Cementation optimization of solid expandable liners

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

„Solid Expandable Tubulars (SET)“ sind Futterrohre, hergestellt aus Stahl- oder Nichteisenlegierungen. Basierend auf deren mechanischen und chemischen Eigenschaften, können diese Rohre einer Kaltverformung unterzogen werden. Bei diesem Vorgang wird der Rohrdurchmesser ausgeweitet, ohne dass die grundlegende Geometrie verändert wird. Hierfür wird ein Zylinder mit dem gewünschten Übermaß durch den Rohrstrang gepresst. Basierend auf diesem Prozedere werden die Rohre in tangentialer Hauptachsenrichtung einer enormen Zugspannung unterzogen, die zu einer permanenten aber homogenen Verformung über das elastische Limit führt. Durch den induzierten Stress werden die physikalischen Materialeigenschaften stark beeinflusst, dennoch sind die expandierten Futterrohre in der Lage, den durch Bohrlochbedingungen verursachten Belastungen, innerhalb eines bestimmten Rahmens standzuhalten. Ein konventionelles Verrohrungsschemata basiert auf einer kontinuierlichen Verringerung des Bohrlochdurchmessers mit jedem abgesetzten Futterrohrstrang. Mit der Installation von SET kann diese Durchmesser Reduktion verringert oder gar vollständig aufgehoben werden. Mit dem Wegfall des teleskopartigen Verrohrungsprofils erhöht sich zum einen die Reichweite von Tiefbohrungen, zum anderen werden die Kosten für Tiefenbohrungen reduziert. Aktuell sind verschiedenste Produkte verfügbar, welche auf dem technologischen Konzept von SET basieren. Am häufigsten eingesetzt wird das „Solid Expandable Liner (SEL)“ System, es basiert auf dem Prinzip eines konventionellen „Liners“, erlaubt aber die Ausweitung der Rohre nach der Installation. Auf dem aktuellen Markt konnten zwei verschiedene Designansätze für SEL identifiziert werden, beide bieten, basierend auf der Expansionsfähigkeit, entscheidende Vorteile gegenüber konventionellen Systemen. Aufgrund des neuartigen Designs bedarf es allerdings auch einer Adaption der installationsbegleitenden Procedere. Dies betrifft vor allem die Isolation des Rohrstrangs mittels Zementation. Die hierfür typischen Verfahren und Hilfsmittel müssen der neuen Technik angepasst oder vollständig neu designet werden. Basierend auf Erfahrungen bisheriger kommerzieller Anwendungen, konnte festgestellt werden, dass sich die Expansionsfähigkeit, aufgrund der veränderten „Liner“ Technik, negative auf die Zementationsqualität auswirkt. Besonders hervorzuheben ist hierbei die durch die Expansion eingeschränkte Möglichkeit den Liner Strang zu zentralisieren. Um diesem Nachteil entgegen zu wirken, begann die Industrie mit den ersten kommerziellen Einsätzen von SEL, die Entwicklung von speziellen auf die Technologie abgestimmten Zentralisatoren. Diese müssen in der Lage sein den Expansionsprozess mit zu vollziehen, ohne ihn negative zu beeinflussen und gleichzeitig eine adäquate Zentralisationsfähigkeit zu erhalten oder zu entwickeln. Dabei muss auch die geringe Freigängigkeit im darüber liegenden Rohrstrang berücksichtigt werden. Basierend auf diesen Überlegungen wurden verschiedene Konzepte zur Marktreife entwickelt. Auch für beide SEL Designansätze die in dieser Arbeit untersucht wurden, bieten die Entwickler mittlerweile spezielle Zentralisatoren. In dieser Arbeit wird der Zementationsprozess von SEL im Allgemeinen untersucht und basierend auf den technischen Besonderheiten der Technologie Optimierungsvorschläge erarbeitet. Desweiteren werden, aufgrund der besonderen Bedeutung für die Zementationsqualität, die Fähigkeiten der auf dem Markt verfügbaren SEL Zentralisatoren simuliert, um deren Einfluss auf die Strang Position zu quantifizieren.

Details

Titel in ÜbersetzungZementation und Zementationsoptimierung von “Solid Expandable Liners” mit Hauptaugenmerk auf Zentralisation
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung17 Dez. 2010
StatusVeröffentlicht - 2010