Casing Undichtheiten stellen für die gesamte Öl, Gas und Geothermische Industrie weltweit ein essentielles Problem dar. Der Grund für Casing Undichtheiten ist vielfältig, aber die Mehrheit der Fehler ist auf Korrosion oder mechanischem Verschleiß durch vertikale Bewegung beziehungsweise Vibration von künstlichen Förderverfahren zurückzuführen. Zusätzlich stellen Sonden Behandlungen, wie zum Beispiel Säuerungen oder Fracking, eine weitere Fehlerquelle dar. Die Auswirkung von Casing Schäden ist üblicherweise signifikant und im schlimmsten Fall muss das Bohrloch verfüllt und aufgegeben werden. Im Zuge dieser Master Thesis werden Möglichkeiten zur Reparatur von Casing Schäden aufgezeigt. Die herkömmlichen Methoden in der Industrie um derartige Schäden zu beheben sind mechanische oder chemische Lösungsansätze. Die GSU Aspekte werden für jede Anwendung ebenfalls berücksichtigt.
Die mechanischen Lösungen stellen die verlässlichste Möglichkeit einer Reparatur dar, wenngleich auch durch den reduzierten Innendurchmesser des Bohrlochs eine andere Barriere geschaffen wird, was für die Installation künstlicher Förderverfahren von Relevanz ist. In diesem Fall muss es dem Betreiber bewusst sein, dass mit einer derartigen Reparatur die ursprüngliche Produktivität des Bohrlochs nicht mehr erreicht werden kann. Die verschiedensten mechanischen Reparaturmethoden wie Casing Patches, expandierbare Rohre und auch das mechanische ausbeulen der Rohre, werden im Detail diskutiert. Chemische Lösungsansätze wie zum Beispiel die Injektion von speziell gestalteten Zementschlämmen, Kunstharzen, oder eine Kombination von beiden wurden untersucht. Die verschiedensten Methoden wie zum Beispiel, die Verpressung von Zementschlämmen mit niedrigem oder hohem Druck, oder alleinig die Zirkulation von Zementschlämmen werden diskutiert. Die Gestaltung der Zementschlämme sowie die relevanten rheologischen und chemischen Parameter wurden untersucht.
Die Master Thesis umfasst eine umfassende Literatur Recherche und die Analyse von 244 Fallbeispielen aus dem Wiener Becken. Die Datensätze wurden von einem Geschäftspartner, der die Bohrungen seit mehr als 80 Jahren im Wiener Becken betreibt, zur Verfügung gestellt. Es ist offensichtlich, dass nach so einer langen Produktionsperiode das zur Verfügung gestellte Material ideal für die vorliegende Studie ist.
Zusätzlich wurden zahlreiche Laborexperimente an verschiedenen Zementschlämmen entsprechend der API Norm “API recommended practice 10B-2” durchgeführt und dabei konnte die optimierte Zementschlämme ausgewählt werden. Als Optimierungskriterium dienten Konventionelle-Zemente, Mikrofeine-Zemente und Ultrafeine-Zemente. Die Art des Zementes der ausgewählt wurde, hängt in erster Linie von den Randbedingungen des jeweiligen Bohrlochproblems, sowie der Bohrlochkonstruktion ab. Während der Durchführung der Labortests hat sich herausgestellt, das im speziellen die Korngrößenverteilung der Zementkörner, sowie die Dichte und Rheologie der Zementschlämme das Hauptkriterium für die Auswahl des richtigen Zementes für die spezifische Anwendung darstellt. Zudem wurde eine Qualitätskontrolle an den Zementschlämmen durchgeführt und dem zur Verfügung gestellten Datenblatt des Herstellers gegenübergestellt. Dabei hat sich herausgestellt, dass die zur Verfügung gestellten Datenblätter äußerst genau mit den Laborergebnissen übereinstimmten, was für den Betreiber von höchster Bedeutung ist.
Die selbst entwickelte Testapparatur wird im Detail beschrieben und wurde dokumentiert sowie kalibriert. Die existierende Infrastruktur ist nunmehr maßgeschneidert für weitere Labortests und Diplomarbeiten.