CZ307274B6 - Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny - Google Patents

Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny Download PDF

Info

Publication number
CZ307274B6
CZ307274B6 CZ2015-614A CZ2015614A CZ307274B6 CZ 307274 B6 CZ307274 B6 CZ 307274B6 CZ 2015614 A CZ2015614 A CZ 2015614A CZ 307274 B6 CZ307274 B6 CZ 307274B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rock
hydrocarbons
wells
reaction
oil
Prior art date
Application number
CZ2015-614A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2015614A3 (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 PCT/CZ2016/000100 priority patent/WO2017041772A1/en
Priority to US15/758,764 priority patent/US20190040725A1/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 chemických reakcí generujících plyny, kdy se dovnitř vrtu přivádí cíleně odděleně kompozice pro výrobu horkých plynů s iniciátory resp. stabilizátory chemické reakce, kdy se v místě setkání kompozice a iniciátorů vytvoří alespoň v jedné rovině alespoň čtyři horizontální otvory v každé rovině, přičemž současně nebo s určitým zpožděním se přivádějí další plynotvorné látky ve směsi s kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude vždy probíhat pod roztahovací pryžovou zátkou, čímž se vytvoří předpoklady pro umělé vypuzení uhlovodíků z horniny, načež se reakce udržuje dalším přidáváním plynotvorných látek, čímž se reguluje a zvyšuje teplota nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny.

Description

Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny
Oblast techniky
Vynález se týká štěpení horniny a způsobu těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny i z hornin s nízkou porozitou a nízkou permeabilitou.
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 hornin s nízkou permeabilitou (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 vrtu. 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 ve vrtu 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 vrtu často napumpovat tisíce tun vody, neboť je nutné dosáhnout tlaků, které jsou o desítky procent vyšší, než je geostatický tlak uvnitř štěpené horniny.
Ze spisu WO 2010/043239 AI 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 vlastního vrtu, se dokonale zlikviduje tzv. skin layer - což je vrstva těžkých uhlovodíků, které se v průběhu těžby nabalují kolem vrtu a snižují postupně průchodnost ropy tak, že je velmi obtížné ropu dále čerpat. Tato vrstva se likviduje většinou pomocí kyselin nebo termicky, avšak vždy jen do velmi omezené vzdálenosti, zřídkakdy přesahující 1 m. Ve značných vzdálenostech od vrtu 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 vrtu nalézají. Tato metoda, na rozdíl od běžného čištění kyselinami nebo prudkou chemickou reakcí v těle vrtu zlikviduje skin layer do vzdálenosti i desítek metrů, zatímco klasické chemické čištění obvykle pouze do vzdálenosti 0,3 až 1 m. Výsledky aplikací z vrtů v Ruské Federaci i z USA (Texas) to jasně potvrzují. Vrty, které již nejméně 15 let nedávaly žádnou ropu a nepomohly žádné běžné metody, po ošetření touto technologií dávaly
- 1 CZ 307274 B6 desítky barelů ropy denně. Vrty, které dávaly již jen malé množství ropy, zvýšily svou produkci několikanásobně (4 až 6x). Tento efekt klesá velice pomalu (za rok byl u mnohých vrtů 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 ve vrtech se středně těžkou ropou. Tato technologie má obrovský potenciál dobře fungovat i na vrtech s těžkou a velmi těžkou ropou, s velice vysokou viskozitou (parafíny, 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 těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob štěpení horniny a těžby při těžbě uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se v místě setkání kompozice a iniciátorů vytvoří alespoň v jedné rovině alespoň čtyři horizontální otvory v každé rovině, přičemž současně nebo s určitým zpožděním se přivádějí další plynotvomé látky ve směsi s kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude vždy probíhat pod roztahovací pryžovou zátkou, čímž se vytvoří předpoklady pro umělé vypuzení uhlovodíků z horniny, načež se reakce udržuje dalším přidáváním plynotvorných látek, čímž 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 (NH4)2CO3 - ammonium carbonate); kyselina octová (CH3COOH);
materiály na bázi aminu (NH2) včetně odpadních materiálů; dusičnan železitý Fe(NO3)3 - ferric nitráte.
Příklady uskutečnění vynálezu
Navrhované řešení rozšiřuje materiály uváděné v patentu WO 2010/043239 AI 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 vrtech nebo vrtech s nízkou propustností horniny. Štěpení horniny pomocí plynů má perspektivu oživovat i staré silně zavodněné vrty a vracet je zpět do těžby. Proces uvolňování plynů může být dostatečně rychlý a vytvoří i v okolí silně zavodněných a prakticky neproduktivních vrtů rozsáhlé soustavy nových trhlin, které zpřístupní ropu zablokovanou vodními kanály. Pochopitelně, roli hraje i původ vody. Zkušenosti říkají, že většinou se zavodněnost vrtů sníží, avšak zaznamenali jsme případy, kdy kromě výrazně zvýšené produkce ropy se zvýšil i poměr voda/ropa. Rozsáhlý čisticí efekt (od dlouhých uhlovodíků) se uplatní na všech starých vrtech s lehkou ropou a lze
-2CZ 307274 B6 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 vrtu přitom navrhujeme použití dalších materiálů, neuvedených v předchozích patentech. Některé tyto materiály 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, jeli použito takové množství reagentu, že vzniklé plyny vytvoří dostatečný tlak. Námi navržená metoda se liší od metody popsané v patentu WO 2010/043239 Al nejen rozšířením použitelných materiálů, ale výrazně lepší a cílenou přípravou zóny reakce (například hydroperforací nebo tzv. coiled tubingem). Dále lze aplikací vhodného hrubého písku nebo proppantu do chemických roztoků zamezit (a to především u hlubších vrtů) 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 stejném vrtu opakovaně s velmi efektivními výsledky, a to i po několikáté. U standardního hydraulického štěpení to není možné. Technologii lze použít:
• na horizontálních vrtech a tím zvýšit těžbu skutečně pozoruhodně;
• na kombinaci vrtů, kde centrální je stimulační a okolní jsou produkční a využít tak vzniklého tlaku plynů (a tepla) k protlačování ropy k sousedním vrtům na místo běžně využívané vody. Odpadá tak nevyhnutelné zavodnění vrtů nebo i celého ropného pole a dokonce lze tuto metodu na řadě takových již zničených ropných polích využít k jejich další revitalizaci a dotěžení. Geometrii optimálního rozložení vrtů stanoví místní geologové, kteří jsou s vlastnostmi ropného pole dobře obeznámeni;
• na běžných vertikálních vrtech s periodickým opakováním (perioda i více než rok);
• na běžných vertikálních vrtech s trvalou stimulací a současnou těžbou z téhož vrtu.
Na rozdíl od běžného hydraulického štěpení má tato metoda ještě jednu další výhodu. Jak bylo výše uvedeno, veškeré reagenty (kromě části iniciátoru, jehož množství však může být marginální) se promění na plyny. Představíme-li si, že jsme do vrtu napumpovali desítky tun materiálů, a že jsme v okolí vrtu v kolektoru ve velmi krátkém čase získali desítky tun plynů, vidíme, že se ve vrtu a jejím okolí výrazně zvýšil tlak. Za normálních podmínek (běžný atmosférický tlak při teplotě 25 °C) vygeneruje tuna těchto materiálů řádově asi 1000 m3 plynu. 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 vrtu, kterou jsme reagenty do kolektoru načerpali nebo k sousedním vrtům. Při práci v Texasu bylo po načerpání určitého množství reagentu pozorováno zvýšení tlaku v sousedních vrtech vzdálených cca 100 m až o více než 550 kPa.
Máme před sebou názorný příklad hydropneumatické komunikace mezi vrty důsledkem vzniku tzv. umělého gazliftu, což je označení pro umělé vypuzení uhlovodíků z horniny, který ovšem nebyl dosažen čerpáním plynů do vrtu. Na mnoha pokusných vrtech v Rusku i na konkrétních vrtech v Texasu byl pozorován velmi výrazný samotok ropy. Při využití vhodných materiálů (reagentu) se uvolní značné množství kysličníku uhličitého CO2, který sníží viskozitu ropy, ale
-3 CZ 307274 B6 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 vypuzení horniny. Dále je třeba si uvědomit, že řada reagentů, které uvádíme níže, ale i reagentů popsaných v patentu WO 2010/043239 AI, a v patentu WO 2012/025150 AI, 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 150 m/s, 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 až 6 otvorů v jedné rovině, nicméně to je dáno technickými parametry vrtu. To lze aplikovat i u starých vrtů, kde již byla perforace provedena.
Je-li mocnost ropné pasti větší, nic nám nebrání v tom, abychom tuto hydroperforaci vytvořili ve více rovinách nad sebou, 1 až 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 zatočené stupačky, tzv. „coiled tubingu, tak lze vytvořit kanály dlouhé i stovky metrů, avšak pro naše účely to není nutná podmínka, i když dlouhé kanály mohou být užitečné.
Dlouhé rovnoběžné kanály jsou navrženy mimo jiné v patentu číslo WO 2012/025150 AI (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 stejným vrtem, kterým je ropná past současně tepelně stimulována, aniž by byla nějak omezena hloubka vrtu. V našem návrhu nepotřebujeme dvojice kanálů nad sebou a jejich využití sleduje jiný cíl snadnější a přesnější dosažení štěpení horniny a následné využití vypuzení uhlovodíků z horniny, kdy se v prvním kroku vrt vhodným způsobem stimuluje a v druhém kroku se ropa těží, přičemž tento cyklus lze mnohokrát opakovat (tzv. režim huff & puff). Vzniklé plyny po ukončení stimulace vytlačí část ropy na povrch, aniž by bylo nutné ihned do vrtu spustit čerpadla). Je-li tzv. packer, což je roztahovací pryžová zátka, umístěn uprostřed perforace a jedním kanálem přivádíme do vrtu vhodný materiál TGEC, pak druhým kanálem z vrtu vzniklé plyny vytlačují ropu. Dalším cílem je například navázání hydropneumatické komunikace mezi vrty, pokud je jeden nebo více z nich používán 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 až 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.
-4CZ 307274 B6
Na místo písku lze použít též vhodný umělý proppant, 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 (reagentu), 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 5 mm, 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).
• Zažehnutí reakce
Reakce bude vždy probíhat pod roztahovací pryžovou zátkou, a v některých případech bude třeba použít 2 roztahovací pryžové zátky (druhý pod zónou, kde chceme pracovat). 2 roztahovací pryžové zátky se použijí tam, kde budeme využívat umělé vypuzení uhlovodíků z horniny trvale nebo budeme pracovat v určité ohraničené vrstvě, ropná past mocnější nebo kde je pastí několik nad sebou nebo chceme-li ošetřit jen některé z nich. 2 roztahovací pryžové zátky se použijí také v případě, že budeme ošetřovat dlouhý horizontální vrt po částech • Reakci lze zažehnout řadou způsobů
- je možné použít zápalnou šňůru a zažehnout roznětku, která následně nastartuje reakci
- do zóny perforace můžeme spustit stupačkou, tzv. tubingem 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 WO 010/043239 AI. 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 vrtu povoleno). 1 zde je možné přidávat do
-5 CZ 307274 B6 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-cracking 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.
• 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 reagentu (případně smíchaných s pískem či vhodným proppantem) do vrtu nebo čerpáním vhodného inhibitoru tak, aby se teplota ve vrtu držela v předem určených mezích. Stejně tak lze využít i přimíchávání reagentu, 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 především v horizontálním směru nebo přesněji, tam 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 reagentu 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.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny, kdy se dovnitř vrtu přivádí cíleně odděleně kompozice pro výrobu horkých plynů s iniciátory resp. stabilizátory chemické reakce, vyznačující se tím, že se v místě setkání kompozice a iniciátorů vytvoří alespoň v jedné rovině alespoň čtyři horizontální otvory v každé rovině, přičemž současně nebo se zpožděním se přivádějí další plynotvomé látky ve směsi s kompozicí nebo samostatně, přičemž reakce bude vždy probíhat pod roztahovací pryžovou zátkou, čímž se vytvoří předpoklady pro umělé vypuzení uhlovodíků z horniny, načež se reakce udržuje dalším přidáváním plynotvorných látek, čímž se reguluje a zvyšuje teplota nebo tlak do hodnot, které způsobí štěpení horniny.
  2. 2. Způsob těžby uhlovodíků podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynotvomé látky jsou ze skupiny paraformaldehyd (C3H6O3 - paraformaldehyde); kyselina šťavelová (C2H2O4 - oxalic acid);
    etylen oxid (C2H4O - ethylen oxide);
    -6CZ 307274 B6 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 odpadních materiálů;
    dusičnan železitý Fe(NO3)3 - ferric nitráte.
  3. 3. Způsob těžby uhlovodíků podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se provádí tak, že se využije jeden vrt jako stimulační vrt a ostatní sousední vrty se využijí jako produkční vrty a do stimulačního vrtu se přivádí plynotvorné látky ve směsi s kompozicí nebo samostatně, případně ve směsi s pískem či proppantem pro udržení rozměrů vzniklých trhlin, a těžba uhlovodíků probíhá z produkčních vrtů, přičemž při dostatečně blízkém uspořádání vrtů postačuje tlak vytvořený plyny pro takové vytlačení uhlovodíků z horniny, že z produkčních vrtů vycházejí uhlovodíky samotokem nebo je pro těžbu z produkčních vrtů možné použít 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
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
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

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 CZ2015614A3 (cs) 2017-03-22
CZ307274B6 true 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
CZ2022303A3 (cs) 2019-12-10 2022-08-24 DynaEnergetics Europe GmbH Hlava rozněcovadla
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

Citations (4)

* 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
WO2010043239A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-22 Tctm Limited Gas evolving oil viscosity diminishing compositions for stimulating the productive layer of an oil reservoir
WO2012025150A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Tctm Limited Method and apparatus for thermally treating an oil reservoir
CZ2014243A3 (cs) * 2014-04-09 2015-10-29 Galexum Technologies Ag Způsob těžby uhlovodíků pomocí plynů, systém a zařízení k provádění tohoto způsobu

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
WO2010042725A2 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Potter Drilling, Inc. Methods and apparatus for wellbore enhancement
CN102803650B (zh) * 2010-03-19 2015-11-25 埃克森美孚上游研究公司 压裂致密储层中岩石的系统和方法
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

Patent Citations (4)

* 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
WO2010043239A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-22 Tctm Limited Gas evolving oil viscosity diminishing compositions for stimulating the productive layer of an oil reservoir
WO2012025150A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Tctm Limited Method and apparatus for thermally treating an oil reservoir
CZ2014243A3 (cs) * 2014-04-09 2015-10-29 Galexum Technologies Ag Způsob těžby uhlovodíků pomocí plynů, systém a zařízení k provádění tohoto způsobu

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2015614A3 (cs) 2017-03-22
US20190040725A1 (en) 2019-02-07
WO2017041772A1 (en) 2017-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ307274B6 (cs) Způsob těžby uhlovodíků včetně velmi těžkých s využitím chemických reakcí generujících plyny
Gandossi et al. An overview of hydraulic fracturing and other formation stimulation technologies for shale gas production
CA2975611C (en) Stimulation of light tight shale oil formations
US7770647B2 (en) Hydraulic fracturing of subterranean formations
CA2744556C (en) Methods of treating the near-wellbore zone of the reservoir
RU2358100C2 (ru) Способ гидравлического разрыва пласта в скважине
US20140144632A1 (en) Thermo-gas-generating systems and methods for oil and gas well stimulation
PL222247B1 (pl) Sposób sprzężonego wydobycia węglowodorów gazowych i magazynowania CO₂ w odwiertach poziomych
US10087737B2 (en) Enhanced secondary recovery of oil and gas in tight hydrocarbon reservoirs
CN111512019A (zh) 用欠平衡连续油管钻井并用放热反应物增产的多分支井
EP2607607A1 (en) Stimulation method
WO2015038583A1 (en) Method, apparatus and composition to increase recovery of hydrocarbons by paraffin and asphaltene control from reaction of fuels and selective oxidizers in the subterranean environment
US3303883A (en) Thermal notching technique
CN107446566B (zh) 用于深层页岩气水平井压裂的前置酸液及酸预处理方法
US11268367B2 (en) Fracturing a wellbore with enhanced treatment fluid placement in a subterranean formation
US20140096958A1 (en) Method, apparatus and composition to increase recovery of hydrocarbons by reaction of selective oxidizers and fuels in the subterranean environment
WO2018032086A1 (en) Fracture length increasing method
Abramova et al. Analysis of the modern methods for enhanced oil recovery
RU2485306C1 (ru) Способ гидравлического разрыва пласта в скважине
WO2018084743A1 (ru) Способ стимуляции скважин путём закачки газовых композиций
WO2021236129A1 (en) Methods for wellbore formation using thermochemicals
WO2017075139A1 (en) Enhanced hydraulic fracturing of geological formations
RU2615543C2 (ru) Энергогазообразующий состав и технология обработки призабойной зоны продуктивного пласта
RU2440490C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны пласта
US3606465A (en) Method of recovering mineral values from an underground formation