Lager­stätten­technik

Methoden zur Kontrolle der Fracgelzerstörung in Öl- und Gasbohrungen

Die Erfahrung zeigt, dass die bei Frac-Operationen eingesetzten polymeren Fracgele häufig nicht vollständig zurückgefördert werden und es dadurch zu einer verminderten Produktivität der stimulierten Sonde kommt. Als Ursache wird eine unzureichende Fracgelspaltung, bedingt durch eine verminderte Wirksamkeit der zugesetzten Breaker angenommen.

Ziel ist es, geeignete Breaker für den Einsatz in Öl- und Gasbohrungen zu ermitteln, mit denen ein verbesserter Abbau polymerer Frac-Fluide erreicht werden kann. Die Untersuchungen wurden an auf Guar basierenden Fracgelsystemen durchgeführt. Diese Fracgelsysteme bestanden aus Guar bzw. Hydroxypropyl-Guar (HPG), welche mit Borax vernetzt sind (Niedrigtemperatur-Fracgele) sowie aus mit Zirkonium vernetztem Carboxymethyl-Hydroxypropyl-Guar (CMHPG, Hochtemperatur-Fracgel).

Die Arbeit umfasst polymeranalytische Untersuchungen, rheologische Studien der Fracgele (Variation von pH-Wert, Temperatur, Elektrolyten (Li+, Na+, K+)) sowie Abbauversuche mit unterschiedlichsten Breakern. Die Senkung des pH-Wertes führte bei den Niedrigtemperatur-Fracgelen zur vollständigen Zerstörung der Gelstruktur, die Anwesenheit von Elektrolyten ließ Guar-Borax Gele rasch zu Festkörpern kontrahieren (Synärese). Es wurde kontrahiertes Guar-Borax Gel erfolgreich mit Säuren, Enzymen und hohen Konzentrationen an oxidativen Breakern bei T = 60°C abgebaut. Dagegen wurden Hochtemperatur-Fracgele (CMHPG/Zirkonium) bei erhöhten Temperaturen mit einem oxidativen Breaker nur teilweise abgebaut, während bei T = 150°C ein vollständiger thermischer Abbau erreicht werden konnte.