Optimization of Core Tripping Using a Thermoporoelastic Approach

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Autoren

Abstract

Während des Schneidens von Bohrkernen, dem Ausbau des Bohrgestänges und während der Weiterverarbeitung können Schäden am Bohrkern auftreten. Diese Schäden gilt es zu vermeiden damit die mit dem Bohrkern verbundenen Eigenschaften auch als repräsentativ gelten. Einer der schwerwiegendsten Schäden tritt während dem Ausbau des Bohrgestänges auf, wenn der Kern einem Druck- und Temperaturabfall, welche zwischen Kernteufe und Oberfläche herrschen, ausgesetzt wird. Dieser Umstand tritt dann auf wenn Porenflüssigkeit aus der Mitte des Bohrkerns nicht genügend Zeit erhält nach außen zu dringen. Als Folge treten starke Druckdifferenzen im Porenraum sowie induzierte Spannung im Kerninneren auf. Dies führt zu Zugversagen welches Mikrofrakturierung und daher eine Veränderung der Gesteinseigenschaften zur Folge hat. Aus diesen Gründen sollte der Bohrkern mit einer Geschwindigkeit entnommen werden, die es zulässt dass Porendruck und induzierte Spannungen nicht zu Zugversagen führen. Gleichzeitig sollte eine derartige Reduzierung der Ausbaugeschwindigkeit nicht zu einer Erhöhung der bohrplattformspezifischen Kosten führen. Deshalb sollte die optimale Ausbaugeschwindigkeit für jeden Fall einzeln bestimmt werden. Dies sollte als Basis für die zukünftige Auswahl der optimalen Geschwindigkeit sowie der optimalen Methode dienen. Der bisherige Industriestandard sah vor, dass generische Methoden zur Bestimmung der Ausbaugeschwindigkeit führen. Erst kürzlich hat es ähnliche Untersuchungen gegeben, welche jedoch Themen wie thermische Einwirkung, Einwirkungen der Bohrschlamm-Filterbarriere und mechanischen Eigenschaften nicht berücksichtigen und auch die induzierte Spannung und optimale Ausbaugeschwindigkeit nicht bewerten. Aus diesen Gründen wurde in dieser Arbeit ein modernstes thermo-poroelastisches Modell zur Bestimmung der optimalen Ausbaugeschwindigkeit entwickelt, das auch zur Auswahl der optimalen Methoden beiträgt. Diese Arbeit beinhaltet 1) die Modellierung, Ableitung und Evaluierung von hydraulischen und thermischen Effekten, welche auch jene Einflüsse berücksichtigt, die in der bisherigen Literatur vernachlässigt wurden, d.h. thermische-, mechanische- und Bohrschlamm-Filterbarriere betreffende Einflüsse; 2) eine Aufsummierung aller Einflüsse welche induzierte Spannungen bewirken; 3) eine Untersuchung von induzierten Spannungen in Bezug auf die jeweilige Versagensart; 4) die Feststellung ob Zugversagen für bestimmte Ausbaugeschwindigkeiten auftritt. Dieser Prozess wird solange für unterschiedliche Ausbaugeschwindigkeiten wiederholt bis die optimale Geschwindigkeit gefunden wird. Des Weiteren wird eine Standardprozedur vorgestellt, die es ermöglicht die optimale Ausbaugeschwindigkeit anhand eines Modells, welches einen standardisierten Satz an Eingabevariablen benötigt, festzustellen. Während der Modellierung werden die einflussverantwortlichen Parameter identifiziert und ihr Effekt untersucht. Innerhalb dieser Parameter sind der Koeffizient der hydraulischen Leitfähigkeit sowie die In-situ Spannungen die Hauptfaktoren zur Bestimmung der optimalen Ausbaugeschwindigkeiten sowie die Basis für die Auswahl der optimalen Methode.

Details

Titel in ÜbersetzungOptimierung von Bohrkern Ein- und Ausbau unter Benützung thermo-poroelastischer Herangehensweise
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2017