VERFAHREN ZUM BAU EINES LOCHS

Abstract

 Verfahren zum Bau einer Bohrung, welches das Bohren vom Gesteinen, deren Verfestigung mit einer Leitrohrtour (1), einem Konduktor (2), einer Förderrohrtour (6) und die Abdichtung der Komplikationszonen (3) des Bohrens mit Profilrohren (4), welche beim Einbau aufgeweitet werden, einschließt. Die Aufweitung der Profilrohre (4) wird durch Erzeugung eines Druckgefälles in diesen und anschließendes Aufwalzen derselben durchgeführt. Das Bohren von Gesteinen nach der Verfestigung der Bohrung mit der Leitrohrtour (1) und dem Konduktor (2) wird mittels eines Meißels ein und desselben Durchmessers durchgeführt, wobei die Komplikationszonen (3) bis zu einem Durchmesser erweitert werden, der dem Außendurchmesser der aufgeweiteren Profilrohre (4) gleich ist, welche aufeinanderfolgend in alle Komplikationszonen (3) je nach dem Aufschluß derselben eingebaut werden.

Beschreibung

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/cm³ 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 3¹ des Erdölaustrittes und des Wasseraustrittes wurden in einer Tiefe von 600 bis 640 m nach einem ähnlichen Verfahren abgedichtet. Die Profilrohre 4¹ wurden in einem Interwall von 534 bis 650 m eingebaut.

[0021] Die Zone 3¹¹ des Wasseraustrittes wurde in einer Tiefe von 820 bis 840 m ebenfalls mittels der Profilrohre 4¹¹ 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/cm³, 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/cm³ und in der Tiefe von 800 bis 900 m - mit einer Dichte von ₁,6 g/cm³ gebohrt.

[0023] Auf diese Weise wurde die Abdichtung der Komplikationszonen 3, 3¹, 3¹¹ 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.

Ansprüche

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.

Zeichnung