Evaluation of Micro-Fractures and Pore Plugging Effects in Caprock Shale

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Instabilitätsprobleme bei Bohrungen treten häufig bei Bohrvorgängen auf. Große Bruchstücke (sogenannte cavings) die auf den Rüttelsieben abgeschieden werden, sind die wichtigsten Indikatoren dafür und enthalten oft eine Fülle von Informationen. Beispiele dafür sind die Bewertung der Mikrofrakturen als auch die Wechselwirkung zwischen der Bohrspülung und dem erbohrten Tonstein. Derartige Schlüsselfaktoren sind einerseits entscheidend um mögliche Ursachen besser zu verstehen und andererseits Lösungen zur Vermeidung solcher Probleme zu finden. In dieser Masterarbeit werden analytische Methoden vorgeschlagen um die Instabilitätsprobleme von Bohrungen besser zu verstehen. Dafür wurden Proben von anstehendem Gestein untersucht, die aus einem Ölfeld in Mexiko stammen. Das in diesen mexikanischen Onshore-Bohrungen in dieser Masterarbeit vorgestellte Instabilitätsproblem ist mit mikrofrakturiertem Tonstein, anisotropem Versagen und labilen Schichtflächen verbunden. Dies wird durch das Auftreten von drei bis vier Zentimeter großen tafelförmigen Bruchstücken verdeutlicht, welche ein Hauptproblem bei der Kontrolle des Bohrlochs und der Handhabung der Bruchstücke übertage verursachen. Diese Studie umfasst die Überwachung von Echtzeit Daten, die geomechanische Analyse, Mikro-CT-Scanning, Schiefercharakterisierung sowie einen experimentellen Aufbau der HPHT-Filterpresse (High Pressure High Temperature) für sogenannte „Permeability Plugging Tests“. Mit dem vorgeschlagenen Aufbau der HPHT-Filterpresse sollen die Dichtheit des Filterkuchens in Tonstein sowie die Wechselwirkung zwischen der Bohrspülung und dem Tonstein analysiert werden. Dies wird erreicht, indem die herkömmliche Keramikscheibe durch die aus den Bruchstücken erhaltenen Schieferproben ersetzt wird. Eine Methodik zur Aufbereitung derartiger Scheiben für die Plugging Tests aus diesen Bruchstücken wurde entwickelt. Die Ergebnisse der Labortests, der geomechanischen Analyse und der Schiefercharakterisierung vermitteln ein besseres Verständnis des Verhaltens des Tonsteins unter Bohrlochbedingungen, des In-Situ-Spannungszustands des Gebiets und der möglichen Ursachen des Problems. Die in dieser Arbeit angewandte Methodik kann von Vorteil sein, um die Auswahl des LCM (lost circulation material) durch Analyse der Mikrorissbreite in Bezug auf die Dichtheit des Filterkuchens zu optimieren.

Details

Titel in ÜbersetzungUntersuchung von Mikro-Frakturen und Porenschließungseffekten in dichten Tongesteinen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung28 Juni 2019
StatusVeröffentlicht - 2019