Designing a borehole simulator for ultrasonic treatments

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeitForschung

Abstract

Durch den stetigen Rückgang von Erschließungen neuer konventioneller Lagerstätten wurde in den vergangenen Jahren die Forschung an unkonventionellen Lagerstätten bzw. dem maximieren der Ausbeute bereits vorhandener oder verschlossener Lagerstätten stetig voran getrieben. Letzteres wird mittels Bohrlochbehandlungen durchgeführt, die in den letzten Jahren sehr an Wichtigkeit gewonnen haben und die Thematik dieser Masterarbeit sind. Diese Behandlungen haben das Ziel die Fließraten von Bohrungen, die durch Paraffine, Asphaltene oder Kalkablagerungen verschmutzt sind, zu verbessern. Behandlungen mit Lösungsmitteln oder Säuren sind die gängigsten Methoden die jedoch negative Begleiterscheinungen mit sich bringen. Diese können die Eigenschaften des Rohöls stark beeinflussen und müssen, im Fall von Säuren, auch nachträglich neutralisiert werden. Neben diesen chemischen Behandlungen besteht auch die Möglichkeit der Reinigung mittels Ultraschalls. Dabei wird eine Ultraschalllanze in das Bohrloch eingeführt die Ultraschallwellen freisetzt und dabei die Fileßrate merklich verbessern kann. Zur Untersuchung und Verbesserung dieses Prozesses plant die Firma Progress Ultrasonic AG in Zusammenarbeit mit dem Institut für Petroleum and Geothermal Energy Recovery einen Simulator zu bauen, um bohrloch-nahe Bedingungen im Labor zu rekonstruieren. Der Simulator soll Aufschluss über die Reinigungsmechanismen der Ultraschallbehandlung geben und zusätzlich beim Design der sogenannten "Sonotrode" unterstüzten und zur Qualitäts- und Beweissicherung dienen. Für dieses Vorhaben wurden zwei Rohentwürfe erstellt, wovon der erste den ursprünglichen Kriterien entsprach, die sich jedoch im Laufe der Entwicklung verändert haben. Dieser Entwurf sah vor, 3 verschieden Komplettierungen drucklos zu testen. Hauptaugenmerk sollte dabei auf die Messung der Abschwächung der Ultraschallwellen durch den, wenn vorhandenen, Zement und der Formation liegen. Die Formation sollte durch einen porösen Zement ersetzt werden, um eine entsprechende Konstruktion zu ermöglichen. Der zweite Entwurf basierte im wesentlichen auf dem ersten bis auf die Tatsache, dass dieser in einem Druckbehälter verbaut werden würde, um unter erhöhtem hydrostatischen Druck zu prüfen. Labormessungen mit einem Ultraschallgerät durchgeführt zeigten, dass die Ultraschallwellen nur durch die Perforationen nach außen dringen, da der Mantel des Casings den größten Teil der Ultraschallwellen abfängt. Außerdem zeigten bereits durchgeführte Ultraschalltests zur Brunnenreinigung unter hydrostatischen Drücken von bis zu 20 bar, dass Kavitation ab Drücken von 5 bar vernachlässigbar klein wird. Aus diesem Grund änderte sich der finale Entwurf dahingehend, dass das Hauptaugenmerk der Tests auf der Untersuchung der tatsächlich auftretenden Reinigungsmechanismen unter hohem hydrostatischen Druck und hoher Temperatur liegt. Dazu wurde ein Druckbehälter geplant, indem die Ultraschallsonde entweder mit oder ohne Casing in verschieden Flüssigkeiten getestet werden kann.

Details

Titel in ÜbersetzungAuslegung eines Bohrlochsimulators für Ultraschallbehandlungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung27 Jun 2014
StatusVeröffentlicht - 2014