CZ2015614A3 - Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících teplo a plyny v množství umožňujícím štěpení horniny - Google Patents

Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících teplo a plyny v množství umožňujícím štěpení horniny Download PDF

Info

Publication number
CZ2015614A3
CZ2015614A3 CZ2015-614A CZ2015614A CZ2015614A3 CZ 2015614 A3 CZ2015614 A3 CZ 2015614A3 CZ 2015614 A CZ2015614 A CZ 2015614A CZ 2015614 A3 CZ2015614 A3 CZ 2015614A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
probes
reaction
gases
rock
composition
Prior art date
Application number
CZ2015-614A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ307274B6 (cs
Inventor
Dmitri Anatoljevich Lemenovski
Zdeněk Koller
Vladimíra Beňová
Original Assignee
Dmitri Anatoljevich Lemenovski
Zdeněk Koller
Vladimíra Beňová
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dmitri Anatoljevich Lemenovski, Zdeněk Koller, Vladimíra Beňová filed Critical Dmitri Anatoljevich Lemenovski
Priority to CZ2015-614A priority Critical patent/CZ307274B6/cs
Priority to US15/758,764 priority patent/US20190040725A1/en
Priority to PCT/CZ2016/000100 priority patent/WO2017041772A1/en
Publication of CZ2015614A3 publication Critical patent/CZ2015614A3/cs
Publication of CZ307274B6 publication Critical patent/CZ307274B6/cs

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/243Combustion in situ
    • E21B43/247Combustion in situ in association with fracturing processes or crevice forming processes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/243Combustion in situ
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/2605Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using gas or liquefied gas
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/267Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/592Compositions used in combination with generated heat, e.g. by steam injection

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím exotermických chemických reakcí generujících plyny, kdy se dovnitř sloje přivádí cíleně odděleně kompozice pro výrobu horkých plynů, např. TGEC, iniciátory resp. stabilizátory, např. RIS nebo NaNO.sub.2.n.(dusitan sodný), případně inhibitory chemické reakce do alespoň čtyř horizontálních otvorů vytvořených v alespoň jedné rovině sondy, kdy v místě setkání kompozice a iniciátorů se současně nebo se zpožděním průběh reakce reguluje též přidáváním dalších plynotvorných látek ve směsi kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude probíhat pod packerem, čímž se vytvoří předpoklady pro umělý gazlift, a dalším přidáváním plynotvorných látek se reguluje a zvyšuje teplota nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny.

Description

Vynález se týká způsobu těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím exotermických chemických reakcí generujících plyny v množství, které vede ke štěpení horniny a tím k umožnění těžby uhlovodíků i z hornin s nízkou porozitou a nízkou permeabilitou nebo ze sond, které byly následkem těžby uhlovodíků silně zavodněny nebo byly považovány za již neefektivní nebo vyčerpané.
Dosavadní stav techniky
Je všeobecně známé, že těžba ropy s vyšší viskozitou nebo nízkou API gravity z hornin s nízkou porozitou a nízkou permeabilitou naráží na řadu obtíží. Pro plyn mohou být hodnoty permeability a porozity výrazně nižší. Pro těžitelnost ropy je důležitý poměr permeability a viskozity fluida. Čím je vyšší, tím je lepší těžitelnost tohoto fluida.
Dnes se pro těžbu ropy používají z tak zvaných tight formations především metody hydraulického štěpení. Tato metoda je vhodná i pro těžbu plynu z břidlic.
Jinou alternativou je využít různých zdrojů tepla nebo jiných energií, které sníží viskozitu ropy tak, že bude schopna proniknout i přes relativně těsnou formaci k sondě. Vedoucí pozici ve světě zaujímá v poslední době pára a zejména v Kanadě velice využívaná metoda SAGD, která se uplatňuje zejména na ropných píscích a bitumenech.. V některých oblastech, kde mají přírodní zdroje CO2 (především v USA) nebo průmyslové zdroje, produkující značné množství odpadového CO2 v blízkosti ropných polí, se snižuje viskozita čerpáním CO2 do kolektoru. Kysličník uhličitý se dobře rozpouští v ropě a tím snižuje její viskozitu, zatímco dusík, který je produktem chemických reakcí, se v ropě rozpouští špatně a proto nám může pomáhat v sondě zvyšovat tlak. Stejně tak i některé další plyny.
Uvedené metody mají řadu nevýhod. Hydraulické štěpení hornin naráží na silný odpor ze strany ekologů a není příliš vhodné v oblastech, kde je nedostatek vody. Není příliš vhodné u velmi těžké, viskózní ropy. Spotřeba vody je enormní. Pro dosažení tlaku, který je dostatečný ke štěpení hornin je potřeba do sondy často napumpovat tisíce tun vody, nebot je nutné dosáhnout tlaků, které jsou o desítky procent vyšší, než je geostatický tlak uvnitř štěpené horniny.
Ze spisu WO2010/043239 A1 je známo řešení, které bylo opakovaně aplikováno v praxi v Ruské federaci i v USA a bylo dokázáno, že do horniny lze cíleně, úspěšně a řízené načerpat neomezené množství chemických látek, které se kompletně rozloží na plyny (CO2, N2, H2O ve formě páry), přičemž se uvolní značné množství energie.
Aplikováním uvedeného patentu se podařilo dokázat, že energie získaná z chemických reakcí důkladně prohřeje značný objem ropné pasti, ale díky dosažené vysoké teplotě, i mnoho metrů až desítek metrů od vlastní sondy, se dokonale zlikviduje tzv. skin layer. Ve značných vzdálenostech od sondy již snad není vhodné používat termín skin layer prostě se teplem rozpustí všechny parafíny, asfalteny, smoly a jiné dlouhé uhlovodíky, které se v kolektoru ve vzdálenosti mnoha metrů od sondy nalézají. Tato metoda, na rozdíl od běžného čištění kyselinami nebo prudkou chemickou reakcí v těle sondy zlikviduje skin layer do vzdálenosti i desítek metrů, zatímco klasické chemické čištění obvykle pouze do vzdálenosti 0,3-1 m. Výsledky aplikací ze sond v Ruské Federaci i z USA (Texas) to jasně potvrzují. Sondy, které již nejméně 15 let nedávaly žádnou ropu a nepomohly žádné běžné metody, po ošetření touto technologií dávaly desítky barelů ropy denně. Sondy, které dávaly již jen malé množství ropy, zvýšily svou produkci několikanásobně (4-6x). Tento efekt klesá velice pomalu (za rok byl u mnohých sond pozorován pokles ne větší, než 30%). U ropy s vyšším obsahem parafínů se produkce po ošetření zvýší ještě mnohem více.
Zmíněná technologie byla dosud v praxi aplikována pouze na sondách se středně těžkou ropou. Tato technologie má obrovský potenciál dobře fungovat i na sondách s těžkou a velmi těžkou ropou, s velice vysokou viskozitou (parafiny, asfalty a smoly) a v kombinaci s námi nově zavedenými materiály nahradí metodu hydraulického štěpení i na formacích s velmi nízkou permeabilitou a porozitou.
Cílem vynálezu je představit způsob štěpení horniny a způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob štěpení horniny a způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v místě setkání kompozice a iniciátorů se současně nebo se zpožděním průběh reakce reguluje též přidáváním dalších plynotvorných látek ve směsi s kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude probíhat pod packerem, čímž se vytvoří předpoklady pro umělý gazlift, a dalším přidáváním plynotvorných látek se reguluje a zvyšuje teplota nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny.
Ve výhodném provedení jsou plynotvorné látky ze skupiny • Paraformaldehyd (C3H6O3 - paraformaldehyde);
• Kyselina šťavelová (C2H2O4 - oxalic acid);
• Etylen oxid (C2H4O - ethylen oxide);
• Kyselina mravenčí (HCOOH - formic acid);
• Hydroxylamin (NH2OH - hydroxylamine);
• Nitrometan (CH3NO2 - nitromethane);
• Uhličitan amonný (NH^COs - ammonium carbonate).
• Kyselina octová (CH3COOH), • Materiály na bázi aminu (NH2) včetně materiálů odpadních • Duičnan železitý Fe(NO3)3 - feric nitrade a při teplotách nad 150°C se každá z nich rozkládá na komponenty převážně plynné povahy.
V dalším výhodném provedení se po zažehnutí reakce kompozice s plynotvornými látkami a plynotermickém vytvoření trhlin v hornině přidává do kompozice vhodný písek a/nebo umělý proppant pro udržení rozměrů vzniklých trhlin.
V jiném výhodném provedení se do stimulačních sond přivádí kompozice a plynotvorné látky případně ve směsi s pískem či proppantem a těžba uhlovodíku probíhá ze sousedních produkčních sond, přičemž postačují vytvořené plyny pro umělý gazlift natolik silný, že z produkčních sond vycházejí uhlovodíky samotokem nebo se pro těžbu z produkčních sond použijí standardní čerpací metody.
V dalším výhodném provedení se těžba provádí způsobem cyklicky v režimu huff a puff, kdy po primárním ohřevu a naštěpení sloje pomocí výše uvedené kompozice a následném přidání výše uvedených plynotvorných látek se vyčerpají těžitelné uhlovodíky, načež se stimulace výše uvedenou metodou opakuje.
Příklad provedení vynálezu
Navrhované řešení rozšiřuje materiály uváděné v patentu WO2010/043239 AI jako označované jako TGEC (Thermal Gas Emitting Composition) o řadu dalších materiálů, které jednak uvolňují více plynů, (přičemž reakce nevydává tolik tepla), ale obsahuje i řadu levných materiálů, z nichž řada vzniká z průmyslových odpadů. Tím se výrazně rozšiřují možnosti využití exotermických reakcí na ropných polích s velmi těžkou ropou, případně na bitumenech a na hlubokých sondách nebo sondách s nízkou propustností horniny. Štěpení horniny pomocí plynů má perspektivu oživovat i staré silně zavodněné sondy a vracet je zpět do těžby. Proces uvolňování plynů může být dostatečně rychlý a vytvoří i v okolí silně zavodněných a prakticky neproduktivních sond rozsáhlé soustavy nových trhlin, které zpřístupní ropu zablokovanou vodními kanály. Pochopitelně, roli hraje i původ vody. Zkušenosti říkají, že většinou se zavodněnost sond sníží, avšak zaznamenali jsme případy, kdy kromě výrazně zvýšené produkce ropy se zvýšil i poměr voda/ropa. Rozsáhlý čistící efekt (od dlouhých uhlovodíků) se uplatní na všech starých sondách s lehkou ropou a lze očekávat ještě výraznější efekt u ropy s vyšším obsahem parafínů a dalších podobných látek. V těchto případech se dosahuje až řádové zvýšení produkce.
Navrhovaný postup umožní provádět prohřev cíleně, jen v určitých rovinách a navíc dosáhnout efektivnějšího a cíleného štěpení horniny, ovšem tentokrát nikoliv působením vody, ale působením plynů, které vzniknou chemickou reakcí. V zájmu vyšší šetrnosti vůči vlastní konstrukci sondy přitom navrhujeme použití dalších materiálů, neuvedených v předchozích patentech. Některé z těchto materiálů negenerují takové množství tepla, ale jejich výhodou je, že se rozpadají na větší množství plynů. Jsou tedy potenciálním zdrojem vyššího tlaku. Využití různých materiálů může vést buď k prohřátí velmi rozsáhlého objemu ropné pasti, přičemž vznikající plyny vytváří rozsáhlé trhliny (v prohřáté hornině toho lze dosáhnout mnohem snáze, než ve studené). Další možností je aplikace materiálů, které reagují rychleji, a tím vytvoří velký objem plynů ve velmi krátkém čase. To způsobí prudký nárůst tlaku, a tedy i štěpení horniny, je-li použito takové množství reagentů, že vzniklé plyny vytvoří dostatečný tlak. Námi navržená metoda se liší od metody popsané v patentu WO2010/043239 AI nejen rozšířením použitelných materiálů, ale výrazně lepší a cílenou přípravou zóny reakce (například hydroperforací nebo coiled tubingem). Dále lze aplikaci vhodného hrubého písku nebo proppantu do chemických roztoků zamezit (a to především u hlubších sond) opětovnému sevření vzniklých trhlin způsobeném vysokým geostatickým tlakem. Výhodou této metody oproti běžnému hydraulickému štěpení je využití vyšších teplot, které rozšiřují možnost použití i na velmi těžké ropy (horninu nejen můžeme štěpit, ale též významně prohřívat). Tuto metodu lze aplikovat na stejné sondě opakovaně s velmi efektivními výsledky, a to i po několikáté. U standardního hydraulického štěpení to není možné. Technologii lze použít: * na horizontálních sondách a tím zvýšit těžbu skutečně pozoruhodně * na kombinaci sond, kde centrální je stimulační a okolní jsou produkční a využít tak vzniklého tlaku plynů (a tepla) k protlačování ropy k sousedním sondám na místo běžně využívané vody. Odpadá tak nevyhnutelné zavodnění sond nebo i celého ropného pole a dokonce lze tuto metodu na řadě takových již zničených ropných polích využít k jejich další revitalizaci a dotěžení.
* na běžných vertikální sondách s periodickým opakováním (perioda i více než rok) * na běžných vertikáních sondách s trvalou stimulací a současnou těžbou z téže sondy
Na rozdíl od běžného hydraulického štěpení má tato metoda ještě jednu další výhodu. Jak bylo výše uvedeno, veškeré reagenty (kromě části inciátoru, jehož množství však může být marginální) se promění na plyny. Představíme-li si, že jsme do sondy napumpovali desítky tun materiálů, a že jsme v okolí sondy v kolektoru ve velmi krátkém čase získali desítky tun plynů, vidíme, že se v sondě a jejím okolí výrazně zvýšil tlak. Za normálních podmínek (běžný atmosférický tlak při teplotě 25°C) tuna těchto plynotvorných materiálů vygeneruje řádově asi 1000 m3 plynů. Tento tlak může působit štěpení horniny, ale plyn nikam nemizí (vyjma kysličníku uhličitého, který se rozpustí v ropě a tím dále sníží její viskozitu). Zvýšený tlak protlačuje všechny přítomné kapaliny do míst nejmenšího odporu, tedy zpět do sondy, kterou jsme reagenty do kolektoru načerpali nebo k sousedním sondám. Při práci v Texasu bylo po načerpání určitého množství reagentů pozorováno zvýšení tlaku v sousedních sondách vzdálených cca 100 m až o několik atmosfér (více než 50 psi).
Máme před sebou názorný příklad hydropneumatické komunikace mezi sondami důsledkem vzniku umělého gazliftu, který ovšem nebyl dosažen čerpáním plynů do sondy. Na mnoha pokusných sondách v Rusku i na konkrétních sondách v Texasu byl pozorován velmi výrazný samotok ropy. Při využití vhodných materiálů (reagentů) se uvolní značné množství kysličníku uhličitého CO2, který sníží viskozitu ropy, ale též voda H2O ve formě páry (ta buď zvyšuje tlak, pokud je v plynném stavu nebo kondenzuje a uvolňuje další teplo) a dusík N2. Dusík se v ropě nerozpustí ani nekondenzuje, a proto může velmi výrazně přispívat ke tvorbě takto popsaného umělého gazliftu. Dále je třeba si uvědomit, že řada reagentů, které uvádíme níže, ale i reagentů popsaných v patentu WO2010/043239 AI, a v patentu WO2012/025150 A1, uvolňuje velké množství kyslíku nebo kysličníku dusičitého NO2 (případně dusnatého NO). Kysličníky dusíku jsou silné radikály a stejně jako kyslík při dosažení určité teploty okysličují ropu a produkují další plyny (CO2 + H2O a v případě kysličníku dusičitého je koncovým produktem N2).
Postup prací lze rozdělit do čtyř etap:
- Hydroperforace:
Na místo standardní perforace (běžné perforátory obvykle odpálí současně řadu otvorů jeden nad druhým nebo ve spirále) použijeme pro vytvoření otvorů v pažnici (casingu) vodní paprsek nebo vodu s pískem. Pokud rychlost takového paprsku dosáhne cca 150m/sec, prorazí takový paprsek ocelovou trubku i beton. Vodním paprskem vytvoříme v jedné rovině více otvorů, což běžné perforátory nedokáží tak snadno. Jako optimální se jeví 4-6 otvorů v jedné rovině, nicméně to je dáno technickými parametry sondy. To lze aplikovat i u starých sond, kde již byla perforace provedena. Otvory vytvořené v jediné rovině zvýší pravděpodobnost vytvoření plošných trhlin.
Je-li mocnost ropné pasti větší, nic nám nebrání v tom, abychom tuto hydroperforaci vytvořili ve více rovinách nad sebou. 1-2 roviny jsou běžné, 5 rovin nebo i více může být rozumných v závislosti na geologické stavbě a zejména na mocnosti a struktuře ropné pasti.
Vodní paprsek nebo paprsek kapaliny s pískem běžně vytvoří otvory dlouhé i 2 metry (závisí to na hornině a technickém vybavení). Při použití coiled tubingu lze vytvořit kanály dlouhé i stovky metrů, avšak pro naše účely to není nutná podmínka, i když dlouhé kanály mohou být užitečné.
Obdobná příprava může být vhodné i u horizontálních sond.
Dlouhé rovnoběžné kanály jsou navrženy mimo jiné v patentu číslo WO2012/025150 A1 (The Method and Apparatus for Thermally Treating an Oil Reservoir), avšak tam je jejich cílem speciální nahrazení nebo modifikace metody SAGD, které umožňuje čerpat ropu stejnou sondou, kterou je ropná past současně tepelně stimulována, aniž by byla nějak omezena hloubka sondy. V našem návrhu nepotřebujeme dvojice kanálů nad sebou a jejich využití sleduje jiný cíl - snadnější a přesnější dosažení štěpení horniny a následné využití gazliftu (při práci huff & puff vzniklé plyny po ukončení stimulace vytlačí část ropy na povrch, aniž by bylo nutné ihned do sondy spustit čerpadla). Je-li packer umístěn uprostřed perforace a jedním kanálem přivádíme do sondy vhodný materiál TGEC, pak druhým kanálem ze sondy vzniklé plyny vytlačují ropu. Dalším cílem je například navázání hydropneumatické komunikace mezi sondami, pokud je jedna nebo více z nich používána k trvalejší stimulaci.
- Hydraulické štěpení:
Předpokládejme, že ropná past má malou propustnost. Pak do otvorů připravených podle předchozího postupu, načerpáme vhodný roztok materiálu (TGEC), který bude schopen rozložit se na plyny. Zároveň přidáme jiným kanálem iniciátor (RIS - Reaction Intiator and Stabilizer). Později budeme zároveň do roztoku TGEC postupně přidávat hrubý písek. Zrnitost písku by měla kolísat v rozmezí 1-2 mm. Po dosažení určité teploty lze tyto materiály nahradit dalšími, které generují značné množství plynů (avšak reakce nebývá tak silně exotermická) a výrazně tak rozšířit strukturu trhlin. Tyto trhliny lze opět zaplnit pískem nebo jiným materiálem, který nám je v případě potřeby pomůže udržet trvale otevřené.
Na místo písku lze použít též vhodný umělý propant, u něhož je třeba se ujistit, že nebude reagovat s použitými chemikáliemi a že je odolný vůči teplotě. Začne-li se teplota snižovat pod určitou hranici, můžeme se opět vrátit k čerpání energeticky výkonnějších materiálů, jejichž reakce mohou vyvolat teplotu až několik set °C. Samozřejmě, že lze využívat i vhodné směsi takových materiálů (reagentů), čímž dosáhneme udržení teploty v přijatelných mezích a zároveň dosáhneme velmi vysokého tlaku, což je významné a žádoucí v řadě případů.
Trhliny, které vzniknou, budou mít průměr kolem 5mm, je tedy třeba vybrat vhodnou zrnitost písku nebo proppantu tak, aby mohl do trhlin pronikat a nevytvářel nikde shluky, které by vzniklé trhliny zablokovaly. Předpokládáme, že při méně mocné ropné pasti budou vzniklé trhliny delší, než v případě mocné ropné pasti. Snazší bude štěpení v zónách s vyšší porozitou (v kolektoru), kam bude plyn pronikat snáze, než v zónách, kde porozita prakticky není a tedy tam není ani ropa nebo plyn.
Postupně do ropné pasti načerpáme desítky až stovky kubických metrů chemikálie, v níž bude rozmíchán písek (horní hranice je dána pouze ekonomickou kalkulací). S výhodou lze použít kontinuální proces, to jest zpočátku zaplnit chemikálií (TGEC) pouze předem připravené prostory, pak reakci zažehnout a následně ji trvale udržovat a postupně tak zvyšovat objem vygenerovaných plynů (a tedy i tlak) a zároveň zvyšovat teplotu (což usnadňuje štěpení horniny). Proces lze aplikovat jak na vertikální, tak na horizontální sondy.
- Zažehnutí reakce:
Reakce bude probíhat pod packerem, a v některých případech bude třeba použít 2 packery (druhý pod zónou, kde chceme pracovat). 2 packery se použijí například tam, kde budeme využívat umělý gazlift trvale na jediné sondě nebo budeme pracovat v určité ohraničené vrstvě, kde je ropná past mocnější nebo kde je vrstev několik nad sebou nebo chceme-li ošetřit jen některé z nich. 2 packery lze použít také v případě, že budeme ošetřovat dlouhou horizontální sondu po částech
Reakci lze zažehnout řadou způsobů:
- je možné použít zápalnou šňůru a zažehnout roznětku, která následně nastartuje reakci
- do zóny perforace můžeme spustit tubingem (stupačkou) některé chemické produkty, které mají vlastnosti blízké raketovému, torpédovému nebo jinému podobnému palivu (obvykle mohou začít reagovat při styku s vodou). Proto mohou být uzavřeny v kapslích, které se otevřou v zóně perforace a teplo vzniklé z jejich zažehnutí nastartuje rozklad dusičnanu amonného nebo organického ledku a ostatních chemických sloučenin). Reakci rozložení hlavní chemikálie (TGEC) lze iniciovat chemicky (např. tetraboritanem sodným, dusitanem sodným nebo některými jinými solemi při dodržení správného pH). Reakci lze iniciovat elektricky, což má ovšem svoje nevýhody.
Obecně lze doporučit především iniciaci reakce jinými chemikáliemi, což je popsáno v patentu č. WO2010/043239 A1. Tato metoda má nespornou výhodu v kontinuální práci a poskytuje možnost reakci regulovat, tedy v případě jejího rychlejšího průběhu ji přibrzdíme některým vhodným inhibitorem (nebo snížením koncentrace roztoku TGEC), v případě, že reakce neběží tak, jak si představujeme, oživíme ji přidáním iniciátoru (RIS).
- Udržování reakce
- Po dosažení dostatečné teploty lze původní chemikálie nahradit jinými, které mohou být zdrojem velkého množství kyslíku a zapojit tak jako zdroj energie uhlovodíky obsažené v hornině (například dusičnany kovů, případně dvojchromany, manganistany a další sloučeniny včetně vzduchu, je-li jeho čerpání do sondy povoleno). I zde je možné přidávat do roztoku takové oxidanty a materiály, které nebudou výrazně zvyšovat teplotu, ale budou zvyšovat objem generovaných plynů, a tedy tlak.
* Lze též použít materiály, které při reakci uvolňují vodík (například suspenze práškových kovů a kyseliny či zásady), přičemž část vodíku může způsobit hydro-ckracking menší části uhlovodíků, čímž lze částečně trvale zvýšit API a snížit viskozitu. To bude mít vliv na transport velmi těžké ropy ropovody v oblastech s velmi studeným klimatem. Je třeba si uvědomit, že vodík je mnohonásobně lehčí než dusík nebo kysličník uhličitý, a proto stejná váha vytvoří mnohem více molekul a tedy i vyšší tlak. Vodík ovšem snadno proniká i málo porézní horninou a tlak jím vyvolaný může rychleji klesat, ale obecně zasáhne větší objem ropné pasti a může tak reagovat i ve větší vzdálenosti od sondy než některé jiné plyny.
- Pro udržení reakce je důležité spolehlivé měření teploty a tlaku nejméně na dvou místech. Přesná informace o změnách tlaku a teploty je základem pro dokonalejší řízení celého procesu.
- Plyno-termické štěpení horniny
Po zažehnutí reakce plynule její průběh regulujeme a zvyšujeme teplotu nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny. Průběh se reguluje rychlostí čerpání reagentů (případně smíchaných s pískem či vhodným proppantem) do sondy nebo čerpáním vhodného inhibitoru tak, aby se teplota v sondě držela v předem určených mezích. Stejně tak lze využít i přimíchávání reagentů, které nezvyšují výrazně (pokud vůbec) teplotu, zato zvyšují tlak. Vhodně zvolené nosiče písku nebo proppantu reagují dostatečně pomalu a jsou schopné dopravit písek do trhlin, které byly vytvořeny krátce před tím a trhliny tak lze postupně rozšiřovat. Trhliny se budou vytvářet stejně jako u běžného hydraulického štěpení tedy převážně kolmo na sondu nebo přesněji, tím směrem, kde je nižší porozita, tedy ve směru strukturně - geologického uložení ropné pasti (pokud nebereme v úvahu různé geologické poruchy zlomy, výrazné nehomogenity hornin). Výhodou oproti hydraulickému štěpení je nesporně fakt, že nemusíme udržovat obrovský tlak na stále větší a větší vzdálenost od jeho zdroje (výkonná čerpadla), ale že k rozkladové reakci kapalných reagentů dochází přímo v místě štěpení horniny nebo v její blízkosti. Navíc jsou tyto rozkladové reakce většinou silně exotermické, výrazně ohřívají kolektor a tím dále snižují jeho pevnost. Ke štěpení tak může docházet při nižším tlaku, než který by byl nutný při hydraulickém štěpení horniny.
ίο
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím exotermických chemických reakcí generujících plyny, kdy se dovnitř sloje přivádí cíleně odděleně kompozice pro výrobu horkých plynů, např. TGEC, iniciátory resp. stabilizátory, např. RIS nebo NaNO2 (dusitan sodný), případně inhibitory chemické reakce do alespoň čtyř horizontálních otvorů vytvořených v alespoň jedné rovině sondy, vyznačující se tím, že v místě setkání kompozice a iniciátorů se současně nebo se zpožděním průběh reakce reguluje též přidáváním dalších plynotvorných látek ve směsi s kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude probíhat pod packerem, čímž se vytvoří předpoklady pro umělý gazlift, a dalším přidáváním plynotvorných látek se reguluje a zvyšuje teplota nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny
  2. 2. Způsob štěpení horniny podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynotvorné látky jsou ze skupiny • Paraformaldehyd (C3H6O3 - paraformaldehyde);
    • Kyselina šťavelová (C2H2O4 - oxalic acid);
    • Etylen oxid (C2H4O - ethylen oxide);
    • Kyselina mravenčí (HCOOH - formic acid);
    • Hydroxylamin (NH2OH - hydroxylamine);
    • Nitrometan (CH3NO2 - nitromethane);
    • Uhličitan amonný (NH4)2CO3 - ammonium carbonate).
    • Kyselina octová (CH3COOH), • Materiály na bázi aminu (NH2) včetně materiálů odpadních • Duičnan železitý Fe(NO3)3 - feric nitrade a při teplotách nad 150°C se každá z nich rozkládá na komponenty převážně plynné povahy.
  3. 3. Způsob štěpení horniny podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že po zažehnutí reakce kompozice s plynotvornými látkami a plynotermickém vytvoření trhlin v hornině se přidává do kompozice vhodný písek a/nebo umělý proppant pro udržení rozměrů vzniklých trhlin.
  4. 4. Způsob těžby uhlovodíků podle nároků 1až 3 v provedení, kdy se k produkčním sondám vytvoří paralelně jedna nebo více stimulačních sond, vyznačující se tím, že do stimulačních sond se přivádí kompozice a plynotvorné látky případně ve směsi s pískem či proppantem a těžba uhlovodíku probíhá ze sousedních produkčních sond, přičemž postačují vytvořené plyny pro umělý gazlift natolik silný, že z produkčních sond vycházejí uhlovodíky samotokem nebo se pro těžbu z produkčních sond použijí standardní čerpací metody.
CZ2015-614A 2015-09-10 2015-09-10 Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny CZ307274B6 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-614A CZ307274B6 (cs) 2015-09-10 2015-09-10 Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny
US15/758,764 US20190040725A1 (en) 2015-09-10 2016-09-07 Method for extracting hydrocarbons using exothermic gas generating chemical reactions fracturing the rock formation
PCT/CZ2016/000100 WO2017041772A1 (en) 2015-09-10 2016-09-07 Method for extracting hydrocarbons using exothermic gas generating chemical reactions fracturing the rock formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2015-614A CZ307274B6 (cs) 2015-09-10 2015-09-10 Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2015614A3 true CZ2015614A3 (cs) 2017-03-22
CZ307274B6 CZ307274B6 (cs) 2018-05-09

Family

ID=57144693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2015-614A CZ307274B6 (cs) 2015-09-10 2015-09-10 Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190040725A1 (cs)
CZ (1) CZ307274B6 (cs)
WO (1) WO2017041772A1 (cs)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11808093B2 (en) 2018-07-17 2023-11-07 DynaEnergetics Europe GmbH Oriented perforating system
US11578549B2 (en) 2019-05-14 2023-02-14 DynaEnergetics Europe GmbH Single use setting tool for actuating a tool in a wellbore
US11255147B2 (en) 2019-05-14 2022-02-22 DynaEnergetics Europe GmbH Single use setting tool for actuating a tool in a wellbore
US10927627B2 (en) 2019-05-14 2021-02-23 DynaEnergetics Europe GmbH Single use setting tool for actuating a tool in a wellbore
US11204224B2 (en) 2019-05-29 2021-12-21 DynaEnergetics Europe GmbH Reverse burn power charge for a wellbore tool
WO2021116336A1 (en) 2019-12-10 2021-06-17 DynaEnergetics Europe GmbH Initiator head with circuit board
US12000267B2 (en) 2021-09-24 2024-06-04 DynaEnergetics Europe GmbH Communication and location system for an autonomous frack system
US11753889B1 (en) 2022-07-13 2023-09-12 DynaEnergetics Europe GmbH Gas driven wireline release tool

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163211A (en) * 1961-06-05 1964-12-29 Pan American Petroleum Corp Method of conducting reservoir pilot tests with a single well
WO2004038175A1 (en) * 2002-10-24 2004-05-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Inhibiting wellbore deformation during in situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation
US7980312B1 (en) * 2005-06-20 2011-07-19 Hill Gilman A Integrated in situ retorting and refining of oil shale
AU2009302294A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Potter Drilling, Inc. Methods and apparatus for thermal drilling
EP2334902B1 (en) * 2008-10-15 2013-09-04 TCTM Limited Gas evolving oil viscosity diminishing compositions for stimulating the productive layer of an oil reservoir
CA2791646C (en) * 2010-03-19 2016-08-16 Exxonmobil Upstream Research Company System and method for fracturing rock in tight reservoirs
EA024412B1 (ru) * 2010-08-24 2016-09-30 Стоун Уолл С.Р.О. Устройство для термической обработки нефтяной залежи
US10081759B2 (en) * 2012-10-09 2018-09-25 Eric John Wernimont Method, apparatus, and composition for increased recovery of hydrocarbons by paraffin and asphaltene control from reaction of fuels and selective oxidizers in the subterranean environment
CZ306133B6 (cs) * 2014-04-09 2016-08-17 Galexum Technologies Ag Způsob těžby uhlovodíků pomocí plynů, systém a zařízení k provádění tohoto způsobu

Also Published As

Publication number Publication date
US20190040725A1 (en) 2019-02-07
CZ307274B6 (cs) 2018-05-09
WO2017041772A1 (en) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ2015614A3 (cs) Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících teplo a plyny v množství umožňujícím štěpení horniny
Gandossi et al. An overview of hydraulic fracturing and other formation stimulation technologies for shale gas production
US10081759B2 (en) Method, apparatus, and composition for increased recovery of hydrocarbons by paraffin and asphaltene control from reaction of fuels and selective oxidizers in the subterranean environment
US7770647B2 (en) Hydraulic fracturing of subterranean formations
US20140144632A1 (en) Thermo-gas-generating systems and methods for oil and gas well stimulation
CA2744556C (en) Methods of treating the near-wellbore zone of the reservoir
US8312924B2 (en) Method and apparatus to treat a well with high energy density fluid
RU2358100C2 (ru) Способ гидравлического разрыва пласта в скважине
US20160244659A1 (en) Reservoir stimulation by energetic chemistry
US10087737B2 (en) Enhanced secondary recovery of oil and gas in tight hydrocarbon reservoirs
US20140096958A1 (en) Method, apparatus and composition to increase recovery of hydrocarbons by reaction of selective oxidizers and fuels in the subterranean environment
EP2607607A1 (en) Stimulation method
US11268367B2 (en) Fracturing a wellbore with enhanced treatment fluid placement in a subterranean formation
US10718184B1 (en) Thermochemical method for removing organic and inorganic deposits from a wellbore
US20140262243A1 (en) Systems and Methods for Accelerating Production of Viscous Hydrocarbons in a Subterranean Reservoir with Thermally Activated Chemical Agents
RU2751694C2 (ru) Способ комплексного воздействия на околоскважинную зону продуктивного пласта
Abramova et al. Analysis of the modern methods for enhanced oil recovery
US11441396B1 (en) Sand consolidation for subterranean sand formations
RU2632791C1 (ru) Способ стимуляции скважин путём закачки газовых композиций
CA3129700A1 (en) Treatment of subterranean formations with an ammonium compound, an oxidizing agent and sulfamic acid
RU2615543C2 (ru) Энергогазообразующий состав и технология обработки призабойной зоны продуктивного пласта
RU2440490C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны пласта
Rezaei Koochi et al. Thermo-Gas-Chemical stimulation as a revolutionary ior-eor method by the in-situ generation of hot nitrogen and acid
RU2373395C1 (ru) Способ разупрочнения разрабатываемой пористой среды
RU2812385C1 (ru) Способ добычи высоковязкой нефти с внутрискважинной тепловой активацией бинарного раствора