Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Bohrverfahren und betrifft insbesondere ein Verfahren
zum Bau einer Mehrrohrtourbohrung unter komplizierten Bedingungen des Bohrens von
Gesteinen.
[0002] Die vorliegende Erfindung kann am wirksamsten angewendet werden zur Uberdeckung von
hinsichtlich der Bohrbedingungen unverträglichen Schichten, d. h. von Schichten mit
anomalen Lagerstättendrücken der Zonen des Nachfallens von Gestein oder der Steinälle
in der Bohrung sowie der Komplikationszonen, die duch einen intensiven Spülungsverlust,
Flüssigkeits- oder Gaszufluß aus der aufgeschlossenen Schicht gekennzeichnet sind
und sich mit den vorhandenen Mitteln nicht abdichten lassen.
Zugrundeliegender Stand der Technik
[0003] Es ist ein Verfahren zum Bau einer Mehrrohrtourbohrung bekannt, das das Bohren von
Gestein einschließt, welches von einem Spulen der Bohrlochsohle zum Wegspülen des
durch Bohren zerkleinerten Gesteins begleitet wird. Die Lagerstättendrücke werden
durch den Druck der Spülungssäule ausgeglichen, der durch Anderung des spezifischen
Gewichtes der Spülung geregelt wird. Oft unterscheiden sich die Schichten jedoch stark
durch den Druck innerhalb der Lagerstätte, wodurch es nicht möglich wird, dieses Gleichgewicht
durch Anderung des spezifischen Gewichtes der Spülung zu regeln. In diesen Fällen
wird die aufgeschlossene Schicht vor dem Aufschluß der darauffolgenden Schicht mit
einer Futterrohrtour überdeckt, die dann zementiert wird, um eine gegenseitige Beeinflussung
der aufgeschlossenen Schichten zu verhindern; nach der Wahl eines dem Lagerstättendruck
der darauffolgenden Schicht entsprechenden spezifischen Gewichtes der Spülung wird
das Niederbringen der Bohrung fortgesetzt, aber schon mit einem Meißel kleineren Durchmessers.
Die Bohrung wird vom Bohrlochmund bis zur produktiven Schicht mit einem stufenweise
nach unten abnehmenden Durchmesser ausgebildet, wobei man zur Verfestigung der Bohrlochwandungen
mehrere konzentrisch angeordnete Futterrohrtouren verwendet. Diese Rohrtouren werden
entsprechend ih rem funktionellen Verwendungszweck gewöhnlich als Leitrohrtouren,
Konduktor, Zwischenrohrtouren und Förderrohrtouren bezeichnet. Ein solches Verfahren
zum Bau von Bohrungen erfordert einen hohen Aufwand an Zeit, Zement und Futterrohren.
[0004] Das Streben nach einer Verminderung der Anzahl von Zwischenrohrtouren durch Vergrößerung
der Tiefe des Bohrens mit einem Meißel eines bestimmten Durchmessers führt oft zu
zusätzlichen Komplikationen und Havarien, wie Steinfälle und Festwerden der Bohrgarnitur.
[0005] Es ist auch ein Verfahren zum Bau von Mehrrohrtourbohrungen bekannt (SU, A, 907220),
das das Bohren von Gesteinen und die Verfestigung derselben mit Futterrohren einschließt,
welche eine Leitrohrtour, einen Konduktor, Zwischenrohrtouren und eine Förderrohrtour
bilden. Durch die Verwendung dieses Verfahrens werden die bei der Vorbereitung eines
Projektes für den Bau einer Bohrung nicht ermittelten Zonen des Spülungsverlustes
mit Profilrohren überdeckt, welche bei deren Einbau durch die Erzeugung eines Druckgefälles
in ihnen und anschließendes Aufwalzen aufgeweitet werden. Dadurch wird es möglich,
die Zone des Spülungsverlustes zu überdecken und das Niederbringen der Bohrung fortzusetzen,
um dann eine entsprechende Futterrohrtour einzubauen.
[0006] Aber auch in diesem Fall stellt die Konstruktion der Bohrung eine Mehrrohrtourbohrung
mit einer konzentrischen Anordnung der Futterrohrtouren dar, d. h.,es ist die Verwendung
von Zwischeurohrtouren nicht ausgeschlossen, die für die Uberdeckung von hinsichtlich
der Bohrbedingungen unverträglichen Schichten vorgesehen sind. Folglich ist auch in
diesem Fall der Aufwand an Zeit und Materialien für den Bau einer Bohrung hoch, welche
ebenfalls mit einem je nach dem Tieferbohren stufenweise abnehmenden Bohrlochdurchmesser
ausgebildet wird. Außerdem ist es beim Niederbringen einer solchen Bohrung erforderlich,
für den entsprechenden Bohrlochdurchmesser oft Bohrwerkzeuge auszuwechseln, was ebenfalls
den Prozeß verlängert und verteuert, wobei die Industrie gezwungen ist, unbegründet
viele Typengrößen von Bohrwerkzeugen und -ausrüstungen herzustellen.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eim solches Verfahren zum
Bau einer Mehrrohrtourbohrung zu entwickeln, das die Verfestigung der Bohrung nach
dem Einbau von Leitrohrtouren und einem Konduktor mit Futterrohrtouren gewährleistet,
welche einen gleichen Innendurchmesser aufweisen.
Offenbarung der Erfindung
[0008] Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren zum Bau einer
Mehrrohrtourbohrung, welches dasBohren von Gesteinen, die Verfestigung derselben mit
einer Leitrohrtour, einem Konduktor, die Überdeckung von hinsichtlich der Bohrbedingungen
unverträglichen Schichten unter Abdichtung der Komplikationszonen mit Profilrohren,
die beim Einbau in die vorher erweiterten Komplikationszonen aufgeweitet und aufgewalzt
werden, sowie den Einbau einer Förderrohrtour einschließt, erfindungsgemäß man nach
der Verfestigung der Bohrung mit der Leitrohrtour und dem Konduktor das Bohren mit
Meißeln ein und desselben Durchmessers vornimmt, wobei man die Abdichtung der Komplikationszonen
und die Uberdeckung der hinsichtlich der Bohrbedingungen unverträglichen Schichten
mit Profilrohren durchführt, welche nach deren Aufweitung einen gleichen Innendurchmesser
aufweisen und welche man aufeinanderfolgend je nach dem Aufschluß der hinsichtlich
der Bahrbedingungen unverträglichen Schichten einbaut.
[0009] Das Niederbringen der Bohrung mit Meißeln ein und desselben Durchmessers nach dem
Einbau der Leitrohrtour und des Konduktors gestattet es, den vorgegebenen Bohrlochdurchmesser
bis zu der projektierten Tiefe beizubehalten, die Verwendung von Zwischenrohrtouren
auszuschließen und folglich den Materialaufwand zu reduzieren und den Bau der Bohrungen
zu beschleunigen.
[0010] Dabei wird außerdem die Anzahl der Havarien vermindert, weil die Komplikationszonen
sofort je nach dem Aufschluß derselben überdeckt werden.
[0011] Bei der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist mindestens eines der
Profilrohre einen Ausgangsaußendurchmesser auf, der kleiner als der Bohrlochdurchmesser
in der Komplikationszone ist, wobei bei der Aufweitung des Rohres durch Aufwalzen
sein Innendurchmesser auf den Innendurchmesser der anderen aufgewalzten Rohre gebracht
wird.
[0012] Bei einer solchen Vergrößerung des Durchmessers wird die Festigkeit des Profilrohres
bei dessen Aufwalzen durch die Beseitigung der Unruhdheit und die Anderung des Metallgefüges
erhöht, und es wird folglich auch der Widerstand gegen zerdrückende Außendrücke erhöht,
welche vom Gestein ausgeübt werden. Das gibt die Möglichkeit, Profilrohre als Uberdeckungen
von Schichten mit einem anomal hohen Lagerstättendruck zu verwenden und dadurch diese
Rohre und die Förderrohrtouren gegen die zerdrückenden Kräfte mit billigeren Mitteln
zu schützen.
[0013] Es ist recht zweckmäßig, daß das Aufwalzen des Profilrohres bis zu einem Durchmesser
vorgenommen wird, der seinen Ausgangsdurchmesser um 3 bis 5 % übersteigt. Dadurch
wird ein maximaler Hartezuwachs des Rohrmetalls je nach Metallsorte und Wanddicke
um 130 bis 260 % gesichert. Bei einer weiteren Vergrößerung des Durchmessers des Profilrohres
um mehr als 5 % wird sein Widerstand gegen den zerdrückenden Außendruck nur wenig
erhöht, und das führt zu einer gefährlichen Abnahme der Janddicke des Profilrohres.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0014] Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand einer
eingehenden Beschreibung eines Ausfünrungsbeispiels der Erfindung und der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Konstruktion einer Bohrung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebaut
wurde (Längsschnitt);
Fig. 2 eine Bohrung mit einem in dieser eingebauten Profilrohr, dessen mittlerer Teil
nach dem Abrichten einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Bohrlochdurchmesser
ist (Längsschnitt);
Fig. 3 eine Bohrung mit einer in der Komplikationszone eingebauten Profilrohrtour;
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 2.
Beste Ausführungsform der Erfindung
[0015] Das Verfahren zum Bau einer Mehrrohrtoubohrung wird in folgender Reihenfolge durchgeführt.
[0016] Es wird eine Bohrung mit einem Meiβel groβen Durchmessers niedergebracht und mit
einer Leit-Futterrohrtour verfestigt. Dann bohrt man mit einem Meiβel kleineren Durchmessers
weiter und verfestigt man erneut mit einer Futterrohrtour, die als Konduktor bezeichnet
wird. Dann bohrt man bis zur projektierten Tiefe mit einem Meiβel ein und desselben
Durchmessers, wobei vor dem Aufschluß der hinsichtlich der Bohrbedingungen unverträglichen
Schichten oberhalb des Meiβels ein Räumer angeordnet wird, mit dossen Hilfe der Durchmesser
der Bohrung, die vom Meiβel gebohrt wurde, bis zu einem Durchmesser erweitert wird,
der dem Auβendurchmesser der aufgeweiteten Profilrohre gleich ist. Dann baut man an
dem Bohrgestänge in die Zone der hinsichtlich der Bohrbedingungen unverträglichen
Schicht eine Profilrohrtour ein, weitet man diese durch den Druck einer in diese einzupressenden
Flüssigkeit auf und kalibriert den Durchgangsquerschnitt der Rohre mittels einer Aufwalzvorrichtung
bis zu einem Durchmesser, der einen freien Durchgang des Meiβels zum weiteren Bohren
gewahrleistet. Ahnlich werden alle darauffolgenden hinsichtlich der Bohrbedingungen
unverträglichen Schichten und Komplikationszonen beim Niederbringen der Bohrung bis
zur projektierten Tiefe aufgeschlossen und verfestigt, wonach in die Bohrung eine
Förderrohrtour eingebaut und zementiert wird.
[0017] Wird eine Schicht mit einem Druck, der die Zerdrückungsfestigkeit der Profilrohre
übersteigt, durch Bohren aufgeschlossen, so werden zwischen diesen Profilrohre untergebracht,
deren Außendurchmesser vor dem Profilieren derselben kleiner als Bohrlochdurchmesser
ist; dabei ist die Länge der Profilrohre etwas größer als die Komplikationszone mit
anomal hohem Lagerstättendruck, und sie werden bis zu einem Durchmesser aufgewalzt,
der den Ausgangsdurchmesser der Rohre vor deren Profilierung um 3 bis 5% übersteigt.
[0018] Das erfindungsgemäβe Verfahren zum Bau der Bohrung kann man am folgenden Beispiel
veranschaulichen.
[0019] In Übereinstimmung mit dem Projekt für das Niederbringen der Bohrung wurde das Bohren
für eine Leit-Futterrohrtour 1 (Fig. 1) mittels eines Meiβels mit 394 mm Durchmesser
bis zu einer Tiefe von 6 m durchgeführt, und die Bohrung wurde mit herkömmlichen Futterrphren
mit 324 mm Außendurchmesser verfestigt. Dann wurde das Bohren mit einem Meiβel mit
295 mm Durchmesser bis zu einer Tiefe von 300 mm unter Spülung mit einer Bohrspülung
von 1,1 g/cm
3 Dichte fortgesetzt, und die Bohrung wurde mit einem Konduktor 2 mit 245 mm Durchmesser
verfestigt. Dann wurde das Bohren mittels eines Meiβels mit 215,9 mm Durchmesser bis
zur projektierten Tiefe der Bohrung von 1800 m durchgeführt. Dabei wurde die Zone
3 des Wasseraustritts in einer Tiefe von 460 bis 470 m mit Profilrohren 4 abgedichtet,
die ohne Reduzierung des Bohrlochdurchmessers in einem Intervall von 380 bis 480 m
durch Abrichten derselben mittels eines Druckes von 10 bis 12 MPa der von innen einwirkenden
Flüssigkeit und anschließendes Andrücken durch Aufwalzen an die Wandunben des Bohrloches
eingebaut wurden, das vorher mittels eines Räumers bis zu einem Durchmesser von 235
mm erweitert wurde.
[0020] Die Zonen 3
1 des Erdölaustrittes und des Wasseraustrittes wurden in einer Tiefe von 600 bis 640
m nach einem ähnlichen Verfahren abgedichtet. Die Profilrohre 4
1 wurden in einem Interwall von 534 bis 650 m eingebaut.
[0021] Die Zone 3
11 des Wasseraustrittes wurde in einer Tiefe von 820 bis 840 m ebenfalls mittels der
Profilrohre 4
11 in einem Intervall von 800 bis 900 m abgedichtet.
[0022] Des weiteren wurde das Bohren mit Hilfe eines Meiβels mit 215,5 mm Durchmesser unter
Verwendung einer Bohrspülung mit einer Dichte, die den geologischen Verhältnissen
einer aufzuschließenden produktiven Schicht 5 entspricht, und zwar mit einer Dichte
von 1,43 g/cm
3, fortgesetzt- und und es wurde eine Förderrohrtour 6 mit einem Durchmesser von 146
mm eingebaut. In den Tiefen von 330 bis 800 m wurde unter Verwendung einer Bohrspülung
mit einer Dichte von 1,29 g/cm
3 und in der Tiefe von 800 bis 900 m - mit einer Dichte von
1,6 g/cm
3 gebohrt.
[0023] Auf diese Weise wurde die Abdichtung der Komplikationszonen 3, 3
1, 3
11 je nach dem Aufschluß derselben durch den Einbau der Profilrohrtouren 4, 4
I und 4
II durchgeführt, deren Gesamtlänge 266 m betrug.
[0024] Beim Aufschluβ einer Schicht 7 (Fig. 2, 3) mit einem anomal hohen Lagerstättendruck
werden die Enden des mittleren Profilrohres 4 in der Zone der Schicht 7 mit Packerelementen
3 versehen und mit dem unteren Profilrohr 4, das mit einem Schuh 9 versehen ist, sowie
mit dem oberen Profilrohr 4 verbunden, das ein linksgängiges Anschluβgewinde 10 an
seinem oberen Ende aufweist.
[0025] Der Satz von Profilrohren 4 wird an einem Bohrgestänge 11 bis zur Komplikationszone
7 mit einem anomal hohen Lagerstättendruck eingebaut, so daβ dieser Zone 7 gegenüber
der mittlere zu verfestigende Teil 3 des Profilrohres untergebracht wird, wobei der
Durchmesser des Umkreises desselben um 3 bis 5% kleiner als der Bohrlochdurchmesser
in der vorher erweiterten Zone 7 ist, während der Durchmesser des unteren und des
oberen Teil des Satzes von Rohren 4 dem Durchmesser des erweiterten Teils der Bohrung
in der Komplikationszone 7 gleich ist.
[0026] Nach dem Einbau des Satzes von Profilrohren 4 in die Komplikationszone 7 wird im
Innenraum dieser Rohre ein überdruck durch Einpressen einer Flüssigkeit mit Hilfe
z. B. einer Spülpumpe oder eines Zementieraggregates erzeugt; unter der Wirkung dieses
Überdruckes vollziehen sich das Abrichten und die Fixierung des Oberteils und des
Unterteils des Satzes von Rohren 4. Der mittlere Teil des Rohres 4, der abgerichtet
wird, reicht dabei bis zum Durchmesser des erweiterten Teils der Bohrung um 3 bis
5 % nicht. Dann wird die Druckentlastung vorgenommen, das Bohrgestänge 11 wird von
dem oberen Profilrohr 4 abgeschraubt und ausgebaut. Anschließend wird an dem Bohrgestänge
11 eine Aufwalzvorrichtung 12 (Fig. 3) eingefahren und, angefangen vom oberen Teil,
werden die Profilrohre 4 aufgewalzt; dadurch werden das obere und das untere Rohr
4 kalibriert, während das mittlere Rohr bis zu einem Durchmesser aufgewalzt wird,
der den Durchmesser dieses Rohres vor dem Profilieren um 3 bis 5 % übersteigt.
[0027] Dabei wird das mittlere Rohr 4 aufgeweitet und dicht an die Bohrlochwandungen angedrückt,
während die Packerelemente 8 die abzudichtende Zone 7 der Bohrung von dem übrigen
Teil derselben (Fig. 3, 4) trennt. Zum Abschluβ der Kalibrierungsstufe des unteren
Profilrohres 4 wird von diesem Rohr der Schuh 9 gelöst.
[0028] Bei Aufwalzen der Innenfläche des mittleren. Rohres 4 der Profilrohrtour 4 vollzieht
sich seine Verformung in radialer Richtung, was zu einer Metallverfestigung führt,
die in einer Erhöhung der Metallhärte zum Ausdruck kommt. Der Härtezuwachs beträgt
in Abhängigkeit von der Stahlsorte und der Wanddicke 130 bis 260 %.
Gewerbliche Verwertbarkeit
[0029] Die Erfindung kann . zur überdeckung von Schichten mit anomalen Lagerstättendrücken
sowie zur Uberdeckung der Zonen des Nachfallens von Gestein oder des Steinfalls in
der Bohrung und der Komplikationszonen angewendet werden, die durch einen intensiven
Spülungsverlust, Flüssigkeits- oder Gasdurchflüsse aus aufgeschlossenen Schichten
gekennzeichnet sind, welche sich mit vorhandenen Mittels nicht abdichten lassen.
1. Verfahren zum Bau einer Bohrung, welches das Bohren von Gesteinen, deren Verfestigung
mit einer Leitrohrtour (1), einem Konduktor (2), einer Förderrohrtour (6) und die
Abdichtung der Komplikationszonen (3) des Bohrens mit Profilrohren (4) einschließt,
welche beim Einbau durch Erzeugung in diesen Profilrohren eines Druckgefälles und
durch anschließendes Aufwalzen derselben aufgeweitet werden, dadurch gekennzeichnet
, daß man das Bohren nach der Verfestigung der Bohrung mit der Leitrohrtour (1) und
dem Konduktor (2) mittels eines Meißels ein und desselben Durchmessers durchführt,
wobei die Komplikationszonen (3) bis .zu einem Durchmesser erweitert werden, der dem
Außendurchmesser der aufgeweiteten Profilrohre (4) gleich ist, welche aufeinanderfolgend
in alle Komplikationszonen (3) je nach dem Aufschluß derselben eingebaut werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines von den
Profilrohren (4) vor dem Profilieren einen Auβendurchmesser hat, der kleiner als der
Bohrlochdurchmesser in der Komplikationszone (3) ist, wobei bei der Aufweitung dieses
Rohres (4) durch Aufwalzen sein Innendurchmesser auf den Innendurchmesser der anderen
aufgewalzten Rohre (4) gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Aufwalzen des Profilrohres
(4) bis zu einem Durchmesser vornimmt, der seinen Durchmesser vor dem Profilieren
um 3 bis 5 % übersteigt.