Long-Term Well Cement Integrity for wells in CO2 environments

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Die Zementation von Bohrlöchern ist zentraler Punkt der Diskussion von zonaler Isolierung geologischer Formationen und Bohrungsintegrität. Die Funktion des Tiefbohrzementes beruht typischerweise darauf, mindestens eine Barriere in einem Bohrloch zu sein und gehört zum Absperrsystem während des Baus und der Betriebsphase der Bohrung. Die Eigenschaften des Zements sind üblicherweise in gesetzlich Regulierungen festgelegt und sind Teil der Voraussetzungen für das Aufgeben von Öl und Gaslagerstätten (NORSOK D-010 Rev.4, 2013). Die Aufgabe des Zements wird es sein, in Applikationen wie CO2 Sequestrierung, die physikalische Stärke und niedrige Permeabilität über längeren Zeitraum unter Aussetzung von CO2 gelöst in Formationswässern wie auch unter superkritischen CO2, entgegenzutreten. Derzeit sind die Mechanismen, wie Zement Korrosion und Karbonatisierung funktionieren, gut bekannt und in einem vernünftigen Rahmen von Unsicherheit vorhersehbar. Auf der anderen Seite ist das Interface zwischen Zement/Gestein und Zement/Stahlrohr noch immer eine sehr schlecht definierte Wissenschaft und wird selten zufriedenstellend getestet. In den letzten Jahren wurden die Regulierungen und Vorschriften diesbezüglich aktualisiert und geändert. In jedem Kompetenzbereich, können wir auf eine Regelung oder Industriestandard verweisen, die Bohr und Zementationsoperationen wesentlich beeinflussen. Diese regulatorische Aufmerksamkeit zwingt uns, unsere Praktiken nochmals zu überprüfen, effektive Techniken fortsetzen und Technologien weiterzuentwickeln, wo Verbesserungen notwendig sind. Der Technologiepart ist speziell auf die Evaluierung der Zementhülle fokussiert. Diese Evaluierung beinhaltet im speziellen Beobachtungen während der Ausführung der Zementation, sowie Druck Tests und Logging Tests. Diese verbesserten Bewertungsmethoden bieten Vertrauen, dass zonale Isolation und vor allem Bohrungsintegrität auf längerem Zeitraum gewährleistet werden kann. Bis dato ist noch keine API oder ISO Norm in Kraft, die vorschreibt wie man mit Bohrungen in CO2 Umgebungen vor wie während der Ausführung der Zementation umgeht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Workflow für die Zementintegrität in solchen Umgebungen aufgestellt. Was kann getan werden, um die Lebensdauer von Portland basierenden Zementsystem gravierend zu verlängern, damit keine Leckage von Kohlenwasserstoffen stattfinden kann. Besteht eine Notwendigkeit neue Zementsysteme zu verwenden oder weiterzuentwickeln? Sollten wir unsere Vorstellung anfechten, indem wir unsere Testszenarien, an die der Bauingenieure anpassen und dort weiterarbeiten?

Details

Titel in ÜbersetzungLangzeit Bohrungsintegrität von Tiefbohrzementen in CO2 Bohrungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
StatusVeröffentlicht - 2016