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Verfahren zur selektiven Verringerung der Wasserdurchlässigkeit einer
Erdöllagerstätte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Verringerung
der Wasserdurchlässigkeit einer Erdöllagerstätte.
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Öllagerstätten befinden sich gewöhnlich in der Nähe des Grundwassers
(einschließlich Sole), was normalerweise als Formationswasser bezeichnet wird. Bei
der Gewinnung von Öl durch eine einzige Bohrung, die eine ölführende Schicht durchdringt,
ist das so erzeugte Öl gewöhnlich von Formationswasser begleitet. Wenn das ölvorkommen
in der Formation allmählich erschöpft ist, nimmt der prozentuale Wassergehalt in
dem gewonnenen Öl im allgemeinen zu. Während des Betriebes einer Förderbohrung wird
gewöhnlich ein Zeitpunkt erreicht, bei dem der Anteil an Wasser oder Sole darin
so groß wird, daß die Produktionskosten aus der Bohrung in beträchtlichem Maße ansteigen.
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Bei der ölförderung unter Verwendung von Flutungs- oder Sekundärgewinnungsmaßnahmen,
wobei ein wäßriges Flutungsmedium in eine flüssigkeitsführende Formation, gewöhnlich
über mehrere Einpreßbohrungen, die gemäß einem Raster angesetzt werden, eingepreßt
wird und durch die Formation gegen wenigstens eine Förder- oder Produktionsbohrung
gepreßt wird, wird das in der Formation vorhandene öl in Richtung auf und schließlich
aufwärts aus dem Produktionsbohrloch herausgedrängt oder -gepreßt. Bei Wasser-Flutungsverfahren
wird stets Wasser zusammen mit dem Öl gefördert, und ähnlich wie bei der Gewinnung
durch eine einzige Bohrung nimmt die Wassermenge im Verhältnis zum öl zu, je mehr
das Ölvorkommen erschöpft wird. Die Menge des Wassers, das mit dem gewonnenen Öl
wieder auftritt, hängt z. B. von der Art der Flutfront des Flutungswassers und dem
Auftreten des Fingereffektes ab. Eine nicht ebene Ausbildung der Flutfront unter
Fingerbildung steigert die mit dem öl geförderte Wassermenge und erhöht den Energiebedarf.
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Es wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt, um die in dem öl
anwesende Wassermenge, wie sie insbesondere bei Flutungsverfahren unter Anwendung
einer wäßrigen Flüssigkeit als Druckmedium erzeugt wird, zu verringern. Bei solchen
Versuchen wurden viskositätssteigernde Mittel zu dem Flutungsmedium zugesetzt. Zu
solchen Mitteln gehören Fettsäuren, Seifen, Alginate, Rohrzucker, Carboxymethylcellulose
und in Wasser dispergierbare synthetische Polymere. Die Zugabe solcher Zusätze zu
dem wäßrigen Flutungsmedium erwies sich im allgemeinen als günstig. Jedoch neigen
solche Zusätze im Flutungsmedium in einigen Fällen dazu, die Formation in Nähe der
Einpreßbohrung zu verstopfen. Sogar bei Verwendung vollkommen wasserlöslicher Polymerer
trat eine nachteilige Beeinflussung einer guten Produktion bei Wasserflutungsverfahren
unter Verwendung solcher wasserlöslicher Polymerer in dem Flutungsmedium in Nähe
des Produktionsbohrloches ein.
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Auch hat man bereits ölführende Formationen unter Anwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz
und hochpolymere Amidgruppen enthaltenden Polyacrylaten verfestigt und abgedichtet.
Eine andere Form der Abdichtung von Formationen wurde mit einem in einem Kohlenwasserstoff
gelösten Acrylharz herbeigeführt, wobei das Harz in der Formation durch Zugabe einer
anionischen Verbindung ausgefällt wurde. Durch das Einpressen von Polymerlösung
in eine gesondere Einpreßbohrung wurde eine Steigerung der Viskosität des Flutungsmediums
herbeigeführt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wasserdurchlässigkeit
einer Erdöllagerstätte, insbesondere beim Wasserfluten, selektiv zu verringern.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß durch das Produktionsbohrloch in
die Lagerstätte eine wäßrige Lösung eines an sich bekannten
hydrolysierten
Acrylamidpolymeren aus einem Polyacrylamid oder einem wasserlöslichen Copolymeren,
dessen größerer Teil Acrylamid und ein kleinerer Teil ein damit polymerisierbares
Monomeres, wie Vinylacetat, Vinylalkohol, Vinylchlorid, Acrylnitril, Methacrylnitril
oder Vinylalkyläther, ist, wobei etwa 0,5 bis 67% der Carboxyamidgruppen des Acrylamidpolymeren
zu Carboxylgruppen hydrolysiert sind, eingepreßt wird.
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Vorzugsweise werden Acrylamidpolymeren eingesetzt, deren Carboxamidgruppen
zu etwa 12 bis 45 0/0 zu Carboxylgruppen hydrolysiert sind. Der Einspritzdruck ist
groß genug, um die Polymerlösung zurück in die Formation in Nähe des-Produktionsbohrloches
zu bringen, wobei sich wenigstens ein Teil des Acrylamidpolymeren in den Fugen und
Kanälen der Formation in"=-Nähe-des-Prodüktiönsbohrloches ablagert.
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Die.@Erfindung -ist insbesondere für die Wasserflutung oder die sekundäre
Ölgewinnung geeignet, wobei auf Grund der Durchführung der Erfindung die Formation
angrenzend oder rund um das Pro= duktionsbohrloch für die Aufnahme und den Durchgang
des öls vorher geeignet gemacht- wird und gleichzeitig auf Widerstand bezüglich
Aufnahme und Durchgang wäßriger - Lösungen vorher präpariert wird.
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Als typisches Beispiel kann das gemäß der deutschen Patentschrift
1104 914 verwendete -hydrolysierte Polyacrylamid in dem erfindungsgemäßen
Verfahren -eingesetzt-werden. -Die bei- Duxchfühiung -der Erfindung verwendeten
hydrolysierten Polymeren haben ein Molekulargewicht von -wenigstens etwa 500 000
und Vorzugsweise in der Größenordnung von einer Million oder mehr. Die Viskosität
einer Standardlösung - des Polymeren-- °.rit einem-- brauchbaren Molekulargewicht
sollte wenigstens etwa 6 und vorzugsweise etwa 10 cP betragen, wenn 0,5 Gewichtsprozent
des Polymeren in einer wäßrigen, 4gewichtsprozentigen Natriumchloridlösüng@ bei;
25°- C .aufgelöst werden - und die Bestimmung in einem Ostwald-Viskosimeter erfolgt.
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Das Acrylamidpolymere wird bei Ausübung der Erfindung als 0,01- bis
1,Ogewichtsprozentige wäßrige Lösung verwendet.
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-"-Bei der Durchführung-, des erfindungsgemäßen Verfahrens- wird das-
hydrolysierte -Acrylamidpolymere-iri-Wasseir,oder-Sole-äufgelöst;'uni-eine Lösung
mit der gewünschten =Viskosität -herzustellen. Es -soll eine echte Lösung- (eher
als ein ° Gel oder eine kolloidale Suspension) gebildet werden: Infolgedessen sollte
-die Polyacrylamidzusammensetzung; wenn das Polymere- sich nicht vollständig in
dem Wasser oder der Salzlösung löst, filtriert werden, um nicht gelöste Polymere
vor Verwendung indem Verfahren zu entfernen.,Das Acrylamidpolymere wird mit einer
wäßrigen Bohrlochbehandlungsflüss_ igkeit oder einer wäßrigen Treibflüssigkeit,
wie siel bei Bohrungs-Flutungsverfahren verwendet wird, gemischt, um die in dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Zusammensetzung herzustellen:- Die Zusammensetzung
hat vorzugsweise eine Viskosität (wie oben angegeben bestimmt) von etwa 1 bis 100
cP. Ein derartigdr Viskositätsbereich ist größer als der von Wasser und gewöhnlich
etwas geringer als--der -von öl.-Wenn eine Filtration bei der Herstellung der erfindungsgemäß
verwendeten Bohrlochbehandlungs= zusammensetzung oder- Flutungszusariimensetzung
ratsam erscheint, so kann diese bequem unter -Verwendung von Filtriermedien, wie
z. B. Diatomeenerde, durchgeführt werden. Es kann auch in günstiger Weise ein Trennmittel
mit der wäßrigen Polymerlösung vermischt werden, wenn die Behandlungs-oder Treibflüssigkeit
wahrscheinlich mit einer Schicht in Berührung kommt, die dazu neigt, anorganische
Salze zu bilden. Beispiele für solche Trennmittel sind Zitronensäure oder Natriumäthylendiamintetraacetat.
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Es kann zweckmäßig sein, der Behandlungs- oder Flutungsflüssigkeit
ein antimicrobes Mittel (wie gewisse Brom- oder Chlorverbindungen) zuzusetzen. Der
pH-Wert der Behandlungs- oder Flutungsflüssigkeit liegt vorzugsweise mehr oder weniger
beim Neutralpunkt, ein pH-Wert zwischen etwa 5 und 9 wird empfohlen. Der gewünschte
pH-Wert wird leicht durch Zumischen geeigneter Mengen, entweder von Chorwässerstoffsäure
öder wäßrigem NätriÜmhydroxyd, erreicht. -Die Wirkung einer gemäß der Erfindung
in einer unterirdischen ölführenden Schicht zu verwendenden Behandlungsflüssigkeit
läßt sich durch Laboratoriumsversuche, die an Kernproben ausgeführt wurden, veranschaulichen.
Das heißt, die an erflüdungsgemäß konditionierten Kernstückproben gezeigte Verminde=
rung des Verhältnisses der Strömungsgeschwindigkeiten von Wasser zu Öl kann mit
dem herabgesetzten Verhältnis von Wasser zu Öl, das aus ähnlich konditionierten
Formationen erzeugt wurde; in-Beziehung gesetzt werden.
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-Beispiel-Zum Zweck des Vergleichs von erfindungsgemäß behandelten
Formationsproben und -uriheh-andelten Proben wurden -zwei Versuchsansätze von je
drei Probestücken hergestellt.-'Die Probestücke bestanden aus einer Berea-Sandsteinformation
und wiesen eine Länge von 2,5 ch -"sowie dinen Durchmesser von 2,5 cm auf. Die sechs
Probestücke wurden parallel angeordnet und =gleichzeitig'unter Verwendung jeweils
der gleichen Flüssigkeiten geprüft. Zunächst 'würde die Luft aus ihnen evakuiert;
und-sie würden dann mit 30/öiger NaCl-Salzlösung während 45 Mnüten-bei Zimmertemperatur
gesättigt. Die Strömürigsgeschwiridigkeiten- wurden bei einem - Diuck von 2;8 kg/cm2
bestimmt und in Milliliter Durchfluß je'Minute in der nachfolgenden Tabelle angegeben:
Die Tabelle zeigt, daß- der Widerstand- gegenüber dem Durchgang von Salzlösung durch
das Berea-Probestück als Ergebnis der erfindungsgemäßen Be= handlang des Kernstücks
mit der PoLyacrylamidlösung beachtlich gesteigert wurde. Ebenso ergibt sich, daß
die-absolute Öl-Strömungsgeschwindigkeit durch die erfindungsgemäß behandelten Probestücke
im Versuchsansatz II gegenüber den entsprechenden unbehandelten Probestücken des
Versuchsansatzes I nicht wesentlich beeinträchtigt wurde;- während hingegen die
absolute Sole-Strömungsgeschwindigkeit durch die behandelten--Probestücke des Versuchs=
ansatzes II'ganz erheblich- abgesunken war: , Aus der Tabelle ist ebenfalls zu entnehmen,-
daß nach wiederholter Flutung alternierend mit Öl und Sole
-eine gesteigerte
Erschwerung -gegenüber dem Soledurchfluß in den erfindungsgemäß-`behandelter Probestücken
bestehenblieb: Es ergibt sieh auch; daß eine Nachbehandlung der Probestücke- gemäß
-der Erfindung- die Selektivität' hinsichtlich-; der Durchlässigkeit -für öl wesentlich
steigerte: -- - `°x-