AT392822B - Verfahren zum beseitigen von gefoerdertem formationsgrus waehrend der oelgewinnung - Google Patents

Description

AT 392 822 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Kohlenwasserstofförderfelder, Ölquellen und Gasquellen umgebenden Formationen oder ähnlichen kohlenwasserstoffhaltigen Formationen. Sie bezieht sich insbesondere auf die Beseitigung von gefördertem Formationsgrus in Kombination mit einem verstärkten Ölgewinnungsvorgang.

Ein Großteil des heute ungewonnen Öls ist in Form von viskosem Rohöl mit niedrigem Gewicht, das in oberflächlichen Niedertemperaturlagerstätten gefunden wird. Diese Lagerstätten von viskosem Öl sind das Ziel wesentlicher verstärkter Ölgewinnungsversuche in der Industrie. Viele dieser Lagerstätten enthalten sehr hohe Sättigungen des viskosen Öls in einer locker verfestigten oder unverfestigten Sandstein· oder Schlammsteinmatrix. Eine erfolgreiche Möglichkeit der Gewinnung des dicken Öls besteht darin, das Öl thermisch zu verdünnen (Dampf oder Verbrennung) und das verdünnte 01 an die Oberfläche zu treiben. Während der Förderung werden wesentliche Mengen an Formationsflüssigkeiten und Formationsgrus zur Oberfläche gefördert, die im Rohöl suspendiert sind. Die geförderte Flüssigkeit wird dann zum Trennen von Öl, Wasser und Feststoffen behandelt. Das Wasser wird in Wasserbeseitigungsschächte gespritzt, wobei Grus und Formationssand Zurückbleiben. Es gibt derzeit kein Verfahren oder Mittel zum wirksamen Beseitigen von Grus.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Beseitigen von während der Förderung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus einer Formation mit einer Poren aufweisenden Zone erhöhter Durchlässigkeit, wie sie beispielsweise durch einen Dampfdurchbruch entsteht, gewonnenem Grus, das dadurch gekennzeichnet ist, daß a) aus dem gewonnenen Grus eine wässerige Salzaufschlämmung gebildet wird, b) die Aufschlämmung in die Formation eingespritzt und zu der Zone erhöhter Durchlässigkeit in der Formation transportiert wird, ohne letztere zu brechen, und c) die Einspritzrate und Geschwindigkeit der Aufschlämmung vermindert werden, und dadurch der Grus abgesetzt wird und die Poren der Zone erhöhter Durchlässigkeit verstopft werden.

Erfindungsgemäß wird somit Grus, der während der Förderung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus einer Formation gewonnen wird, beseitigt. Bei Ausführung dieser Erfindung wird der Grus mit einer wässerigen Salzlösung in einem Anteil gemischt, der zur Bildung einer Aufschlämmung ausreichend ist. Die Aufschlämmung wird bei einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit in eine Formation mit einer Zone erhöhter Durchlässigkeit gespritzt, die ausreichend ist, den Grus zu der Formationszone mit erhöhter Durchlässigkeit zu transportieren, ohne die Formation zu brechen. Die Salzkonzentration der Salzlösung wird bei einer vorherbestimmten Konzentration gehalten, die zur natürlichen Formationssole vorzugsweise isotonisch ist, so daß bereits bestehender unbeweglich»: Formationsgrus fixiert bleibt. Die Rate der Aufschlämmungseinspritzung kann dann vermindert werden, um das Setzen des Gruses zu bewirken und ein Verstopfen von Poren, die mit der Zone erhöhter Durchlässigkeit verbunden sind, zu verursachen.

Wenn die Poren ausreichend verstopft sind, kann ein verstärkter Ölgewinnungsbetrieb durchgeführt werden, um kohlenwasserstoff haltige Flüssigkeiten aus den weniger durchlässigen Zonen in der Formation zu gewinnen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Ablagerung von gewonnenem Grus tief innerhalb eines hoch durchlässigen Bereiches einer Formation, wodurch der Bereich geschlossen wird, während kritische Strömungskanäle nahe einem Bohrloch aufrechterhalten bleiben, was in einer erhöhten Förderung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus einer Formation resultiert.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, wenn Mittel zum Einspritzen der Aufschlämmung in eine Formation vorhanden sind, z. B. ein Bohrloch, aus dem die kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit gefördert wird, oder zwei oder mehrere verschiedene Bohrlöcher, beispielsweise ein Einspritzloch und ein Förderloch. Das Verfahren ist auch auf Situationen anwendbar, in welchen kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit entweder im flüssigen oder gasförmigen Zustand gefördert wird. Unter geeigneten Umständen ist das Verfahren auf die Entfernung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus Teersandformationen anwendbar.

Vor Ausführung dieser Erfindung werden vorzugsweise die kritische Salzgehaltrate und die kritische Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit der Formation bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt durch den Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Methoden. Eine solche Methode ist im US-Patent 3 839 899 angegeben. Die kritische Rate der Salzgehaltabnahme kann bestimmt werden, wie in einem Artikel von K.C. Khilar et al. mit dem Titel "Sandstone Water Sensitivity: Existence of a Critical Rate of Salinity Decreade for Particle Capture" angegeben, der in Chemical Engineering Science, Bd. 38 Nr. 5, S. 789-800,1983, »schienen ist

Bei Durchführung dieser Erfindung wird eine grushaltige wässerige Aufschlämmung hergestellt Dabei verwendet» Grus wird vorzugsweise während der Förderung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus einer Formation erhalten. Dieser Grus, der Tone inkludieren kann, wird mit den kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten mitgeführt wenn die Flüssigkeiten zur Ob»fläche gefördert werden. Um das Auftreten von Schäden der Förderausrüstung zu verhindern, wird dieser Grus durch den Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Methoden entfernt Dieser gewonnene Grus wird in eine wässerige Salzlösung eingemischt Eine wässerige Salzlösung wird verwendet um ein unkontrolliertes Wandern von b»eits bestehendem Formationsgrus in einen Bereich niedrigerer Durchlässigkeit zu verhindern. Frisches oder relativ frisches Wasser, das für die Formation fremd ist v»ursacht oft daß bereits vorhandener bewegungsloser Grus von seiner Lagerstätte verteilt oder von der Adhäsion an Kapillarwänden gelockert wird. Sollte eine plötzliche Abnahme des Salzgehaltes auftreten, kann in kurzer Zeit eine große Zahl von Tonteilchen oder Grus freigesetzt werden. Dieses Vorkommnis wird durch die Verwendung -2-

AT 392 822 B einer Salzlösung vermieden, die zu der natürlichen Formationssole relativ isotonisch ist. Die Wirkungen einer abrupten Abnahme des Salzgehaltes sind im US-Patent 4 570 710 erläutert.

Salze, die in der Salzlösung verwendet werden können, sind Salze, wie Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Kalziumchlorid, Zinkchlorid und Carbonate hievon, vorzugsweise Natriumchlorid. Während des Einspritzens eines wässerigen Salzes oder einer Salzlösung mit einer Konzentration, die ausreichend ist, Gruswanderung zu verhindern, und von ausreichend gewonnenem Grus, um eine Aufschlämmung zu bilden, wird auf das Bohrloch Druck ausgeübt, was bewirkt, daß die wässerige Salzaufschlämmung tief in die Formation getrieben wird. Ein derartiger Druck kann daraus resultieren, daß mit der Aufschlämmung weitere Komponenten, beispielsweise Luft, Dampf oder Wasser, eingespritzt werden. Die Tiefe, bis zu welcher die Aufschlämmung in die Formation getrieben wird, hängt vom ausgeübten Druck ab, der eine Funktion der Durchflußgeschwindigkeit der Aufschlämmungsflüssigkeit, der Durchlässigkeit der Formation und anderer Merkmale der Formation, die den Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, ist. Um zu ermöglichen, daß der Grus oder Teilchen tief in die Formation wandern, wird die kritische Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit des aufgeschlämmten Gruses überschritten. Dies bewirkt, daß der Grus in der Aufschlämmungslösung zu einer Stelle tief innerhalb der Formation transportiert wird.

Der hier verwendete Ausdruck "kritische Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit" wird als die niedrigste Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit der Aufschlämmung definiert, die ermöglicht, daß Grus oder kleine Teilchen mit der Aufschlämmung mitgeführt und zu der Zone erhöhter Durchlässigkeit innerhalb der Formation oder der Lagerstätte transportiert werden. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten werden Teilchen nicht mitgeführt und es ist möglich, daß sich Teilchen von der Aufschlämmung absetzen.

Die Aufschlämmung, die den gewonnenen Grus mitführt und eine Salzkonzentration auf weist, die ausreichend ist, bereits bestehenden Formationsgrus an der Wanderung in die Formation zu hindern, wird in die Formation mit einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit eingespritzt, die ausreichend ist, Grus in der Aufschlämmung in eine Zone erhöhter Durchlässigkeit in der Formation abzulagem. Obwohl die Durchflußgeschwindigkeit der Einspritzflüssigkeit unterhalb jener gehalten wird, die zum Brechen der Formation »forderlich ist, reicht sie trotzdem aus, den von der Aufschlämmung mitgeführten Grus zu einer gewünschten Zone erhöhter Durchlässigkeit in der Formation zu führen. Wenn die Aufschlämmung die Zone in der Formation erreicht, wo es erwünscht ist, den Grus permanent abzulagem, wird die Aufschlämmungsströmung auf einen Wert unterhalb ihrer kritischen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit vermindert. Eine derartige Verminderung bewirkt, daß sich in der Salzaufschlämmung mitgeführter Grus absetzt, wodurch ein "log jam”-Effekt hervorgerufen wird und die durchlässigeren Bereiche der Formation verstopft werden. Die Durchlässigkeitsmerkmale der Formation werden bestimmt, bevor mit dem Einspritzen der Salzaufschlämmungslösung begonnen wird. Der "log jam"-Effekt tritt auf, weil der Grus nach dem Absetzen an den Wänden der Poren oder Kanäle tief innerhalb der Formation haftet

Wenn einmal der Bereich in der Formation mit erhöhter Durchlässigkeit im wesentlichen geschlossen ist, kann mit einem verstärkten Ölgewinnungsbetrieb begonnen werden. Vorzugsweise kann der erhöhte Ölgewinnungsbetrieb eine Dampfflutung, eine Kohlendioxidflutung oder eine Lösungsmittelextraktionsmethode sein. Diese Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn Zonen variierender Durchlässigkeit in einer Formation Vorkommen. Derartige Variationen können natürlich Vorkommen oder können durch bereits erfolgte verstärkte Ölgewinnungsvorgänge verursacht werden, die eine in der Fachwelt als "fmgering" und "gravity override" des Förderloches bekannte Erscheinung oder einen "Durchbruch" desselben bewirken. Diese Methode ist besonders günstig, wenn Dampfdurchbruch aufgetreten ist, da der Durchbruchweg in flüssigem oder halbfestem Zustand ist, wodurch es möglich ist, die Grusaufschlämmung einzuspritzen. Diese Variationen können durch die vorliegende Erfindung korrigiert werden und es können verbesserte Fördereffizienzen erzielt werden.

Wenn es erwünscht ist, eine erhöhte Fördereffizienz zu erzielen, kann der Grus dieser Erfindung zum Verstopfen eines vorher geförderten Teiles einer Formation verwendet werden. Grus in einer wässerigen Salzaufschlämmung kann in Kombination mit einer der nachstehenden Methoden auf Bereiche erhöhter Porosität gerichtet werden.

Eine Methode, bei der aufgeschlämmter Grus dieser Erfindung verwendet werden kann, ist während eines Wasseiflutungsverfahrens zur Gewinnung von Öl aus einer unterirdischen Formation. Bei diesem Verfahren wird Wasser mit einem Salzgehalt, das mit dem von natürlichem Wasser der Formation verträglich ist, verwendet. Nach dem Verstopfen der durchlässigeren Zonen einer Lagerstätte mit dem Grus gemäß dieser Erfindung, kann mit einem Wasserflutungsverfahren begonnen werden. Das US-Patent 4 479 894 beschreibt ein solches Wasserflutungsverfahren.

Dampfflutungsverfahren, die verwendet werden, wenn der hier beschriebene aufgeschlämmte Grus verwendet wird, sind im einzelnen in den US-PS 4 489 783 und 3 918 521 angegeben.

Der hier beschriebene aufgeschlämmte Grus kann auch in Verbindung mit einer cyclischen Kohlendioxiddampfstimulierung in einem Schwerölgewinnungsverfahren angewandt werden, um eine höhere Fördereffizienz zu erzielen. Mit der cyclischen Kohlendioxiddampfstimulierung kann begonnen werden, nachdem die durchlässigeren Zonen der Lagerstätte mit dem neuen Grus dieser Erfindung verstopft sind. Ein geeignetes Verfahren ist im US-Patent 4 565 249 beschrieben. Erhöhte Fördereffizienz kann erzielt werden, wenn der aufgeschlämmte Grus in Kombination mit einem Kohlendioxidverfahren verwendet wird, indem der minimale Kohlendioxidmischfähigkeitsdruck ("MMP") gesenkt und Öl gewonnen wird. Bevor mit dem -3-

Claims (5)

1. AT 392 822 B Kohlendioxidverfahren begonnen wird, werden die durchlässigeren Zonen mit dem in der Aufschlämmung enthaltenen Grus verstopft. Kohlendioxid-MMP in einem Ölgewinnungsverfahren ist im US-Patent 4 513 821 beschrieben. Der aufgeschlämmte Grus dieser Erfindung braucht nicht kontinuierlich eingespritzt zu werden. Die Aufschlämmung kann in die Formation als aufeinanderfolgende Chargen mit zunehmender Gruskonzentration eingespritzt werden, d. h. eine Charge mit einer höheren Gruskonzentration, gefolgt von einer aufgeschlämmten Charge mit niedrigerer Gruskonzentration. Eine bevorzugte Methode besteht darin, den aufgeschlämmten Grus und danach ein Zwischenvolumen von wässeriger Salzlösung einzuspritzen. Wenn die Charge des aufgeschlämmten Gruses die gewünschte Stelle «reicht hat, wird Druck abgelassen, wodurch sich der Grus absetzen und Poren innerhalb der Formation verstopfen kann. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, bis die Durchlässigkeit der Formation auf das gewünschte Ausmaß äbgenommen hat. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Beseitigen von während der Förderung von kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten aus ein« Formation mit einer Poren aufweisenden Zone erhöhter Durchlässigkeit, wie sie beispielsweise durch einen Dampfdurchbruch entsteht, gewonnenem Grus, dadurch gekennzeichnet, daß a) aus dem gewonnenen Grus eine wässerige Salzaufschlämmung gebildet wird, b) die Aufschlämmung in die Formation eingespritzt und zu der Zone «höhter Durchlässigkeit in der Formation transportiert wird ohne letztere zu brechen, und c) die Einspritzrate und Geschwindigkeit der Aufschlämmung vermindert werd«i, und dadurch d« Grus äbgesetzt wird und die Poren der Zone erhöht« Durchlässigkeit verstopft werden.
2. 2. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei d« Förderung mindestens ein Einspritzloch verwendet wird, das auch als Förderloch dienen kann.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung in zunehmenden Anteilen in die Formation als aufeinanderfolgende Chargen mit steigender Gruskonzentration eingespritzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenvolumen von wässeriger Salzlösung zwischen den Chargen eingespritzt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Schritt c) ein verstärkter Ölgewinnungsbetrieb angewandt wird, der Wasserflutung, Dampfflutung oder Kohlendioxidflutung umfaßt -4-