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Gebirgsstabilität im primären Gebirgsspannungsbereich
Die
Betrachtungen zur Gebirgsstabilität im Einflussbereich des primären
Spannungszustandes betreffen im Wesentlichen zwei ökonomisch relevante
Sachverhalte.
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Fließwege
Dabei handelt es sich meist um näherungsweise
2D Versagenszustände (Versagensflächen) in speziellen
Richtungen, die aus Zug- und/oder Scherbrüchen resultieren.
Solche Fließwege werden oft bewusst geschaffen, um die
Zuflussbedingungen zu verbessern (hydraulischer Frac). Dagegen
sind derartige Brucherscheinungen im Zusammenhang mit der
Gewährleistung der Dichtigkeit von Gebirgsabschnitten
zu vermeiden.
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Bruchzonen
Größere Gebirgsbereiche können durch Scherbrüche
oder Kollabieren infolge allseitig hoher Gebirgsspannungen
versagen. Infolge dessen kann es zum Eintrag von Festkörperbestandteilen
mit der Zuströmung von Fluida in Bohrungen (Sandproduktion),
zu stärkerer Abstrahlung seismischer Energie sowie zu
Absenkungen kommen.
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Gebirgsstabilität im sekundären Gebirgsspannungsbereich
Sekundäre Spannungszustände
bilden sich bei der Auffahrung unterirdischer Hohlräume aus. Sie
sind abhängig von deren Querschnitt und den primären Gebirgsbelastungen.
Mit BOREHOLE
werden dazu verschiedene bohrlochrelevante Aufgabenstellungen analysiert.
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Unverrohrte Bohrungen und Perforationen
Die Standsicherheit unverrohrter Bohrungen wird neben den Gebirgsbeanspruchungen
sowie dem Deformationsverhalten und der Festigkeit der anstehenden Gesteine durch unterschiedliche
technische Parameter beeinflusst.
Dazu zählen unter anderem der Bohrpfad (Bohrlochneigung und -azimut), der Spülungsdruck, die Infiltrationsrate ins
Gebirges sowie Temperaturgradienten zwischen Gebirge und Spülung. Diese lassen sich durch geeignete Analysen ihrer
Auswirkungen auf die Bohrlochstandsicherheit verifizieren und erlaubt damit die Optimierung von geplanten
Aktivitäten.
Die Perforationen sind analog den Stabilitätseinschätzungen von unverrohrten Bohrungen
zu analysieren. Dabei ist aber zu beachten, dass in der Nähe verrohrter oder unverrohrter Bohrungen
die dadurch initiierten sekundären Spannungszustände als relevante Gebirgsbelastungen bezüglich
den Perforationen auftreten.
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Verrohrte Bohrungen
Im Unterschied zu den unverrohrten Bohrungen werden durch den Bohrlochausbau mögliche radiale
und tangentiale Deformationen der Bohrlochwand bei Belastungsänderungen zumindest teilweise
unterdrückt. Daraus resultieren modifizierte Sekundärspannungszustände und damit geänderte
Standsicherheitssituationen im bohrlochnahen Bereich.
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Bei Versagenszuständen im sekundären Spannungsbereich können ebenfalls
Festkörperbestandteile abgelöst und mit zuströmenden Fluida zum Bohrloch transportiert werden.
Für weitere Informationen
zur Bohrlochstandsicherheit siehe die Veröffentlichungen:
Braun, R.: Optimizing mud pressure for horizontal wells. OIL
GAS European Magazine, Vol 21, No.4, pp 26-28, 1995
Braun, R.: Spülungsdruckoptimierung für Horizontalbohrungen.
Erdöl Erdgas Kohle, Vol 111, No.10, S. 406-408, 1995
Braun, R.: Analysis of stability and sand production in deviated wells. OIL GAS European Magazine,
Vol 23, No.2, pp 8-9, 1997
Braun, R.: Analyse der Standsicherheit und Sandproduktion in abgelenkten Bohrungen.
Erdöl Erdgas Kohle,
Vol 113, No.4, S. 176, 1997
Braun, R.: A Commonly Neglected Factor in Rock Mass and Borehole Stability.
OIL GAS European Magazine, 2/2007, pp. OG79 - OG82
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