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Verfahren zur Säuberung von Bohrlöchern von Ansammlungen von schweren Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf die Säuberung von Bohrlöchern von Ansammlungen von schweren Kohlenwasserstoffen, wobei die Ansammlung mit einer flüssigen Mischung, die ein Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe sowie eine oberflächenaktive Substanz enthält, in Berührung gebracht wird.
Bei der Gewinnung von Erdöl oder Gas aus einer unterirdischen Formation durch ein zur Erdoberfläche führendes Bohrloch stösst man häufig auf Schwierigkeiten infolge Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen innerhalb des Bohrloches. Als Ergebnis einer Temperaturerniedrigung und anderer Faktoren sammeln sich schwere Kohlenwasserstoffe, wie Paraffine und Teere, innerhalb des Bohrloches an, was zu einer Verstopfung des Bohrloches führt. Beispielsweise sammeln sich Paraffine und Teere innerhalb eines Bohrloches bei den Perforationen des Einsatzes, an Rohrperforatiönen und innerhalb der Steigrohre.
Sie sammeln sich auch in Pumpen, am Pumpengestänge usw. an. Diese Anhäufungen von schweren Kohlenwasser- stoffen sind bei den innerhalb des Bohrloches herrschenden Bedingungen fest oder halbfest und verringern die Grösse der Durchgangswege innerhalb des Bohrloches. Dadurch wird der Medienfluss, entweder von Flüssigkeit oder von Gas, durch die Durchgangswege eingeschränkt, in ungünstigen Fällen sogar abgesperrt.
Es sind Versuche angestellt worden, um die Anhäufungen solcher schwerer Kohlenwasserstoffe durch Behandlungsmethoden zu entfernen, die ein Inberührungbringen der Ansammlungen mit einem Lösungsmittel für schwere Kohlenwasserstoffe umfassen. Der Zweck dieser Behandlungsmethoden liegt darin, die Ansammlungen aufzulösen, so dass sie leicht aus dem Bohrloch ausgewaschen werden können. Diese Versuche sind jedoch gewöhnlich erfolglos. Offenbar bilden die Ansammlungen eine Masse aus schweren Kohlenwasserstoffen, die mit dem Wasser, welches zusammen mit dem Erdöl oder Gas produziert wird, emulgiert sind. Das emulgierte Wasser der Masse aus schweren Kohlenwasserstoffen verzögert die Wirkung der Lösungsmittel bezüglich einer Auflösung der schweren Kohlenwasserstoffe.
Ausserdem sind die Ansammlungen auf ihren äusseren Oberflächen offenbar mit einem dünnen Film des erzeugten Wassers bedeckt, der die Wirkung der Lösungsmittel bezüglich einer Auflösung der schweren Kohlenwasserstoffe weiter verzögert.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist die diesen bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile nicht auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu entfernende Ansammlung der schweren Kohlenwasserstoffe nach der Behandlung mit der eingangs genannten Mischung mit Wasser in Berührung gebracht wird.
Durch Inberührungbringen einer Kohlenwasserstoffansammlung innerhalb eines Bohrloches mit einer flüssigen Mischung. die ein Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und eine oberflächenaktive Substanz umfasst, wird die Kohlenwasserstoffansammlung offenbar aufgeweicht. Die Mischung aus dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz, welche zusammenwirken, ist fähig, irgendeinen Wasserfilm auf der äusseren Oberfläche der Ansammlung zu verdrängen. Weiterhin ist diese Mischung imstande, die Masse aus mit Wasser emulgierten schweren Kohlenwasserstoffen zu durchdringen. Infolge der Gegenwart des emulgierten Wassers führt jedoch die Durchdringung der Ansammlung durch das Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe nicht zu einer Lösung der Kohlenwasserstoffe.
Die Durchdringung der Ansammlung durch das Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe führt vielmehr nur zu einer
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Vorkonditionierung der Ansammlung für die Einwirkung des Wassers. Bei der Berührung der Ansammlung mit dem Wasser werden die schweren Kohlenwasserstoffe in dem Wasser dispergiert. Die Ansammlung wird in dieser Weise aus ihrer Lage innerhalb des Bohrloches verdrängt und ihre Wirkung bezüglich einer Einschränkung des Medienflusses durch dieDurchgangswege innerhalb des Bohrloches ist damit beseitigt.
Die Verdrängung der Ansammlungen und die Emulgierung der Kohlenwasserstoffe mit dem Wasser wird durch Bewegung des Wassers unterstützt. Diese Bewegung kann beispielsweise durch Fliessen des Wassers durch das Bohrloch am Ort der Kohlenwasserstoffansammlung erreicht werden. Ferner kann, wo sich eine sonst ruhige Wasserphase in Berührung mit der Ansammlung befindet, eine Bewegung dadurch bewirkt werden, dass ein Gas durch die Wasserphase geleitet wird. um eine Schäumungs-, Blasen- oder Sprudelwirkung zu erzeugen.
Es können verschiedene Arten von Lösungsmitteln für Kohlenwasserstoffe Inder ersten Stufe des Verfahrens verwendet werden. Bei den Lösungsmitteln kann es sich um flüssige Kohlenwasserstoffe, flüssige halogenierte Kohlenwasserstoffe, flüssige aminsubstituierte Kohlenwasserstoffe und flüssige sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe einschliesslich Alkoholen, Ketonen und Säuren handeln. Die flüssigen Kohlenwasserstoffe können aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe sein. Eingeschlossen unter die Lösungsmittel sind Erdölfraktionen, wie Kerosin oder kerosinähnliche Fraktionen, z. B. gereinigte Kerosinfraktionen, und Benzin.
Ebenfalls eingeschlossen in diese Lösungsmittel sind Benzol, Xylol, Toluol, n-Pentan, n-Heptan, Chlorhexylamin, Propylendiamin, Äthylendiamin, Diäthyltriamin, Methylenchlorid, Perchloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff, Chloräthan, Dioxan, Methyläthylketon, Essigsäure, Schwefelkohlenstoff und die Kresylsäuren. Von den Lösungsmitteln für Kohlenwasserstoffe werden bevorzugt Toluol, Xylol oder Benzol verwendet. Es ist nicht notwendig, dass nur ein Lösungsmittel verwendet wird. Beispielsweise kann eine Mischung von zwei oder mehr Lösungsmitteln eingesetzt werden. Weiterhin kann dem Lösungsmittel ein Korrosionsinhibitor zugesetzt werden.
Die oberflächenaktive Substanz zur Verwendung mit dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe in der ersten Stufe des Verfahrens kann irgendeine Art einer Verbindung sein, die oberflächenaktive Eigenschaften und Löslichkeit sowohl in Öl als auch in Wasser besitzt. Diese Substanzen können als Verbindungen angesehen werden, die einen wasserlöslichen Teil und einen öllöslichen Teil aufweisen. Demgemäss sind sie imstande, sich in gewissem Masse sowohl in Wasser als auch in Öl aufzulösen. In Abhängigkeit von den hydrophilen Eigenschaften des wasserlöslichen Teiles der Verbindung und den lyophilen Eigenschaften des öllöslichen Teiles der Verbindung kann die Verbindung mehr in Wasser als in Öl löslich oder mehr in Öl als in Wasser löslich sein.
Vorzugsweise sollte die zu verwendende oberflächenaktive Substanz einen grö- sseren Grad an Wasserlöslichkeit als an Öllöslichkeit haben. Weiterhin ist bevorzugt, dass die oberflächenaktive Substanz nicht-ionisch ist.
Von den oberflächenaktiven Substanzen, die in der ersten Stufe des Verfahrens verwendet werden können. wird bevorzugt ein Oxyäthylenäther einer Alkyl-Aryl-Verbindung verwendet. Der Alkyl-Aryl-Teil der oberflächenaktiven Substanz, d. h. der lyophile Teil. kann 9 - 18 Kohlenstoffatome enthalten. Der Oxyäthylen-Teil der Verbindung, d. h. der hydrophile Teil, kann zwischen 20 und 50 Mol Äthylenoxyd enthalten. Besonders wirksame Ergebnisse wurden bei Verwendung der Oxyäthylenäther vonNonylphenol erhalten, in denen die Oxyäthylenkette im Mittel 30 Mol Äthylenoxyd enthält.
Die das Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und die oberflächenaktive Substanz umfassende flüssige Mischung sollte die oberflächenaktive Substanz in einer Menge von mindestens 0. 1 Gew.-% der Mischung enthalten. Vorzugsweise sollten jedoch grössere Mengen verwendet werden. Zum Beispiel hat sich eine Menge an oberflächenaktiver Substanz von 5 Gel.-% der Mischung als zufriedenstellend gezeigt. Es kann auch eine so grosse Menge an oberflächenaktiver Substanz wie 10 Gew. -0/0 der Mischung verwendet werden.
Die zu verwendende Menge an flüssiger Mischung, welche das Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und die oberflächenaktive Substanz umfasst, wird sich in Abhängigkeit von der zu verdrängenden Menge der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen ändern. Gewöhnlich ist eine Bestimmung bezüglich der Menge an Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen schwierig durchzuführen. Wenn jedoch die Menge der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen bekannt ist, sollte die verwendete Menge an flüssiger Mischung mindestens gleich dem halben Volumen der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen sein. Es können grössere Mengen verwendet werden, beispielsweise bis zu einem Volumen, welches dem der Ansammlung an schweren Kohlenwasserstoffen gleich ist.
Um eine angemessene Behandlung des Bohrloches sicherzustellen, wird ein Volumen an flüssiger Mischung verwendet, welches dem Volumen der Durchgangswege innerhalb des Bohrloches, das zu entfernende Ansammlungen schwerer Kohlenwassestoffe enthält, gleich ist. Weiterhin kann die Stufe des Inberührungbringens der Ansammlung von schweren
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Kohlenwasserstoffen mit der Mischung ein- oder mehrmals wiederholt werden.
Die Wassermenge kann die gleiche sein wie die Menge an flüssiger Mischung aus dem Lösungsmittel filr Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz. Es wird jedoch bevorzugt, grössere Wasservolumina anzuwenden. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass das angewendete Wasservolumen das 3-5fache des verwendeten Volumens an flüssiger Mischung aus dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz beträgt. Das Wasservolumen kann aber auch das Zehn- oder Mehrfache des Volumens der flüssigen Mischung aus dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz betragen.
Gemäss einem besonderen Merkmal der Erfindung liegt das Wasser in Mischung mit einer oberflächenaktiven Substanz vor. Obwohl eine Berührung der Kohlenwasserstoffansammlung mit Wasser im Anschluss an die Berührung mit der Mischung aus Kohlenwasserstofflösungsmittel und oberflächenaktiver Substanz zu einer Verdrängung und Emulgierung der schweren Kohlenwasserstoffe führt, tritt eine raschere und wirk- samereVerdrängung und Emulgierung ein, wenn das Wasser eine oberffächenaktive Substanz enthält. Die oberflächenaktiven Substanzen, die in Mischung mit dem Wasser verwendet werden, können die gleichen oberflächenaktiven Substanzen sein, die in Mischung mit dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe angewendet werden.
Vorzugsweise ist die in Mischung mit dem Wasser verwendeteoberflächenaktiveSubstanz ein Oxyäthylenäther von Nonylphenol, in dem die Oxyäthylenkette im Mittel 30 Mol Äthylenoxyd enthält.
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Substanzwerden.
Nach Wunsch kann die Stufe des Inberührungbringens der Ansammlung von schweren Kohlenwasser stoffen mit Wasser ein-oder mehrmals wiederholt werden. Wie oben dargelegt, kann die Stufe des Inberührungbringens der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen mit der flüssigen Mischung aus dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz ein-oder mehrmals wiederholt werden. In dieser Verbindung kann im Anschluss an jede Stufe des Inberührungbringens der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen mit der Mischung das Inberührungbringen der Ansammlung mit Wasser ein-oder mehrere Male ausgeführt werden.
Anderseits kann die Stufe des Inberührungbringens der Ansammlung mit Wasser, unabhängig ob diese ein oder mehrere Male ausgeführt wird, aufgeschoben werden, bis die Stufe des Inberfihrungbringens der Ansammlung mit der Mischung zwei-oder mehrmals ausgeführt worden ist. Wenn das gewünscht ist, können dieArbeitsstufen des Inberührungbringens der Ansammlung mit flüssiger Mischung aus Kohlenwasserstofflösungsmittel und oberflächenaktiver Substanz und mit Wasser abwechselnd erfolgen.
Im Anschluss an die Berührung der Kohlenwasserstoffansammlung mit der Mischung aus Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und oberflächenaktiver Substanz und die Berührung mit dem Wasser werden. die Ansammlungen aus ihrer Lage innerhalb des Bohrloches verdrängt. Die Produktion von Flüssigkeit oder Gas aus der produzierenden Erdformation zum Bohrloch kann zu einer Entfernung der emulgierten Ansammlung führen. Jedoch kann ein Medium in das Bohrloch eingeleitet werden. um die im Wasser emulgierte Kohlenwasse : stoffansammlung zu entfernen. Beispielsweise kann ein Gas in das Bohrloch eingepresst werden, um die Bildung eines Schaumes zu bewirken und den Schaum aus dem Bohrloch zu entfernen.
Wie bereits dargelegt, umfasst die zweite Stufe des Verfahrens eine Berührung der Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen mit Wasser. Das für diesen Zweck verwendete Wasser wird in das Bohrloch eingeführt, um mit der Ansammlung in Berührung zu kommen. Anderseits tritt aus einer produzierenden Erdformation zusammen mit dem Gas oder Öl häufig Wasser in das Bohrloch ein. In diesen Fällen kann ein Teil oder die Gesamtmenge des Wassers für die zweite Stufe des Verfahrens erhalten werden, indem Wasser aus einer Erdformation in das Bohrloch zugeführt wird. Wenn Wasser in Mischung mit einer oberflächenaktiven Substanz zur Verwendung in der zweiten Stufe gewünscht ist, wird die oberflächenaktive Substanz, wenn gewünscht in Mischung mit einer Flüssigkeit, in das Bohrloch eingeführt und mit dem zugeführten Wasser vermischt.
Um jedoch eine Berührung der Ansammlung mit Wasser sicherzustellen, sollte Wasser in das Bohrloch eingeführt werden, ohne Rücksicht auf die Zufuhr von Wasser aus einer Erdformation in das Bohrloch.
In vielen Fällen werden nach Entfernung von Ansammlungen schwerer Kohlenwasserstoffe dieBedingungen bestehen bleiben, die eine Ansammlung schwerer Kohlenwasserstoffe innerhalb des Bohrloches verursachen.
Es wurde gefunden, dass eine weitere Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen durch eine periodische Behandlung des Bohrloches mit einer Mischung aus einem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe
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und einer oberflächenaktiven Substanz verhindert werden kann. Zur Vermeidung einer späteren Ansammlung von Kohlenwasserstoffen wird diese Mischung in das Bohrloch eingeführt und durch die Durchgangswege geleitet, wo eine Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen eintreten wurde. So kann die Mischung am Boden des Bohrloches durch die Steigrohre eingeführt werden, so dass sie zusammen mit dem produzierten Medium durch das Bohrloch fliessen kann. Diese Behandlung kann in täglichen Abständen oder weniger häufig ausgeführt werden.
Offenbar hält eine Berührung der Durchgangswege innerhalb des Bohrloches mit der Mischung aus Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und oberflächenaktiver Substanz eine wasserfeuchte Oberfläche innerhalb der Durchgangswege, durch die das Medium fliesst, aufrecht. Diese wasserfeuchten Oberflächen weisen eineAblagerung von schweren Kohlenwasserstoffen zurück und die Ansammlung von solchen schweren Kohlenwasserstoffen wird hiedurch verhindert.
Bei der Verhinderung einer Ansammlung von schweren Kohlenwasserstoffen können die flüssige Mi-
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aktiver Substanz und Wasser (Kohlenwasserstoff) in das Bohrloch eingeführt werden. Die relativen Mengen an Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und oberflächenaktiver Substanz können wie oben beschrieben sein, jedoch können grössere Mengen an oberflächenaktiver Substanz im Verhältnis zum Lösungsmit- tel für Kohlenwasserstoffe verwendet werden. So kann z. B. die Menge an oberflächenaktiver Substanz
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sers betragen. Das Wasser in der Mischung aus Lösungsmittel, oberflächenaktiver Substanz und Wasser kann in einer Menge von 75-Vol.' von Lösungsmittel und Wasser vorliegen.
Die folgenden Beispiele dienen einer weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel 1 : Die Produktionsrate aus einem Gasbohrloch nahm infolge Ansammlung von Wachs innerhalb der Steigrohre des Bohrloches kontinuierlich ab. Am Ende erreichte das Bohrloch eine Produktionsrate von 5910 Nm3 Gas pro Tag. Zu dieser Zeit wurde das Bohrloch ausser Betrieb genommen. Es wurden 159 l einer flüssigen Mischung aus Toluol und Polyoxylenäther von Nonylphenol, der ein Mittel von 30 Mol Äthylenoxyd in der Oxyäthylenkette hatte, durch die Steigrohre in das Bohrloch eingeführt. Der Polyoxy- äthylenäther von Nonylphenol bildete 5 Gel.-% der Mischung. Das Bohrloch wurde dann über eine Zeitspanne von 8h geschlossen. Danach wurde eine geringe Produktionsrate an Gas aus dem Bohrloch begonnen. um eine Bewegung der Mischung herbeizuführen. Nach etwa einstündiger Bewegung wurde das Bohrloch erneut geschlossen.
Dann wurden 3181 Wasser, welches Polyoxyäthylenäther von Nonylphenol mit einem Mittel von 30 Mol Äthylenoxyd in der Oxyäthylenkette enthielt, durch das Futterrohr eingeführt.
Das Wasser enthielt 5 Gel.-% des Äthers. Es wurde etwa eine halbe Stunde lang eine Gasproduktion geringer Rate durchgeführt, um die mit dem Wachs in Berührung befindliche Mischung aus Wasser und ober- flächen aktiver Substanz zu bewegen. Danach wurde volle Produktion durch die Steigrohre hergestellt, um das Bohrloch abzublasen. Als Ergebnis dieses Abblasens produzierte das Bohrloch eine schaumige Flüssigkeit, die Lösungsmittel und oberflächenaktive Substanz. Wasser und oberflächenaktive Substanz und emulgiertes Wachs umfasste.
Die Arbeitsstufen der Niederbringung von 159 l Mischung aus dem Lösungsmittel für Kohlenwasserstoffe und der oberflächenaktiven Substanz durch die Steigrohre, Bewegung durch langsame Produktion von Gas, Niederbringung von 318 l Wasser und oberflächenaktiver Substanz, Bewegung durch langsame Produktion von Gas und Abblasen aus den Steigrohren wurden zweimal wiederholt. Bei jedem Abblasen wurde eine schaumige Flüssigkeit produziert, die das Lösungsmittel und oberflächenaktive Substanz, Wasser und oberflächenaktive Substanz und emulgiertes Wachs umfasste. Bei dem dritten Abblasen war die Menge an emulgiertem Wachs in der Flüssigkeit beträchtlich geringer als in den bei dem ersten und zweiten Abblasen produzierten Flüssigkeiten.
Nach dem dritten Abblasen wurde das Bohrloch in Produktion genommen und es produzierte Gas mit einer Rate von 14000 Nm3 pro Tag. Diese Rate war mehr als das Doppelte der Rate, mit der das Bohrlochvor Entfernung der Wachsansammlung produzierte.
Beispiel 2 : Eine Gasbohrung produzierte 670 Nm3 Gas pro Tag. Jedoch war das Potential dieses Bohrloches höher als dieser Wert und die geringeProduktionsrateberuhte auf Ansammlung von Teer innerhalb des Bohrloches. In das Bohrloch wurden zunächst 159 l einer flüssigen Mischung aus Tuluol und Poly- oxyathylenäther von Nonylphenol durch die Steigrohre eingebracht wobei der Äther ein Mittel von 30 Mol Äthylenoxyd in der Oxyäthylenkette enthielt. Der Äther war in einer Menge von 5 Ge,.,. -0/0 der flüssigen Mischung vorhanden. Nach etwa halbstündiger Berührung der Mischung mit der Ansammlung von Teer wurden 318 l Wasser, welches 5 Gel.-% Polyoxyäthylenäther von Nonylphenol enthielt, durch die Steigrohre eingebracht.
Dieser Äther enthielt ebenfalls im Mittel 30 Mol Äthylenoxyd in der Oxyäthylenkec- te. Das Bohrloch wurde eine halbe Stunde später abgeblasen, um die Mischung aus Toluol und oberflä-
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