Evaluierung der Sicherheit von Tiefbrunnen durch Ultraschallmessungen

Abstract

Zusammenfassung In der Öl- und Gasproduktion wird nach der Bohrung ein Stahlrohr, genannt Futterrohr, in das mehrere Kilometer tiefe Bohrloch eingeführt und der Ringraum zwischen Rohr und Gestein, genannt Annulus, mit Zement verfüllt. Die vollständige Füllung des Ringraums mit Zement bewirkt eine hydraulische Isolation der verschiedenen Produktionszonen: jegliche Flüssigkeits- oder Gasbewegung außerhalb des Futterrohres wird unterbunden, um mögliche Verschmutzung von Grundwasserschichten und Unfälle zu verhindern. Um die korrekte Füllung des Ringraums zu überprüfen, wird der Zement im Annulus nach Aushärtung in-situ durch akustische Messungen vermessen. Solche zerstörungsfreien Messungen müssen unter harschen Bedingungen (Sensortechnik und Elektronik arbeiten bei Drücken bis zu 2000 bar und Temperaturen bis zu 200°C) von der Innenseite des Futterrohres ausgeführt werden. Diese Messung soll mögliche Kanäle erkennen, die zu unerwünschten Flüssigkeits- oder Gasbewegungen außerhalb des Futterrohres führen können. Die genauesten Messungen basieren auf Ultraschalltechniken, die entweder den Abklang der natürlichen Resonanz des Futterrohres ausnutzen oder die Eigenschaften der niedrigsten symmetrischen und antisymmetrischen Schwingungsformen von Lambwellen im Futterrohr basieren. Das Gesamtvolumen aller Zementevaluierungsmessungen in der Öl- und Gasindustrie beläuft sich pro Jahr auf mehrere Milliarden Euro.