DE60205044T2

DE60205044T2 - Bohr- und Behandlungsflüssigkeiten und Entfernung von hintergelassenen Filterkuchen

Info

Publication number: DE60205044T2
Application number: DE60205044T
Authority: DE
Inventors: Bradley L. Todd
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: DE60205044D1; US6494263B2; DK1223207T3; NO331598B1; BR0200033A; MXPA02000288A; NO20020058L; US20020036088A1; EP1223207B1; EP1223207A1; CO5370698A1; NO20020058D0

Description

Die vorliegende Anwendung bezieht sich auf Bohrlochbohr- und Servicing-Fluids für die Anwendung während des Förderns aus Formationen und das Entfernen von Filterkuchen innerhalb derselben, welche von den Fluids abgelagert werden.
Die Anwendung von speziellen Fluids für das Bohren oder Servicing von Kohlenwasserstoff produzierenden Formationen, welche von Bohrlöchern penetriert werden, ist ausreichend bekannt. Solche Bohr-Fluids werden während des Bohrens solcher Bohrlöcher und des Verwandelns derselben in fördernde Formationen angewendet, um eine Beschädigung der Durchlässigkeit der Formationen zu minimieren und deren Fähigkeit, Kohlenwasserstoff zu produzieren, aufrecht zu erhalten. Servicing-Fluids werden angewendet, wenn Komplettierungsverfahren in fördernden Formationen durchgeführt werden, und wenn Überarbeitungsverfahren in denselben Formationen durchgeführt werden. Die Bohr- und Servicing-Fluids lagern Filterkuchen an den Wänden des Bohrlochs innerhalb der fördernden Formationen ab, welche ein Verlohrengehen der Bohr- und Servicing-Fluids in die Formationen hinein und ein Eintreten von Feststoffen in die Poren der fördernden Formationen verhindern. Wenn das Bohren oder Servicing einer fördernden Formation abgeschlossen ist, wird der Filterkuchen entfernt, bevor die Formation zum Fördern genutzt wird.
Das Entfernen des Filterkuchens aus einer fördernden Formation wurde in der Vergangenheit durch das Einschliessen eines sauren, löslichen, aus Feststoffen bestehenden festen Überbrückungsmittels in das Bohr- oder Servicing-Fluid für das Überbrücken der Formationsporen erreicht. Der von dem Bohr- oder Servicing-Fluid geformte Filterkuchen mitsamt des sauren, löslichen Überbrückungsmittels und einem polymerischen Suspendierungsmittel wird daher mit einer besonders sauren Lösung kontaktiert, und die saure Lösung verbleibt über eine ausreichend lange Zeit mit dem Filterkuchen in Kontakt, um die Überbrückungspartikel und das Polymer aufzulösen. Trotz zahlreicher Versuche, es zu verhindern, resultiert die besonders saure Lösung oft in Korrosion von Metalloberflächen und Komplettierungsgeräten wie zum Beispiel Sandsiebrohren, und verursacht oft einen vorzeitigen Ausfall derselben. Die saure Lösung kann außerdem mit der fördernden Formation nicht kompatibel sein und dieselbe daher beschädigen.
Wasserlösliche, aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel werden auch in Bohr- oder Servicing-Fluids angewendet, und der das wasserlösliche Überbrückungsmittel beinhaltende Filterkuchen wird mit einer wässerigen Salzlösung kontaktiert, welche mit Bezug auf die wasserlöslichen Überbrückungspartikel ungesättigt ist. Solche ungesättigten wässerigen Lösungen benötigen jedoch eine relativ lange Zeitspanne, bevor die Partikel sich auflösen, was hauptsächlich auf den polymerischen suspendierten Mitteln beruht, welche in die Bohr- oder Servicing-Fluids mit eingeschlossen sind. Dies bedeutet, dass das oder die in dem Filterkuchen enthaltenene(n) Polymer die wasserlöslichen Überbrückungspartikel gegen die wässerige Lösung abschirmen.
Um die polymerischen Materiale in dem Filterkuchen zu entfernen und es dem Überbrückungsmittel innerhalb des Filterkuchens daher zu ermöglichen, von der wässerigen Lösung aufgelöst zu werden, wird gewöhnlich ein Metallperoxid wie zum Beispiel ein alkalisches Erdmetallperoxid, Zinkperoxid, oder ähnliches in das Bohr- und Servicing-Fluid mit eingeschlossen. Das Metallperoxid wird zusammen mit dem Überbrückungsmittel innerhalb des Filterkuchens abgelagert. Während des Filterkuchenentfernungsprozesses wird eine Mineralsäurenlösung mit dem Filterkuchen in Kontakt gebracht, welches das Metallperoxid aktiviert und ein Abbauen der in dem Filterkuchen vorhandenen polymerischen Materialien verursacht. Danach wird der Filterkuchen mit einer untergesättigten wässerigen Lösung kontaktiert, um den Filterkuchen aufzulösen. Im allgemeinen ist die für das Aufbrechen der Polymer durch das Metallperoxid und die Mineralsäurenlösung und das Auflösen des Überbrückungsmittels durch die untergesättigte wässerige Lösung erforderliche Zeitspanne relativ lang, was den Prozess kostspielig gestaltet und Metallwerkzeuge und Teile einem Kontakt mit der Mineralsäurenlösung, und daher einer Säurekorrosion aussetzt.
Es besteht daher weiter ein Bedarf für verbesserte Bohr- und Servicing-Fluids und Verfahren für das Entfernen von Filterkuchen, welcher durch die Fluids abgelagert wurde und Formationen am Fördern hindert.
Wir haben nun einige verbesserte Bohrlochbohr- und Servicing-Fluids für die Anwendung in fördernden Formationen zusammengestellt, welche die Nachteile des aktuellen Standes der Technik überwinden oder mildern. Insbesondere bietet die vorliegende Erfindung Bohr- und Servicing-Fluids, welche verbesserte Überbrückungsmittel einschliessen, die ohne Anwendung von Reinigungslösungen, welche starke Mineralsäuern beinhalten, einfach entfernt werden können.
Gemäß eines Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Bohrlochbohr- oder Servicing-Fluid für die Anwendung in fördernden Formationen für das Ablagern von Filterkuchen in denselben, wobei das Fluid Wasser, ein wasserlösliches Salz, und ein aus Feststoffen bestehendes festes Überbrückungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte, aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel ein chemisch gebundenes Keramik ist, welches aus Oxychloridzement, Magnesiumoxysulfidzement, Magnesiumkaliumphosphathexahydrat, Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat, oder Magnesiumammoniumphosphathexahydrat ausgewählt wird, und wobei das genannte aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel mittels einer wässerigen Reinigungslösung aufgelöst werden kann, welche eine organische Säure, einen hydrolisierbaren Ester, ein Ammoniumsalz, ein chelatbildendes Mittel, oder eine Mischung eines Ammoniumsalzes und eines chelatbildenden Mittels umfasst.
Gemäß eines weiteren Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren für das Entfernen von Filterkuchen von den Wänden eines Bohrlochs, welches eine fördernde Formation penetriert, wobei derselbe durch ein Bohr- oder Servicing-Fluid der Erfindung abgelagert wurde, und welches das Kontaktieren des genannten Filterkuchens mit der genannten Reinigungslösung für eine bestimmte Zeitspanne umfasst, so dass das genannte Überbrückungsmittel auf diese Weise aufgelöst wird.
Die Erfindung bietet weiter ein Verfahren für das Bohren oder Servicing eines Bohrlochs, bei welchem ein Fluid der Erfindung angewendet wird, und wobei der an den Wänden des Bohrlochs geformte Filterkuchen durch Behandlung mit der genannten wässerigen Reinigungslösung entfernt wird.
Das aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel in dem Bohr- oder Servicing-Fluid ist eine synthetisierte inorganische Zusammensetzung, welche in der wässerigen Reinigungslösung aufgelöst werden kann. Der durch das Bohr- oder Servicing-Fluid geformte Filterkuchen wird mit der Reinigungslösung für eine bestimmte Zeit kontaktiert, so dass das Überbrückungsmittel dadurch aufgelöst werden kann. Bei einem bevorzugten Verfahren besteht das Überbrückungsmittel aus einem chemisch gebundenen Keramik, welches aus Magnesiumoxychloridzement, Magnesiumoxysulfatzement, Magnesiumkaliumphosphathexahydrat, Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat, oder Magnesiumammoniumphosphathexahydrat ausgewählt wird. Wie schon erwähnt kann das Überbrückungsmittel Gewichtungsmateriale und/oder bestimmte Füllmateriale umfassen. Das Bohr- und Servicing-Fluid, das darin enthaltene Überbrückungsmittel, oder die wässerige Reinigungslösung kann außerdem ein Oxidiermittel oder einen anderen Brecher umfassen; welcher das Polymer innerhalb des Filterkuchens aufbricht.
In dem Bohrlochbohr- und Servicing-Fluid der vorliegenden Erfindung besteht das aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel aus einer synthetisierten inorganischen Zusammensetzung des Typs, welcher allgemein als ein chemisch gebundenes Keramik bezeichnet wird. Das aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel kann in einer wässerigen Reinigungslösung aufgelöst werden, welche eine milde organische Säure, einen hydrolisierbaren Ester, ein Ammoniumsalz, ein chelatbildendesw Mittel, oder eine Mischung eines Ammoniumsalzes und eines chelatbildenden Mittels beinhaltet. Wenn erforderlich kann ein Flüssigkeitsverlustkontrollmittel und/oder ein hydratisierbare Polymerfeststoffe suspendierendes Mittel wahlweise in die Bohrlochbohr- und Servicing-Fluids mit eingeschlossen werden.
Das in den Bohr- und Servicing-Fluids der vorliegenden Erfindung enthaltene wasserlösliche Salz kann aus einem oder mehreren von Natriumchlorid, Natriumbromid, Natriumacetat, Natriumformat, Natriumcitrat, Kaliumchlorid, Kaliumformat, Cesiumformat, Kalziumchlorid, Kalziumbromid, und Mischungen derselben bestehen. Oft angewendete Ölfeldsolen können in den Bohr- und Servicing-Fluids anstelle von Wasser und einem wasserlöslichen Salz angewendet werden. Ölfeldsolen werden aufgrund ihrer allgemein weit verbreiteten Erhältlichkeit auf einem Ölfeld oft bevorzugt.
Eine Reihe von Flüssigkeitsverlustkontrollmitteln kann innerhalb der Bohrlochbohr- und Servicing-Fluids angewendet werden, und diese schließt Stärke, Stärke-Etherderivative, Hydroxyethylcellulose, vernetzte Hydroxyethylcellulose, und Mischungen derselben ein, ist aber nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird Stärke am meisten bevorzugt. Wenn ein Flüssigkeitsverlustkontrollmittel angewendet wird, wird dasselbe allgemein in die Salzlösung oder Sole in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 2% Massenanteil der Salzlösung oder Sole eingeschlossen, und bevorzugt innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1% bis ungefähr 1,3%, und am bevorzugtesten ungefähr 1,3%.
Eine Reihe von hydratisierbaren, Polymerfeststoffe suspendierenden Mitteln kann auch angewendet werden, welche Biopolymer wie zum Beispiel Xanthan und Succinoglycon, Cellulosederivative wie zum Beispiel Hydroxyethylcellulose und Guar und deren Derivative wie zum Beispiel Hydroxypropylguar einschließt, aber nicht auf diese beschränkt ist. Von diesen wird Xanthan bevorzugt. Wenn das hydratisierbare Polymer angewendet wird, wird es im allgemeinen in das Bohr- oder Servicing-Fluid in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 0,6% Massenanteil der Salzlösung oder Sole mit eingeschlossen, und bevorzugter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,13% bis ungefähr 0,16%, und am bevorzugtesten ungefähr 0,13%.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen die aus Feststoffen bestehenden festen Überbrückungsmittel aus synthetisierten inorganischen Zusammensetzungen des Typs, welcher allgemein als chemisch gebundenes Keramik bezeichnet wird und in Wasser im Wesentlichen nicht lösbar ist, in der hier angewendeten wässerigen Reinigungslösung aber im Wesentlichen aufgelöst werden kann. Beispiele solcher chemisch gebundenen Keramiken schliessen Magnesiumoxychloridzement, Magnesiumoxysulfatzement, Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat, Magnesiumkaliumphosphathexahydrat, und Magnesiumammoniumphosphathexahydrat ein, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Magnesiumoxychloridzement wird durch das Mischen von Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid und Wasser vorbereitet. Magnesiumoxysulfat wird durch Mischen von Magnesiumoxid, Magnesiumsulfat und Wasser vorbereitet. Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat wird durch Mischen von Magnesiumoxid, Phosphorsäure und Wasser vorbereitet. Magnesiumkaliumphosphathexahydrat wird durch Mischen von Magnesiumoxid, Monokaliumphosphat und Wasser vorbereitet. Magnesiumammoniumphosphat wird durch Mischen von Magnesiumoxid, Monoammoniumphosphat und Wasser vorbereitet.
Andere Materiale können zu den weiter oben beschriebenen Keramikzusammensetzungen hinzugefügt werden, um die erwünschten Resultate oder Eigenschaften zu erzielen. So können zum Beispiel Gewichtungsmateriale wie Barit, Eisenoxid, und Manganoxid zu denselben hinzugefügt werden. Wie weiter oben erwähnt können auch Oxidiermittel und andere Polymerbrecher zu denselben hinzugefügt werden. Viele andere nützliche Additive werden dem Fachmann auf diesem Bereich bekannt sein.
Das in dem Bohr- oder Servicing-Fluid verwendete Überbrückungsmittel wird allgemein in einer Menge von ungefähr 5% bis ungefähr 60% Massenanteil der wässerigen Salzlösung oder Sole in dasselbe eingeschlossen, und bevorzugter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10% bis ungefähr 27%, und am bevorzugtesten ungefähr 14%.
Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass das aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel zusammen mit anderen festen Partikeln und gellierten Flüssigkeitsverlustkontrollpolymern, Suspendiermitteln, und ähnlichen durch das Bohr- oder Servicing-Fluid auf den Wänden des Bohrlochs der fördernden Zone, welche gebohrt oder gewartet wird, abgelagert wird. Nach Abschluß des Bohr- oder Servicing-Verfahrens wird eine wässerige Reinigungslösung mit einer milden organischen Säure, einem hydrolisierbaren Ester, einem Ammoniumsalz, einem chelatbildenden Mittel oder einer Mischung eines Ammoniumsalzes und eines chelatbildenden Mittels in das Bohrloch eingeführt, wobei das aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel in dem Filterkuchen aufgelöst wird.
Das Bohrlochbohr- und Servicing-Fluid oder das darin enthaltende Überbrückungsmittel oder die Reinigungslösung kann ein Oxidiermittel oder einen anderen Brecher beinhalten, welche die Funktion des Oxidierens und Aufbrechens gellierter polymerischer Flüssigkeitsverlustkontrolladditive, Suspensionsmittel; und ähnlichen innerhalb des Filterkuchens übernimmt. Das Aufbrechen der polymerisierten Materiale ermöglicht das Auflösen des aus Feststoffen bestehenden festen Überbrückungsmittels durch die Reinigungslösung innerhalb einer kürzeren Zeitspanne. Im allgemeinen kann ein beliebiges Oxidiermittel oder ein anderer Brecher in dem Bohrlochbohr- und Servicing-Fluid oder in dem Überbrückungsmittel verwendet werden, welcher zusammen mit dem Filterkuchen abgelagert werden kann und im Wesentlichen nicht aktiv ist, bis derselbe mit einer wässerigen Reinigungslösung kontaktiert wird. So können zum Beispiel Oxidiermittel verwendet werden, welche in Wasser nicht lösbar sind, aber in der Reinigungslösung aufgelöst werden können. Oxidiermittel oder andere Brecher, welche zusammen mit einem in Wasser nicht lösbaren, aber in der Reinigungslösung lösbaren Material eingekapselt werden können, oder welche zusammen mit dem Überbrückungsmittel eingekapselt werden können, können auch angewendet werden.
Verschiedene Oxidiermittel und Brecher, welche während der Vorbereitung in ein aus Feststoffen bestehendes festes Überbrückungsmittel eingeschlossen werden können, auf welche wir uns jedoch nicht beschränken, sind Wasserstoffperoxid, Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Kaliumpermanganat, Natriumbromat, Natriumperforat, Kaliumiodat, Kaliumperiodat, Natriumchlorit, Natriumhypochlorit, Lithiumhypochlorit, Kalziumhypochlorit, Xanthaneseenzyme, und Amylaseenzyme.
Verschiedene im Wesentlichen nicht lösbare Oxidiermittel und Brecher, welche in dem Bohr- oder Servicing-Fluid angewendet werden können, schliesssen Magnesiumperoxid, Magnesiumperoxydiphosphat, Strontiumperoxid, Bariumperoxid, Kalziumperoxid, Magnesiumperborat, Bariumbromat, und Mischungen derselben ein, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Das/der angewendete Oxidiermittel und Brecher ist im allgemeinen in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 6% Massenanteil der wässerigen Salzlösung oder Sole in das Bohr- oder Servicing-Fluid eingeschlossen, bevorzugter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,3% bis ungefähr 3%, und am bevorzugtesten ungefähr 0,3%.
Wie oben erwähnt kann die wässerige Reinigungslösung eine organische Säure umfassen. Beispiele von geeigneten Säuren schliessen milde organische Säuren wie zum Beispiel Essigsäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Succinsäure und Glutarsäure ein, sind aber nicht auf diese beschränkt. Die organische Säure ist im allgemeinen in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 5% Massenanteil der Lösung in die wässerige Reinigungslösung eingeschlossen, bevorzugter von ungefähr 0,5% bis ungefähr 2%, und am bevorzugtesten von ungefähr 1% bis ungefähr 1,5%.
Beispiele von hydrolisierbaren Estern, welche eingeschlossen werden können, auf welche wir uns jedoch nicht beschränken, schliessen Triethylcitrat, Dimethylglutarat, Dimethylsuccinat, und Dimethyladipat ein. Wenn der hydrolisierbare Ester angewendet wird, wird derselbe im allgemeinen in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 20% Massenanteil der Lösung in die wässerige Reinigungslösung eingeschlossen, bevorzugter von ungefähr 0,5% bis ungefähr 5%, und am bevorzugtesten von ungefähr 1% bis ungefähr 3%.
Das in der wässerigen Reinigungslösung angewendete Ammoniumsalz kann aus einem oder mehreren Ammoniumsalzen mit der folgenden Formel bestehen: R_nNH_4-nX wobei R aus einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besteht, n eine Ganzzahl von 0 bis 3 repräsentiert, und X ein anionische Radikale ist, welche aus Halogenen, Nitrat, Citrat, Acetat, Sulphat, Phosphat, und Wasserstoffsulphat ausgewählt wird.
Beispiele von solchen geeigneten Ammoniumsalzen schliessen Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid, Ammoniumnitrat, dibasisches Ammoniumcitrat, Ammoniumacetat, und Mischungen derselben ein, sind aber nicht auf diese beschränkt. Das angewendete Ammoniumsalz ist im allgemeinen in einer Menge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3% bis ungefähr 25% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in die Reinigungslösung eingeschlossen, bevorzugter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5% bis ungefähr 14%, und am bevorzugtesten ungefähr 5%.
Eine Reihe von chelatbildenden Mitteln kann in der wässerigen Reinigungslösung angewendet werden, um die weiter oben beschriebenen Überbrückungsmittel aufzulösen. Die Bezeichnung „chelatbildendes Mittel" wird hierin angewendet, um eine Chemikalie zu bezeichnen, welche mit dem kationischen Anteil des aufzulösenden Überbrückungsmittels einen wasserlöslichen Komplex formen wird. Verschiedene chelatbildende Mittel können angewendet werden und schliessen Ethylendiamintetra-Essigsäure (EDTA) und deren Salze, Nitrilotri-Essigsäure (NTA) und deren Salze, Diethylentriaminpenta-Essigsäure (DTPA) und deren Salze, Trans-1,2-diaminocyclohexan-N,N,N',N'-tetra-Essigsäure (DCTA) und deren Salze, Zitronensäure und deren Salze, Diglycolsäure und deren Salze, Phosphonsäure und deren Salze, Asparaginsäure und deren Polymer, und Mischungen derselben ein, sind aber nicht auf diese beschränkt. Das angewendete chelatbildende Mittel wird im allgemeinen in einer Menge innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,1% bis ungefähr 40% Massenanteil der Lösung in die wässerige Reinigungslösung eingeschlossen, bevorzugter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5% bis ungefähr 20%, und am bevorzugtesten ungefähr 20%. Die Reinigungslösung kann wahlweise auch ein oder mehrere der weiter oben beschriebenen Oxidiermittel oder andere Brecher für das Oxidieren und Aufbrechen polymerischer Materiale innerhalb des Filterkuchens einschliessen.
Wie oben erwähnt können die Ammoniumsalze und chelatbildenden Mittel allein oder zusammen angewendet werden, wobei dies von dem jeweiligen angewendeten Überbrückungsmittel abhängen wird. Wie weiter oben auch schon erwähnt kann die Reinigungslösung nach Abschluß des Bohrens oder Wartens einer fördernden Formation in die fördernde Formation eingeführt und mit dem darin abgelagerten Filterkuchen kontaktiert werden. Die Reinigungslösung wird dann für eine bestimmte Zeit, welche für das Aufbrechen von gellierten Polymern innerhalb des Filterkuchens und das Auflösen des Überbrückungsmittels ausreicht, mit dem Filterkuchen in Kontakt belassen. Danach kann aus der Formation gefördert werden, um den verbleibenden Filterkuchen zu entfernen.
Wenn erforderlich kann eine geeignete Waschlösung durch das Bohrloch in der fördernden Formation zirkuliert werden, um verbleibenden Filterkuchen von den Wänden des Bohrlochs abzuwaschen. Im allgemeinen sollte die angewendete Waschlösung aus einer wässerigen Lösung bestehen, welche die Durchläßigkeit der Kohlenwasserstoff beinhaltenden fördernden Formation nicht negativ beeinflußt. Die Waschlösung kann daher aus einer wässerigen Lösung bestehen, welche ein oder mehrere Salze umfasst, welche das Schwellen und/oder die Dispersion der Partikel innerhalb der Formation einschränkt und zum Beispiel aus Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Ammoniumchlorid, und Tetramethylammoniumchlorid besteht. Von den oben aufgeführten Salzen wird Ammoniumchlorid bevorzugt.
Das Ammoniumsalz, das chelatbildende Mittel, oder eine Mischung von Ammoniumsalz und chelatbildendem Mittel können wie oben beschrieben mittels einer Lösung in die Reinigungslösung eingeführt werden, oder sie können eingekapselt werden, um das Auflösen der Überbrückungsfeststoffe zu verzögern, bis die Bereinigung des Filterkuchens erwünscht ist. Eine weitere ähnliche Technik ist das Erzeugen des Salzes und/oder des Mittels in situ.
Ein verzögertes Aufbrechen des Filterkuchens kann auch durch Anwenden eines chelatbildenden Mittels erzielt werden, welches die Überbrückungsmittelpartikel in der Gegenwart eines Ammoniumsalzes oder -salzen nicht auflöst. Das chelatbildende Mittel kann in das Bohr- oder Servicing-Fluid eingeschlossen werden, und das angewendete Ammoniumsalz kann in eingekapselter Form geliefert oder in situ bereitgestellt werden. Verschiedene andere Techniken für das Erzeugen von Verzögerungen, wie zum Beispiel das Liefern des chelatbildenden Mittels in Form eines Esters, welcher langsam in die chelatbildende Form hydrolisiert und ein chelatbildendes Mittel anwendet, welches bei einem bestimmten pH-Wert nicht so effektiv ist, sowohl wie das Einführen eines zweiten Mittels für das Ändern des pH-Werts auf eine Stufe, auf welcher die chelatbildende Lösung die Überbrückungspartikel auflöst, und andere ähnliche Variationen sind dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und können auch angewendet werden.
Gemäß der Verfahren der vorliegenden Erfindung wird Filterkuchen von den Wänden des Bohrlochs, welches eine fördernde Formation penetriert, entfernt. Der Filterkuchen wird mittels eines grundsätzlich aus Wasser, einem wasserlöslichen Salz, und einem aus Feststoffen bestehenden festen Überbrückungsmittel bestehenden Bohr- oder Servicing-Fluids der vorliegenden Erfindung in das Bohrloch positioniert. Die Verfahren bestehen grundsätzlich aus den folgenden Schritten. Das in dem Bohr- oder Servicing-Fluid angewendete, aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel ist eine synthetische inorganische Zusammensetzung, welche sich in einer wässerigen Reinigungslösung, die eine milde organische Säure, einen hydrolisierbaren Ester, ein Ammoniumsalz, ein chelatbildendes Mittel, oder eine Mischung eines Ammoniumsalzes und eines chelatbildenden Mittels enthält, auflöst. Nachdem das Bohr- oder Servicing-Fluid aus dem Bohrloch entfernt wurde, verbleibt noch Filterkuchen an den Wänden des Bohrlochs, welcher das für eine bestimmte Zeit mit der Reinigungslösung kontaktierte Überbrückungsmittel beinhaltet, so dass das Überbrückungsmittel auf diese Weise aufgelöst wird. Wie weiter oben schon erwähnt kann das Bohr- oder Servicing-Fluid ein Flüssigkeitsverlustkontrollmittel und ein polymerisches, Feststoffe suspendierendes Mittel umfassen. Wie weiter oben auch schon erwähnt kann das Bohr- oder Servicing-Fluid, das darin enthaltene Überbrückungsmittel, oder die wässerige Reinigungslösung ein Oxidiermittel oder einen anderen Brecher umfassen, welcher oxidiert und gelliertes Polymer innerhalb des Filterkuchens aufbricht. Wie weiter oben auch schon erwähnt kann eine Waschlösung angewendet werden, um verbleibenden Filterkuchen von den Wänden des Bohrlochs zu entfernen, nachdem die Reinigungslösung gelliertes Polymer innerhalb des Filterkuchens aufgebrochen und das darin enthaltene Überbrückungsmittel aufgelöst hat, oder der verbleibende Filterkuchen kann durch das Fördern aus der Formation entfernt werden.
Ein besonders geeignetes Verfahren der vorliegenden Erfindung für das Entfernen von Filterkuchen von den Wänden eines Bohrlochs, welches eine förderne Formation penetriert, wobei derselbe mittels eines Bohr- oder Servicing-Fluids positioniert wurde, umfasst die folgenden Schritte. Ein Bohr- oder Servicing-Fluid umfasst Wasser, ein wasserlösliches Salz, welches aus der Gruppe von Natriumchlorid, Natriumbromid, Natriumacetat, Natriumformat, Natriumcitrat, Kaliumchlorid, Kaliumformat, Cesiumformat, Kalziumchlorid, Kalziumbromid, und Mischungen von einem oder mehreren Solen ausgewählt wird, welche solche umfassen, und ein Flüssigkeitsverlustkontrollmittel, bestehend aus Stärke, einem Xanthanpolymerfeststoffe suspendierenden Mittel, und einem aus Feststoffen bestehendes festes, chemisch gebundenes Keramiküberbrückungsmittel, welches aus Magnesiumoxychloridzement, Magnesiumoxysulfatzement, Magnesiumkaliumphosphathexahydrat, Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat, oder Magnesiumammoniumphosphathexahydrat ausgewählt wird, und einem aus Feststoffen bestehenden festen Magnesiumperoxid-Oxidiermittel, welches durch Kontakt mit einem Ammoniumsalz aktiviert wird und gelliertes Polymer innerhalb des Filterkuchens oxidiert und aufbricht. Danach wird der mittels des Bohr- oder Servicing-Fluids hergestellte Filterkuchen für eine ausreichend lange Zeit mit einer wässerigen Reinigungslösung kontaktiert, welche Ammoniumchlorid, ein chelatbildendes Mittel, oder Ammoniumchlorid und ein chelatbildendes Mittel enthält, so dass gelliertes Polymer innerhalb des Filterkuchens von dem Magnesiumperoxid oxidiert und aufgebrochen, und das Überbrückungsmittel von der Reinigungslösung aufgelöst wird. Wenn erforderlich kann eine Waschlösung als nächstes angewendet werden, um die Wände des Bohrlochs zu kontaktieren und mögliche daran befindliche Reste des Filterkuchens abzuwaschen, oder der verbleibende Filterkuchen kann durch das Fördern aus der Formation entfernt werden. Wie oben erwähnt können verschiedene Komponenten des Bohr- oder Servicing-Fluids und/oder der Reinigungslösung in eingekapselter Form an die förderne Formation geliefert, oder vor Ort erzeugt werden.
Um die Bohr- und Servicing-Fluids und die Verfahren der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen, führen wir nun die folgenden Beispiele auf.
Beispiel 1
Horizontale Bohrlöcher werden oft mit Hilfe von Servicing-Fluids komplettiert, welche aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel umfassen, welche als Teil des Filterkuchens auf den Wänden der Bohrlöcher abgelagert werden. Die Bohrlöcher werden mittels des Platzierens von Kiespackungen in die fördernden Zonen und von Reinigungslösungen in dieselben Kiespackungen komplettiert, wobei diese einige Zeit lang einweichen, so dass der Filterkuchen aufgelöst und entfernt wird. In einem typischen horizontalen, mit einer Kiespackung komplettierten Bohrloch mit einem Bohrlochdurchmesser von 8½ Zoll und Siebrohren mit einem Durchmesser von 5½ Zoll sollte die Lösbarkeit der Überbrückungspartikel innerhalb des Filterkuchens in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,25 Kubikzentimeter für die Überbrückungspartikel pro 100 Kubikzentimeter Reinigungslösung liegen. Für Überbrückungspartikel mit einem Dichteverhältnis von mehr als ungefähr 0,6 bedeutet dies, dass ungefähr 1,5 bis ungefähr 3 Gramm Überbrückungsmittel pro 100 Kubikzentimeter Reinigungslösung aufgelöst werden wird.
Ein Verfahren für das Testen von Reinigungslösungen für das Auflösen von verschiedenen aus Feststoffen bestehenden Überbrückungsmitteln wurde wie folgt entwickelt: 0,5 Kubikzentimeter des zu testenden, aus Feststoffen bestehenden Überbrückungsmittels wurden in ein 50 Milliliter Fläschchen gefüllt. Das Fläschchen wurde dann mit Reinigungslösung aufgefüllt, verkappt, und 24 Stunden lang in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 150° platziert. Danach wurden die Feststoffe innerhalb des Fläschchens mittels eines vorgewichteten Filters herausgefiltert. Der Filter mit den darauf befindlichen Feststoffen wurde dann getrocknet und gewogen, um das Gewicht der nicht aufgelösten Feststoffe zu bestimmen. Die Lösbarkeit des aus Feststoffen bestehenden Überbrückungsmittels wurde dann in Prozent von aufgelösten Feststoffen errechnet.
Mehrere Überbrückungsmittel und Reinigungslösungen wurden mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens getestet, und die Resultate dieser Tests sind in Tabelle I weiter unten aufgeführt.
TABELLE I Auflösung von aus Feststoffen bestehenden, festen Überbrückungsmitteln mit Ammoniumsalzlösungen
Beispiel 2
Bohrlöcher werden nach Platzieren einer Kiespackung oft mit Hilfe einer Nachbehandlung unter dynamischen Bedingungen gereinigt. Es wurde im Labor eine Reihe von unterschiedlichen Reinigungslösungen vorbereitet, welche Wasser und Ammoniumchlorid, oder ein chelatbildendes Mittel, oder sowohl Ammoniumchlorid wie auch ein chelatbildendes Mittel beinhalteten. Die Reinigungslösungen wurden mit einer 50%igen Natriumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert. 50 Milliliter einer jeden Reinigungslösung wurden mit 1-Gramm-Mengen von aus Feststoffen bestehendem Magnesiumkaliumphosphat kombiniert, und die resultierenden Mischungen wurden während des Rührens und Aufheizens beobachtet um zu bestimmen, ob das Magnesiumkaliumphosphat aufgelöst wurde. Die Reinigungslösungskomponenten und deren Mengen sowohl wie die Resultate der Tests sind in Tabelle II weiter unten aufgeführt. TABELLE II Auflösbarkeit von Magnesiumkaliumphosphat in verschiedenen Reingungslösungen

¹ Diethylentriaminpenta-Essigsäure
² Trans-1,2-diaminocyclohexan-N,N,N',N'-tetra-Essigsäure
³ Diammoniumethylendiamintetraacetat
⁴ Donatriumethylendiamintetraacetat
⁵ Nitrilotri-Essigsäure
⁶ Trinatriumnitrilotriacetat

Aus Tabelle II ist ersichtlich, dass die verschiedenen Reinigungslösungen aus Feststoffen bestehendes Magnesiumkaliumphosphat einfach auflösen.
Beispiel 3
Eine Anzahl von wässerigen Reinigungslösungen, welche verschiedene hydrolisierbare Ester und ein chelatbildendes Mittel beinhalteten, wurde zunächst vorbereitet. 50-Milliliter-Portionen dieser Reinigungslösungen wurden dann mit 1 Gramm Magnesiumkaliumphosphat (MgKPO₄·H₂O) in Kontakt gebracht und die für das Auflösen des Magnesiumkaliumphosphats erforderlichen Zeiten bestimmt. Die Reinigungslösungskomponenten und deren Eigenschaften sowohl wie die Resultate dieser Tests sind weiter unten in Tabelle III aufgeführt. TABELLE III Auflösbarkeit von Magnesiumkaliumphosphat in weiteren Reinigungslösungen

¹ DBE(doppelbasisches Ester) ist eine Mischung von Dimethylglutarat, Dimethylsuccinat, und Dimethyladipat.

Aus Tabelle III ist ersichtlich, dass die Reinigungslösungen das Magnesiumkaliumphosphat auflösten.

Claims

Ein Bohrlochbohr- oder Servicing-Fluid für die Anwendung während des Förderns aus Formationen und das Positionieren von Filterkuchen innerhalb derselben, wobei das Fluid Wasser, ein wasserlösliches Salz, und ein aus Feststoffen bestehendes festes Überbrückungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte aus Feststoffen bestehende fest Überbrückungsmittel ein chemisch gebundenes Keramik umfasst, welches aus Magnesium, Oxychloridzement, Magnesiumoxysulfidzement, Magnesiumkaliumphosphathexahydrat, Magnesiumwasserstoffphosphattrihydrat, oder Magnesiumammoniumphosphathexahydrat ausgewählt wird, und wobei das genannte aus Feststoffen bestehende feste Überbrückungsmittel in einer eine organische Säure, einen hydrolisierbaren Ester, ein Ammoniumsalz, ein chelatbildendes Mittel, oder eine Mischung eines Ammoniumsalzes und eines chelatbildenden Mittels enthaltenden wässerigen Reinigungslösung löslich ist.
Ein Fluid nach Anspruch 1, bei welchem das genannte Überbrückungsmittel einen darin eingekapselten Brecher umfasst, für das Aufbrechen eines Polymers in dem genannten Filterkuchen, welcher von dem genannten Fluid positioniert wird, wobei der genannte Brecher vorzugsweise mittels der genannten Reinigungslösung aktiviert wird.
Ein Fluid nach Anspruch 2, bei welchem der genannte Brecher aus Magnesiumperoxid, Magnesiumperoxidiphosphat, Strontiumperoxid, Bariumperoxid, Kalziumperoxid, Magnesiumperborat, Bariumbromat, oder einer Mischung von zwei oder mehreren derselben besteht.
Ein Fluid nach Anspruch 1, 2, oder 3, bei welchem das genannte wasserlösliche Salz aus Natriumchlorid, Natriumbromid, Natriumacetat, Natriumformat, Natriumcitrat, Kaliumchlorid, Kaliumformat, Cesiumformat, Kalziumchlorid, Kalziumbromid, oder einer Mischung von zwei oder mehreren derselben besteht.
Ein Fluid nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, welches weiter ein Flüssigkeitsverlustkontrollmittel umfasst, welches aus Stärke, Stärke-Etherderivativen, Hydroxyethylcellulose, vernetzter Hydroxyethylcellulose und einer beliebigen Mischung von zwei oder mehreren derselben besteht.
Ein Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, welches weiter einen hydratisierbares, Polymerfeststoffe suspendierendes Mittel umfasst, welches aus Xanthan, Succinoglycon, Cellulosederivativen, Guar, Guarderivativen, und einer beliebigen Mischung von zwei oder mehreren derselben besteht.
Ein Verfahren für das Entfernen von Filterkuchen von den Wänden eines Bohrlochs, welches eine fördernde Formation penetriert und innerhalb derselben positioniert ist, mittels eines Bohr- oder Servicing-Fluids nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, welches das Kontaktieren des genannten Filterkuchens mit der genannten Reinigungslösung für eine gewisse Zeitspanne umfasst, so dass das genannte Überbrückungsmittel auf diese Weise aufgelöst werden kann.
Ein Verfahren für das Bohren oder Servicing eines Bohrlochs, wobei ein Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 angewendet wird, und wobei der an den Wänden des Bohrlochs geformte Filterkuchen durch Behandlung mit der vorgenannten wässerigen Reinigungslösung entfernt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die genannte Reinigungslösung eine organische Säure umfasst, welche aus Essigsäure, Zitronensäure, Apidinsäure, und Glutarsäure, und/oder einem hydrolisierbaren Ester ausgewählt wird, welches aus Triethylcitrat, Dimethylglutarat, Dimethylsuccinat, und Dimethyladipat ausgewählt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die genannte Reinigungslösung ein Ammoniumsalz mit der Formel R_nNH_4-nX umfasst, wobei das oder jedes R aus einem Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besteht, n eine Ganzzahl von 0 bis 3 repräsentiert, und X ein anionische Radikale ist, welche aus Halogenen, Nitraten, Citraten, Acetaten, Sulphaten, Phosphaten, und Wasserstoffsulphaten ausgewählt wird, wobei das genannte Ammoniumsalz vorzugsweise aus Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid, Ammoniumnitrat, Ammoniumcitrat, Ammoniumacetat, und einer Mischung von zwei oder mehreren derselben ausgewählt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die genannte Reinigungslösung ein chelatbildendes Mittel umfasst, welches aus Ethylendiamintetra-Essigsäure und deren Salzen, Nitrilotri-Essigsäure und deren Salzen, Diethylentriaminpenta-Essigsäure und deren Salzen, Trans-1,2-diaminocyclohexan-N,N,N',N'-tetra-Essigsäure und deren Salzen, Zitronensäure und deren Salzen, Diglycolsäure und deren Salzen, Phosphorsäure und deren Salzen, Asparaginsäuer und deren Polymern, und einer beliebigen Mischung von zwei oder mehreren derselben ausgewählt wird.