DE102014014568A1

DE102014014568A1 - Injektion von Stickstoff nach Wasserfluten

Info

Publication number: DE102014014568A1
Application number: DE102014014568.9A
Authority: DE
Inventors: Marcus Guzmann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Erdöl aus einer Lagerstätte (1), aufweisend die Schritte: Injizieren von Wasser (W) über eine Injektionsbohrung (10) in die Lagerstätte (1), um den Lagerstättendruck zu erhöhen, Fördern eines ersten erdölhaltigen Stroms (E') über eine Produktionsbohrung (20) aus der Lagerstätte (1), wobei nach der Injektion von Wasser (W) in die Lagerstätte (1) sowie nach Förderung des ersten erdölhaltigen Stroms (E') Stickstoff (N2) über eine Injektionsbohrung (20) in die Lagerstätte (1) injiziert wird und ein zweiter erdölhaltiger Strom (E'') über eine Produktionsbohrung (10) aus der Lagerstätte (1) gefördert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Erdöl aus einer natürlichen Lagerstätte.
In der Sekundärphase der Erdölproduktion wird zur Druckaufrechterhaltung innerhalb der Lagerstätte in vielen Fällen Wasser in die Lagerstätte injiziert. Aufgrund der hohen Dichte des Wassers im Vergleich zum Erdöl sinkt das Wasser im Verlaufe der Bewegung durch die Lagerstätte hin zur Produktionsbohrung nach unten (gravity underride). Es wird nur das Öl aus den Zonen gefördert, die mit dem Wasser durchspült werden. Die darüber liegenden Bereiche bleiben unberührt. Nach längerer Injektion von Wasser kann es vorkommen, dass nur 30% des in der Lagerstätte enthaltenden Erdöls gefördert worden ist, d. h. 70% des Erdöls noch in der Lagerstätte enthalten sind. Der Anteil des Wassers in dem produzierten Erdöl (water cut) kann bis zu 98% und mehr betragen. D. h. eine weitere Injektion von Wasser führt zu einem höheren water cut, nicht aber zu einer signifikanten Mehrförderung an Erdöl. Das Verfahren ist zu diesem Zeitpunkt ineffizient.
Die Injektion von Wasser ist eines der weitverbreitetsten Verfahren zur Lagerstättendruckaufrechterhaltung. Eine Alternative zur Wasserinjektion zur Druckerhaltung in der Lagerstätte bietet die Injektion von Gasen wie CO₂ und N₂, bevorzugt N₂. Bei der Injektion von diesen Medien niedrigerer Dichte kommt es im Gegensatz zur Wasserinjektion (Wasserfluten) zum so genannten gravity override, d. h. es werden die oberen Bereiche der Lagerstätte adressiert.
Es gibt noch die Variante der alternierenden Injektion von Wasser und Gasfluten. Hier ist der Hintergrund, dass man mit Hilfe der partiellen Wasserinjektion und damit der Injektion eines Mediums mit einer höheren Viskosität gegenüber Wasser dem sogenannten Viscous Fingering entgegenwirken möchte, d. h. dem frühzeitigen Durchbruch von Gasen zur Produktionsbohrung aufgrund der niedrigen Viskosität des Gases. Hierbei wird als Gas vorwiegend Erdgas verwendet.
Bei den beschriebenen Verfahren der einzelnen Injektionen von Wasser oder Gas wird ein Großteil der Lagerstätte durch das Flutmedium nicht adressiert. Damit bleiben große Volumina des Öls ungefördert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Fördern von Erdöl aus einer natürlichen Lagerstätte bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Verfahren vorgesehen, das zumindest die Schritte aufweist:

a) Injizieren von Wasser über eine Injektionsbohrung in die Lagerstätte, um den Lagerstättendruck zu erhöhen,
b) Fördern eines ersten erdölhaltigen Stroms über eine (separate) Produktionsbohrung aus der Lagerstätte, und zwar insbesondere aufgrund des gravity underride des Wassers aus einer unteren Zone der Lagerstätte,
c) wobei nach der Injektion von Wasser in die Lagerstätte sowie nach Förderung des ersten erdölhaltigen Stroms Stickstoff über eine Injektionsbohrung in die Lagerstätte injiziert wird, und
d) ein zweiter erdölhaltiger Strom über eine Produktionsbohrung aus der Lagerstätte gefördert wird, und zwar insbesondere aufgrund des gravity override des Stickstoffs aus einer oberen Zone der Lagerstätte.

Mit anderen Worten sieht die Erfindung also insbesondere die sequentielle Anwendung von N₂ zur Injektion in der Phase nach der abgeschlossenen Wasserinjektion vor, wobei durch ein gravity override eine obere Zone der Lagerstätte, die durch das Wasser aufgrund des gravity underride unberührt geblieben ist, adressiert wird.
Insgesamt wird das Integral beider Verfahren zusammen größer, als das Integral der Einzelmaßnahmen. Damit geht eine gesteigerte Recovery, d. h. eine signifikante Mehrförderung, einher.
Insbesondere aber kommt der Effekt zum Tragen, wenn nach dem Wasserfluten die Injektionsbohrung zum produzierenden Well und die produzierende Bohrung zum Injektor umkonfiguriert wird. Damit ist das Integral am größten. Die Kombination von Wasserfluten und danach das N₂-Fluten mit umgekehrter Konfiguration ist am effizientesten. Dabei können Wasser- und N₂-Fluten mehrfach wiederholt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stickstoff am Ort (bzw. in einer Umgebung) der Injektionsbohrung hergestellt wird. Hierbei wird der Stickstoff also insbesondere innerhalb der Anlagengrenze einer Einrichtung hergestellt, mit der das Erdöl aus einer Produktionsbohrung gefördert wird (z. B. Plattform etc).
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stickstoff von der Injektionsbohrung des Stickstoffs entfernt hergestellt wird (außerhalb der Anlagengrenze) und zur Injektionsbohrung transportiert wird, z. B. über eine Pipeline oder sonstige Transportmittel.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stickstoff auf einem Schwimmkörper (z. B. Schiff oder Kahn) oder auf einer Plattform hergestellt wird. Derartige Einrichtungen können schwimmen, am Boden verankert sein und/oder auf dem Meeresgrund stehen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stickstoff durch kryogene Zerlegung von Luft erzeugt wird, wobei insbesondere der hergestellte Stickstoff einen Restsauerstoffgehalt im Stickstoff unterhalb von 10 ppm aufweist.
Ein möglichst geringer Restsauerstoffgehalt im Stickstoff ist erwünscht, da der Sauerstoff die Korrosion der Anlagenteile fördert, was insbesondere bei Pipelines kritisch ist. Ferner fördert Sauerstoff ein Verblocken der Lagerstätte durch Bakterienwachstum. Ferner führt eine Oxidation von in der Lagerstätte (im Formationswasser) enthaltenem Fe²⁺ zu Fe³⁺ dazu, dass im Erdöl enthaltene Aphaltene vernetzt werden, was die Bildung von Asphalten Sludges (Vergelen des Asphaltenes) zur Folge hat.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:
1–2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein Verfahren zum Fördern von Erdöl E aus einer natürlichen Lagerstätte 1, wobei Wasser W zur Erhöhung des Drucks in der Lagerstätte 1 durch eine Injektionsbohrung 10 in die Lagerstätte 1 gepumpt wird. Sodann wird ein erster erdölhaltigen Strom E', der auch Produktionswasser W enthalten kann, über eine separate Produktionsbohrung 20 aus der Lagerstätte 1 gefördert. Aufgrund des bekannten gravity underride des Wassers W kann hierbei das Erdöl E nur aus einer unteren Zone der Lagerstätte 1 gefördert werden. Um dies zu kompensieren, wird anschließend über eine Injektionsbohrung Stickstoff (N₂) in die Lagerstätte 1 injiziert und ein zweiter erdölhaltiger Strom E'', der auch Teile des Stickstoffs aufweisen kann, über eine Produktionsbohrung aus der Lagerstätte gefördert (vgl. 2). Aufgrund des bekannten gravity override des Stickstoffs wird hierbei vorwiegend Erdöl E aus einer oberen Zone der Lagerstätte 1 gefördert.
Wie in 2 gezeigt wird, kann für die Injektion des Stickstoffs N₂ in die Lagerstätte 1 die während bzw. nach der Wasserinjektion verwendete Produktionsbohrung 20 als Injektionsbohrung 20 verwendet werden.

Der Stickstoff N₂ kann in einer entsprechenden Einrichtung (z. B. durch kryogene Luftzerlegung) am Ort der Injektionsbohrung 20 bzw. Produktionsbohrung 20 erzeugt werden (z. B. direkt auf einer zur Erdölförderung vorgesehenen Plattform oder einer entsprechenden Einrichtung). Bezugszeichenliste

1	Lagerstätte
10	Injektions- bzw. Produktionsbohrung
20	Produktions- bzw. Injektionsbohrung
30	Stickstofferzeugung
E	Erdöl
E', E''	Geförderter erdölhaltiger Strom
W	Wasser
N₂	Stickstoff

Claims

Verfahren zum Fördern von Erdöl aus einer Lagerstätte (1), aufweisend die Schritte: a) Injizieren von Wasser (W) über eine Injektionsbohrung (10) in die Lagerstätte (1), um den Lagerstättendruck zu erhöhen, b) Fördern eines ersten erdölhaltigen Stroms (E') über eine Produktionsbohrung (20) aus der Lagerstätte (1), c) wobei nach der Injektion von Wasser (W) in die Lagerstätte (1) sowie nach Förderung des ersten erdölhaltigen Stroms (E') Stickstoff (N₂) über eine Injektionsbohrung (20) in die Lagerstätte (1) injiziert wird, und d) ein zweiter erdölhaltiger Strom (E'') über eine Produktionsbohrung (10) aus der Lagerstätte (1) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Injektionsbohrung (20) für die Injektion des Stickstoffs in Schritt c) die Produktionsbohrung (20) verwendet wird, über die der erste erdölhaltige Stoffstrom (E') in Schritt b) gefördert wurde, und dass als Produktionsbohrung (10), über die der zweite erdölhaltige Strom (E'') in Schritt d) gefördert wird, die Injektionsbohrung (10) verwendet wird, über die das Wasser (W) in Schritt a) injiziert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach Schritt d) beginnend mit Schritt a) wiederholt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff (N₂) am Ort der Injektionsbohrung (20) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff (N₂) von der Injektionsbohrung (20) des Stickstoffs entfernt hergestellt wird und zur Injektionsbohrung (20) des Stickstoffs transportiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff (N₂) auf einem Schwimmkörper oder einer Plattform hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff (N₂) kryogen aus Luft abgetrennt wird, wobei insbesondere der hergestellte Stickstoff einen Restsauerstoffgehalt im Stickstoff unterhalb von 10 ppm aufweist.