BRPI0708920A2 - sistema e mÉtodo de injeÇço de Água - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E METODO DE INJEÇçO DE ÁGUA É descrito um sistema compreendendo um poço perfurado dentro de uma formação do subsolo; uma instalação de produção em um lado de topo do poço; uma instalação de produção de água conectada com a instalação de produção; em que a instalação de produção de água produz água removendo alguns lons e adicionando um agente que aumenta a viscosidade da água e/ou aumenta a recuperação dos hidrocarbonetos da formação e injeta a água dentro do poço.
Description
"SISTEMA E MÉTODO DE INJEÇÃO DE ÁGUA"
Campo Da Invenção
A presente descrição refere-se a sistemas e métodos parainjetar água dentro de uma formação contendo hidrocarboneto.
Fundamentos Da Invenção
O óleo acumulado dentro de uma formação contendo óleosubterrâneo é recuperado ou produzido dele através de poços, poços deprodução, perfurados dentro da formação subterrânea. Uma grandequantidade de tal óleo pode ser deixada nas formações subterrâneas seproduzido somente por depleção primária, isto é, onde somente energia daformação é usada para recuperar o óleo. Onde a energia da formação inicialfor inadequada ou tiver sido exaurida, operações suplementares, comfreqüência referidas como operações de recuperação secundárias, terciárias,aumentadas ou pós-primárias, podem ser empregadas. Em algumas destasoperações, um fluido é injetado dentro da formação, bombeando-o através deum ou mais poços de injeção perfurados dentro da formação, o óleo édeslocado dentro da e é movido através da formação e é produzido por um oumais poços de produção perfurados dentro da formação. Em uma operação derecuperação particular desta espécie, água do mar, água de campo ousalmoura de campo pode ser empregada como o fluido de injeção e aoperação é referida como uma inundação de água. A água de injeção pode serreferida como líquido de inundação ou água de inundação distinta daformação in situ ou água inata. Embora água seja o mais comum, fluidos deinjeção e impulsionamento podem incluir fluidos gasosos tais como ar, vapor,dióxido de carbono e similares.
Contudo a inundação de água convencional é eficaz em obteróleo adicional de algumas formações subterrâneas contendo óleo. Em outrasformações, a água pode ter a tendência de "manusear" através de umaformação contendo óleo e, assim, desviar-se de substancial parte dela. Pormanusear pretendemos significar o desenvolvimento de frentes de corrente deágua instáveis, que avançam em direção aos poços de produção maisrapidamente do que o resto da água de inundação. Além disso, quandomanuseio é encontrado, a água não desloca normalmente tanto óleo das partesdas formações que ela contata como é potencialmente capaz de deslocar.
As inundações de água também podem ser menos eficazescom os óleos mais viscosos do que com óleos relativamente viscosos. Astendências de manuseio e desvio da água podem ser relacionadas com arelação da viscosidade do óleo para a viscosidade da água de inundação etambém relacionadas com as zonas de fraturas e/ou alta permeabilidade daformação. A viscosidade destes óleos varia de tão baixa quanto cerca de umou dois centipoises a cerca de 1.000 centipoises ou mais elevada. A águageralmente tem uma viscosidade de cerca de 1 centipoise em temperaturaambiente.
A fim de restringir a mobilidade da água de inundação a nãomais do que a mobilidade do óleo, agentes de espessamento de água foramadicionados para aumentar a viscosidade da água.
Há dois mecanismos principais de aumentar a recuperação doóleo de um fluido injetado. Estes métodos incluem aumentar a eficiência devarredura volumétrica do fluido injetado e aumentar a eficiência dedeslocamento de óleo pelo fluido injetado. Ambas as técnicas podem envolvera adição de agentes que modificam as propriedades do fluido injetado.
A água pode ser injetada sozinha ou como um componente defluidos de deslocamento miscíveis ou imiscíveis. A água do mar (para poçosfora da costa) e a solução salina produzida pela mesma ou formaçõespróximas (para poços na costa) podem ser mais comumente usadas como afonte de água.
Alguns fluidos de acionamento por injeção incluem água euma pequena quantidade de um polímero solúvel em água, tal como umpoliacrilamida.
Com referência à Figura 1, nela é ilustrado o sistema datécnica anterior 100. O sistema 100 inclui o corpo de água 102, formaçãosubterrânea 104, formação subterrânea 106 e formação subterrânea 108. Ainstalação de produção 110 pode ser fornecida na superfície do corpo de água102. O poço 112 atravessa o corpo de água 102 e a formação 104 e temaberturas na formação 106. Uma parte da formação 106 pode ser fraturadae/ou perfurada como mostrado em 114. Óleo e gás podem ser produzidos pelaformação 106 através do poço 112 para a instalação de produção 110. O gás elíquido podem ser separados entre si, o gás pode ser armazenado naarmazenagem de gás 116 e o líquido pode ser armazenado na armazenagemde líquido 118.
Há necessidade na técnica de sistemas e métodosaperfeiçoados para produzir óleo e/ou gás de uma formação subterrânea. Emparticular, há necessidade na técnica de sistemas e métodos para fornecer umamelhorada inundação de polímero, que obtenha uma viscosidade desejada deum fluido de inundação.
Sumário Da Invenção
Um aspecto da invenção fornece um método compreendendoremover alguns íons da água; adicionar um agente à água, que aumente aviscosidade da água e/ou aumente a recuperação de hidrocarbonetos de umaformação subterrânea, por exemplo, um tensoativo e/ou um álcali; e injetar aágua com o agente dentro da formação subterrânea.
Um aspecto da invenção fornece um sistema compreendendoum poço perfurado dentro de uma formação subterrânea; uma instalação deprodução no lado de topo do poço; uma instalação de produção de águaconectada à instalação de produção; em que a instalação de produção de águaproduz água removendo alguns íons e adicionando um agente que aumenta aviscosidade da água e/ou aumenta a recuperação de hidrocarbonetos daformação e injeta a água dentro do poço.
Outro aspecto da invenção fornece um sistema compreendendoum primeiro poço perfurado dentro de uma formação subterrânea; umainstalação de produção em um lado do topo de um primeiro poço; umainstalação de produção de água conectada à instalação de produção; umsegundo poço perfurado dentro da formação subterrânea; em que a instalaçãode produção de água produz água removendo alguns íons e adicionando umagente que aumenta a viscosidade da água e/ou aumenta a recuperação dehidrocarbonetos da formação e injeta água dentro do segundo poço e dentroda formação subterrânea.
Breve Descrição Dos Desenhos
A Figura 1 ilustra um sistema de produção de óleo e gás datécnica anterior.
A Figura 2 ilustra um sistema de produção de óleo e gás.
A Figura 3 ilustra um sistema de processamento de água.
A Figura 4 ilustra um sistema de processamento de água.
Descrição Detalhada Da Invenção
Em uma forma de realização, é descrito um sistemacompreendendo um poço perfurado dentro de uma formação subterrânea; umainstalação de produção em um lado de topo do poço; uma instalação deprodução de água conectada à instalação de produção; em que a instalação deprodução de água produz água removendo alguns íons e adicionando umagente que aumenta a viscosidade da água e/ou aumenta a recuperação deóleo da formação e injeta a água dentro do poço. Em outra forma derealização, é descrito um sistema compreendendo um primeiro poço perfuradodentro de uma formação subterrânea; uma instalação de produção em um ladode topo de um primeiro poço; uma instalação de produção de água conectadaà instalação de produção; um segundo poço perfurado dentro da formaçãosubterrânea; em que a instalação de produção de água produz águaremovendo alguns íons e adicionando um agente que aumenta a viscosidadeda água e/ou aumenta a recuperação de óleo da formação e injeta a águadentro do segundo poço e dentro da formação subterrânea. Em algumasformas de realização, o primeiro poço fica em uma distância de 50 metros a2.000 metros do segundo poço. Em algumas formas de realização, a formaçãosubterrânea fica debaixo de um corpo de água. Em algumas formas derealização, a instalação de produção flutua sobre um corpo de água, tal comouma plataforma de produção. Em algumas formas de realização, o sistematambém inclui um suprimento de água e um aparelho de bombeio de água,adaptado para bombear ar para a instalação de produção de água. Em algumasformas de realização, a instalação de produção de água tem uma água deadmissão tendo um valor total de sais dissolvidos de pelo menos 15.000partes por milhão, expresso como cloreto de sódio dissolvido. Em algumasformas de realização, o agente compreende um ou mais materiaisselecionados do grupo consistindo de: sulfonatos de alquil xileno; sulfonatosde alquil benzeno; sulfonatos de cl8 alquil toleno; sulfonatos de alquil arila;sulfonatos de alquil naftaleno; sulfato de alquila polietoxialquilada; lauriletóxi sulfato de sódio; estirilarilóxi sulfonato etoxilado; polioxietilenoalquiléter sulfonato; etoxilado carboximetilado; nonilfenol polietilenóxidoéter sulfato; sulfonatos de petróleo; alquilfenol sulfonatos alcoxilados;sulfonato de alfa-olefina C12-16; sulfonato de alfa-olefina C14-16; sulfonatode alfa-olefina C16-18; sulfonato de olefina interna Cl5 - 18; sulfonato deolefina interna Cll- 20; alquil sulfato de sódio; metil 2-sulfonil-laurato desódio; lignossulfonato de sódio; alquil propóxi sulfatos; poliacrilamidahidrolisada; polivinilpirrolidonas; hidroxietil celuloses; celulose sulfatoésteres; gomas guar; xantanas; escleroglicans; polímero do ácido poliacrílico;polímeros de alquil acrilamida; polímeros de polissacarídeo; copolímeros deacrilamidas e ácido acrílico ou acrilato de sódio; acrilamidas substituídas porN-sulfoidrocarboneto; biossacarídeos; copolímeros de acrilamida e acrilato desódio; soluções de poliacrilamida parcialmente saponificada; copolímeroscontendo de 99 a 50 % em peso de unidades acrilamida e de 1 a 50 % em pesode unidades de acrilato; poliacrilamida contendo até 10 por cento em mol degrupos carboxilato; copolímeros aleatórios de 90 por cento em mol ou mais deacrilamida e dez por cento em mol ou menos de ácido acrílico ou sais deácido acrílico; homopolímeros de N-metil-acrilamida ou N,N-dimetilacrilamida; copolímeros ou terpolímeros de 0,1 - 99,9 por cento emmol de acrilamida e 99,9 - 0,1 por cento em mol de N-metilacrilamida e/ouΝ,Ν-dimetilacrilamida; poli(metilmetacrilato), poli(etilmetacrilato),poli(metacrilamida), poli(metilacrilato), poli(etilacrilato), poli(N-metilmetacrilamida) e/ou poli(N,N-dimetilacrilamida); polímeros quaternárioscom nitrogênio ou fósforo como o átomo quaternário ou catiônico com umacadeia alifática, cicloalifática ou aromática, em que enxofre trivalente outerciário pode substituir o nitrogênio quaternário ou fósforo dos polímeros; e/ou um polímero polar e geralmente solúvel em solventes polares. Emalgumas formas de realização, pelo menos um poço foi fraturado com umlíquido viscoso e um agente de apoio, tal como areia. Em algumas formas derealização, pelo menos um poço compreende um diâmetro de 10 a 25 cm.
Em algumas formas de realização, é descrito um métodocompreendendo remover alguns íons da água; adicionar um agente à água,que aumente a viscosidade da água e/ou aumente a recuperação de óleo deuma formação subterrânea; e injetar água com o agente dentro da formaçãosubterrânea. Em algumas formas de realização, a água processada é recicladaa ser produzida com um óleo e/ou gás e separada e então reinjetada dentro daformação. Em algumas formas de realização, um ou mais de aromáticos,hidrocarbonetos clorados, outros hidrocarbonetos, água, dióxido de carbono,monóxido de carbono ou misturas dos mesmos são misturados com águaprocessada antes de serem injetados dentro da formação. Em algumas formasde realização, a água processado é aquecida antes de ser injetada dentro daformação. Em algumas formas de realização, a água processada é aquecidaenquanto dentro da formação. Em algumas formas de realização, a águaprocessada é aquecida com água quente, vapor e/ou um líquido não-aquosoe/ou gás injetado dentro da formação. Em algumas formas de realização,remover alguns cátions da água compreende remover alguns cátionsdivalentes. Em algumas formas de realização, remover alguns cátions da águacompreende remover alguns cátions divalentes e então remover alguns cátionsmonovalentes. Em algumas formas de realização, remover alguns cátions daágua compreende remover alguns cátions divalentes e então remover algunscátions monovalentes e então adicionar novamente alguns cátions divalentes.
Em algumas formas de realização, outro material é injetado dentro daformação após a água processada ser injetada. Em algumas formas derealização, o outro material é selecionado do grupo consistindo de ar, águaproduzida, água salgada, água do mar, água potável, vapor, dióxido decarbono e/ou misturas dos mesmos. Em algumas formas de realização, a águaprocessada é injetada de 10 a 100 bar acima da pressão do reservatório. Emalgumas formas de realização, o óleo da formação subterrânea antes da águaser injetada tem uma viscosidade de 5 cp a 10.000 cp. Em algumas formas derealização, o óleo da formação subterrânea antes da água ser injetada tem umaviscosidade de 500 cp a 5.000 cp. Em algumas formas de realização, aformação subterrânea tem uma permeabilidade de 5 a 0,0001 Darcy. Emalgumas formas de realização, a formação subterrânea tem umapermeabilidade de 1 a 0,001 Darcy. Em algumas formas de realização, aprodução e/ou injeção são realizadas em um poço vertical e/ou horizontal. Emalgumas formas de realização, a água de entrada tem um valor total de saisdissolvidos de pelo menos 15.000 partes por milhão, expressos como cloretode sódio dissolvido, antes de remover alguns cátions da água. Em algumasformas de realização, o agente compreende um ou mais materiaisselecionados do grupo consistindo de: alquil xileno sulfonatos; alquil benzenosulfonatos; Cl8 alquil tolueno sulfonatos; alquil aril sulfonatos; alquilnaftaleno sulfonatos; alquil sulfato polietoxilalquilados; lauril etóxi sulfato desódio; estirilarilóxi sulfonato etoxilado; polioxietileno alquiléter sulfonato;etoxilado carboximetilado; nonilfenol polietilenóxido éter sulfato; sulfonatosde petróleo; alquilfenol sulfonatos alcoxilados; sulfonato de alfa-olefina C12-16; sulfonato de alfa-olefina C14-16; sulfonato de alfa-olefina C16-18;sulfonato de olefina interna C15 - Cl8; sulfonato de olefina interna C17 -CIO; alquil sulfato de sódio; metil 2-sufonil-laurato de sódio; lignossulfonatode sódio; alquil propóxi sulfatos; poliacrilamida hidrolisada;polivinilpirrolidonas; hidroxietil celuloses; celulose sulfato ésteres; gomasguar; xantanas; escleroglicans; polímeros de ácido poliacrílico; polímeros dealquil acrilamida; polímeros de polissacarídeo; copolímeros de acrilamidas eácido acrílico ou acrilato de sódio; acrilamidas substituídas de N-sulfoidrocarboneto; biopolissacarídeos; copolímeros de acrilamida e acrilatode sódio; soluções de poliacrilamida parcialmente saponificada; copolímeroscontendo de 99 a 50 % em peso de unidades acrilamida e de 1 a 50 % em pesode unidades acrilato; poliacrilamida contendo até 10 por cento em mol degrupos carboxilato; copolímeros aleatórios de 90 por cento em mol ou mais deacrilamida e dez por cento em mol ou menos de ácido acrílico ou sais de ácido acrílico; homopolímeros de N-metilacrilamida ou N,N-dimetilacrilamida; copolímeros ou terpolímeros de 0,1 - 99,9 por cento emmol de acrilamida e 99,9 - 0,1 por cento em mol de N-metilacrilamida e/ouΝ,Ν-dimetilacrilamida; poli(metilmetacrilato), poli(etilmetacrilato),poli(metacrilamida), poli(metilacrilato), poli(etilacrilato), poli(N-metilmetacrilamida) e/ou poli(N,N-dimetilacrilamida); polímeros quaternárioscom nitrogênio ou fósforo como o átomo quaternário ou catiônico com umacadeia alifática, cicloalifática ou aromática, em que enxofre trivalente outerciário pode substituir o nitrogênio quaternário ou fósforo nos polímeros;e/ou um polímero polar e geralmente solúvel nos solventes polares.Com referência agora à Figura 2, em uma forma de realizaçãoda invenção, o sistema 200 é ilustrado. O sistema 200 inclui o corpo de água202, formação 204, formação 206 e formação 208. A instalação de produção210 pode ser provida na superfície do corpo de água 202. O poço 212 atravessa o corpo de água 202 e a formação 204 e tem aberturas na formação206. As partes de formação podem ser fraturadas e/ou perfuradas comomostrado em 214. Quando óleo e gás são produzidos da formação 206 elespenetram nas partes 214 e deslocam-se para cima para o poço 212 para ainstalação de produção 210. O gás e líquido podem ser separados e o gás podeser remetido para a armazenagem de gás 216 e o líquido pode ser enviadopara a armazenagem de líquido 218 e á água pode ser remetida para aprodução de água 230. A instalação de produção 210 é capaz de processarágua, por exemplo, do corpo de água 202 e/ou poço 212, que pode serprocessada e armazenada na produção de água 230. Água do poço 212 podeser remetida para a produção de água 230. A água processada pode serbombeada poço abaixo 232, para as partes fraturadas 234 da formação 206. Aágua atravessa a formação 206 para auxiliar na produção de óleo e gás, eentão a água, óleo e gás podem ser todos produzidos para o poço 212, para ainstalação de produção 210. A água pode então ser reciclada, por exemplo,retornando água para a produção de água 230, onde ela pode ser processada,em seguida reinjetada dentro do poço 232.
Os hidrocarbonetos tais como óleo e/ou gás, podem serrecuperados da formação subterrânea da terra 206 através do furo de poço deprodução 212, que penetra nas formações ou reservatórios contendohidrocarboneto. As perfurações podem ser feitas dos furo de poço deprodução 206 às partes da formação 214, para facilitar o fluxo doshidrocarbonetos das formações contendo hidrocarboneto até os furos de poçode produção. Água pode ser injetada sob pressão para dentro das zonas deinjeção 234, formadas na formação subterrânea 206, para estimular aprodução de hidrocarbonetos através dos poços de produção de um campo.
Água pode ser injetada sozinha como um componente de fluidos dedeslocamento miscíveis ou imiscíveis. Água do mar (para poços fora da costa)e salmoura produzidas das mesmas ou próximas formações (para poços nacosta) podem ser usados como a fonte de água. Tal água pode conterquantidades (concentração) de íons precursores, tais como sulfato divalente(SO4"), que podem formar sais insolúveis quando entram em contato comcátions, tais como Ba+4", Sr++ e Ca+^ residentes nas formações. Os saisresultantes (BaSO4, SrSO4 e CaSO4) podem ser relativamente insolúveis nastemperatura e pressão da formação subterrânea. Tais sais podem precipitar-sefora da solução. Os sais insolúveis precipitados podem acumular-se e,conseqüentemente, obstruir as passagens de fluido subterrâneas. Os efeitos daobstrução pode ser mais severo em passagens da formação próxima do poçode injeção 232 e nas perfurações do poço de produção 212. A solubilidade dossais insolúveis pode ainda diminuir quando a água de injeção for produzidapara a superfície através do poço de produção 212, devido à redução datemperatura e pressão quando os fluidos movem-se para a superfície atravésdo poço de produção. As passagens de fluido subterrâneas ou da formaçãopodem incluir poros na matriz de formação, fraturas, vazios, cavidades,cavidades em rocha, perfurações e passagens de fluido através dos poços,incluindo poços, tubulações e outras passagens de fluido encamisados e nãoencamisados. Os precipitados podem incluir sais insolúveis, cristais ouincrustação. A obstrução pode incluir a redução da porosidade e/oupermeabilidade das passagens de fluido e dos tubulares usados na produçãodos fluidos de poço e processamento daqueles fluidos. A água de injeção podeincluir qualquer fluido contendo água que seja injetado dentro de umaformação subterrânea, para facilitar a recuperação de hidrocarbonetos daformação subterrânea.
Uma finalidade do poço de injeção 232 é auxiliar o fluxo dehidrocarbonetos do reservatório para o poço de produção 212. Um método éinjetar água sob pressão adjacente a uma zona de produção, para fazer comque os hidrocarbonetos presos na formação 206 movam-se para o poço deprodução 212.
Com referência agora à Figura 3, em algumas formas derealização da invenção é ilustrado um sistema 300 para produção de água 330.A produção de água 330 tem uma entrada de água não processada, porexemplo, água de um corpo de água, de um poço, água do mar, suprimento deágua de cidade ou outro suprimento de água. Em 334, alguns cátions podemser removidos da água bruta 302, por exemplo, cátions monovalentes oucátions multivalentes, tais como cátions divalentes ou trivalentes. Em 340, umagente pode ser adicionado a água parcialmente processada, a fim deaumentar a viscosidade da água. Água processada 303 é então produzida daágua de produção 330.
Com referência agora à Figura 4, em algumas formas derealização da invenção, o sistema 400 para produção de água 430 é ilustrado.A produção de água 430 tem uma entrada de água não-processada 402, porexemplo, água do corpo de água de um poço, água do mar, suprimento deágua da cidade ou outro suprimento de água. Em 432, filtragem primária pode20 ser realizada para remover sólidos da água. Em 433 sulfatos (SO4) podem serremovidos. Em 434, alguns cátions divalentes podem ser removidos, porexemplo, de cerca de 60 a cerca de 99 % dos cátions divalentes presentes.Cátions divalentes que podem ser removidos incluem magnésio (Mg), cálcio(Ca), ferro (Fe) e/ou estrôncio (Sr).
Em algumas formas de realização, 433 e 434 podem serrealizados ao mesmo tempo com um sistema de membrana de nanofiltragem.
Em 436, alguns íons monovalente podem ser removidos, porexemplo, de cerca de 60 a cerca de 99% dos cátions presentes, tais comosódio (Na) e/ou potássio (K), juntamente com os ânions associados, porexemplo, cloro, fluoreto e/ou brometo. Em 438, alguns cátions divalentepodem ser adicionados de volta na água, por exemplo, adicionando-se devolta algum magnésio, cálcio e/ou estrôncio. E 440, um agente pode serdissolvido em água, onde o agente aumenta a viscosidade da água. A águaprocessada 403 pode ser produzida pela produção de água 430.
Em algumas formas de realização, a produção de água 330e/ou 430 pode usar um sistema baseado em membrana, por exemplo, osmosereversa (RO) e/ou tecnologia de nanofiltragem (NF), tal como é usada paradessalinização, filtragem e/ou purificação de água do mar.
A força impulsora para permeação para separação demembrana pode ser a pressão líquida através da membrana; esta é definidacomo a pressão de alimentação menos a pressão do permeado ou retro-pressão, menos a diferença entre a pressão osmótica do alimento e a pressãoosmótica do permeado.
A Patente U.S. No. 4.723.603 emprega membranas NF pararemoção específica de sulfato de água do mar. Os sulfatos podem serremovidos pelas membranas NF e o permeado NF pode ser rico em cloreto desódio, porém deficiente de sulfato. Tal água livre de sulfato pode evitar aformação de sulfato de bário, que tem baixa solubilidade e pode causarobstrução, a Patente U.S. No. 4.723.603 é aqui incorporada por referência emsua totalidade.
A Patente U.S. No.4.341.629 descreve a dessalinização daágua do mar pela utilização de módulos RO, que podem incluir a mesmamembrana, p. ex., uma membrana RO de triacetato de celulose (CTA) com90% de rejeição ou duas diferentes membranas, p. ex., uma membrana CTAcom 80% de rejeição e uma membrana CTA com 98% de rejeição, a PatenteU.S. No. 4.341.629 é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
A Patente U.S. No. 5.238.574 descreve o uso de umamultiplicidade de módulos de membrana RO para processar água do mar. Porexemplo, uma primeira membrana RO de baixa pressão pode ser seguida poruma membrana RO de alta pressão ou uma série de membranas RO de baixapressão pode ser usada para fornecer permeado de qualidade de água variávelou simplesmente produzir um permeado combinado, em que a correnteconcentrada de um módulo torna-se a corrente de alimentação para o próximomódulo em série. A Patente U.S. No. 5.238.574 é aqui incorporada porreferência em sua totalidade.
Em algumas formas de realização, o sistema 400 pode incluirágua não processada 402 de uma fonte de alimentação aquosa, tal como águado mar do oceano ou qualquer fonte de água salina tendo alguns íonsdivalentes e monovalentes, tais como água produzida de um poço. Comoexemplo, água do mar bruta pode ser tirada do oceano, de um poço marinhoou de uma entrada aberta e inicialmente submetida a filtragem primária 432usando-se um grande filtro de partículas (não mostrado) e/ou filtros de multi-meios, que poderiam ser tipicamente areia e/ou carvão antracito,opcionalmente seguido por uma filtragem em cartucho.
Em algumas formas de realização, os processos 433, 434 e/ou436 podem incluir um ou uma pluralidade de cartuchos RO, que podem serlocalizados a jusante de um ou de uma pluralidade de cartuchos NF. Oscartuchos RO e/ou cartuchos NF podem ser cartuchos de membranasemipermeável espiralmente enrolada, ou cartuchos produzidos utilizando-setecnologia de fibra oca, tendo características de membrana adequadas. Porexemplo, a Ε. I. DuPont vende cartuchos RO do tipo de fibra fina oca (HFF),que são comercializados pela DuPont como seus cartuchos HFF B-9 e quepodem ser usados. Um cartucho de membrana semipermeável espiralmenteenrolado pode incluir uma pluralidade de folhas que são envelopes individuaisde material de membrana semipermeável semelhante a lâminas, queintercalam entre eles um material contendo permeado poroso, tal comomaterial laminar fibroso de poliéster. O material de membrana semipermeávelpode ser qualquer um daqueles materiais comercialmente disponíveis.Intercalados entre folhas adjacentes pode haver comprimentos de materialespaçador, que podem ser tecidos ou outra malha aberta, configuraçõescruzados semelhantes a tela de filamentos sintéticos, p. ex., filamentosextrusados cruzados de polipropileno ou similar, tais como aqueles vendidossob os nomes comerciais VExar e Nalle, que fornecem passagens de fluxopara a água de alimentação sendo bombeada de extremidade a extremidadeatravés de um vaso de pressão. Uma colocação de tais folhas alternativas elâminas espaçadoras pode então ser espirálmente enrolada em torno de umtubo oco, tendo uma parede lateral porosa, para criar um cartucho cilíndricocircular direito.
Um cartucho de separação espirálmente enrolado é descrito naPatente U.S. No. 4.842.736, cuja descrição é incorporada aqui por referência,que fornece uma pluralidade de passagens de alimentação em espiral, que seestende axialmente de extremidade a extremidade do cartucho final, atravésde cujas passagens o líquido de alimentação sendo tratado escoa em umadireção axial. Internamente dentro dos envelopes de membrana, o líquidopermeante escoa ao longo de um trajeto em espiral para dentro de um materialaté alcançar o tubo central poroso, onde ele se reúne e através do qual fluiaxialmente para a saída.
Em algumas formas de realização, os cartuchos RO e/oucartuchos NF podem ser selecionado a fim de realizar a desejada função totalde produzir uma corrente de água processada, tendo as desejadasconcentrações iônicas da água do mar ou similar. Os elementos ou cartuchosRO podem ser selecionados de membranas semipermeáveis adequadas davariedade de membranas compósitas de poliamida, em que uma fina películade poliamida pode interfacialmente ser formada em um suporte depolissulfona poroso ou similar, que pode ser, por sua vez, formado em ummaterial de suporte fibroso altamente poroso. As membranas RO podem serprojetadas para rejeitar mais do que cerca de 95% de sais dissolvidos, porexemplo, cerca de 98% ou mais.
As membranas RO comercialmente disponíveis adequadasincluem aquelas vendidas como AG8040F e AG8040-400 por Osmonics;Série SW30 e Le por Dow-FilmTec; como Desal-Il por DesalinationSystems, Inc.; como ESPA por Hydranautics; como ULP por Fluid Systems,Inc.,; e como ACM por TriSep Corporation.
Podem ser empregadas membranas NF que são projetadas paraseletivamente rejeitar íons divalentes ou maiores e os elementos ou cartuchosNF que são usados podem rejeitar um mínimo de cerca de 80%, por exemplo,mais do que cerca de 90% ou cerca de 95% ou cerca e 98% de íons divalentesou maiores em uma alimentação aquosa. A membrana NF pode também, pelomenos moderadamente, reduzir o teor de íon monovalente, por exemplo,menos do que cerca de 70% ou menos do que cerca de 50% ou menos do quecerca de 30% ou menos do que cerca de 20% do teor de íons monovalentes.
As membranas NF comercialmente disponíveis adequadas podem sercompradas em forma de lâmina ou em cartuchos espiralmente enroladosacabados e incluem aquelas vendias como Seasoft 8040DK, 8040DL e SesalDS-5 por Osmonics; como Série NF 200 e NF-55, NF-70 e como NF-90 porDow-Film Tec; como DS-5 e DS-51 por Desalination Systems, Inc., comoESNA-400 por Hydranautics; e como TFCS por Fluid Systems, Inc.
Em algumas formas de realização, um método mecânico, talcomo passar a água não processada 402 através de uma membrana denanofiltragem, pode ser usado para remover íons da água na superfície antesde injetá-la dentro do furo de poço e/ou adicionar um agente 440. A água domar pode conter de cerca de 2700 a cerca de 2800 ppm de SO4" divalente. Oprocesso de membrana de nanofiltragem pode reduzir esta concentração acerca de 20 a cerca de 150 ppm. Uma redução de 99% no teor de sulfato podeser obtenível.Em algumas formas de realização, produtos químicos e/ouaditivos podem ser injetados dentro da água não tratada 402, para inibir ocrescimento in-situ de cristais de precipitação de sal insolúvel. Uma variedadede aditivos é injetada dentro da água de injeção na superfície ou diretamentedentro de um poço de injeção. Os poços de produção podem também comfreqüência ser tratados com retrofluxo de salmoura fresca contendo aditivospara evitar obstrução das passagens.
Em algumas formas de realização, a água salgada pode serprocessada 433, 434 e/ou 436 por destilação flash de multi-estágios,destilação de multiefeitos, osmose reversa e/ou destilação por compressão devapor. As tecnologias de membrana têm sido usadas no pré-tratamento deágua salgada, para reduzir o alto teor iônico da água salgada em relação àágua fresca. Podem ser usadas membranas seletivas de íon que seletivamenteevitam que certos íons passem através delas, enquanto ao mesmo tempopermitindo que a água e outros íons passem através delas. A seletividade deuma membrana pode sr função das propriedades particulares da membrana,incluindo o tamanho do poro ou carga elétrica da membrana. Portanto,qualquer uma das membranas seletivas de íons conhecidas e comercialmentedisponíveis, que atendem a estes critérios, pode ser usada. Por exemplo, umamembrana de poliamida é particularmente eficaz para seletivamente evitarque íons sulfato, cálcio, magnésio e bicarbonato passam através dela e poderiaser usada para os processos 433 e/ou 434. Uma membrana de poliamida,tendo o nome comercial SR90-400 (Film Tec Corporation) ou HydranauticsCTC-1, pode ser usada.
Em algumas formas de realização da invenção, água nãoprocessada 402, contendo uma alta concentração de íons de dureza (porexemplo, cátions divalentes), é passada através de uma membrana seletiva deíons 434 para formar uma água salgada amaciada, tendo uma reduzidaconcentração de íons de dureza. A água salgada amaciada é alimentada a umsistema de dessalinização 436. Em seguida, parte dos íons de dureza pode seradicionado de volta para a água a 438 e um viscosificador adicionado a 440.
Microfiltragem (MF), ultrafiltragem (UF)5 nanofiltragem (NF)e osmose reversa (RO) são todos processos de separação acionados porpressão, permitindo que uma larga faixa de moléculas neutras ou iônicas sejaremovida dos fluidos. A microfiltragem pode ser usada para remoção departículas suspensas maiores do que cerca de 0,1 micros. A ultrafiltragempode ser usada para excluir moléculas dissolvidas de peso molecular maior doque cerca de 5000. As membranas de nanofiltragem podem ser usadas parapassar pelo menos parte dos sais, porém tendo alta rejeição de compostosorgânicos, tendo pesos moleculares maiores do que aproximadamente 200Daltons. Membranas de osmose reversa podem ser usadas para alta rejeiçãode quase todas as espécies. Embora NF e RO sejam ambas capazes de excluirsais, elas tipicamente diferem em seletividade. As membranas NF comumentesão atravessadas por íons monovalentes, enquanto mantendo alta rejeição dosíons divalentes. Ao contrário, as membranas de osmose reversa sãorelativamente impermeáveis a quase todos os íons, incluindo íonsmonovalentes, tais como íons de sódio e cloreto. As membranas NF têm àsvezes sido descritas como membranas RO "soltas". Uma membranaadequada, capaz de remover sais dissolvidos da água, é a membrana deacetato de celulose, com seletividade resultante de uma camada descriminantefina, que é suportada em uma camada mais espessa e mais porosa do mesmomaterial. Outra membrana adequada é feita de piperazina ou piperazinasubstituída. Outras membranas adequadas incluem polímeros tais como asmembranas comerciais NF FilmTec NF40.
Em algumas formas de realização, um cartucho de filtroenrolado em espiral pode ser usado para incorporar grandes quantidades demembrana RO ou NF em um pequeno volume. Tal elemento pode serproduzido enrolando-se lâminas espaçadoras de alimentação, lâminas demembrana e lâminas espaçadoras de permeado em torno de um tubo depermeado perfurado.
Em algumas formas de realização, a polimerização interfacialpode ser usada para produzir membranas compósitas de película fina paraseparações RO e NF. Este processo é comumente realizado como umapolicondensação entre aminas e cloretos ou isocianatos ácidos.
Membranas de osmose reversa podem ter alta rejeição devirtualmente todos os íons, incluindo sódio e cloreto. As membranas NF sãocom freqüência caracterizadas como aquelas tendo uma passagem substancialde moléculas neutras, tendo pesos moleculares menores do que 200 daltons eíons monovalentes. As membranas NF ainda comumente possuem altarejeição de íons divalentes devido a interações de carga. As membranas tendoum continuum de propriedades entre RO e NF podem também ser produzidas.Além da alta rejeição de pelo menos uma espécie, as membranas comerciaiscom freqüência possuem alta permeabilidade de água.
Em algumas formas de realização, as membranas para RO e/ouNF podem ser membranas baseadas em piperazina, em que pelo menos 60%dos monômeros contendo amina, incorporados dentro do polímero, podem sermoléculas derivadas de piperazina ou piperazina. Um exemplo típico de umamembrana baseada em piperazina é a membrana NF FilmTec NF40, que foiproduzida contatando-se piperazina e TMC na presença de um aceitador deácido, Ν,Ν-dimetilpiperazina. As membranas comerciais FilmTec NF45 eSR90 foram produzidas por processos similares, com produtos químicospatenteados adicionais adicionados à água e/ou fase orgânica. Umapropriedade particularmente útil de algumas membranas é a capacidade deseletivamente remover algumas moléculas enquanto retendo outras. Porexemplo, a indústria leiteira tem usado membranas baseadas em piperazinapara concentrar grandes moléculas neutras (soro e lactose), enquantoremovendo minerais. Em outros casos, é desejado passar sais monovalentesenquanto mantendo-se alta rejeição de íons divalentes.
Em algumas formas de realização, os processos 334, 433 e/ou434 podem utilizar um dispositivo NF, tal como uma membrana. Em algumasformas de realização, os processos 334 e 436 podem usar um dispositivo RO,tal como uma membrana.
Em algumas formas de realização da invenção, os agentes paraaumentar a viscosidade de um fluido de inundação em 340 e/ou 440 podemser polímeros solúveis em água ou dispersáveis em água, de alto pesomolecular.
Em algumas formas de realização da invenção, agentes paraaumentar a viscosidade e/ou aumentar a recuperação do óleo podem incluirum ou mais de:
1) sulfonatos de alquil xileno, comercialmente disponíveiscomo Aristonate H-LF da Pilot;
2) sulfonatos de alquil benzeno, comercialmente disponíveiscomo Biosoft S90, Biosoft LAS-40S da Stepan;
3) Cl8 alquil tolueno sulfonatos;
4) alquil aril sulfonatos, comercialmente disponíveis comoORS-41, ORS-60, ORS-62, ORS-64, ORS-66, ORS-72, ORS-97, ORS-162,ORS-164, ORS-166 da Oil Chem Technologies; Petronate EOR 2037,Petronate EOR 2094 e Petronate EOR 2095 da Crompton; e Pentrostep B-100;
5) alquil naftaleno sulfonatos, comercialmente disponíveiscomo Petro AA e Petro P da Akzo Nobel;
6) alquil sulfato polietoxialquilado, comercialmente disponívelcomo Steol CS330 da Stepan;
7) lauril etóxi sulfato de sódio, comercialmente disponívelcomo Steol CS-460;
8) estirilarilóxi sulfonato etoxilado;9) polioxietileno alquiléter sulfonato;
10) etoxilato carboximetilado, comercialmente disponívelcomo Neodox da DanChem Technologies;
11) Nonilfenol poletilenóxido éter sulfato, comercialmentedisponível como Triton XN-45S da Dow;
12) Sulfonatos de petróleo, comercialmente disponível comoAristonate VH da Pilot; e como Witco 2094;
13) alquilfenol sulfonatos alcoxilados, comercialmentedisponíveis como Triton X-200 da Dow;
14) alfa-olefma sulfonato C12-16, comercialmente disponívelcomo Stepantan AS-1216, Stepantan AS-1246;
15) Alfa-olefma sulfonato C14-16, comercialmente disponívelcomo Bioterge AS-40;
16) Alfa-olefina sulfonato C16-18, comercialmente disponívelcomo Stepantan AS-1618;
17) Sulfonato de olefina interna (Cl5 - 18 comercialmentedisponível como IOS 1518;
18) Sulfonato de olefina interna Cl 7 - 20, comercialmentedisponível como IOS 1720;
19) Alquil sulfato de sódio, comercialmente disponível comoStepanol LCP;
20) metil-2-sulfonil-laurato de sódio, comercialmentedisponível como Alphastep ML-40;
21) Lignossufonato de sódio, comercialmente disponível comoD-1766 da Lignotech;
22) Alquil propóxi sulfatos
23) Poliacrilamida hidrolisada, comercialmente disponívelcomo Flopaam 3630S, Flopaam 3530S, Flopaam 3430S, Flopaam 3230S daSNF; Magnafloc 3336 da Ciba; Alcoflood 1275A, Alcoflood 1285REL,Praestol 2640SL e Spurefloc AF1266;
24) Polivinilpirrolidonas;
25) hidroxietilceluloses;
26) sulfato ésteres de celulose;
27) gomas guar;
28) xantanas;
29) escleroglicanos;
30) polímeros de ácido acrílico;
31) polímeros de alquil acrilamida;
32) polímeros de polissacarídeo;
33) copolímeros de acrilamidas e ácido acrílico ou acrilato desódio;
34) Acrilamidas substituídas por N-sulfoidrocarboneto;
35) biopolissacarídeos;
36) copolímeros de acrilamida e acrilato de sódio;
37) soluções de poliacrilamida parcialmente saponificada;
38) copolímeros contendo de cerca de 99 a cerca de 50 % empeso de unidades de acrilamida e de cerca de 1 a cerca de 50 % em peso deunidades de acrilato;
39) poliacrilamida contendo até cerca de 10 por cento em molde grupos carboxilato;
40) copolímeros aleatórios de 90 por cento em mol ou mais deacrilamida e dez por cento em mol ou menos de ácido acrílico ou sais deácido acrílico;
41) homopolímeros de N-metil-acrilamida ou N5N-dimetilacrilamida;
42) copolímeros ou terpolímeros de 0,1 - 99,9 por cento emmol de acrilamida e 99,9 - 0,1 por cento em mol de N-metilacrilamida e/ouN,N-dimetilacrilamida;43) poli(metilmetacrilato), poli(etilmetacrilato), poli(metacrilamida), poli(metilacrilato), poli(etilacrilato), poli(N-metilmetacrilamida) e/ou poli(N,N-dimetilacrilamida);
44) polímeros quaternários com nitrogênio ou fósforo como oátomo quaternário ou catiônico com uma cadeia alifática, cicloalifática ouaromática, em que o enxofre trivalente ou terciário pode substituir onitrogênio ou fósforo quaternário nos polímeros;
45) um polímero polar e geralmente solúvel em solventespolares;
46) tensoativos;
47) sabões; e/ou
48) álcalis, por exemplo, carbonatos ou hidróxidos.
Em algumas formas de realização, o termo "poliacrilamida"inclui qualquer polímero catiônico, aniônico, não-iônico ou anfotérico, quepode consistir de unidades recorrentes de acrilamida ou metacrilamida. Ospoliacrilamidas podem ser polímeros de adição de vinila e podem serpreparados por métodos tais como por homopolimerização de acrilamida oupor copolimerização de acrilamida com comonômeros catiônicos, aniônicose/ou não-iônicos.
Comonômeros ctiônicos adequados incluem haletos dedialildialquilamônio, os sais de ácido e quaternários dosdialquilaminoalquil(alq)acrilatos e dialquilaminoalquil(alq)acrilamidas, porexemplo, o cloreto de metila, cloreto de benzila e sais quaternários de dimetilsulfato de dimetilaminoetilacrilato, dimetilaminoetilmetacrilato,dimetilaminoetilacrilamida, dimetilaminoetilmetacrilamida edietilaminoetilacrilato, por exemplo, cloreto de dialildimetilamônio e o salquaternário de cloreto de metila de dimetilaminoetilacrilato. Os comonômerosaniônicos podem incluir ácido acrílico, ácido metacrílico e ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfonico e seus sais, por exemplo, ácido acrílicoe acrilato de sódio. Os comonômeros não-iônicos podem incluir acrilonitrila ealquil(met)acrilatos, tais como metilacrilato, metilmetacrilato e etil acrilato.Os poliacrilamidas podem também ser formados por pós-reação depoliacrilamidas de uma maneira bem conhecida daqueles hábeis na arte,reagindo-se o poliacrilamida com um reagente capaz de mudar a estruturaquímica do polímero. Pós-reações do poliacrilamida podem incluir hidrólisecom ácido ou base, para produzir poliacrilamida hidrolisado, reação Mannich(opcionalmente seguida por quaternização pra produzir poliacrilamidaMannich quaternizado) e reação com hidroxilamina (ou seu sal) para produzirpoliacrilamida hidroxamado. Poliacrilamidas catiônicos e aniônicos podemser usados.
Em algumas formas de realização da invenção, agentes paraaumentar a viscosidade incluem polímeros compreendendo N-vinil lactama euma amida insaturada, tais como N-vinil-2-pirrolidona, incluindohomopolímeros, copolímeros e terpolímeros, como descrito na Patente U.S.No. 6.030.928, aqui incorporada por referência em sua totalidade. Emalgumas formas de realização da invenção, agentes para aumentar aviscosidade incluem viscosificadores, tais como agentes espessantespoliméricos, que podem ser adicionados em toda ou parte de uma composiçãode água injetada, a fim de aumentar sua viscosidade.
Em algumas formas de realização, os agentes têm um pesomolecular médio ponderai de cerca de IXlO6 a cerca de 40X106, por exemplo,de cerca de 5X106 a cerca de 30X106 ou, por exemplo, de cerca de 4 a cercade 7 milhões ou de cerca de 15 a cerca de 30 milhões. Em algumas formas derealização, o peso molecular é de cerca de 100.000 ou mais, por exemplo,cerca de 1.000.000 ou mais, tal como cerca de 10.000.000 ou mais. Os pesosmoleculares podem ser determinados por dispersão de luz, empregando-seinstrumentação comercialmente disponível e técnicas que são conhecidas naarte.Em algumas formas de realização, os agentes são vendidos poruma variedade de companhias, incluindo Dow Chemical Co. de Mindland,Mich. Um agente pode ser Alcoflood.RTM. 1235, um viscosificadorpolimérico solúvel em água, disponível na Ciba Specialty Chemicals deTarrytown, NY.
Em algumas formas de realização, o agente pode seradicionado em 440 ao fluxo de água em uma concentração de cerca de0,001% a cerca de 1 % em peso da solução total.
A redução da mobilidade de um fluido em um meio poroso, talcomo um reservatório contendo óleo, pode ser realizada aumentando-se aviscosidade do fluido, diminuindo-se a permeabilidade dos meios porosos oupor combinação de ambos. O agente pode tanto aumentar a viscosidade daágua e/ou reduzir a permeabilidade de um reservatório quando uma soluçãoescoa através dele. A extensão em que uma concentração particular de umdado agente realiza estas duas funções pode ser muito aproximadamentefunção do peso molecular médio do agente. Quanto mais baixa apermeabilidade do reservatório, mais baixo pode ser o peso molecular médiodo agente que pode ser injetado sem significativa obstrução do poço. Parauma dada formação, entretanto, é inteiramente possível terem-se duassoluções de poliacrilamida parcialmente hidrolisadas do mesmo pesomolecular que exibam radicalmente diferentes eficiências para fins decontrole da mobilidade. Onde a distribuição do peso molecular de umpolímero ser relativamente estreita, como é o caso com alguns polímeros,substancialmente todo o polímero pode ser eficaz no controle da injetividadee mobilidade. Se a distribuição do peso molecular for larga, como é o casocom alguns polímeros, a mobilidade pode ser adversamente afetada pelasmoléculas de mais baixo peso molecular da mistura polimérica, enquanto asmoléculas de peso molecular mais elevado do polímero indicam a presença deespécie semelhante a gel, que pode resultar em obstrução do poço.Em algumas formas de realização da invenção, os agentes paraaumentar a viscosidade da água de fluxo obtêm uma viscosidade de soluçãode pelo menos cerca de 10 centipoises em temperatura ambiente e/ou reduzema permeabilidade da rocha à água inundando, pela adsorção na rocha daformação.
Em algumas formas de realização, os agentes podem serselecionados com base nas condições de retenção da viscosidade, desempenhodo fluxo do meio poroso, alta temperatura, elevada salinidade e elevadapressão. Em algumas formas de realização, uma solução com um agente deveser de pelo menos cinco vezes mais viscosa do que a água do mar.
Em algumas formas de realização, os agentes podem ser pelomenos parcialmente dissolvidos em vários fluidos, incluindo, por exemplo,um fluido aquoso, ou em um fluido contendo pelo menos uma composiçãoselecionada de bases, viscosificadores poliméricos, tensoativos e co-tensoativos e combinações de qualquer duas ou mais de ditas composições.
Os agentes podem ser reticulados com vários agentes reticulantes. Os agentespodem ser solúveis em água ou dispersáveis em água. Em algumas formas derealização da invenção, uma composição inclui um agente para aumentar aviscosidade, um fluido aquoso e um ou mais de: tensoativos, co-tensoativos,inibidores de corrosão, expurgadores de oxigênio, bactericidas e quaisquercombinações dos mesmos.
Em algumas formas de realização da invenção, a águaprocessada 303 e/ou 403 podem ser combinadas com um ou mais dosaromáticos, por exemplo, benzeno, tolueno ou xileno; terebentina; tetralina;hidrocarbonetos clorados, por exemplo, tetracloreto de carbono ou cloreto demetileno; ou outros hidrocarbonetos, por exemplo, hidrocarbonetos C5-C10e/ou álcoois; vapor; ou compostos de enxofre, por exemplo, sulfeto dehidrogênio e então injetadas dentro de uma formação para aumentadarecuperação de óleo. Por exemplo, uma mistura de água processada, com umagente para aumentar a viscosidade misturado com álcool, pode ser injetadadentro de uma formação.
Em algumas formas de realização, uma mistura de um agente eágua pode ser submetida a forças de cisalhamento em dispositivos dedispersão ou bombeamento de líquido dinâmico, a fim de passarem através dabomba centrífuga diversas vezes, até as propriedades poliméricas desejadasserem obtidas. Os dispositivos de dispersão e bombeio de dispersãodinâmicos podem ser máquinas de fluxo hidrodinâmico, por exemplo, bombascentrífugas rotativas de único ou de múltiplos estágios, tais como bombascentrífugas radiais. As condições de fluxo turbulento são condições de fluxocaracterizadas por variações irregulares da velocidade das partículas líquidasindividuais. Uma mistura pode ser passada através de unidades de corteestáticas com água disponível, a fim de fornecer uma lama uniforme desólidos de gel particulados, tendo um desejado teor de sólidos, semsubstancialmente degradar o agente, por exemplo, reduzir seu peso molecular.A lama de gel resultante da passagem através das unidades estáticas pode ser(a) introduzida dentro de um tanque de retenção com agitação suave por cercade 1 - 4 horas até o gel desaparecer e o agente dissolver-se para fornecer umconcentrado de solução homogênea em temperatura ambiente ou ligeiramenteabaixo, p. ex., 15-20 C, ou (b) a lama de gel pode ser alimentadacontinuamente em uma série de múltiplos tanques de retenção, com suficientetempo de permanência total, para formar o concentrado de soluçãohomogêneo pelo último tanque de retenção. O concentrado de soluçãohomogêneo pode então ser passado através de misturadores estáticos padrãocom água disponível para diluição final.
Em algumas formas de realização, o agente pode ser umpolímero que pode ser preparado na presença de agentes de reticulação ouramificação, tais como metilenobisacrilamida e/ou na presença de agentes detransferência de cadeia, tais como isopropanol e ácido lático. Quando aquantidade de agente reticulante é aumentada, a composição aquosa resultantedo polímero disperso tende a conter quantidades maiores de polímerointumescível por água. Quando a quantidade de agente reticulante édiminuída, a composição aquosa resultante do polímero disperso tende aconter quantidades menores de polímero intumescível pela água. Os agentesde transferência de cadeia tendem a reduzir o peso molecular do polímero e atornar os polímeros solúveis, que de outro modo seriam intumescíveis emágua, por causa da presença de agentes de reticulação. As composiçõesaquosas da presente invenção podem conter polímero disperso solúvel emágua ou polímero disperso intumescível em água, ou mistura deles.
Em algumas formas de realização, o agente pode ser umpolímero, tal como poliacrilamida, que pode ser preparado utilizando-setécnicas tais como polimerização em solução, emulsão de água em óleo,microemulsão de água em óleo ou dispersão aquosa, por exemplo, emulsão deágua em óleo ou microemulsão de água em óleo. As partículas depoliacrilamida podem ser formadas por métodos tais como moagem oucominuição de uma massa polimerização em solução de poliacrilamida seco.As partículas de poliacrilamida secadas por pulverização podem sr usadas epodem ser formadas por secagem por pulverização de uma dispersãocontendo poliacrilamida, emulsão de água em óleo ou microemulsão de águaem óleo.
Em algumas formas de realização, o agente pode ser umpolímero, que pode ser misturado com água contatando-se as partículaspoliméricas com a corrente de água movendo-se, de modo que pode resultarem uma composição aquosa consistindo de cerca de 0,01 % ou mais depolímero disperso, por exemplo, 0,05 % ou mais, por exemplo, 0,1% ou mais,por exemplo, 0,2 % ou mais, em peso, com base no peso total de ditacomposição aquosa. Em alguns casos, a composição aquosa pode conter maisdo que 5% de polímero disperso em peso, com base no peso total dacomposição aquosa, porém em outros casos pode conter cerca de 5% oumenos de polímero disperso, por exemplo, cerca de 2 % ou menos, porexemplo, cerca de 1 % ou menos, na mesma base.
Em algumas formas de realização da invenção, os agentes paraaumentar a viscosidade da água incluem uma pequena porém eficazquantidade de polímero usado para produzir a desejada viscosidade ou outraspropriedades do fluido de injeção. Com base nas propriedades da formação ena natureza e duração pretendidas do processo, o tipo e quantidade do agentepodem ser selecionados para obterem-se os efeitos desejados através doapropriado período de tempo. Em algumas formas de realização, a quantidadede agente usado será na faixa de cerca de 500 ppm a cerca de 10.000 ppm, porexemplo, cerca de 1.000 ppm a cerca de 3.000 ppm, com base no peso dofluido de injeção. Geralmente, será selecionada uma quantidade econômica etipo de polímero para produzir o desejado efeito pelo tempo necessário.
Em algumas formas de realização da invenção, umacomposição compreendendo pelo menos um polímero solúvel em água podeser preparada combinando-se pelo menos um polímero solúvel em água juntosem qualquer seqüência. A quantidade de polímero solúvel em água pode serde cerca de 200 a cerca de 10.000 ppm, por exemplo, cerca de 250 - 500 ppm,com base na inteira combinação. Quando a composição compreende aindafluido aquoso, o fluido aquoso utilizado compreenderá ou conterá água e podeser de cerca de 88 a cerca de 99,91 % em peso da combinação final. Acomposição pode também conter outros solventes, álcoois e/ou sais.
Em algumas formas de realização, as soluções poliméricaspodem conter os polímeros em concentrações de até 5.000 ppm. Aqui, olimite de concentração superior pode ser somente devido à crescenteviscosidade e o limite inferior pode ser baseado nos custos crescentes pararecuperação utilizando-se maiores quantidade de soluções mais diluídas. Poresta razão, pode ser preferível utilizarem-se soluções tendo um teor depolímero de até cerca de 3.000 ppm, por exemplo, um teor de polímero decerca de 2.000 ppm a cerca de 3.000 ppm. Estas soluções são então diluídasapós tratamento de acordo com a presente invenção em concentraçõesnecessárias para uso de cerca de 300 ppm a cerca de 2.000 ppm.
Água pode ser comumente injetada dentro das formaçõescontendo hidrocarboneto subterrâneas sozinha ou como um componente defluidos de deslocamento miscíveis ou imiscíveis, para recuperarhidrocarbonetos de delas. A água não processada 302 e/ou 402 pode serobtida de numerosas fontes, incluindo salmoura produzida da mesmaformação, salmoura produzida de formações remotas ou água do mar. Todasestas águas podem ter um elevado teor iônico em relação à água fresca.
Alguns íons presentes na água não processada 302 e/ou 402 podem beneficiara produção de hidrocarboneto, por exemplo, certas combinações econcentrações de cátions e ânions, incluindo K+, Na+, Cl", Br" e/ou OH",podem estabilizar argila em vários graus em uma formação susceptível deavaria de argila, por dilatação ou migração de partícula. Outros íons (ou osmesmos íons que beneficiam a produção de hidrocarboneto) presentes na águanão processada 302 e/ou 402 podem produzir efeitos nocivos in situ, porexemplo, os ânions SO4" divalentes da injeção de água podem serparticularmente problemáticos porque o S04" pode formar sais com cátions jápresentes na formação, tais como Ba4+. Os sais resultantes podem serrelativamente insolúveis nas temperaturas e pressões de formação.
Conseqüentemente, eles podem precipitar-se fora da solução in situ. Asolubilidade dos sais diminui mais quando a injeção de água pode serproduzida na superfície com os hidrocarbonetos, porque a pressão etemperatura diminuem no poço de produção. Os precipitados dos saisinsolúveis podem acumular-se nas passagens de fluido subterrâneo comoestruturas cristalinas, que finalmente obstruem as passagens e reduzem aprodução de hidrocarboneto. Os efeitos da obstrução podem ser mais severosnas passagens localizadas na formação próxima a poços e em poços deprodução em que pode ser mais difícil para os fluidos produzidos desviarem-se das passagens bloqueadas.
Em algumas formas de realização da invenção, a águaprocessada ou uma mistura de água processada 303 e/ou 403 pode ser injetadadentro da formação 206 produzida pela formação 206 e então recuperada doóleo e gás, por exemplo, por um separador centrífugo ou de gravidade e entãoprocessando-se a água na produção de água 230, em seguida a águaprocessada ou mistura de água processada 303 e/ou 403 pode ser reinjetadadentro da formação 206.
Em algumas formas de realização da invenção, a águaprocessada ou mistura de água processada 303 e/ou 403 pode ser injetadadentro de uma formação contendo óleo 206, opcionalmente precedida e/ouseguida por um jorro, tal como água do mar, uma solução de tensoativo, umfluido de hidrocarboneto, uma solução de salmoura ou água fresca.
Em algumas formas de realização da invenção, a águaprocessada ou mistura de água processada 304 e/ou 403 pode ser usada paramelhorar a recuperação de óleo. A água processada ou uma mistura de águaprocessada 303 e/ou 403 pode ser utilizada para impulsionar ou empurrar ainundação de tensoativo agora contendo óleo pra fora do reservatório, dessemodo "varrendo" o óleo cru do reservatório. A água processada ou umamistura de água processada 303 e/ou 403 podem ter uma viscosidade queajuda a evitar o que é referido na indústria como "manuseio", assimmelhorando a eficiência de varredura. O óleo pode ser recuperado no poço deprodução 212 afastado do poço de injeção 232, quando água processada ouuma mistura de água processada 303 e/ou 403 empurra o óleo para fora dosporos da formação 206 e para o poço de produção 212. Uma vez o fluido deóleo/tração alcança a superfície, ele pode ser colocado dentro de tanques deretenção 218, permitindo que o óleo se separe da água através das formasnaturais de gravidade.
A quantidade de óleo recuperado pode ser medida em funçãodo óleo original em seu lugar (OOIC), por exemplo, 10% ou mais em peso doóleo original em seu lugar ou 15% ou mais em peso do óleo original em seulugar.
O processo e sistema podem ser úteis para a recuperação dedeslocamento de petróleo das formações contendo óleo. Tal recuperaçãoabrange métodos em que o óleo pode ser removido de uma formaçãocontendo óleo, através da ação de um fluido ou gás de deslocamento. Assim, arecuperação pode ser secundária, onde os hidrocarbonetos do reservatórioforam substancialmente exauridos por mecanismos de recuperação primáriaou pode ser terciária onde a solução polimérica pode ser injetada após injeçãode fluidos de deslocamento convencionalmente usados. Outros usos para aágua processada ou uma mistura de água processada 303 e/ou 403, preparadapelo processo e sistema da invenção, incluem tratamentos próximos dainjeção de poço e injeção ao longo dos interiores das tubulações, parapromover canalização de óleo cru de alta viscosidade. A água processada ouuma mistura de água processada 303 e/ou 403 pode também ser usada comoaditivos de fluido de fratura hidráulicos, produtos químicos de diversão dedesvio de fluido e aditivos de circulação de perda.
Aqueles hábeis na técnica observarão que muitas modificaçõese variações são possíveis em termos das formas de realização, configuraçõesmateriais e métodos descrito, sem desvio de seu espírito e escopo. Portanto, oescopo das reivindicações anexas a seguir e seus equivalentes funcionais nãodevem ser limitados por formas de realização particulares descritas eilustradas aqui, visto que estes são meramente exemplificativos por natureza.
Claims (29)
1. Sistema de injeção de água, caracterizado pelo fato decompreender:um poço perfurado em uma formação subterrâneacompreendendo hidrocarbonetos;uma instalação de produção no lado de topo do poço;uma instalação de produção de água conectada à instalação deprodução;em que a instalação de produção de água produz águaremovendo alguns íons e adicionando um agente que aumenta a viscosidadeda água e/ou aumenta a recuperação de hidrocarbonetos da formação e injetaa água dentro do poço.
2. Sistema de injeção de água, caracterizado pelo fato decompreender:um primeiro poço perfurado em uma formação subterrâneacompreendendo hidrocarbonetos;uma instalação de produção no lado de topo de um primeiro poço;uma instalação de produção de água conectada à instalação deprodução;um segundo poço perfurado na formação subterrânea;em que a instalação de produção de água produz águaremovendo alguns íons e adicionando um agente que aumenta a viscosidadeda água e/ou aumenta a recuperação de hidrocarbonetos da formação e injetaágua dentro do segundo poço e dentro da formação subterrânea.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de o primeiro poço ficar a uma distância de 50 metros a 2.000 metros dosegundo poço.
4. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a formação subterrânea ficar embaixo de umcorpo de água.
5. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a-4, caracterizado pelo fato de a instalação de produção ficar flutuando em umcorpo de água, tal como uma plataforma de produção.
6. Sistema de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a-5, caracterizado pelo fato de compreender um suprimento de água e umaparelho de bombeio de água, adaptado para bombear água para a instalaçãode produção de água.
7. Sistema de uma ou mais das reivindicações 1 a 6,caracterizado pelo fato de a instalação de produção de água ter uma água deentrada tendo um valor total de sais dissolvidos de pelo menos 15.000 partespor milhão, expresso como cloreto de sódio dissolvido.
8. Sistema de uma ou mais das reivindicações 1 a 7,caracterizado pelo fato de o agente compreender um ou mais materiaisselecionados do grupo consistindo de:alquil xileno sulfonatos; alquil benzeno sulfonatos; Cl8 alquiltolueno sulfonatos; alquil aril sulfonatos; alquil naftaleno sulfonatos; alquil sulfatopolietoxialquilados; lauril etóxi sulfato de sódio; estirilarilóxi sulfonato etoxilado;polioxietileno alquiléter sulfonato; etoxilato carboximetilado; nonilfenolpolietilenóxido éter sulfato; sulfonatos de petróleo; alquilfenol sulfonatosalcoxilados; sulfonato de alfa-olefina C12-16; alfa-olefina sulfonato C14-16; alfa-olefina sulfonato C16-18; sulfonato de olefina interna C15 - 18; sulfonato deolefina interna C17 - 20; alquil sulfato de sódio; metil 2-sulfonil-laurato de sódio;lignossulfonato de sódio; alquil propóxi sulfatos; poliacrilamida hidrolisada;polivinilpirrolidonas; hidroxietilceluloses; sulfato ésteres de celulose; gomas guar;xantanas; escleroglicanos; polímeros de ácido poliacrílico; polímeros de alquilacrilamida; polímeros de polissacarídeo; copolímeros de acrilamidas e ácidoacrílico ou acrilato de sódio; acrilamidas substituídas por N-sulfoidrocarbonetos;biopolissacarídeos; copolímeros de acrilamida e acrilato de sódio; soluções depoliacrilamida parcialmente saponificada; copolímeros contendo de 99 a 50 % empeso de unidades acrilamida e de 1 a 50 % em peso de unidades acrilato;poliacrilamida contendo até 10 por cento em mol de grupos carboxilato;copolímeros aleatórios de 90 por cento em mol ou mais de acrilamida e dez porcento em mol ou menos e ácido acrílico ou sais de ácido acrílico; homopolímerosde N-metilacrilamida ou Ν,Ν-dimetilacrilamida; copolímeros ou terpolímeros de-0,1 - 99,9 por cento em mol de acrilamida e 99,9 - 0,1 por cento em mol de N-metilacrilamida e/ou Ν,Ν-dimetilacrilamida; poli(metilmetacrilato),poli(etilmetacrilato), poli(metacrilamida), poli(metilacrilato), poli(etilacrilato),poli(N-metilmetacrilamida) e/ou poli(N,N-dimetilacrilamida); polímerosquaternários com nitrogênio ou fósforo como o átomo quaternário ou catiônicocom uma cadeia alifática, cicloalifática ou aromática, em que enxofre trivalente outerciário pode substituir o nitrogênio ou fósforo quaternário nos polímeros; e/ouum polímero polar e geralmente solúvel em solventes polares.
9. Sistema de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 8,caracterizado pelo fato de pelo menos um poço ter sido fraturado com umlíquido viscoso e um agente de sustentação, tal como areia.
10. Sistema de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 9,caracterizado pelo fato de pelo menos um poço compreender um diâmetro de 10 a 25 cm.
11. Método de injeção de água, caracterizado pelo fato decompreender:remover alguns íons da água;adicionar um agente à água que aumente a viscosidade da águae/ou aumente a recuperação do hidrocarboneto de uma formação subterrâneacompreendendo hidrocarbonetos; einjetar água com o agente dentro da formação subterrânea.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de a água processada ser reciclada ao ser produzida com óleo e/ougás e separada, e em seguida reinjetada dentro da formação.
13. Método de uma ou mais das reivindicações 11 ou 12,caracterizado pelo fato de um ou mais aromáticos, hidrocarbonetos clorados,outros hidrocarbonetos, água, dióxido de carbono, monóxido de carbono oumisturas dos mesmos serem misturados com a água processada antes deserem injetados dentro da formação.
14. Métodos de acordo com uma ou mais reivindicações lia-13, ditos métodos caracterizados pelo fato de a água processada ser aquecidaantes de ser injetada dentro da formação.
15. Método de acordo com uma ou mais reivindicações lia-14, caracterizado pelo fato de a água processada ser aquecida enquanto dentroda formação.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de a água processada ser aquecida com água quente, vapor e/ou umlíquido não-aquoso e/ou gás injetado dentro da formação.
17. Método de acordo com uma ou mais reivindicações lia-16, caracterizado pelo fato de a remoção de alguns cátions da águacompreender remover alguns cátions divalentes.
18. Método de acordo com uma ou mais reivindicações lia-17, caracterizado pelo fato de remover alguns cátions da água compreenderremover alguns cátions divalentes e em seguida remover alguns cátionsmonovalentes.
19. Método de acordo com uma ou mais reivindicações lia-18, caracterizado pelo fato de remover alguns cátions da água compreenderremover alguns cátions divalentes e em seguida remover alguns cátionsmonovalentes e então retroadicionar alguns cátions divalentes.
20. Método de acordo com uma ou mais reivindicações lia-19, caracterizado pelo fato de outro material ser injetado dentro da formação,após a água processada ter sido injetada.
21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizadopelo fato de outro material ser selecionado do grupo consistindo de ar, águaproduzida, água salgada, água do mar, água potável, vapor, dióxido decarbono e/ou misturas dos mesmos.
22. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 21, caracterizado pelo fato de a água processada ser injetada de 10 a 100 baracima da pressão do reservatório.
23. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 22, caracterizado pelo fato de o óleo da formação subterrânea antes da águaser injetada ter uma viscosidade de 5 cp a 10.000 cp.
24. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 23, caracterizado pelo fato de o óleo da formação subterrânea antes da águaser injetada ter uma viscosidade de 500 cp 5.000 cp.
25. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 24, caracterizado pelo fato de a formação subterrânea ter uma permeabilidadede 5 a 0,0001 Darcy.
26. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 25, caracterizado pelo fato de a formação subterrânea ter uma permeabilidadede 1 a 0,001 Darcy.
27. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 26, caracterizado pelo fato de a produção e/ou injeção serem realizadas dentrode um poço vertical e/ou horizontal.
28. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 27, caracterizado pelo fato de a água de admissão ter um valor total de saisdissolvidos de pelo menos 15.000 partes por milhão, expresso como cloretode sódio dissolvido, antes da remoção de alguns cátions da água.
29. Método de acordo com uma ou mais reivindicações 11 a 28,caracterizado pelo fato de o agente compreender um ou mais materiaisselecionados do grupo consistindo de:alquil xileno sulfonatos; alquil benzeno sulfonatos; Cl8 alquiltolueno sulfonatos; alquil aril sulfonatos; alquil naftaleno sulfonatos; alquil sulfatopolietoxialquilados; lauril etóxi sulfato de sódio; estirilarilóxi sulfonato etoxilado;polioxietileno alquiléter sulfonato; etoxilato carboximetilado; nonilfenolpolietilenóxido éter sulfato; sulfonatos de petróleo; alquilfenol sulfonatosalcoxilados; sulfonato de alfa-olefina C12-16; alfa-olefina sulfonato C14-16; alfa-olefina sulfonato C16-18; sulfonato de olefina interna Cl5 - 18; sulfonato deolefina interna Cl7 - 20; alquil sulfato de sódio; metil 2-sulfonil-laurato de sódio;lignossulfonato de sódio; alquil propóxi sulfatos; poliacrilamida hidrolisada;polivinilpirrolidonas; hidroxietilceluloses; sulfato ésteres de celulose; gomas guar;xantanas; escleroglicanos; polímeros de ácido poliacrílico; polímeros de alquilacrilamida; polímeros de polissacarídeo; copolímeros de acrilamidas e ácidoacrílico ou acrilato de sódio; acrilamidas substituídas por N-sulfoidrocarbonetos;biopolissacarídeos; copolímeros de acrilamida e acrilato de sódio; soluções depoliacrilamida parcialmente saponificada; copolímeros contendo de 99 a 50 % empeso de unidades acrilamida e de 1 a 50 % em peso de unidades acrilato;poliacrilamida contendo até 10 por cento em mol de grupos carboxilato;copolímeros aleatórios de 90 por cento em mol ou mais de acrilamida e dez porcento em mol ou menos e ácido acrílico ou sais de ácido acrílico; homopolímerosde N-metilacrilamida ou Ν,Ν-dimetilacrilamida; copolímeros ou terpolímeros de-0,1 - 99,9 por cento em mol de acrilamida e 99,9 - 0,1 por cento em mol de N-metilacrilamida e/ou Ν,Ν-dimetilacrilamida; poli(metilmetacrilato),poli(etilmetacrilato), poli(metacrilamida), poli(metilacrilato), poli(etilacrilato),poli(N-metilmetacrilamida) e/ou poli(N,N-dimetilacrilamida); polímerosquaternários com nitrogênio ou fósforo como o átomo quaternário ou catiônicocom uma cadeia alifática, cicloalifática ou aromática, em que enxofre trivalente outerciário pode substituir o nitrogênio ou fósforo quaternário nos polímeros; e/ouum polímero polar e geralmente solúvel em solventes polares.
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