des
aufbrechenden Fluids 30 aus den Öffnungen 25 in Zweigstromleitungen 24 in
das Bruchgefügeintervall 12,
wodurch der anfängliche
Spalt A erweitert oder verlängert wird und dadurch ein
größerer Spalt B geschaffen
oder ein neuer Spalt, der weiter entlang des Bruchgefügeintervalls 12 verläuft, erzeugt
wird. Es kann eine geringere Pumpgeschwindigkeit für das aufbrechende
Fluid und/oder die Suspension angewendet werden, um die Größe des erzeugten
Spalts zu steuern.
-
Nachdem ein nachfolgender (d. h.
zweiter) Stoß des
aufbrechenden Fluids 30 gepumpt worden ist und der Spalt
länger
geworden ist, wird (werden) ein weiterer (weitere) (z. B. ein zweiter)
Stoß (Stöße) der
Suspension (nicht gezeigt) auf dem gleichen Weg in den verlängerten
Spalt B oder in irgendeinen neu erzeugten Spalt (irgendwelche
neu erzeugten Spalten) gepumpt, um Abstützmittel abzulagern und den Spalt (die
Spalten) abzustützen.
Die Rate der Suspension wird vorzugsweise verringert, um das Absanden
der Verlängerung
des Spalts zu unterstützen, die
vom vorhergehenden Stoß des
aufbrechenden Fluids erzeugt worden ist.
-
Das Einspritzen wechselnder Stöße von aufbrechendem
Fluid und Suspension wird fortgesetzt, bis der abschließende hohe
Absanddruck erreicht ist, der anzeigt, daß im wesentlichen das gesamte Bruchgefügeintervall 12 aufgebrochen
und abgestützt
worden ist und daß der
Ringraum 33a um das Sieb 21 mit Abstützmitteln
gefüllt
ist, wodurch eine sehr wirksame, mit Kies gefüllte Komplettierung entlang
des Bruchgefügeintervalls
erzeugt wird.
-
Es sollte selbstverständlich sein,
daß bei
der Durchführung
der vorliegenden Erfindung in einer relativ dichten Formation (z.
B. eine Formation mit einer felsartigen Matrix) normalerweise keine
Komplettierung mit einer Kiespackung notwendig ist. In diesen Fällen kann
es erwünscht
sein, den Förderstrang 20 zu
entfernen, nachdem die Spaltenbildung und das Abstützen des
Intervalls 12 abgeschlossen ist, und das kann vorgenommen
werden, indem der Förderstrang
ausgewaschen wird, wie es in der gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung,
Seriennummer 08/254,623 gezeigt ist, die am 6. Juni 1994 eingereicht
worden ist.
-
In einigen Fällen kann es erwünscht sein
zu sichern, daß das
Aufbrechen des Intervalls 12 von oben nach unten erfolgt.
In diesem Fall wird ein sehr viskoses Bohrfluid 40 in der
Leitung 22 nach unten gepumpt, um das Komplettierungsfluid 29 aus
dem Ringraum 33a und dem Inneren des Siebs 21 zu
verdrängen.
Nachdem das viskose Fluid 40 in das untere Ende des Schutzrohrs 35 gelangt
ist, wird der Ringraum 33 an der Oberfläche verschlossen. Das viskose
Fluid 40 kann aus irgendwelchen Bohrfluiden des Typs ausgewählt werden,
die eine hohe Viskosität
hat (z. B. eine Viskosität
für ein
Abwärtsbohrloch von
etwa 500 cps oder mehr), sich jedoch mit einer Standardausrüstung leicht
pumpen läßt.
-
Das viskose Fluid 40 wird
vorzugsweise aus den gleichen handelsüblichen, im wesentlichen partikelfreien "Gelen" formuliert, wie
sie für
die Formulierung des aufbrechenden Fluids 30 bevorzugt
sind, jedoch in höheren
Konzentrationen als sie für
das aufbrechende Fluid 30 verwendet werden, das typischerweise
eine Viskosität
für ein
Abwärtsbohrloch von
etwa 300 cps hat.
-
Nachdem der Ringraum 33a mit
dem viskosen Fluid 40 gefüllt ist, wie es in 4 gezeigt ist, fließt ein relativ
kleines Volumen (z. B. wenige Barrel) des aufbrechenden Fluids 30 (nicht
gezeigt) durch die Leitung 22 nach unten, aus den Öffnungen 38 im Rohrformstück 21 und
in die Oberseite des Ringraums 33a, wo es mit dem starren
viskosen Fluid 40 in Kontakt kommt und durch dieses auf
einen Widerstand trifft. Der Ringraum 33 kann zeitweilig
offen sein, um weitere Rückführungen
vorzunehmen, damit die viskose Schnittstelle in den Ringraum 33a abfällt oder
das viskose Fluid 40 vor dem aufbrechenden Fluid in die
Formation gedrückt
werden kann.
-
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, eine
sehr kleine Menge einer Säure
(z. B. ein Anteil an einem Barrel von 15% Salzsäure) vor dem aufbrechenden
Fluid zu pumpen, um einen ersten kurzen Abschnitt des Intervalls 12 zu
stimulieren, der zuerst aufgebrochen werden soll, und/oder die Viskosität des starren
viskosen Fluids 40 entlang der ersten wenigen Perforationen 14 neben
diesem ersten Abschnitt zu verringern. Der Strom des aufbrechenden Fluids
durch den Ringraum 33a nach unten wird vom viskosen Fluid 40 in
der gleichen Weise behindert, wie es durch das Komplettierungsfluid 28 der
Fall war (wenn nicht sogar stärker),
und wird durch die wenigen oberen Perforation 14 in die
Formation gedrückt, wodurch
im Bruchgefügeintervall
ein Spalt eingeleitet wird.
-
Es ist wieder selbstverständlich,
daß ein
kleines Volumen des viskosen Fluids 40 vor dem aufbrechenden
Fluid oder mit diesem zusammen (in 4 nicht
gezeigt) durch die Perforationen 14 gedrückt werden
kann, diese kleine Menge stört
jedoch das aufbrechende Fluid im wesentlichen nicht, wenn es im
Intervall 12 einen Spalt einleitet. Das viskose Fluid 40 bildet
wiederum eine Sperre, die verhindert, daß das aufbrechende Fluid im
Ringraum 33a nach unten fließt.
-
Der Rest des Verfahrens zur Spaltenbildung ist
grundsätzlich
das gleiche, wie es vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschrieben worden ist, indem der Strom
des aufbrechenden Fluids nach dem Einleiten eines Spalts durch einen Strom
einer Suspension ersetzt wird, um Abstützmittel im ersten Spalt abzulagern.
Das Volumen der Suspension ist wiederum normalerweise relativ klein,
d. h. wenige Barrel. Nachdem das Abstützen des Spalts eingeleitet
worden ist, strömt
ein weiterer schwacher Stoß (z.
B. ein zweiter Stoß)
des aufbrechenden Fluids (z. B. nur ein Barrel) in die Oberseite
des Ringraums 33a und durch die "anderen Strömungswege", die von den Zweigstromleitungen 24 bereitgestellt
werden, wodurch irgendwelche Sandbrücken umgangen werden, die sich
während
des Stroms der Suspension im Ringraum 33a gebildet haben
können.
-
Es kann wiederum erwünscht sein,
daß ein kleines
Volumen Säure
vor dem (den) nachfolgenden Stoß (Stößen) des
aufbrechenden Fluids strömt,
um den zweiten kurzen Abschnitt des Intervalls 12 stimulieren,
der aufgebrochen werden soll, und/oder die Viskosität des starren
Fluids 40 zu verringern, das an die Perforation 14 angrenzt,
durch die das aufbrechende Fluid strömen soll. Nachdem jeder Stoß des aufbrechenden
Fluids gepumpt worden ist und der Spalt verlängert worden ist, wird ein
Stoß der
Suspension im Wechsel entlang des gleichen Wegs durch die Oberseite
des Ringraums 33a und in den verlängerten Spalt gepumpt, um in
diesem Spalt Abstützmittel
abzulagern. Die Rate der Suspension wird vorzugsweise vermindert,
um das Absanden der Ver längerung
des Spalts zu unterstützen,
die von dem vorherigen Stoß (den
vorherigen Stößen) des
aufbrechenden Fluids erzeugt worden ist.
-
Das Einspritzen abwechselnder schwacher Stöße aus aufbrechendem
Fluid und Suspension wird wie vorstehend beschrieben fortgesetzt,
bis ein abschließender
hoher Absanddruck erreicht ist, der anzeigt, daß im wesentlichen das gesamte
Bruchgefügeintervall 12 aufgebrochen
und abgestützt
worden ist und daß der
Ringraum 33a um das Sieb 21 gefüllt ist,
wodurch neben dem Bruchgefügeintervall 12 eine wirksame
Komplettierung aus einer Kiesfüllung
erzeugt wird.
-
Wenn die Komplettierung aus einer
Kiesfüllung
nicht erforderlich ist, kann der Förderstrang wiederum ausgewaschen
und aus dem Bohrloch entfernt werden, wie es vorstehend beschrieben
worden ist. Durch die Verwendung wechselnder schwacher Stöße aus aufbrechendem
Fluid und Suspension sind wesentlich kleinere Mengen der Fluide
erforderlich, um das Verfahren durchzuführen, was sich durch deutliche
Kosteneinsparungen bei der Komplettierung eines Bohrlochs und bei
der Förderung aus
einem Bohrloch zeigt.