Bibliothek // Lexikon der Geothermie // U

Underbalanced drilling

Das underballanced drilling ist das Tiefbohren mit einem Spülungsdruck unterhalb des Formationsdruckes. Es hält die Bohrlochwand sauber und unterstützt die Zutageförderung des Bohrkleins.

Während das Bohrloch gebohrt wird, fließt Formationsflüssigkeit in das Bohrloch und an die Oberfläche. Dies ist das Gegenteil der üblichen Situation, in der das Bohrloch auf einem Druck über der Formation gehalten wird, um zu verhindern, dass Formationsflüssigkeit in das Bohrloch gelangt. In einem solchen konventionellen „overbalanced“ Bohrloch wird das Eindringen von Flüssigkeit als Kick betrachtet, und wenn das Bohrloch nicht verschlossen ist, kann es zu einem Leck, einer gefährlichen Situation, führen. Beim Unterdruckbohren gibt es jedoch einen „rotierenden Kopf“ an der Oberfläche – im Wesentlichen eine Dichtung, die produzierte Flüssigkeiten zu einem Abscheider umleitet, während der Bohrstrang sich weiter drehen kann.

Wenn der Formationsdruck relativ hoch ist, wird durch die Verwendung einer Spülung mit geringerer Dichte der Bohrlochdruck unter den Porendruck der Formation gesenkt. Manchmal wird ein Inertgas in die Bohrspülung injiziert, um dessen äquivalente Dichte und damit seinen hydrostatischen Druck in der gesamten Bohrlochtiefe zu verringern. Bei diesem Gas handelt es sich im Allgemeinen um Stickstoff, da er nicht brennbar und leicht verfügbar ist. Auf diese Weise wurden jedoch auch Luft, Luft mit reduziertem Sauerstoffgehalt, aufbereitetes Rauchgas und Erdgas verwendet.

Das Coiled-Tubing-Bohren (CTD) ermöglicht ein kontinuierliches Bohren und Pumpen und daher kann ein underbalanced Bohren genutzt werden, das die Penetrationsrate (ROP) erhöhen kann. Flüssigkeitssysteme, die beim underbalanced Bohren verwendet werden.

Arten von underbalanced drilling:

Die häufigsten sind:

Trockene Luft: Dies wird auch als Abstauben bezeichnet. Hier werden Luftkompressoren in Kombination mit einem Booster verwendet (der den Kompressoren die Förderhöhe entzieht und den Luftdruck erhöht, jedoch nicht das Luftvolumen, das in das Bohrloch gelangt), und die einzige Flüssigkeit, die in das Bohrloch eingespritzt wird, ist eine kleine Menge Öl zur Reduzierung der Korrosion.
Nebel: Dem Luftstrom wird eine kleine Menge Schaummittel (Seife) zugesetzt. Feine Wasser- und Schaumpartikel in einer Luftatmosphäre bringen das Bohrklein wieder an die Oberfläche.
Schaum: Der Strömung wird eine größere Menge Schaummittel zugesetzt. Blasen und Blasenstöße in einer Nebelatmosphäre bringen die cuttings zurück an die Oberfläche.
Stabiler Schaum: Dem Strom wird eine noch größere Menge Schaummittel zugesetzt. Dies ist die Konsistenz einer Rasiercreme.
Luftbrücke: Luftklumpen und Luftblasen in einer Matrix aus Wasser und Seife können dem flüssigen Luftstrom hinzugefügt werden.
Belüfteter Schlamm: In den Spülungsstrom wird Luft oder ein anderes Gas injiziert. Entgasungseinheiten sind erforderlich, um Luft zu entfernen, bevor sie rezirkuliert werden kann.

Vorteile

Underbalanced Bohrungen gegenüber herkömmlichen Bohrungen mehrere Vorteile, darunter:

Minimiert Formationsschäden: Bei einem herkömmlichen Bohrloch wird Spülung in einem als Invasion bezeichneten Prozess in die Formation gedrückt, was häufig zu Formationsschäden führt - einer Verringerung der Fähigkeit der Formation, Öl bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Durchflussrate in das Bohrloch zu befördern. Es kann reparierbar sein oder auch nicht. Wenn beim underbalanced Bohren der unterausgeglichene Zustand aufrechterhalten wird, bis das Bohrloch produktiv wird, kommt es nicht zu einer Invasion und Formationsschäden können vollständig vermieden werden.
Erhöht die Penetrationsrate (ROP): Da der Druck am Boden des Bohrlochs geringer ist, kann der Bohrer das Gestein leichter schneiden und entfernen.
Reduzierung von Zirkulationsstörungen. Von einem Zirkulationsverlust spricht man, wenn Spülung unkontrolliert in die Formation fließt. Große Mengen können verloren gehen, bevor sich ein richtiger Filterkuchen bildet, oder der Verlust kann auf unbestimmte Zeit andauern. Wenn das Bohrloch nicht ausgewogen gebohrt wird, dringt keine Spülung in die Formation ein und das Problem kann vermieden werden.
Beseitigt das Festklemmen des Differenzials: Beim differenziellen Festsitzen wird das Bohrgestänge gegen die Bohrlochwand gedrückt, so dass ein Teil seines Umfangs nur dem Reservoirdruck ausgesetzt ist, während der Rest weiterhin durch den Bohrlochdruck gedrückt wird. Dies führt dazu, dass das Rohr an der Wand festklebt und es kann mehrere tausend Kilopond Kraft erfordern, es zu entfernen, was sich als unmöglich erweisen kann. Da der Lagerstättendruck höher ist als der Bohrlochdruck in UBD, wird das Rohr von den Wänden weggedrückt, wodurch ein differenzielles Festsitzen verhindert wird.
Reduziert Formationsschäden und Wasserverlust: Einige Gesteinsformationen reagieren reaktiv auf Wasser. Bei der Verwendung von Spülung reagiert das Wasser der Spülung mit der Formation (hauptsächlich Ton) und verursacht zwangsläufig Formationsschäden (Verringerung der Durchlässigkeit und Porosität). Der Einsatz von underbalanced Bohren kann helfen, dies zu verhindern.

Nachteile

Underbalanced Bohren ist in der Regel teurer als herkömmliches Bohren (beim Bohren eines abgelenkten Bohrlochs, für das Richtbohrwerkzeuge erforderlich sind) und bringt eigene Sicherheitsprobleme mit sich. Technisch gesehen befindet sich das Bohrloch immer in einem Ausblaszustand, es sei denn, eine schwerere Flüssigkeit wird in das Bohrloch verdrängt. Luftbohren erfordert ein schneller zunehmendes Bohrlochvolumen, da das Bohrklein schneller in den Ringraum fällt, wenn die Kompressoren abgeschaltet werden.

Videos

https://www.youtube.com/watch?v=IIDiKDEYgYQ