In Wassertiefen von mehr als 2000 m sind Zonenisolierung und Verrohrung von Erdölbohrungen schwierig. Dabei gibt es unter anderem folgende Herausforderungen: es sind spezielle Zementdesignparameter nötig, zur Optimierung der Hydraulik im Bohrloch sind Simulierungen erforderlich, geringere Bruchgradienten erfordern eine Reduzierung der Zementschlammdichte, außerdem soll die nicht-produktive Bohrzeit minimiert werden. Diese Herausforderungen werden anhand von Bohrungen im Campos-Becken vor Brasilien veranschaulicht. Dort wurden leichte Zemente mit hoher Festigkeit in einem Sandwich-Zementierungssystem eingesetzt. Um die Aushärtezeit zu optimieren und die Entwicklung der Druckfestigkeit vorherzusagen, muss eine Temperatursimulierung zur Temperaturvorhersage im Bohrloch erfolgen. Das Campos-Becken hat eine Wassertiefe von 600 bis 2000 m, stellenweise bis zu 2500 m, und die Temperaturen am Seeboden von 3 bis 4 Grad C. Daher muss der Zementschlamm eine geringe Dichte und hohe frühe Druckfestigkeiten haben. Eine erfolgreiche Zementierung im Tiefwasserbereich hängt von Bohrlochausrüstung und -aufbau, Temperaturprofil, Porendruck, Bruchgradient, Versetzungsmechanismen und Zementvolumen ab. Das Temperaturprofil ist wichtig, da die Reaktionsrate der Zementhydratation von der Umgebungstemperatur abhängt. Abnehmende Temperaturen beeinflussen die Druckfestigkeiten negativ, das heißt, es dauert länger bis adäquate Druckfestigkeiten aufgebaut sind. Da die Schichten nahe des Meeresbodens sehr locker sind, werden sie leicht beim Bohren zerstört. Hohe Fließraten und extreme Rheologie bei niedrigen Temperaturen können das Bohrloch auswaschen oder die Formation beschädigen. Die Durchführung der Zementierung enthält wichtige Abschnitte wie Temperatursimulation, Vorhersage des Porendrucks und des Bruchgradienten. Damit kann der Zementschlamm angefertigt werden und die Durchführung vorher simuliert werden. Zu den Tests vorher gehört auch die Bestimmung der Eindickungszeit. Es gibt spezielle Software für die Simulation der Zementierungstemperatur, Analyse der Bohrlochtemperatur, Fluidvolumina, Zirkulationsdichteprofile und Simulation der Zementierungsdurchführung. Nach der Zementierung erfolgt ein Vergleich der gemessenen mit der simulierten Temperatur und Leckagetests. Wegen Schwierigkeiten beim Transport der Massen wurde die Zementierung so nahe wie möglich am Bohrloch plaziert und 24 h vor dem Einsatz 12 h lang mit Druckluft homogenisiert.
High-strength lightweight blend improves deepwater cementing
Leichte Zemente mit hoher Festigkeit verbessern die Zementierung von Bohrungen in der in tiefen Gewässern
Oil and Gas Journal ; 100 , 8 ; 86-95
2002
8 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 10 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
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