AT391347B

AT391347B - Verfahren zur erhoehung der ausbeute von oellagern

Info

Publication number: AT391347B
Application number: AT0904785A
Authority: AT
Inventors: Mihaly Megyeri; Istvan Koncz; Gyoergy Tiszai; Tibor Paal; Antal Szittar
Original assignee: Magyar Szenhidrogenipari; Koolaj Foldgazbanyaszati
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1990-09-25
Also published as: HU197065B; ATA904785A; SU1590050A3; HUT41089A; WO1986003251A1; US4844155A

Description

Nr. 391 347

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute von Rohöllagem, die durch Gasdrive, Untergrundbrennen oder Dampffluten erzielt wird.

Durch Erfahrung bei der Ausbeutung von Rohöllagem ist es bekannt, daß die Leistung bekannter Ölverdrängungsverfahren beschränkt ist, da das für die Verdrängung und das Austreiben des Öls verwendete Fluid nicht den gesamten Fassungsraum des Lagers ausfüllt.

Es wurde geschlossen, daß, obwohl der mikroskopische Verdrängungskoeffizient nahe an 1 ist, die Ölausbeute nicht zufriedenstellend ist, da der Vohimenflutungskoeffizient gering ist

Der Wert des Volumenflutungskoeffizienten ist gering, weil das für die Verdrängungs und das Austreiben verwendete Fluid aufgrund seiner mikroskopischen und makroskopischen Heterogenität einen Teil des öltragenden Gesteins nicht fluten kann, weiters bei Verwendung verdrängten und verdrängenden Fluids verschiedener Mobilität Teile des Lagers mit beträchtlichem Ölgehalt unberührt bleiben.

Dieser ungünstige Prozeß im Lager wird üblicherweise als Tingering" oder "Disjoining" bezeichnet.

Der Nachteil von Ausbeutungsverfahren, die mit einem gemischten Austreibgas oder einem anderen, teilweise oder nicht mischbaren Gas arbeiten, besteht darin, daß das Fluten des Volumens sehr unzulänglich ist. Der große Unterschied in der Viskosität des Gases und des Öls führt zu einer ausgeprägten "Fingerbildung"; anderseits strömt das unter Druck in heterogene Lager eingebrachte Gas durch Teile von guter Durchlässigkeit und erreicht das Bohrloch rasch, ohne eine geeignete Ausbeute an Öl zu ergeben.

Das Verfahren des Untergrundbrennens und des Flutens mit überhitztem Dampf weist den gleichen Nachteil auf, da Luft und überhitzter Dampf, die eingepreßt werden, sich ähnlich wie vorstehend beschrieben verhalten.

Um die vorstehend erwähnten Wirkungen zu vermeiden, wurden im Stand der Technik verschiedene Vorschläge bekannt. Ein allgemeines Merkmal dieser Verfahren besteht darin, daß Verdrängerfluid in die Teile des Lagers von geringer Durchlässigkeit gedrückt wird, daß die Durchlässigkeit jener Teile, in die das Fluid leicht eindringt, verringert wird.

Das abwechselnde oder gleichzeitige Einbringen von Gas und Wasser unter Druck ist eine allgemein angewandte Methode zur Erhöhung der Wirkung des Volumenflutens (Caudle, B. H., Dyes, A. B., ΑΙΜΕ 1958, 213-81). In der auf diese Weise gebildeten Dreiphasen-Flutzone wird die Durchlässigkeit für das Gas verringert und führt bei manchen Lagern zur erhöhten Wirkung des Volumenflutens.

Gemäß US-PS 3 096 821 wird eine erhöhte Wirkung des Volumenflutens durch gleichzeitiges Einbringen von Wasser und eines mit Öl mischbaren gasförmigen Fluids in das Lager bewirkt

Die US-PS 3 599 715 betrifft ein Verfahren, worin die Mobilität des Verdrängergases dadurch verringert wird, daß es mit Schaumbildnern versetzt wird.

In der US-PS 3 342 256 ist ein Verfahren beschrieben, worin die Leistung der Ölproduktion unter Verwendung von Kohlendioxid dadurch erhöht wird, daß Schaum in situ im Lager gebildet wird.

Ein kombiniertes Verfahren zur Rohölproduktion ist in der HU-PS 177 703 beschrieben, worin die Wirkung des Gasflutens abwechselnd durch Einbringen von Schaumbüdnern unter Druck und eines dispersen Systems verbessert wurde.

In der US-PS 3 866 680 ist ein Verfahren beschrieben, worin die unerwünschte Wirkung der Heterogenität durch Einspritzen einer Emulsion ausgeschaltet werden kann.

Gemäß der US-PS 4 129 182 kann das rasche "Durchbrechen" eines mischbaren Fluids dadurch vermieden werden, daß vorher eine Lösung, z. B. eine polymere Lösung, eingebracht wird, um seine Durchlässigkeit zu verringern.

In der US-PS 4 440 652 ist ein Verfahren zum Polymerfluten beschrieben, bei dem das das Polymer enthaltende Verdrängungsfluid wahlweise mit CO2, N2 und/oder Erdgas beim Einspritzdruck gesättigt ist

Die US-PS 4 398 602 offenbart ein Verfahren unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen, die als Lösungsmittel für Schweröl dienen. Dieses Verfahren wird bei der Ausbeutung von Schweröl-Lagerstätten angewendet, wobei die Leistungsfähigkeit des Verfahrens noch durch senkrechte Ausrichtung der Flutung sowie weiters durch Dampf- oder Gasinjektion verbessert werden kann.

In der HU-PS 173 636 ist ein Verfahren beschrieben, worin die Wirkung eines Untergrundbrennverfahrens durch Einbringen von Metallzusätzen und Wasser unter Druck erhöht wird.

Aus der US-PS 2 903 065 und der SU-PS 1 030 534 sind Verfahren zum Wasserfluten bekannt, bei denen eine Salzlösung mit einer höheren Temperatur als die des Lagers eingespritzt wird. Die Lösung kühlt ab und wird übersättigt. Die Salzausfällung erfolgt dabei sehr rasch, wodurch keine selektive Fällung des Salzes erreichbar ist.

Die industrielle Praxis hat gezeigt, daß bei Anwendung von Gasdriving keines der bekannten Verfahren eine zufriedenstellende Lösung bietet. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß ihre Anwendung kostspielige Schaumbüdner, Polymere, Dispergiermittel erfordert und diese Verfahren daher unwirtschaftlich sind.

Die Anwendung der bekannten Verfahren wird durch die Tatsache behindert, daß die Zusammensetzung der unter Druck eingebrachten Verbindungen durch das öltragende Gestein und das Fluid im Schaum verändert werden kann und dadurch das Flutungsverfahren außer Kontrolle geraten kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirkung des Volumenflutens bei Lagern, die mittels Gasdriving, Untergrundbrennen oder Anwendung von überhitztem Dampf ausgebeutet werden, zu erhöhen.

Es wurde gefunden, daß dieses Ziel dadurch erreicht werden kann, daß eine wässerige Salzlösung in das Lager eingebracht wird und dann Salzkristalle in den Poren des öltragenden Gesteins durch vollständiges oder teilweises -2-

Nr. 391 347

Entfernen des Lösungsmittels gebildet werden.

In der wässerigen Lösung wird ein oder werden mehrere anorganische(s) Salz(e), z. B. Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumsulfat od. dgl., oder ein Doppelsalz, wie z. B. Kaliumaluminiumsulfat, eingesetzt. Das Salz kann auch im Lager in situ gebildet werden.

Die Verwendung eines Natriumchlorids als Salz in einer wässerigen Lösung wird als besonders bevorzugt angesehen.

Salzkristalle in den Poren des öltragenden Gesteins werden durch vollständige oder teilweise Ausschaltung des Lösungsmittels nach bekannten Verfahren, wie z. B. Abdampfen oder Lösung od. dgl., gebildet.

In den stark durchlässigen Teilen des heterogenen öltragenden Gesteins, die eine unerwünschte Wirkung auf das Volumenfluten ausüben, verhindern Salzkristalle die Bildung von Strömen oder bringen sie zum Stillstand.

Gegebenenfalls können ausgefällte Salzkristalle teilweise oder ganz gelöst werden, indem zusätzliches Lösungsmittel in das Lager unter Druck eingebracht wird und gegebenenfalls können in einem anderen Teil des Lagers wieder Salzkristalle gebildet werden. Auf diese Weise kann die Durchlässigkeit verschiedener Teile des öltragenden Gesteins gemäß den vorherrschenden Bedingungen gesteuert werden.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird eine erhöhte Ausbeute von Öllagem, die mittels Gasdriving, Untergrundbrennen oder Dampffluten ausgebeutet werden, dadurch erzielt, daß eine wässerige Salzlösung in das Lager eingebracht wird und in den Poren des öltragenden Gesteins durch teilweises oder vollständiges Entfernen des Lösungsmittels Salzkristalle gebildet werden, daß gegebenenfalls die teilweise oder vollständig abgetrennten Salzkristalle (wieder) gelöst werden, indem in das Lager zusätzliches Lösungsmittel unter Druck eingebracht wird und daß gegebenenfalls Salzkristalle in einem anderen Teil des Lagers gebildet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein für die Erhöhung der Ausbeute von Öllagem angewendet werden, die auf verschiedene Weise, z. B. mittels Gasdriving, Untergrundbrennen oder Fluten mit überhitztem Dampf ausgebeutet werden, es können sogar solche Ölvorkommen ausgebeutet werden, die nach bekannten Verfahren nicht mobilisiert werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist leicht unter Verwendung von preisgünstigen und allgemein verfügbaren Materialien durchführbar.

Bezüglich der Verdrängung des Öls hat die in das öltragende Gestein eingebrachte Salzlösung eine günstige Wirkung auf die Verteilung der Gase zwischen der Wasser- und der Ölphase, insbesondere auf die Verteilung von Gasen, die gut löslich in Wasser sind, wie z. B. Kohlendioxid.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachstehenden, keineswegs einschränkenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1:

Kennzeichnende Merkmale eines porösen Sandsteins sind: Porosität 0,21 (extreme Werte sind 0,17 und 0,23); Durchlässigkeit 0,060 prn·^ (extreme Werte sind 0,01 - 0,1 pm^); Bettemperatur 64 °C; Ausgangsbettdruck .. ο α 100 bar, Verhältnis gelöstes Gas/Öl: 56 mJ/m , Volumsveränderungskoeffizient: 1,225; Dichte des Öls im Lager bei 20 °C: 819 kg/m3; relativer Ausgangswassergehalt: 0,3.

Das Lager wurde während der primären Verarmung auf einen Druck von 36 bar ausgebeutet. Die Produktion (Eri) betrug 0,38 durch die Wirkung von gelöstem Gas und Wasserfluten.

Nach der primären Verarmung wurde das Lager nach einem zweiten Gewinnungsverfahren unter Verwendung von Erdgas mit einem Kohlendioxidgehalt von 80 % weiter ausgebeutet.

Zwei benachbarte Einheiten auf einem Ölfeld mit identischen Parametern, die mittels 5-Punkt-Fluten ausgebeutet wurden, wurden als geeignet für einen Vergleich zwischen der herkömmlichen Kohlendioxidmethode und dem erfindungsgemäßen Verfahren angesehen.

Beide der 5-Punkt-Einheiten wiesen ein Porenvolumen von 17500 m3 auf und enthielten anfänglich 10 000 m3 Öl. Im Verlauf der primären Ausbeutung wurden 38 000 m3 Öl produziert (ER1 = 0,38). Die Ausbeutung der Einheit 1 nach dem herkömmlichen Kohlendioxidverfahren ging wie folgt vor sich:

Der Lagerstättendruck der öltragenden Gesteinsformation wurde auf 100 bar erhöht, indem ein Erdgas mit einem Kohlendioxidgehalt durch die Einspritzsonde eingebracht wurde, während an den produzierenden Bohrlöchern eine gesteuerte Ölförderung vorgenommen wurde. Durch Einbringen von Erdgas mit einem Kohlendioxidgehalt unter Druck in Mengen von 0,36 Porenvolumen (bei 100 bar und 64 °C) betrug die zusätzliche Ölförderung 0,03, dann wurde das Lager dem zyklischen Einbringen von Wasser-Gas bei 100 bar unterworfen. Das Gas war Erdgas mit einen Gehalt von 80 % Kohlendioxid und das Wasser war frisches Wasser.

Durch das Einbringen von Gas unter Druck in Mengen von 0,2 Porenvolumen stieg die Ölausbeute weiter um einen Wert von 0,12 an. Am Ende der sekundären Ausbeutung wurden wieder 0,3 Porenvolumen Wasser unter Druck eingebracht und es war eine weitere Steigerung der Ölausbeute von 0,03 zu beobachten. Die sekundäre Förderung steigerte die Ölausbeute (Er^) um 0,18, d. h. daß die gesamte Ölausbeute (ER2) 0,56 betrug. In der Einheit Nr. 1, die nach einem herkömmlichen Verfahren unter Anwendung einer sekundären Förderung mittels Kohlendioxid ausgebeutet wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren als Verfahren für eine tertiäre Ausbeutung eingesetzt werden. -3-

Claims

Nr. 391 347 Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter Druck 0,3 Porenvolumen Erdgas mit einem Gehalt an Kohlendioxid und 0,3 Porenvolumen konzentrierte Salzlösung in das Lager durch die Einspritzsonde der Einheit in Teilmengen von maximal 0,05 Porenvolumen abwechselnd eingepreßt, schließlich wird eine Teilmenge von 0,15 Poren volumen Kohlendioxid in das Lager eingebracht. 5 Als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Maßnahmen wurde die Ölausbeute um 0,12 gesteigert. Bei darauffolgendem Einspritzen von 0,3 Porenvolumen frischem Wasser stieg die Ölausbeute weiter um 0,08 an. Bei der tertiären Ölförderung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ER1g wurden 0,2 Überschuß an Öl erzielt, d. h. daß die endgültige Ölausbeute ERß 0,75 betrug. 10 Beispiel 2: Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde eine sekundäre Ausbeutung in Einheit 2 vorgenommen. Der erste Schritt des Verfahrens, d. h. Erhöhen des Lagerstättendruckes auf 100 bar mittels 80 % Kohlendioxid enthaltendem Erdgas während des Durchführens einer gesteuerten Ölförderung, war identisch mit dem in Einheit 1 angewendeten. 15 Durch Einbringen von 0,36 Porenvolumen Gas unter Druck wurde ein Ölüberschuß von 0,03 erzielt. Dann wurden unter Druck in das Lager 0,3 Porenvolumen konzentrierte Salzlösung und 0,3 Porenvolumen Kohlendioxid enthaltendes Erdgas in Teilmengen von etwa 0,05 Porenvolumen oder weniger eingepreßt und schließlich wurden in das Bett 0,15 Porenvolumen Gas eingebracht. Die Steigerung der Ölausbeute betrug 0,24. Im letzten Schritt des Verfahrens wurden 0,3 Porenvolumen frisches Wasser unter Druck eingebracht und es 20 wurde ein Überschuß an Ölausbeute von 0,12 erzielt Als Ergebnis der sekundären Ausbeutung wurde ein Ölüberschuß von ERj2 = 0,39 erzielt und die gesamte Ölausbeute stieg auf E^ = 0,77 an. Das letztere Ergebnis übersteigt die nach dem herkömmlichen Verfahren der sekundären Förderung erzielten Ölausbeute um 0,21. 25 Beispiel 3: Ein verarmtes Öllager mit einem Gehalt an Schweröl wurde nach einem Naßverbrennungsverfahren ausgebeutet. Die Parameter des Lagers waren folgende: Porosität 0,28; Durchlässigkeit 1 pm2; Lagerstättendruck 20 bar; Lagerstättentemperatur 40 °C; Öldichte bei 20 °C 895 kg/m^; Öldichte 50 mPas. Die primäre Ausbeutungsmethode bestand in Verarmung und Wasserfluten. Die primäre Ölausbeute betrug 30 ERj = 0,22; der Anteil an Ölrückstand betrug 0,52. Der relative Luftverbrauch beim Naßverbrennungsverfahren, das für eine sekundäre Förderung angewendet wurde, betrug 230 m^/rn^ Porenvolumen, das Verhältnis Wasser-Luft betrug 0,002 m^/rrA Es konnte eine endgültige Ausbeute ER2 von 0,52 erzielt werden. Die Ausbeute an überschüssigem Öl betrug Ej^ = 0,30. Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Naßverbrennungsverfahren eine konzentrierte Salzlösung 35 anstelle von frischem Wasser und das gleiche Verhältnis von Wasser zu Luft von 0,002 m^/m^ angewendet wurde, betrug der relative Luftverbrauch 190 Porenvolumen, die endgültige Ölausbeute (E^) 0,66 und die überschüssige Ölausbeute (ER12) 0,44. Aus den Beispielen geht deutlich hervor, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine beträchliche Menge an überschüssigem Öl gefördert werden kann. 40 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute von Rohöllagem, die durch Gasdriving, Untergrundbrennen oder Dampffluten ausgebeutet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Salzlösung in das Öllager eingebracht wird, daß dann Salzkristalle in den Poren der öltragenden Gesteinsformation durch vollständiges oder teilweises Entfernen des Lösungsmittels gebildet werden, daß gegebenenfalls die teilweise oder vollständig 55 abgetrennten Salzkristalle durch Einbringen von zusätzlichem Lösungsmittel unter Druck gelöst werden und daß gegebenenfalls Salzkristalle in einem anderen Teil des Lagers gebildet werden. -4- Nr. 391 347
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß das angewendete Salz ein Doppelsalz oder ein in situ im Lager hergestelltes Salz ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angewendete Salz Natriumchlorid ist. 5
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Lösungsmittels durch Abdampfen vorgenommen wird.