Design of a Testing Cell for Cement Sheath Integrity

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeit

Autoren

Abstract

Für eine sichere und ökonomisch sinnvolle Förderung von Kohlenwasserstoffe ist eine saubere Abtrennung von fördernden und nicht fördernden Zonen erforderlich. Diese Isolation der Flüssigkeiten im Bohrloch von umgebenden Gesteinsformationen wird durch die gezielte Verwendung von Zement ermöglicht. Zement ist ein brüchiges Material das zerbricht wenn es wiederkehrenden zyklischen Belastungen ausgesetzt ist, auch wenn die Belastung unterhalb der Streckgrenze ist. Im Feld der Festigkeitslehre wird dieses Phänomen als Materialermüdung bezeichnet. Die Prozesse rund um das Bohrloch wie Workover, Bohrlochtests oder hydraulische Stimulation erzeugen Ermüdungsspannungen auf das Bohrloch. Um eine sichere und verlässliche Produktion zu gewährleisten ist es wichtig die Auswirkungen von Ermüdung auf den Zementring zu verstehen. Als erstes untersucht diese Arbeit welcher Mechanismus den Zement und das Casing zusammenhält. Als nächstes beschreibt diese Arbeit Einflussfaktoren auf die Stabilität des Zements. Faktoren wie zum Beispiel die Zusammensetzung des Zements, die Art des Zementiervorgangs sowie Veränderungen durch die Umgebung die der Zement ausgesetzt ist. Auf Integritätsprobleme wie das Schwinden von Zement, Migration von Gas und Bohrlochaktivitäten wird gesondert eingegangen. Das Versagen des Zements an der Grenzfläche bzw. Grenzzone wird beschrieben und ein zusätzliches Kapitel erläutert den Effekt von Ermüdung auf mechanische Eigenschaften. Zuletzt zeigt diese Arbeit unterschiedliche Möglichkeiten zum Testen von Kurzzeitfestigkeit des Zements und designt eine Zelle die es ermöglicht den Verbund zwischen Zement und Casing zu testen. Diese Zelle beinhaltet Casing, Zement und eine äußere Hülle. Ein Gewichtsvergleich von Stahl und Aluminium aller Komponenten der Testzelle wurde erstellt. Des Weiteren wird auf relevante Messungen nach dem Aushärten des Zements verwiesen. Am Ende beschreibt diese Arbeit den Testablauf, angefangen vom Testaufbau, den Testprozess bis hin zum Abbau und der Reinigung.

Details

Titel in ÜbersetzungDesign einer Testzelle für Zementintegrität des Ringraums
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung15 Dez 2017
StatusVeröffentlicht - 2017