DE102016118282A1

DE102016118282A1 - Process for increasing the oil yield

Info

Publication number: DE102016118282A1
Application number: DE102016118282.6A
Authority: DE
Inventors: Arnim Kaus; Wolf Boening
Original assignee: Geo Explor Solutions Fzc; Geo Exploration Solutions Fzc
Current assignee: Geo Explor Solutions Fzc; Geo Exploration Solutions Fzc
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-29
Also published as: RU2712980C1; WO2018059829A1; US20200018140A1

Abstract

Bei einem elektrisch-hydraulischen Entölungsverfahren erfolgt im Vergleich zu einer konventionellen Pumpenförderung eine Erhöhung des Erdölfördervolumens aufgrund der Einspeisung von niederfrequentem Wechselstrom in wasser- und ölführende Gesteinsformationen von Erdöllagerstätten. Dabei werden bestehende Einbauten von Bohrloch-Fördersonden als Elektroden und Gegenelektroden sowie als elektrische Leitung genutzt und die elektrische Stimulation während der Pumpenförderung ausgeführt. Die elektrische Anregung bewirkt gleichzeitig in-situ Mischungs- und Mobilisierungsprozesse sowie Generierung neuer Fließwege, wodurch zusätzliche Ölmengen insbesondere aus den feinporösen Gesteinsbereichen ausgefördert werden können.In an electric-hydraulic deoiling compared to a conventional pumping an increase in Erdölördervolumens due to the feeding of low-frequency alternating current in water and oil-bearing rock formations of oil deposits. In this case, existing installations of well production wells are used as electrodes and counter electrodes as well as electrical conduction and carried out the electrical stimulation during pump delivery. The electrical stimulation causes simultaneous in-situ mixing and mobilization processes and generation of new flow paths, whereby additional quantities of oil can be discharged in particular from the finely porous rock areas.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes elektrisch-hydraulisches Entölungsverfahren zur Steigerung der Ölausbeute aus konventionellen Erdöllagerstätten, die sich aus wasser- und ölführenden Gesteinsformationen aufbauen. Dabei werden bestehende Bohrloch-Fördersonden als Elektroden und Gegenelektroden genutzt, um kontrollierten funktionsvariablen niederfrequenten Wechselstrom in die Produktionshorizonte gleichzeitig während der Pumpenförderung einzuspeisen. Aufgrund des Zusammenwirkens diverser in-situ Prozesse werden zusätzliche Ölmengen insbesondere aus den feinporösen Gesteinsbereichen mobilisiert. Das Verfahren kann insbesondere bei zunehmender Produktionsverwässerung eingesetzt werden. The invention relates to a combined electric-hydraulic deoiling process for increasing the oil yield from conventional oil reservoirs, which are composed of water and oil-bearing rock formations. In the process, existing borehole conveyor probes are used as electrodes and counterelectrodes in order to feed controlled variable-frequency, low-frequency alternating current into the production horizons simultaneously during the pumping process. Due to the interaction of various in-situ processes, additional quantities of oil are mobilized, especially from the finely porous rock areas. The method can be used in particular with increasing production dilution.

Konventionelle Erdöllagerstätten bestehen aus permeablen Speichergesteinen, die in ihrer porösen Hohlraumstruktur (Poren, Klüfte, Karst), neben Öl auch salzhaltiges Wasser enthalten. Jahrzehntelange weltweite Erfahrungen zeigen, dass aus solchen Gesteinsformationen durch die konventionellen Entölungsmaßnahmen, wie Primärförderung mittels natürlichem Lagerstättendruck und Pumpenförderung sowie Sekundärförderung mittels zusätzlicher Wasser-Injektionssonden, nur 20–40% des darin insgesamt vorhandenen Ölvolumens ausgebeutet werden kann. Conventional oil reservoirs consist of permeable storage rocks that contain in their porous cavity structure (pores, joints, karst), in addition to oil and saline water. Decades of worldwide experience show that only 20-40% of the total volume of oil contained in such rock formations can be exploited by conventional de-oiling measures, such as primary pumping through natural reservoir pressure and pumping, and secondary pumping by means of additional water injection probes.

Um den Entölungsgrad zu steigern, werden konventionelle tertiäre Entölungsmaßnahmen eingesetzt, wie z.B. thermische, chemische und mikrobiologische Verfahren sowie Gasinjektionsverfahren, die alle die Errichtung zusätzlicher Injektionssonden erfordern. In order to increase the degree of deoiling, conventional tertiary de-oiling measures are used, such as e.g. thermal, chemical and microbiological processes and gas injection processes, all of which require the construction of additional injection probes.

Des Weiteren sind z. B. aus der WO 2012/074510 A1 oder der US 4 084 638 A1 tertiäre elektrische Verfahren bekannt, die Gleichstrom oder Stromimpulse verwenden, um durch resistive Erhitzung die Viskosität von Schweröl zu senken und somit die Fließfähigkeit zu verbessern. Hierfür sind zusätzliche Bohrlocheinbauten in Form eigenständiger Elektroden und Kabelzuleitungen bis in die Tiefen der Produktionshorizonte erforderlich. Bei einem aus der US 4 662 438 A1 bekannten Verfahren wird Wechselstrom über ein Elektrodenpaar innerhalb einer einzelnen Bohrloch-Fördersonde eingespeist beziehungsweise sind eigenständige Bohrungen für die Elektroden bis in die Produktionshorizonte abzuteufen. Furthermore, z. B. from the WO 2012/074510 A1 or the US 4 084 638 A1 Tertiary electrical methods are known which use DC or current pulses to reduce the viscosity of heavy oil by resistive heating and thus improve flowability. This requires additional borehole installations in the form of self-contained electrodes and cable leads down to the depths of the production horizons. At one of the US 4,662,438 A1 In known processes, alternating current is fed in via a pair of electrodes within a single borehole conveyor probe or independent boreholes for the electrodes are to be scanned down to the production horizons.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein elektrisch-hydraulisches Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, das bzw. die geeignet ist die Erdölausbeute aus Erdöllagerstätten mit wasser- und ölführenden Gesteinsformationen zu erhöhen. It is an object of the invention to provide an electric-hydraulic method and apparatus which is suitable for increasing the oil yield from oil deposits with water and oil bearing rock formations.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. This object is solved by the features of the independent claim.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. The subclaims indicate advantageous embodiments of the invention.

Bei einem elektrisch-hydraulischen Verfahren zur Steigerung der Ölausbeute aus Erdöllagerstätten mit wasser- und ölführenden Gesteinsformationen

a) wird mindestens ein einer im Pumpenbetrieb befindlichen konventionellen Bohrloch-Fördersonde zugeordneter Stahlrohrausbau als Elektrode und elektrische Zuleitung und mindestens eine Metallstruktur im Untergrund als Gegenelektrode genutzt,
b) stellen produzierende Zuflusszonen der Bohrloch-Fördersonde eine elektrische Ankopplung zu mindestens einer wasser- und ölführenden Gesteinsformation her,
c) durchströmt ein einen Wasser-Volumenanteil und einen Öl-Volumenanteil umfassender Wasser/Öl-Förderstrom eine Förderrohrleitung, die elektrisch isoliert zum Stahlrohrausbau ausgeführt ist,
d) weist eine aus dem unteren Teil des Stahlrohrausbaus der Bohrloch-Fördersonde gebildete Elektrode eine elektrische Kontaktfläche zu einem elektrolytisch leitfähigen Wasser/Öl-Flüssigkeitsgemisch im Bohrloch und über die Zuflusszone eine elektrische Kontaktfläche zur Gesteinsformation auf,
e) wird eine elektrische Verbindungsleitung zwischen der Erdoberfläche und der Elektrode aus dem oberen Teil des Stahlrohrausbaus der Bohrloch-Fördersonde gebildet, wobei eine elektrische Isolierung der Verbindungsleitung nach innen durch einen zwischen der die Bohrloch-Fördersonde und dem Stahlrohrausbau vorliegenden luftgefüllten Ringraum und nach außen zum Gebirge mittels einer bestehenden hochohmigen Zementfüllung im Ringraum zwischen Stahlrohrausbau und Bohrlochwandung ausgebildet ist,
f) ist mindestens ein elektrischer Kontaktanschluss an einem Stahlrohr-Bohrkopf der Bohrloch-Fördersonde und mindestens ein elektrischer Kontaktanschluss an der Gegenelektrode vorgesehen,
g) wird eine Wechselstromquelle mit einem zugeordneten Stromrichter an der Erdoberfläche installiert und eine Elektrokabelverbindung liegt zwischen dem Stromrichter und den elektrischen Kontaktanschlüssen vor, und
h) bewerkstelligt eine Förderpumpe in der Förderleitung der Bohrloch-Fördersonde, die eine elektrischer Isolierung zur Förderrohrleitung aufweist und aufgrund des zerhackten volumenportionierten Pumpenbetriebs eine elektrische Isolierung des hydraulischen Förderstroms in der Pumpe.
i) Durch den Pumpenbetrieb in der Bohrloch-Fördersonde wird eine druckgetriebene hydraulische Wasser/Öl-Volumenströmung in der Gesteinsformation kontinuierlich erzeugt,
j) während einer Stimulationsphase wird ein elektrisches Wechselfeld dem hydraulischen Strömungsfeld überlagert,
k) das elektrische Wechselfeld wird durch den Stromrichter kontrolliert erzeugt, wobei kontinuierliche Durchläufe von funktionsvariablem Wechselstrom in einem niederfrequenten Spektrum, insbesondere in einem Frequenzspektrum > 0Hz bis 500Hz, über die Elektrode und die Gegenelektrode eingespeist wird und hierdurch oszillierende elektrische Ströme der Kationen- und Anionen-Ladungsträger in der wasser- und ölführenden Gesteinsformation verursacht werden,
l) in den feinporösen überwiegend ölgesättigten Bereichen der Gesteinsformation wird durch die oszillierende Bewegung der Kationen- und Anionen-Ladungsträger eine Erhöhung der Oberflächen-Ladungsdichte verursacht, die wiederum eine Senkung der Grenzflächenviskosität und Oberflächenspannung sowie eine Erhöhung der elektrischen Abstoßung zwischen Öltröpfchen und Gesteinsmatrix bewirkt, wodurch die Permeabilität und das Fließverhalten verbessert werden,
m) in den hochpermeablen überwiegend wasserführenden Fließwegzonen der Gesteinsformation wird durch die oszillierende Bewegung der Kationen- und Anionen-Ladungsträger ein Mischungsvorgang mit Kontaktflächen- und Stoffaustausch-Vergrößerung zwischen Wasser und Öl erzeugt, der hochviskose Wasser-/Öl-Emulsionen bildet, die eine Blockierung der hochpermeablen Zonen verursachen,
n) durch die Blockierung der hochpermeablen Fließwegzonen im Zusammenwirken von druckgetriebener Volumenströmung und elektrischer Stimulation werden zusätzliche bislang nicht förderbare Ölmengen mobilisiert und gleichzeitig neue Fließwege für den Weitertransport geschaffen.

In an electric-hydraulic process for increasing the oil yield from oil deposits with water and oil bearing rock formations

a) at least one steel pipe construction associated with a conventional borehole conveying probe in pump operation is used as electrode and electrical supply line and at least one metal structure in the underground as counterelectrode,
b) producing inflow zones of the borehole conveyor probe establish an electrical connection to at least one water and oil bearing rock formation,
c) flows through a water volume fraction and an oil volume fraction comprehensive water / oil flow a production pipeline, which is designed electrically insulated for steel pipe removal,
d) an electrode formed from the lower part of the tubular steel casing of the borehole conveyor probe has an electrical contact surface to an electrolytically conductive water / oil / liquid mixture in the borehole and via the inflow zone an electrical contact surface to the rock formation,
e) an electrical connection line between the earth's surface and the electrode is formed from the upper part of the tubular steel casing of the downhole conveyor, wherein an electrical insulation of the connecting pipe inwardly by an air-filled annular space present between the well conveyor and the steel pipe removal and to the outside Mountains is formed by means of an existing high-resistance cement filling in the annulus between steel pipe construction and borehole wall,
f) at least one electrical contact connection is provided on a tubular steel drill head of the well conveyor and at least one electrical contact connection is provided on the counterelectrode,
g) an alternating current source with an associated power converter is installed on the earth's surface and an electrical cable connection is present between the power converter and the electrical contact terminals, and
h) accomplishes a feed pump in the delivery line of the well conveyor, which has an electrical insulation to the delivery pipe and due to the chopped volume portioned pump operation electrical isolation of the hydraulic flow in the pump.
i) Pump operation in the wellhead conveyor continuously generates a pressure driven hydraulic water / oil volumetric flow in the rock formation,
j) during a stimulation phase, an alternating electric field is superimposed on the hydraulic flow field,
k) the alternating electric field is generated in a controlled manner by the power converter, wherein continuous passes of variable-function alternating current in a low-frequency spectrum, in particular in a frequency spectrum> 0Hz to 500Hz, is fed via the electrode and the counter electrode and thereby oscillating electric currents of the cations and anions Charge carriers are caused in the water and oil bearing rock formation,
l) in the finely porous predominantly oil-saturated regions of the rock formation, the oscillating movement of the cation and anion charge carriers causes an increase in the surface charge density, which in turn causes a lowering of the interfacial viscosity and surface tension and an increase in the electrical repulsion between oil droplets and rock matrix, whereby the permeability and the flow behavior are improved,
m) in the high-permeability predominantly water-bearing Fließwegzonen the rock formation is a mixing process with contact surface and mass transfer between water and oil produced by the oscillating movement of the cation and anion carriers, the highly viscous water / oil emulsions forms a blocking causing the high-permeability zones,
n) By blocking the highly permeable flow path zones in conjunction with pressure-driven flow and electrical stimulation, additional quantities of oil that could not be extracted have been mobilized and new flow paths have been created for onward transport.

Die erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass im Vergleich zu den konventionellen tertiären Entölungsverfahren keine aufwendigen und teuren Injektionsbohrungen und zusätzliche Infrastrukturanlagen erforderlich sind und keine umweltschädlichen Einwirkungen verursacht werden sowie keine Tiefenlimitierung besteht. Im Vergleich zu anderen elektrischen Tertiärverfahren sind, neben dem verbesserten Entölungsgrad auch keine zusätzlichen Tiefbohrungen und keine zusätzlichen Bohrlocheinbauten in Fördersonden notwendig. Entsprechend können mit dem neuen Verfahren Produktionsausfälle, die im Zeitraum für Einbau, Durchführung und Ausbau entstehen, verhindert werden. Weitere Vorteile sind die flexible Anwendung bei vertikalen, geneigten und horizontalen Bohrungen unterschiedlicher Ein- und Ausbauten sowie die schnelle und kostengünstige Installation und Ausführung. Insgesamt ergibt sich ein erheblicher wirtschaftlicher Nutzen, der zum einen in der Steigerung der Ölausbeute und Einsparung von Wasserhaltungskosten gegenüber einer ausschließlichen Pumpenförderung besteht (primäre und sekundäre Förderung) und zum anderen in den wesentlich geringeren Kosten pro Volumeneinheit für das zusätzlich produzierte Öl im Vergleich zu den anderen Tertiärverfahren. The advantages achieved are in particular that in comparison to the conventional tertiary de-oiling no expensive and expensive injection wells and additional infrastructure facilities are required and no environmentally harmful effects are caused and there is no depth limitation. Compared to other electrical tertiary methods, in addition to the improved degree of oil removal, no additional deep drilling and no additional borehole installations in conveying probes are necessary. Accordingly, the new process can prevent production losses that occur in the period for installation, implementation and removal. Further advantages are the flexible application for vertical, inclined and horizontal bores of different installations and removals as well as the quick and cost-effective installation and execution. Overall, there is a significant economic benefit, on the one hand in increasing the oil yield and saving of water costs compared to an exclusive pumping promotion (primary and secondary production) and on the other hand in the much lower cost per unit volume for the additionally produced oil compared to the other tertiary method.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt: It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Profilschnittes der Komponenten der Vorrichtung nach der Erfindung sowie die Wirkungsweise des Verfahrens und 1 a schematic representation of a profile section of the components of the device according to the invention and the operation of the method and

2 eine Darstellung eines Ölanteil-Zeit-Diagramms mit Ergebnisdarstellung der Verfahrensanwendung. 2 a representation of an oil content-time diagram with results representation of the process application.

Gemäß 1 wird bei einer produzierenden Bohrloch-Fördersonde 1 der bestehende Stahlrohrausbau als elektrische Verbindungsleitung 11 und Elektrode 10 sowie eine entfernte Metallstruktur 2 als Gegenelektrode genutzt, um niederfrequenten elektrischen Wechselstrom über salziges elektrolytisch leitfähiges Wasser/Öl-Flüssigkeitsgemisch 9b im Bohrloch und den Zuflusszonen 3 in die wasser- und ölführende Gesteinsformation 4 einer Erdöllagerstätte einzuspeisen, wodurch dort eine oszillierende Bewegung der im salzigen Wasser enthaltenen Kationen- und Anionen-Ladungsträger 20 bewirkt wird. Dabei wird der funktions- und frequenzvariable Wechselstrom ausgehend von einer Dreiphasen-Stromversorgung 16 durch einen an der Erdoberfläche 12 aufgestellten Stromrichter 15 erzeugt, der über Elektrokabelverbindungen 17 mit elektrischen Kontaktanschlüssen 14 am Bohrkopf der Bohrloch-Fördersonde 1 und dem Kopf der Metallspieß-Gegenelektrode verbunden ist. Für die Funktionstauglichkeit des Verfahrens ist eine elektrische Isolierung der folgenden drei Bestandteile erforderlich: der Stahlrohr-Verbindungsleitung 11, einer Förderrohrleitung 5 und eines Förderstroms 9a. Dies wird durch die folgenden bestehenden Komponenten erreicht: eine hochohmige Ringraum-Zementfüllung 13 zwischen der StahlrohrVerbindungsleitung 11 und der Bohrlochwandung zum Gebirge, ein luftgefüllter Ringraum 8 zwischen der Förderrohrleitung 5 und der Stahlrohr Verbindungsleitung 11, ein Kunststoff- oder Gummi-Ringpacker 6, eine Außenrohr-Isolation 7 zwischen der Förderohrleitung 5 und dem Stahlrohr-Bohrkopf und einer isolierten Förderpumpe 18. Letztere wirkt zum einen aufgrund einzelner Kunststoff-Bauteile als isolierende Unterbrechung der elektronischen Leitfähigkeit der metallischen Förderrohrleitung 5 und zum anderen aufgrund des Pumpenbetriebs selbst, wobei die elektrolytische Leitfähigkeit des Flüssigkeits-Förderstroms 9a unterbrochen wird durch die Zerhackung in luftgetrennte Volumenportionen, so dass der hydraulische Förderstrom 9a oberhalb der Förderpumpe 18 keinen elektrischen Strom mehr führen kann. Aufgrund des gleichzeitigen Betriebs der Förderpumpe 18 und des Stromrichters 15 überlagert sich in der produzierenden Gesteinsformation 4 ein hydraulisches Strömungsfeld mit einem elektrischen Wechselfeld, entsprechend einer Wasser/Öl-Volumenströmung 19 mit einem oszillierenden Strom umfassend Kationen- und Anionen-Ladungsträger 20. In den hochpermeablen überwiegend wasserführenden Fließwegzonen der Gesteinsformation führt dies zu einer Durchmischung von Wasser und Öl und damit zur Ausbildung von hochviskosen Wasser-/Öl-Emulsionen, die eine Blockierung der hochpermeablen Zonen verursachen. In den feinporösen überwiegend ölgesättigten Bereichen der Gesteinsformation erfolgt durch die elektrische Stimulation gleichzeitig eine Mobilisierung von Öltröpfchen. Insgesamt werden durch das Zusammenwirken beider Effekte bislang nicht förderbare Ölmengen mobilisiert und gleichzeitig neue Fließwege für den Weitertransport geschaffen. According to 1 becomes a producing borehole conveyor 1 the existing steel pipe construction as electrical connection line 11 and electrode 10 and a removed metal structure 2 used as a counterelectrode to low-frequency alternating electrical current via salty electrolytically conductive water / oil-liquid mixture 9b in the borehole and the inflow zones 3 into the water and oil bearing rock formation 4 feed an oil reservoir, whereby there is an oscillating movement of the cationic and anionic carriers contained in the salty water 20 is effected. In the process, the function- and frequency-variable alternating current starting from a three-phase power supply 16 through one on the earth's surface 12 erected power converter 15 generated by electric cable connections 17 with electrical contact connections 14 at the wellhead of the wellhead conveyor 1 and the head of the metal spit counter electrode. For the functionality of the method, an electrical insulation of the following three components is required: the steel pipe connecting line 11 , a production pipeline 5 and a flow 9a , This is achieved by the following existing components: a high-resistance annulus cement filling 13 between the steel pipe connection pipe 11 and the borehole wall to the mountains, an air filled annulus 8th between the conveying pipeline 5 and the steel pipe connecting pipe 11 , a plastic or rubber ring packer 6 , an outer tube insulation 7 between the delivery pipeline 5 and the steel tube bit and an insulated feed pump 18 , The latter works on the one hand due to individual Plastic components as an insulating interruption of the electronic conductivity of the metallic conveying pipeline 5 and second, because of the pumping operation itself, the electrolytic conductivity of the liquid delivery stream 9a is interrupted by the chopping into air-separated volume portions, so that the hydraulic flow 9a above the feed pump 18 can no longer carry electrical current. Due to the simultaneous operation of the feed pump 18 and the power converter 15 superimposed in the producing rock formation 4 a hydraulic flow field with an alternating electric field, corresponding to a water / oil volume flow 19 with an oscillating current comprising cation and anion carriers 20 , In the highly permeable predominantly water-bearing Fließwegzonen the rock formation, this leads to a mixing of water and oil and thus the formation of highly viscous water / oil emulsions that cause a blockage of the highly permeable zones. In the finely porous, predominantly oil-saturated regions of the rock formation, the electrical stimulation simultaneously mobilizes oil droplets. Overall, the combination of both effects mobilizes previously unrecoverable quantities of oil and at the same time creates new flow paths for onward transport.

In 2 wird der zeitliche Verlauf des gemessenen Öl-Volumenanteils des Wasser/Öl-Förderstroms 9a dargestellt, der bei Pumpenbetrieb aus einer Bohrloch-Fördersonde 1 gefördert wird und zwar vor, während und nach einer Stimulationsphase 21, währenddessen die verfahrensgemäße elektrische Anregung angewendet wurde. Bis zum Beginn der Stimulationsphase weist die Ölanteil-Datenkurve 22 einen absteigenden Trend auf wie es typisch ist aufgrund der zunehmenden Verwässerung bei primären und sekundären Entölungsmaßnahmen. Der Trend lässt sich statistisch über eine gestrichelte Regressionsgerade 24 darstellen, die an der Nullprozentlinie das theoretisch zeitliche Ende der Ölförderung bei ausschließlichem Pumpeneinsatz angibt, woraus sich das maximale Öl-Entleerungsvolumen (Erdölausbeute) aus den mittel- und hochpermeablen Bereichen der Gesteinsformation 4 berechnen lässt. Durch die elektrische Stimulation wird während und nach der Stimulationsphase 21 der Ölanteil des Wasser/Öl-Gesamtförderstrom gegenüber der Regressionsgeraden 24 beziehungsweise gegenüber der Nullprozentlinie erhöht. Aus dem entsprechenden Differenzen-Ölanteil 23 erhält man nach Multiplikation mit der konstanten Wasser/Öl-Gesamtförderrate das zusätzliche Ölfördervolumen pro Zeiteinheit, das im Wesentlichen aus den feinporösen und geringpermeablen Bereichen der Gesteinsformation stammt. In 2 is the time course of the measured oil volume fraction of the water / oil flow 9a shown in the pump operation of a well conveyor 1 is promoted before, during and after a stimulation phase 21 during which the electrical stimulation according to the method was used. Until the beginning of the stimulation phase, the oil content data curve indicates 22 a downward trend, as is typical due to the increasing dilution of primary and secondary de-oiling measures. The trend is statistical over a dashed regression line 24 represent at the zero percent line the theoretical time end of the oil production with exclusive use of the pump, resulting in the maximum oil evacuation volume (oil yield) from the medium and high permeability areas of the rock formation 4 can be calculated. By the electrical stimulation is during and after the stimulation phase 21 the oil content of the total water / oil flow compared to the regression line 24 or increased compared to the zero percent line. From the corresponding difference oil content 23 one obtains, after multiplication with the constant water / oil total delivery rate, the additional oil production volume per unit time, which originates essentially from the finely porous and low-permeability regions of the rock formation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Bohrloch-Fördersonde Downhole production probe
2 2: Metallstruktur metal structure
3 3: Zuflusszone inflow zone
4 4: Gesteinsformation rock formation
5 5: Förderrohrleitung Production tubing
6 6: Ringpacker Ringpacker
7 7: Außenrohr-Isolation Outer pipe insulation
8 8th: Ringraum annulus
9a 9a: Förderstrom flow
9b 9b: Flüssigkeitsgemisch liquid mixture
10 10: Elektrode electrode
11 11: Verbindungsleitung connecting line
12 12: Erdoberfläche earth's surface
13 13: Zementfüllung cement filling
14 14: Kontaktanschluss Contact Termination
15 15: Stromrichter power converters
16. 16th: Dreiphasen-Stromversorgung Three-phase power supply
17 17: Elektrokabelverbindung Electric cable connection
18 18: Förderpumpe feed pump
19 19: Wasser/Öl-Volumenströmung Water / oil volume flow
20 20: Ladungsträger charge carrier
21 21: Stimulationsphase stimulation phase
22 22: Ölanteil-Datenkurve Oil share data curve
23 23: Differenzen-Ölanteil Difference-oil content
24 24: Regressionsgerade regression line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/074510 A1 [0004]
US 4084638 A1 [0004]
US 4662438 A1 [0004]

Claims

Electric-hydraulic method for increasing the oil yield from oil reservoirs with water-bearing and oil-bearing rock formations in which a) at least one conventional borehole conveyor probe in pump operation (US Pat. 1 ) associated steel tube construction as an electrode and electrical supply line and at least one metal structure ( 2 ) is used in the underground as a counter electrode, b) producing inflow zones ( 3 ) of the well conveyor ( 1 ) an electrical connection to at least one water and oil bearing rock formation ( 4 ), c) a water / oil flow rate comprising a water volume fraction and an oil volume fraction ( 9a ) a production pipeline ( 5 ), which is designed to be insulated from steel for tubular steel removal, d) one from the lower part of the steel pipe construction of the borehole conveyor ( 1 ) formed electrode ( 10 ) an electrical contact surface to an electrolytically conductive water / oil / liquid mixture ( 9b ) in the borehole and over the inflow zone ( 3 ) has an electrical contact surface to the rock formation, e) an electrical connection line ( 11 ) between the earth's surface ( 12 ) and the electrode ( 10 ) from the upper part of the steel pipe construction of the borehole conveyor ( 1 ) is formed, wherein an electrical insulation of the connecting line ( 11 ) inwardly through a between the borehole conveyor ( 1 ) and the Stahlrohrausbau present air-filled annular space ( 8th ) and out to the mountains by means of an existing high-resistance cement filling ( 13 ) is formed in the annular space between the steel pipe construction and the borehole wall, f) at least one electrical contact connection ( 14 ) on a tubular steel wellhead of the well production well ( 1 ) and at least one electrical contact connection is provided on the counterelectrode, g) an alternating current source with an associated power converter ( 15 ) is installed on the earth's surface and an electrical cable connection ( 17 ) between the power converter ( 15 ) and the electrical contact terminals ( 14 ), and h) a feed pump ( 18 ) in the production line of the borehole conveyor ( 1 ) providing electrical insulation to the production pipeline ( 5 ) and due to the chopped volume portioned pumping operation accomplishes electrical isolation of the hydraulic flow in the pump, characterized in that i) by the pumping operation in the well conveyor ( 1 ) a pressure-driven hydraulic water / oil volume flow ( 19 ) in the rock formation ( 4 ) is generated continuously, j) during a stimulation phase ( 21 ) an alternating electric field is superimposed on the hydraulic flow field, k) the alternating electric field through the power converter ( 15 ) is generated in a controlled manner, whereby continuous passes of functionally variable alternating current in a low-frequency spectrum across the electrode ( 10 ) and the counterelectrode is fed in and thereby oscillating electrical currents of the cation and anion charge carriers ( 20 ) in the water and oil bearing rock formation ( 4 ) in the finely porous predominantly oil-saturated regions of the rock formation ( 4 ) by the oscillating movement of the cation and anion charge carriers ( 20 ) causes an increase in the surface charge density, which in turn causes a lowering of the interfacial viscosity and surface tension and an increase of the electrical repulsion between oil droplets and rock matrix, whereby the permeability and the flow behavior are improved, m) in the highly permeable predominantly water-bearing flow path zones of the rock formation ( 4 ) by the oscillating movement of the cation and anion charge carriers ( 20 ) a mixing process with contact area and mass transfer between water and oil is produced which forms highly viscous water / oil emulsions which cause a blockage of the highly permeable zones, n) by the blocking of the high permeable flow path zones in conjunction of pressure-driven volumetric flow and electrical Stimulation mobilizes additional quantities of oil that could not yet be extracted and at the same time creates new flow paths for onward transport.

A method according to claim 1, characterized in that by the pump operation in the well conveyor ( 1 ) the in-situ mobilized additional oil quantities during and after the electrical stimulation phase ( 21 ) from the rock formation ( 4 ), whereby the percentage by volume of oil ( 22 ) in the water / oil volume flow ( 19 ) in difference comparison ( 23 ) to the oil fraction decrease curve ( 24 ) or to the zero percent line, wherein the oil fraction decrease curve is determined on the basis of the exclusive pumping support in the period before the electrical stimulation by means of regression analysis.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the additional oil delivery volume per unit time (on the differences oil fraction 23 ) multiplied by the constant total water / oil production rate and by activating the additional oil volume from the finely porous regions of the rock formation ( 4 ) the total oil delivery volume and the degree of oil removal is increased compared to an exclusive pump delivery.

A method according to claim 1, characterized in that the alternating current in a frequency spectrum> 0Hz to 500Hz via the electrode ( 10 ) and the counterelectrode is fed.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising: a) at least one pump operation in conventional borehole conveyor ( 1 ) with an associated, existing steel pipe construction, which serves as an electrode ( 10 ) and electrical supply line is formed, and at least one serving as a counter electrode metal structure ( 2 ) in the subsurface, whereby the borehole conveyor ( 1 ) producing inflow zones ( 3 ) for electrical coupling to at least one water and oil bearing rock formation ( 4 ) having a conveying pipeline ( 5 ) of the well conveyor ( 1 ) is designed to be electrically insulated for steel tube removal, b) at least one electrode ( 10 ) from the lower part of the steel tube construction of the wellhead 1 ) which forms an electrical contact surface with the electrolytically conductive water / oil / liquid mixture ( 9b ) in the borehole and over the inflow zone ( 3 ) an electrical contact surface to the rock formation ( 4 ), c) at least one electrical connection line ( 11 ) between the earth's surface and the electrode ( 10 ) from the upper part of the tubular steel casing of the borehole conveyor ( 1 ) is formed and electrically isolated, d) at least one electrical contact terminal ( 14 ) on a tubular steel wellhead of the well production well ( 1 ) and at least one electrical contact terminal at the counterelectrode, e) an AC source installed at the earth's surface with an associated power converter ( 15 ) and an electric cable connection ( 17 ) between the power converter ( 15 ) and the electrical contact terminals ( 14 ) and f) a feed pump ( 18 ) in the production line of the borehole conveyor ( 1 ) providing electrical insulation to the production pipeline ( 5 ) and due to the chopped volume portioned pumping operation accomplished electrical isolation of the hydraulic flow in the pump.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the counter electrode is a part of the steel pipe construction of another borehole conveyor probe.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the borehole conveyor ( 1 ) by means of a ring packer seal ( 6 ), an outer tube insulation ( 7 ) and the air-filled annulus ( 8th ) is electrically isolated from the steel pipe construction.

Apparatus according to claim 5 or 7, characterized in that the water / oil-liquid mixture ( 9b ) in the borehole section below the ring packer seal ( 6 ) is present.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the power converter ( 15 ) with a three-phase AC power supply designed as electrical power supply ( 16 ) connected is.