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68. Berg- und Hüttenmännischer Tag am 7. und 8. Juni 2017KOLLOQUIUM 4 - „Die neue Tiefbohrtechnik - innovativ aus der Krise“
Patzer, Steven (ESK GmbH)
REKOMPLETTIERUNG VON BOHRUNGEN AM AQUIFERSPEICHER FRANKENTHAL
Der Erdgasspeicher Frankenthal befindet sich nordöstlich der Stadt Frankenthal (Pfalz) am linksseitigen Rheinufer. Die geologische Struktur des Untertagespeichers wurde im Zuge der Exploration nach Erdöl und Erdgas in den 50er Jahren entdeckt. Es handelt sich dabei um Aquifer-Horizonte bestehend aus gering verfestigten tertiären Sanden, deren Porenraum mit Wasser gefüllt ist. Der in ca. 600 m Teufe gelegene A-Sand wurde in den 1970ger Jahren mit Erdgas befüllt. In den 1990ger Jahren wurde im Rahmen einer Speichererweiterungsplanung die Eignung des tiefer liegenden C-Sands erkundet und nachfolgend ebenfalls als Erdgasspeicher errichtet. Der C-Sand befindet sich in einer Teufe von ca. 1000 m.
Insgesamt stehen für den Speicherbetrieb im A-Sand 9 Bohrungen und im C-Sand 3 Bohrungen zur Verfügung. Aufgrund der unverfestigten Formations-Sande sind sämtliche Bohrungen mit einem Gravel-Pack ausgerüstet.
Die im Vortrag diskutierten Bohrungen zeigten im laufenden Betrieb deutliche Verschlechterungen der Ein- und Ausspeicherleistung. Zusätzlich wurde in den obertägigen Abscheideanlagen ein zunehmender Feststoffaustrag festgestellt, so dass von einer Beschädigung der Filtergarnitur ausgegangen werden musste.
Im Vortrag wird die grundlegende Vorgehensweise bei den Planungs- und Reparaturarbeiten für beide Bohrungen dargelegt und die besonderen Herausforderungen, die aus den individuellen Besonderheiten der Bohrungsverrohrungen sowie der Bohrungskomplettierungen resultieren, diskutiert.
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 1
Rekomplettierung von Bohrungen am Aquiferspeicher Frankenthal
68. Berg- und Hüttenmännischer Tag Freiberg, 08. Juni 2017
Steven Patzer, ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 2
Überblick
Bohrungshistorie & Reparaturkonzept Bohrung A 2
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A 3
Bohrungshistorie & Reparaturkonzept Bohrung B 4
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B 5
Zusammenfassung 6
Aquiferspeicher Frankenthal 1
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 3
> Betreiber: Enovos Storage GmbH
> Speicherhorizonte: A-Sand, Teufe ~ 665 m B-Sand, ungeeignet für Gasspeicherung C-Sand, Teufe ~ 970 m
> GIP / AGV: A-Sand 170 Mio. Nm³ / 50 Mio. Nm³ C-Sand 140 Mio. Nm³ / 60 Mio. Nm³
> Bohrungen: A-Sand 9 Bohrungen – Bohrung A C-Sand 3 Bohrungen – Bohrung B Sonstige 9 Beobachtungsbohrungen 4 Brunnen
Aquiferspeicher Frankenthal 1
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 4
> Geografische Lage des Speichers
Aquiferspeicher Frankenthal 1
Quelle: Google Maps
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 5
> Standort der Bohrungen A und B
Aquiferspeicher Frankenthal 1
B A
Quelle: Google Maps
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 6
> Abgeteuft Okt. 1985 bis 708,6 m, LzRT: 7“ Casing bis Endteufe
– Cased Hole Gravel Pack mit 4 ½“ Tubing
> Leistungsabfall infolge Bakterienbefall (2000/01)
> Sandaustrag im Abscheider festgesellt (2002)
> Rekomplettierung der Bohrung (2003)
> Fortwährender Leistungsabfall (2007 bis 2011) – Auswertung von Gassättigungsmessungen und Leistungstest mit Tiefenmanometer ergeben eine Beeinträchtigung der Inflow-Performance
Bohrungshistorie Bohrung A 2
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 7
Reparaturkonzept Bohrung A 2
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung (Tubing, Packer, Filtergarnitur)
> Fräsen des 7“ Casing (669,4 m bis 672,1 m)
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 8
Reparaturkonzept Bohrung A 2
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 9
Reparaturkonzept Bohrung A - Fortsetzung 2
> Unterschneiden des gefrästen Bereiches auf 13“
> Einbau neuer Filtersektion & Einbringen Gravel Pack
> Einbau Tubing, Demontage BOP und Montage Bohrlochkopf
> Freiförderung der Bohrung
> Gassättigungsmessung
> Einbau und Test UTSAV
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 10
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A 3
> Bohranlage: Salzgitter T-43 90t Hakenregellast
> Durchführung der Maßnahme bei Speicherhochstand
> Aufbau an Bohrung A ab 04.07.16
> Durchführung vom 11.07. – 22.07.16
> Umbau zur Bohrung B bis 25.07.16
Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 11
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur
> Fräsen des 7“ Casing (669,4 m bis 672,1 m)
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Unterschneiden des gefrästen Bereiches auf 13“
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 12
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Gravel Pack „klebt“ auf Alt-Komplettierung Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 13
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur
> Fräsen des 7“ Casing (669,4 m bis 672,1 m)
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Unterschneiden des gefrästen Bereiches auf 13“
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 14
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Messerverschleiß bei 2,70 m Frässtrecke 7“ 26# J-55
Quelle: alle ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 15
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur
> Fräsen des 7“ Casing (669,4 m bis 672,1 m)
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Unterschneiden des gefrästen Bereiches auf 13“
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 16
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Einbau neuer Filtersektion & Einbringen Gravel Pack
> Einbau Tubing, Demontage BOP und Montage Bohrlochkopf
> Freiförderung der Bohrung
> Gassättigungsmessung
> Einbau und Test UTSAV
Bohrung A erfolgreich rekomplettiert
Quelle: Halliburton
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 17
> Abgeteuft 1982 bis 812,0 m, LzRT: 7“ Casing bis Endteufe
– Cased Hole Gravel Pack mit 3 ½“ Tubing im B-Sand
> Umrüstung auf A-Sand 1985
– Cased Hole Gravel Pack mit 4 ½“ Tubing im A-Sand
> Vertiefung 2001 bis 988,0 m, LzRT: 5“ Liner von 638,0 m bis 973,8 m
– Open Hole Gravel Pack mit 3 ½“ / 5“ Tubing im C-Sand
> Leistungsabfall & Sandaustrag im Abscheider festgestellt (2012/13)
> Außerbetriebnahme 04/2013
Bohrungshistorie Bohrung B 4
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 18
Reparaturkonzept Bohrung B 4
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung (Tubing, Packer, Filtergarnitur)
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing und des 5“ Liner
> Vertiefen des Bohrloches auf 998,0 m
> Erweitern des unterschnittenen Bereiches von 10 1/8“ auf 12“
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 19
Reparaturkonzept Bohrung B - Fortsetzung 4
> Einbau neuer Filtersektion & Einbringen Gravel Pack
> Einbau Tubing und Montage Bohrlochkopf
> Freiförderung der Bohrung
> Gassättigungsmessung
> Einbau und Test UTSAV
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 20
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B 5
> Aufbau an der F23 ab 23.07.16
> Durchführung vom 29.07. – 17.08.16
Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 21
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing und des 5“ Liner (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Vertiefen des Bohrloches auf 998,0 m
> Erweitern des unterschnittenen Bereiches von 10 1/8“ auf 12“
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 22
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Überwaschkrone vor und nach Benutzung
Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 23
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Ausbau der alten Komplettierung in 3 Abschnitten
1. Abschnitt: Pup Joint - ca. 1,8 m
2. Abschnitt: Pup Joint, Upper Tell-Tale Screen - ca. 4,0 m
> Wickelfilter hing am Draht
Quelle: ESK GmbH
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 24
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Ausbau der alten Komplettierung in 3 Abschnitten
1. Abschnitt: Pup Joint - ca. 1,8 m
2. Abschnitt: Pup Joint, Upper Tell-Tale Screen - ca. 4,0 m
3. Abschnitt: 3 Blank Pipes, obere Filtersektion - ca. 40 m
> Abgedrehte Filtergarnitur Quelle: ESK GmbH
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 25
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur - Fangversuche ohne Erfolg
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing und des 5“ Liner (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Vertiefen des Bohrloches auf 998,0 m
> Erweitern des unterschnittenen Bereiches von 10 1/8“ auf 12“
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 26
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Totpumpen der Bohrung, Demontage Bohrlochkopf und Aufbau BOP
> Ausbau der alten Komplettierung Tubing, Packer Filtergarnitur - Fangversuche ohne Erfolg
> Bohrlochmessung zur Integritätsbewertung des 7“ Casing und des 5“ Liner (Multifinger, CBL/VDL, USIT)
> Vertiefen des Bohrloches auf 998,0 m
> Erweitern des unterschnittenen Bereiches von 10 1/8“ auf 12“
> Dummyfahrt im Open Hole Bereich und Auszirkulieren des alten Gravel Pack
Quelle: PLE GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 27
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung B - Fortsetzung 5
> Einbau neuer Filtersektion & Einbringen Gravel Pack
> Einbau Tubing, Demontage BOP und Montage Bohrlochkopf
> Freiförderung der Bohrung
> Gassättigungsmessung
> Einbau und Test UTSAV
Bohrung B erfolgreich rekomplettiert
Quelle: ESK GmbH
Quelle: Halliburton
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 28
Zusammenfassung 6
> Beide Bohrungen wurden erfolgreich rekomplettiert.
> Alle auftretende Probleme konnten zeitnah gelöst werden.
> Gute Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen allen beteiligten Unternehmen während der Rekomplettierung.
> Keine Personenschäden während der gesamten Maßnahme.
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 29
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 30
Backup
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 31
Realisierung der Rekomplettierung Bohrung A - Fortsetzung 3
> Probleme mit Schüttelsieben - Gravel im Spülungskreislauf
Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 32
Quelle: ESK GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 33
Quelle: Halliburton GmbH
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 34
Bestimmung Korngröße Gravel Pack
Gravel Auswahl:
6-fache Größe des Korndurchmesser bei 50% Siebdurchgang
Quelle: Sand Control in Well Construction and Operation
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 35
Siebanalyse Frankenthal
C-Sand Korngröße bei 50% = 100 μm
100 μm x 6 = 600 μm
Auswahl verfügbarer Gravel
Quelle: SPE Series – Sand Control
ESK GmbH 04.07.2017 SEITE 36
Screen Auswahl:
> Öffnungsweite des Screens ergibt sich aus 50 – 70 % der Korngröße des kleinsten Gravels
> Der ermittelte Gravel 20/40 für die Bohrung B entspricht einer Korngröße von 0,42 – 0,84 mm
> Resultierende Schlitzweite für den Screen: 0,21 – 0,29 mm
Quelle: Sand Control in Well Construction and Operation
Rekomplettierung von Bohrungen am Aquiferspeicher FrankenthalÜberblickFoliennummer 3Foliennummer 4Foliennummer 5Foliennummer 6Foliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Foliennummer 11Foliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Foliennummer 20Foliennummer 21Foliennummer 22Foliennummer 23Foliennummer 24Foliennummer 25Foliennummer 26Foliennummer 27Foliennummer 28Foliennummer 29BackupFoliennummer 31Foliennummer 32Foliennummer 33Foliennummer 34Foliennummer 35Foliennummer 36