An investigation on the effects and influences of a high-temperature and high-pressure environment on well integrity using an experimental approach

Titel in Übersetzung: Eine Untersuchung der Auswirkungen und Einflüsse einer Hochtemperatur und Hochdruck Umgebung auf die Stabilität des Bohrloches unter Verwendung eines experimentellen Ansatzes

Laura Lena Rautenbacher

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung der Bohrloch Stabilität unter Hochdruck und Hochtemperatur (HDHT) Bedingungen. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse der Qualität der Bindung zwischen dem Zement und der Formation und den folglichen Auswirkungen auf die Integrität des Bohrloches. Durch die kontinuierliche und steigende Nachfrage nach Kohlenwasserstoffen, sieht sich die die Öl- und Gasindustrie in der Notwendigkeit zusätzliche Kapazitäten bereit zu stellen. Dieser große Bedarf an Energiereserven zwingt die Öl- und Gasfirmen ihre Explorationsgebiet in Richtung immer tieferer und gefährlicheren Lagerstätten auszudehnen. Mit zunehmender Tiefe steigt der Druck und die Temperatur an. Die Hochdruck und Hochtemperatur Umgebung ist definiert mit einer Temperatur von mindestens 300° F und einem Druck von mindestens 10,000psi. Diese extremen Bedingungen stellen eine Herausforderung für die Stabilität des Bohrloches dar. Die Hochdruck und Hochtemperatur Lagerstätten befinden sich hauptsächlich im Offshore Bereich. Die Integrität des Bohrloches ist ein wichtiger Kosten Faktor für das gesamte Projekt. Mit steigender Dauer der Bohrung vergrößern sich die Kosten des Projekts signifikant; daher sollte die „non-productive time“ auf ein Minimum reduziert werden. Um die strukturelle Stabilität des Bohrlochs zu gewährleisten, ist eine gute Qualität der Zementierung und der Verbindung des Zements mit dem Gestein erforderlich. Aufgrund der hohen Temperatur müssen verschiedene Faktoren berücksichtig werden, wie zum Beispiel die Erhöhung der chemischen Reaktionsfähigkeit und der Wechselwirkungen zwischen der Bohrspülung, dem Zementmantel, dem Metall und der Formation. Das Hauptinteresse gilt jedoch der Integrität der Verbindung des Zements mit der Formation. Diese Studie wird sich mit den aktuellen Problemen in der Bohrloch Integrität beschäftigen, hinsichtlich einer Hochdruck- und Hochtemperatur Umgebung. Ein experimenteller Ansatz wird verwendet, um die Wirkung der Hochdruck und Hochtemperatur Umgebung auf den Zementmantel und dessen Verbindung mit der Formation zu demonstrieren. Die Verbindung des Zements mit der geologischen Formation wird im Detail analysiert. Als geologischer Rahmen für diese Studie wird Kreide Gestein aus Dänemark gewählt, welches dieselben Eigenschaften wie die Kreidesequenz in der Nordsee vorweist. Der Workflow dieser Arbeit ist in drei verschiedene Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt stellt eine Literaturrecherche der Hochdruck- und Hochtemperatur Umgebung und die Ermittlung der Herausforderungen für die Bohrloch Integrität dar. Des Weiteren wird in diesem Abschnitt eine detaillierte Analyse der Kreideformationen und deren Bedeutung für die Hochdruck- und Hochtemperatur Operationen in der Nordsee durchgeführt. Eine Fallstudie wird vorgestellt um die Auswirkungen eines Gasaustrittes aufgrund von Undichtheit der Zementierung zu demonstrieren. Der zweite Abschnitt des Workflows beschreibt die Exkursion nach Dänemark, um Kreide Proben für die Durchführung der Experimente zu beschaffen. In diesem Abschnitt wird des Weiteren die Zementierung der Proben mit zusätzlichen Informationen zu Schwierigkeiten und möglichen Problemen der Hochdruck- und Hochtemperatur Zementation beschrieben. Im dritten Abschnitt wird die Laboranalyse der Proben präsentiert, hinsichtlich gesteinsphysikalischen Eigenschaften, Element Zusammensetzungen, mikroskopische Untersuchungen von Dünnschliffen und Elementverteilungs-Abbildungen.
Titel in ÜbersetzungEine Untersuchung der Auswirkungen und Einflüsse einer Hochtemperatur und Hochdruck Umgebung auf die Stabilität des Bohrloches unter Verwendung eines experimentellen Ansatzes
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Thonhauser, Gerhard, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 13-06-2021

Schlagwörter

  • Kreide
  • Stabilität
  • HPHT

Dieses zitieren