DE1483772C - Verfahren zur Gewinnung von Öl aus einer ölhaltigen unterirdischen Formation - Google Patents

Description

Das in unterirdischen Lagerstätten befindliche Erdöl, üblicherweise auch als Rohöl oder einfach als öl bezeichnet, wird aus der Lagerstätte durch Sonden oder Bohrlöcher, die als Produktionsbohrlöcher bezeichnet werden und in die unterirdischen Formaniedcrgebracht sind, gefördert und gewonnen.

Es bleibt eine große Menge des Öls In don unter- »5 Neigung des beweglicheren Flutungswassers, »Finirdischen Lagerstätten zurück, wenn die Produktion ger« durch eine unterirdische Formation zu bilden, oder Förderung nur durch Primärgewlnnung vor- die weniger bewegliches Öl enthält, und hierdurch genommen wird, d. h. wenn nur die ursprüngliche beträchtliche Anteile des Öls zu umgeben. Untei Lagerstättenenergie zur Gewinnung des Öls benutzt Fingerbildung ist die Entwicklung von unbeständiger wird. Wenn die ursprüngliche I.agerstältenenergie ao Ausbauchungen oder Adern in der Flutungsfront zi ungenügend ist oder sich erschöpft hat, werden Er- verstehen, welche sich rascher zu den Fördereinrichgänzungsmaßnahmen, die häufig als Sekundärgewin- tungen voranbewegen als der Rest der Flutungs

nungsmaßnahmen bezeichnet werden, angewendet.

Bei den am erfolgreichsten und am verbreitetsten angewendeten Maßnahmen dieser Art wird ein Medium as durch Einführungseinrichtungen, die ein oder mehrere Einführungsbohrlöcher umfassen, eingeführt und in die Formalion geleitet. Hierdurch wird öl in der Formation verdrängt, durch die Formation bewegt und aus Förder- oder Produktionseinrichtungen, die ein oder mehrere Produktionsbohrlöcher umfassen, gefördert, wenn das eingeführte Medium von den Einführungseinrichtungen zu den Produktionseinrichtungen fließt. Bei einer besonderen Gewinnungs

methode dieser Art wird Wasser als Einpreßmedium 35 steht darin, daß ein vorzeitiger Durchbruch einei verwendet, und die Lagerstättenbehandlung wird Wasserilutung vermieden oder verringert wird, demgemäß als Wasserfluiung bezeichnet. Das ein- Gemäß der Erfindung ibt ein Verfahren zur Ge

geführte Wasser wird als Flutungsflüssigkeit oder winnung von öl aus einer ölhaltigen unterirdischer Flutungswasscr bezeichnet, zur Unterscheidung von t-onnauüu vorgesehen, bei dem Flutungswassei dem bereits in der Lagerstätte befindlichen Forma- 40 durch eine Einführungseinrichtung, die mindesten« tions- oder I.auerstättenwasser. _t;₍, Fillführungsbohrioch ■ ··'-·:'· >" Hi<» Fnrmatinr

Ge-

VWlIbV 14 ψ Wl *·■· *^%* WW v^^w·· »»· — — — - — — — — - -.-- ^,

front. Die Fingerbildung führt zu ungleichmäßigei Einführung und ungleichmäßigen Fließprofilen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verbesserung des mikroskopischen Ausspülwirkungsgrads einer Wasserflutung, die zur Gewinnung von öl aus einer unterirdischen Lagerstätte angewendet wird.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Durchführung einer Wasserflutung, bei dem ein mikrosko pischer Ausspülwirkungsgrad erzielt wird, der deir einer mischbaren Flutung nahekommt. Ein weiteres Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung be-

tu· hmtuhrungsDonriocn uui.'^i, in die Formatior eingefühlt vird and öl aus «.ine; Produktionseinriclv tune die mindestens ein in die Formation führende! Produktionsbohrloch umfaßt, gefördert wird, unc

tions- oder Lagerstättenwasser.

Die Wasserflutung ist eine sehr
win^incimffhoiie *i^ v. ·.■!·.1 ^,»iucli voi «iibiu zwei '.ciciiiciie aut. üer erste ist ihre verhältnismäßig

schlechte mikroskopische Verdrängung des Öls aus 45 das dadurch gekennzeichnet ist, daß man durch den Hohlräumen oder Poren der unterirdischen For- die Einführungseinrichtung eine der nachstehender mation. Die mikroskopische Verdrängung kann als
mikroskopischer Ausspülwirkungsgrad ausgedrückt
wurden; dieser ist definiert, in Prozent, als das Verhältnis der Menge an öl, die aus dem Porenraum 50 _zahl
des von der Flutungsflüssigkeit durchflossenen An- _/t$

teils der Formation verdrängt worden ist, zu der ursprünglich darin befindlichen ölmenge. Die verhältnismäßig schlechte mikroskopische Verdrängung be-

Forderung genügende wäßrige Lösung unter solcher Bedingungen in die Formation einführt und darir fließen läßt, daß ihre dimensionslose Verdrängungs·

"0-s

während des Fließens durch einen beträchtlichen Tel

ruht auf der Unmischbarkeit des Wassers, d. h. der 55 der Formation mindestens 2 · IO-⁵ beträgt, wobei ir Flutungsflüssigkeit, mit dem öl, das es zu verdrän- der Formel gen sucht. Es besteht eine verhältnismäßig hohe
Grenzflächenspannung zwischen dem Wasser und
dem öl und, in manschen Fällen, ein ungünstiger
Berührungswinkel der Grenzfläche zwischen den bei- 60
den Flüssigkeiten mit der festen Oberfläche. Wenn
die Flutungsflüssigkeit mit dem Formationsöl mischbar ist, d. h. bei einer mischbaren Flutung, treten
diese Bedingungen nicht auf. Demgemäß führt eine
herkömmliche Wasserflutung nicht zu einem so 65
hohen mikroskopischen Ausspülwirkungsgrad wie
eine mischbare Flutung. Es ist allgemein einzuräumen, daß eine mischbare Flutung — wenngleich sie

/i_s die Viskosität der wäßrigen Lösung (Poise)

V_s die Darcy-Geschwindigkeit der wäßriger Lösung (cm/sec) und

a₀ . _s die Grenzflächenspannung zwischen der wäß rigen Lösung und öl, mit dem die Lösunj in der Formation in Berührung komm (Dyn/cm)

bedeutet und die angegebenen Dimensionen für dif Fließparameter eines der Systeme geeigneter Ein Iieiten darstellen.

, ^Die if Cl¹,,⁰¹"⁶ f.^elne. ^{Zahl und} ßungszahl mindestens 3 . to-· betrugt. Es kann auch dimensions!^ Demgemäß mlssen d.e Einheiton, in bei noch höheren VordrtmgungszShlen gearbeitot ^ύΰ1? ^e 'Ln'HnmitWÄ ^drUck\^we«>«>, einander worden. Gewohnlich führen jedoch die erhöhten entsprechen, dam t sie nicht gegeneinander aufheben. Kosten zur Erzielung einer Verdrllngungszuhl, die Geeignete b«nheiten für die uheder sind bcispiels- 5 3-K)-" wesentlich Übersteigt, nicht zu einer verweise die loigcncicn, gloichbaren odor angemessenen Zunahme des dikro- μ_Η — Poison oder g/cm · see, skoplschen Ausspülwirkungsgrudes.
V_s -- cm/sec und Die Erfindung wird nachstehend weiter im einzel-O_{0 s} = Dyn/cm oder g/sec». nen erläutert.

', . _ „ . 10 Fig. I ist eine Draufsicht auf ein 5-Punkic-Muster

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß die und erläutert in schematisier Weise eine Ausfüh-

ölgewinnung verbessert wird, wenn eine wäßrige Lö- rungsform der Erfindung;

sung unter solchen Bedingungen durch eine Forma- Fig. II ist eine Draufsicht auf eine Anordnung tion geleitet wird, daß ihre Verdrängungszahl min- zum Linienaustrieb und erläutert eine weitere Ausdestens 2 · 10"» beträgt. Bei einem Fließen der wäß- 15 führungsform der Erfindung;
rigen Lösung durch die Formation unter den vor- Fig. III ist ein Querschnitt, der in sehomatiselier genannten Bedingungen wird ein verbesserter mikro- Weise den BerUhrungswinkel der Grenzfläche zwiskopischcr Ausspülwirkungsgrad erzielt. Das Fließen sehen öl und Wasser mit dner Oberfläche, die bevorder wäßrigen Lösung unter diesen Bedingungen be- zugt wasserbenetzbar ist, veranschaulicht,
wirkt ulfensichtlich eine größere Verdrängung des ao Die gewünschte Verdrängungszahl wird erreicht Öls in den Hohl- oder Zwischenräumen der Forma- durch gegenseitige Regelung der drei Größen, jede tion. Weiterhin wird bei Einhaltung einer Vcrdrän- unter Berücksichtigung der anderen, die in der vorgunt^ahl von mindestens 2 · 10 \ insbesondere als stehenden Definitionsgleichung (1) der Verdrängungs-Ergebnis einer Erhöhung der Viskosität der wäß- zahl angegeben sind. Die Herbeiführung einer gerigen Lösung in der nachstehend erläuterten Art, ein »5 wünschten Viskosität der wäßrigen Lösung erfolgt vorzeitiger Durchbruch verhindert oder verringert. durch Anwendung eines Verdichtungsmittels für das

In der Literatur lassen sich Flutungsbeispiele fin- in der wäßrigen Lösung verwendete Wasser. Die den, in denen Zahlenwerte für die drei Fließpara- Herbeiführung einer gewünschten Grenzflächenspanmeter n„ _s, //_s und V_s angegeben worden sind, so daß nung zwischen der wäßrigen Lösung und dem Lagersich für diese Fälle der zugehörige Wert für die Ver- 30 stättenöl erfolgt durch Anwendung eines oberflachendrängungszahl N_d errechnen läßt: · aktiven Mittels in der wäßrigen Lösung. Mir irgend-

(1) J. K. Jordan, W. M. McCardell and ^eine 8^cß^ebene Viskosität und irgendeine gegebene R. C. Hocott, »Elfekt of Rate on Oil Recovery Grenzflächenspannung der wäßrigen Losung kann by Water Flooding« in »Oil an Gas Journ « ^^1C 8^ewunschte. Verdrangungszahl durch Regelung Bd. 55 (1957), S. 98 bis 130 ' ³⁵ ^^er Geschwindigkeit, mit der die wäßrige Losung

durch die Formation geleitet wird, erreicht werden.

A"S ί.τ. Flutungsbeispiele¹.: dieser Veröffent- Bei der Durchführung der Erfindung wird eine

lichung errechnen sich die Verdrangungszahlen Mindestverdrängung zaf ΐ „- »vi...■:· .ü- ü · flutende

1,78 · 10 ⁸, 2,54 · ΙΟ"⁰ _uncj t g^ . jo-h, wäßrige Lösung unter normalen Bctriebsbcdingungel·

oereich der Darcy-Geschwindigkeiten bestimmt, der Aus den Fließparametern des in dieser Arbeit an- 45 während der Wasserflutung erreichbar ist. Insbesongegebenen Flutungsbeispieles errechnet sich eine dere wird die höchste Mindest- oder Minimum-Verdrängungszahl von 1,05 · iO~°. Darcy-Geschwindigkeit V_s gewählt, die erreicht wird. Die Verdrangungszahl liegt in den angegebenen Unter Darcy-Geschwindigkeit ist die Gescliwindig-Beispielen zwischen den Werten 1 · 10~⁹ und 2 · 10 ⁸. keit QIA der wäßrigen Lösung gemäß der Darcy-Der erfindungsgemäß geforderte Mindestwert von 50 Gleichung einer Strömung durch poröse Medien zu 2 · 10~³ für die Verdrängungszahl wird als" in kei- verstehen, wobei Q die volumetrische Rate der Einnem Fall auch nur annähernd erreicht, wobei zu be- führung ist und A die Fläche rechtwinklig zu der rücksichtigen ist, daß es sich in beiden Veröffent- Richtung des Fließens an der Stelle, wo die Darcylichungen um Arbeiten handelt, die sich speziell mit Geschwindigkeit V_s erhalten werden soll, bedeutet, der optimalen Fließrate innerhalb der Lagerstätte 55 Da das tatsächliche Fließen nur durch den Porenbefassen. raum und nicht durch die gesamte Fläche A erfolgt, Wenn die wäßrige Lösung unter Bedingungen ist die Darcy-Geschwindigkeit V_s kleiner als -die tatdurch die Formation geleitet wird, daß ihre Verdrän- sächliche Mediengeschwindigkeit. Die Darcy-Gegungszahl größer als 2 · 10~^s ist, ist auch der mikro- schwindigkeit wird zuweilen als makroskopische Geskopische Ausspülwirkungsgrad entsprechend größer. 60 schwindigkeit oder scheinbare Geschwindigkeit bc-Bei einem Fließen unter Bedingungen, daß die Ver- zeichnet. Eine Erörterung der Darcy-Geschwindigkeit drängungszahl der Lösung so hoch wie 3 ■ 10"³ ist, unter den Gesichtspunkten der makroskopischen wird mit der wäßrigen Lösung ein mikroskopischer Geschwindigkeit, sowohl für eine radiale oder zylin-Ausspülwirkungsgrad erzielt, der dem eines Medi- drische als auch für kugelförmige Entwicklung, findet ums, das mit dem Lagerstättenöl mischbar ist, gleich- 65 sich in der Veröffentlichung von John C. CaI-oiler nahekommt. Demgemäß wird es bevorzugt, die boun jr., »Fundamentals of Reservoir Engineering«, wäßrige Lösung unter solchen Bedingungen durch University of Oklahoma Press, Norman, Oklahoma die Formation fließen zu lassen, daß ihre Verdrän- (1955), S. 75 If.

Die Minimum-Darcy-Geschwindigkeit kann nach einer Berechnung oder Abschätzung auf der Grundläge eines allgemeinen technischen Vergleichs der besonderen Formation mit anderen unterirdischen Formalionen gewählt werden. In den meisten unterirdischen Formationen ergibt die Einführung von Wasser bei einem Einführungsdruck bei oder in Nähe des Drucks, bei dem die Formalion reißt, bei nol· malen Bohrlochmustern, wie sie in den Fig. I und II veranschaulicht sind, Minimum-Darcy-Geschwindigkeiten im Bereich von etwa 3,5 · 1 ()"·"· bis etwa 3,5-10"¹CmZsCc. Aus einem Vergleich der Meßwerte bezüglich Druckrückgang oder Druckaufbau, wie sie im Verlauf der normalen Untersuchungen von Bohrlöchern erhalten werden, die in die in Betracht kommende unterirdische Formation niedergebracht worden sind, mit ähnlichen Werten von anderen unterirdischen Formationen kann in dieser Weise eine Minimum-Darcy-Gcschwindigkeit innerhalb dieses Bereichs abgeschätzt werden.

F.ine größere Genauigkeit hinsichtlich der Wahl der höchsten erreichbaren Minimum-Darcy-Geschwindigkeit kann durch Bestimmung der maximalen Einfuhnmgsrate Q und Teilen durch die maximale Fläche /i. die der sich ausdehnende Körper der wäßrigen Lösung erreichen wird, erhalten werden.

Es können irgendwelche der bekannten Methoden zur Bestimmung der maximalen Einführungsrate Anwendung finden. Beispielsweise kann die maximale Einführungsrate aus einer Extrapolation der Druckrückgangs- oder Druckaufbauwerte, die bei der normalen Prüfung des als Einfiihrungsbohrloch vorgesehenen Bohrlochs erhalten worden sind, berechnet werden. Alternativ kann eine genauere Bestimmung von Q erfolgen, indem man empirisch die aufrechterhaltene Einführungsrate der wäßrigen Lösung oder — als zufriedenstellende Annäherung — von Wasser bestimmt, die einen Einführungsdruck erzeugt, der den Druck, welcher ein übermäßiges Reißen der ölhaltigen Formation verursacht, dicht annähert.

Die maximale Einführungsrate kann durch örtlich begrenzte Rißbildung rund um das Einführungsbohrloch erhöht werden. Andererseits führt die Erzeugung von größeren Bruchkanälen zu einem ungleichmäßigen Einführungsprofil; eine Rißbildung in einem solchen Ausmaß, daß verbindende Risse oder Brüche zwischen einem Einführungsbohrloch und einem Prodiiktionsbohrloch erzeugt werden, kann nicht geduldet werden. Irgendeine örtlich begrenzte Rißbildung sollte fertiggestellt werden, bevor empirische Werte der vorstehend dargelegten Art zur Bestimmung der maximalen Einführungsrate ermittelt werden.

Die Fläche A des sich erweiternden Körpers der wäßrigen Lösung ist anfänglich sehr klein, erreicht :in Maximum in einem Gebiet etwas jenseits des Mittelpunkts /wischen dem Einführungshohrloch und jcm Produktionsbohrloch und beginnt dann wieder ib/unchmcn, wenn die sich entwickelnde Flutungs-Toni von einer sich ausdehnenden Kugel oder einem ■ich ausdehnenden Zylinder abweicht, und zwar ivcpcn der starken Druckgradienten in Nähe des 'roduktionshohrlochs. Die Flache A kann unter ieriin/ichung der üblichen Ingciiicurmethodcn zur Icurtcilung von l.ngcisliiilcn für dus anzuwendende κ·sondere Hohrlochmuslcr berechnet und dann liclut/t werden, um sowohl den Bereich der Darcyieschwindigkeiten uK auch insbesondere die höchste erreichbare Minimum-Darcy-Geschwindigkeit zu berechnen.

Dann wird eine wäßrige Lösung gewählt, so daß das Verhältnis ihrer Viskosität zu ihrer Grenzflächenspannung mit dem Lagerstätienöl, genommen in Verbindung mit den gewählten Darcy-Geschwindigkeiten, die gewählte Verdrängungszahl ergibt. So wird beispielsweise irgendeine wäßrige Lösung gewählt, bei der das Verhältnis ihrer Viskosität zu ihrer

ίο Grenzflächenspannung mit dem Lagerstättenöl mindestens im Bereich von 0,057 bis 0,57 liegt, je nach einer gewählten Minimum-Darcy-Gcsehwindigkeii innerhalb des Bereichs von 3,5 · 10~⁵ bis 3,5 · 10~⁴, wie vorstehend erwähnt, um eine Verdrängungszahl von mindestens 2 · 10~^r> zu erzielen. Vorzugsweise sollte jedoch die gewählte wäßrige Lösung ein Verhältnis ihrer Viskosität zu ihrer Grenzflächenspannung mit dem Lagerstättenöl im Bereich von 8,5 bis 58,7 haben, wiederum abhängig von der gewählten Mindest-Darcy-Geschwindigkeit, um eine Verdrängungszahl von mindestens 3 · 10~³ zu erreichen.

Außer einem Verhältnis ihrer Viskosität zu ihrer Grenzflächenspannung in dem gewünschten Bereich sollte die gewählte wäßrige Lösung vorzugsweise eine Viskosität aufweisen, die für ein Fließen in der unterirdischen Formation tief genug ist, andererseits aber auch hoch genug ist, um ihre Beweglichkeit auf einen Wert nicht größer als die Beweglichkeit des Öls in der unterirdischen Formation zu beschränken.

Die Beweglichkeit der wäßrigen Lösung und die Beweglichkeit des Öls in einer bestimmten Formation stehen mit ihren entsprechenden Viskositäten gemäß der nachstehenden Beweglichkeitsgleichung miteinander in Beziehung:

Λ/, ₌ μ₀ (A',)

M₀ fr K₀

hierin bedeutet

M₅ die Beweglichkeit der wäßrigen Lösung in der Formation,

M₀ die Beweglichkeit des Öls in der Formation. //„ die Viskosität des Öls.
//_s die Viskosität der wäßrigen Lösung,

K, die relative Permeabilität der Formation für die wäßrige Lösung in Anwesenheit von jeglichem öl, das nach Durchgang der wäßrigen Lösung zurückbleibt,

und

K₀ die relative Permeabilität der Formation für das öl in Anwesenheit des formationscigenen Wassers

Wie aus der Gleichung (2) hervorgeht, wird die Beweglichkeit der wäßrigen Lösung durch Erhöhung der Viskosität der wäßrigen Lösung verringert. Wenn die Beweglichkeit der wäßrigen Lösung nicht größer als die des Öls in der Formation ist. wird ein günstiger Zustand, der als Stabilität des Flicßcns bezeichnet wird, erreicht. Diese Stabilität des Fließens führt die Fingcrbildung auf einen Gcringstwert zurück und verhindert oder vermindert einen vorwies tigcn Durchbruch. Sie führt duzu. daß das öl. das durch die wiißrige lösung aus der Formation verdrängt worden ist. mit der pl·.·»!,. · < ..*■;;.vindigkeit wie die wiißrigr I iisung »lurch die Formation ΙΪ..Ή1

7 8

Demgemäß wird eine maximale Gewinnung an öl dafür Sorge getragen werden, daß der Gieich-

für irgendeine gegebene Verdrängungszahl erreicht. gewichtswert erreicht wenden ist.

Bei den wäßrigen Lösungen, die als Flutungs- Die wäßrige Lösung, die unter Berücksichtigung

flüssigkeit im Verfahren gemäß der Erfindung ver- ihrer Viskosität und ihrer Grenzflächenspannung mit

wendel werden, kann es sich um Newtonsche Flüssig- 5 dem öl in der Formation zur Herbeiführung der

ketten, schcrungshärtende Flüssigkeiten oder sehe- gewünschten Verdrängungszahl in dem Bereich der

rungsverdünnende Flüssigkeiten handeln. Eine New- erzielbaren Darcy-Gcschwindigkciten gewählt woi-

tonsche Flüssigkeit hat eine Viskosität, die nicht von den ist, wird in die Formation eingeführt. Die Ein-

der Scherungsrate abhängig ist. Eine scherungshär- führungsrate wird so geregelt, daß die Darcy-Ge-

tende Flüssigkeit hat dagegen einen Bereich der io schwindigkeit der wäßrigen Lösung beim Durehgang

Scherungsraten, in dem die Viskosität mit zunehmen- durch die Formation zu der Produktionseinrichtung

der Scherungsrate ansteigt. Umgekehrt besitzt eine groß genug ist, um die gewünschte Verdrängungszahl

scherungsvcrdünnende Flüssigkeit einen Bereich an zu erzielen. Für jeden Teil der Formalion zwischen

Scherungsraten, in dem die Viskosität mit zunehmen- der Einführungseinriehlung und der Produktions-

der Scherungsrate abnimmt. Für die Auswahl der i₅ einrichtung im Fließweg der wäßrigen Lösung, wo

wäßrigen Lösung ist demgemäß eine Bestimmung die gewünschte Verdrängungszahl erreicht ist, wird

ihrer Viskosität unter Fließbedingungen in der unter- eine Verbesserung der Ölgewinnung erzielt. Um

irdischen Lagerstätte sehr bedeutungsvoll. jedoch eine größtmögliche Verbesserung der öl-

Es kann irgendeine bekannte Methode zur Durch- gewinnung bei sonst gleichen Bedingungen zu erführung dieser Bestimmung herangezogen werden, ao reichen, sollte die wäßrige Lösung vorzugsweise So kann die Viskosität beispielsweise unter Anwcn- unter derartigen Bedingungen fließen gelassen werdung der Darcy-Gleichung für den Fluß durch poröse den, daß die gewünschte Verdrängungszahl für den Medien aus der Druckdifferenz, die für eine gegebene gesamten Abstand zwischen den Einführungseinrich-Hießrate durch eine aus der Formation entnommene Hingen und den Produktionseinrichtungen erreicht Kernprobe erforderlich ist, berechnet werden. An- 25 wird. Andererseits können in manchen Fällen auch dererseits ist gewöhnlich vom praktischen Gesichts- solche Betriebsbedingungen vorliegen, daß eine E:rpunkt eine technische Näherung der Viskosität einer reichung der gewünschten Verdrängungszahl für die wäßrigen Lösung unter Fließbedingungen in der gesamte Strecke nicht praktisch isl. In jedem Falle Formation zufriedenstellend. sollte die wäßrige Lösung über einen beträchtlichen

Eine in Betracht kommende technische Annähe- 30 Teil der Strecke zwischen dem Einführungsbohrloch

Hing der Viskosität einer wäßrigen Lösung unter und dem Produktionsbohrloch bei der gewünschten

Fließbedingungen in der Formation kann mit Hilfe Verdrängungszahl längs des I licßwegc«. deiwäßrigen

eines Viskometers vom Coueite-Typ unter Vcrwcn- Lösung durch die Formalion geleitet werden,

dung konzentrischer Zylinder mit relativer Drehung Der Ausdruck »bcträchllichei Teil·«, wie er vor-

in Bezug aufeinander vorgenommen werden. Bei 35 ausgehend benutzt winde, ist in dem üblichen Sinne

einem derartigen Viskosimeter kann die Scherungs- zu verstehen. Fr bezeichnet demgemäß einen Teil der

rate geiegell werden. I Im die bei der Minimum-Darcy- Formalion, der groß genug isl, um einen wesentlichen

Geschwindigkeit auftretende gelinge Scherungsrate Einfluß auf die Gesamtmenge des aus der Formalion

zu simulieren, sollte die bei der Messung der Visko- gewonnenen Öls zu haben. Dieser Teil der lorma-

sität angewendete Scherungsrate gering sein. Wenn 4« tion ist zu unterscheiden von dem Teil der I'orma-

beispielsweisc ein Brookfield-Synehro-Lcclic-I.VT- lion, der im Abstand einiger Fuß oder Meter ein

( ouelte-Typ-Viskosimeter unter Verwendung von Einführungsbohrloch umgibt und der keine hinrei-

Konzentiischen Zylindern mit äußeren und inneren chendc Größe aufweist, um irgendeine bedeutsame

Radien von 1,2573 bzw. 1,3805 cm benutzt wird, Wirkung auf die Gesamtmenge des aus der Forma-

sollte die Scherungsrate zwischen 0,1 und 10 see¹ 45 lion gewonnenen Öls zu haben. Obwohl hohe Darcv-

belragen. In den meisten Fällen ist eine geeignete Geschwindigkeiten und demgemäß hohe Verdrän-

Schetungsralc zui Bestimmung der Viskosität der gungszahlen in diesen wenigen Fuß oder Meiern in

wäßrigi-n Lösung jene, die bei 1 see ' erhalten wird. folge hoher örtlicher DruckgradiciUen erreichbai

In ähnlicher Weise ist für die Wahl der als FIu- sind, stellen diese wenigen Fuß oiler Metei im all·

Hilfsflüssigkeit zu verwendenden wäßrigen Lösung 5» gemeinen weniger als I" ■> des Abslands längs de*

eine Messung ihrer Grenzflächenspannung mit I or- HieUwcges der wäßrigen Lösung von der I infuh-

mationsöl sehr bedeutsam. Ls kann irgendeine be- Hilfseinrichtung zu der Pioduklionseinrichtung d.u

kannte Methode für die Messung der Grenzflächen- und enthalten weniger als etwa I"« des OK in einen

spannung angewendet weiden. Wenn die Grenz- technischen Olhohrlochmusici. Im Gegensat/ hier-

fliuheuspannung gering isl. eignet sich die Methode, SS 7" bezeichnet der Ausdiuek »hciiiichllichci IViI*

bei der ein abgewandelter Tropfapparat ohne Stiel mehr als etwa |(t«„ des AbstaiuK längs des I ließ

oder Ansatz verwendet wird. Bei dem abgewandelten wegcs dei wäßrigen Lösung von dei I inftihruiius

stiellosen Iropiappaial handelt es sich um einen einrichtung zu dei Produktionseinrichiung.

herkömmlichen stiellosen Tropfnpparnt. mit dei Aus- Die wäßrige Lösung kann in die Formation ii

nähme, daß ein geeignet kalibriertes optisches Ver- 60 einem genügenden Volumen cingelühri weiden, dal

größerungsinsliumeut benutzt wird, um die Abmes- sie den gesnmien I ließweg /wischen den Linfüh

sungen der kleinen 1 rupfen zu messen, die sich bei Hilfseinrichtungen und den l'rodiiktionseiurielituu

tiefen Grcn/flächenspniinungen bilden. Bei dei gen einnimmt. Aus wirtschaftlichen I iwiigungci

Durchführung von Messungen der Grenzflächen- kann jedoch auch eine geringere Menge dei wu'Uii

spannung muli beiücksichligl werden, daß sich die 65 gen I ösung benutzt werden. Außerdem ist eine ge

Grenzflächenspannung einer wüßt igen I ösung mil Ol ringen* Menge dei wiißrigen Lösung wünschenswert

im Verlauf der/eil einem Gleichi'ewnhtsv.eit nähen du «ler P;'nk «I«·« eilouiVilieh ist mn ilk· wüB»'r

Bei der Dtirchfiiliiuuu diesel Messungen muß diihet Lösung Ικ*ι \Ur .ι'.»ι>1( d,· tut, l»,in\ Iies».l.vv<ntiii·

ίο

keiten in einer Menge durch die Formation zu leiten, der zur Aufrechterhaltung einer gewünschten DarcydezSr Ebnahme dts gesamten Fließweges zwischen Geschwindigkeit erforderlich ist geringer, als wenn der Knfühmngseinrichtung und der Produktionsein- der gesamte Körper des eingeführten Mediums aus richtune ausreicht, übermäßig hoch sein kann. Dem- der wäßrigen Losung besteht

üenil kann die wäßrige Lösung in Form eines 5 Die Anwendung eines Puffers vom Gesichtspunkt

Put e S in die Formation eingeführt und dieser Puf- der Verringerung der Druckerfordernisse zur Aut-

fer durch ein Treibmedium, z. B. gewöhnliches FIu- rechterhaltung einer gewünschten Darcy-Geschw.n-

unfiswasser durch™ Fo rmation zu der Produk- digkeit ist insbesondere dann von Wert, wenn eine

rfShino netrieben werden hohe Viskosität in der wäßrigen Losung erforderlich

W nn de PuifSS waagen Lösung durch die » ist, um ein günstiges Beweglichkeitsverhältnis, d. h.

FoSon fließt neigt er zu einer Verteilung oder nicht größer als Eins, zwischen der waßngen Losung

Ze sTeuungndem Teile davon in der Formation und dem öl zu erhalten D.es .st »»besondere .n

zurückbleiben und nicht mit dem Rest des Puffers flachen Formationen der FaIK

durch die Formation voranwandern. Obwohl die Ver- Be, Anwendung eines Puffers der waßngen Lo-

wendung eines Puffers irgendeiner Größe eine ver- 15 sung w.rd es bevorzugt, nur einen Puffer zu verwenbeierte ölgewinnung herbeiführt, wird eine Maxi- den. Jedoch können unter gewissen Umstanden insmalgewinnung bei sonst gleichen Bedingungen er- besondere wenn in der vorstehend erwähnten Weise reS wenn der Puffer von solcher Größe ist, daß e: hohe Viskositäten zur Erzielung eines gewünschten von den Einführungseinrichtungen durch die Forma- Beweglichkeitsverhältnisses erforderlich sind meh-S bis zu den Produktionseinrichtungen geht, ohne *o rere Puffer der waßngen Losung Anwendung finden, vollständig zerstreut oder verteilt zu werden. Wenn Bei Anwendung mehrere Puffer wird es bevorder Puffer ein Volumen entsprechend mindestens zugt, daß mindestens einer eine derartige Große auf-1 »/0 des Porenvolumens der Formation in dem Fließ- weist, daß er von der Einführungseinrichtung durch wce zwischen der Einführungseinrichtung und der die Formation zu der Produktionseinrichtung fließt. Produktionseinrichtung hat, wird er normalerweise *₅ ohne vollständig verteilt oder zerstreut zu werden, seinen einheitlichen Charakter behalten. Es wird Demgemäß wird wenigstens ein Puffer ein Volumen iedo«'h bevorzußt daß das Volumen des Puffers etwa entsprechend mindestens l°/o des Porenvolumens <5<V„~des Porenvolumens der Formation ausmacht. aufweisen. Andererseits kann aber das Volumen auch Gewünschtenfalls kann das Volumen des Puffers etwa 5'Vo des Porenvolumens der Formation oder auch noch urößer sein. Normalerweise braucht je- 30 mehr ausmachen. Das Gesamtvolumen der Mehrzahl doch das Volumen des Puffers nicht größer als etwa von Puffern braucht nicht größer als etwa 20·/β des -><>«. des Porenvolumens der Formation zu sein. Porenvolumen der Formation zu sein.

" Die Anwendung eines Puffers der wäßrigen Lö- Wenn eine Mehrzahl von Puffern der waßngen

sune Befolgt von einem Treibmedium, ist auch Lösung zur Anwendung kommt, wird ein Treibmezweckmäßig vom Standpunkt der Verringerung des 35 dium zwischen jedem der Puffer in die Formation Drucks der an der Einführungseinrichtimg erforder- eingeführt. Das Volumen des zwischen den einzelnen lieh ist' um die gewünschte Dancy-Geschwindigkeit Puffern der wäßrigen Lösung verwendeten Treibmeder w'ißriaen I osun» aufrechtzuerhalten, wenn diese diums kann so sein, wie das im Einzelfall gewünscht durch* die unterirdische Formation zu der Produk- wird. Es wird jedoch bevorzugt, daß das Volumen tionseinrichtuntj fließen gelassen wird. Der Druck- 40 an Treibmedium zwischen Puffer der wäßrigen Loahfall I/^J durch eine Formatoin, der durch den sung mindestens 5« 0 des Porenvolumens betragt. Fluß eines Puffers der wäßrigen Lösung verursacht Es können irgendwelche Materialien, wie sie biswird ist proportional dem Produkt aus der Viskosi- her bei Wasserflutungen zur Erhöhung der Viskosität u und dem natürlichen Logarithmus des Ver- tat eines Hutungswassers verwendet worden sind, hältnisses des äußeren effektiven Radius A₁ des Vor- 45 zur Erhöhung der Viskosität der wäßrigen Lösung derrandcs des PulTers zu dem inneren effektiven benutzt werden. Diese Materialien umfassen synthe-Ra lius R des rückwärtigen Randes des Puffers. Die tische und natürlich vorkommende Verbindungen effektiven Radien A₁ und R., werden gemessen längs und Polymerisate. Beispielsweise können natürlich· der Bleichen Radiallinie von der Einführungsein- Gummi oder Schlcimstoffc, wie Tragacanthgumnu richtung Der Druckabfall kann demgemäß durch die 50 Seifen, Celluloseester, 7. B. Carboxymethyldrow nachstehende Gleichung ausgedrückt werden; athylcellulose teilweise hydrolysiert Polyacrylamid

und Polystyrolsulfoiiiite, verwendet werden.

., Ci₁)InZ^¹V (3) In ähnlicher Weise können irgendwelche der Male

\ flj / rialien, wie sie bisher als oberflächenaktive Mittel 11

35 Flutungswasser benutzt worden sind, zur Verringc

hierin ist C eine Proporlionalitütskonstante. rung der Gren/Hadunspannung zwischen der wäßri

Wenn der Puffer durch das Treibmedium von dem gen Lösung und iL-m lormationsö! verwendet wer

linführunusbohrloeh wegbewegt wird, beginnt das den. Diese oberflächenaktiven Mittel schließen am

* - Ii onische, kationische und nichtionische oberflächen

Verhältnis ( _R') sich dem Wert hms zu nahern, tier _{6o uk|jvc Mj|U}., _dn |_icispj_c|_swcisc |<_onncn Natrium

' / κ, . · · 1 dialkylsulfosueeinate, Alkylurylsulfonatc und pol>

Logarithmus des Verhältnisses ( _ÄJ r»cginnt sun _oxyii,|,y|i_crte Alkylarylnlkohole verwendet werden

Null /u nähern, und dcmuemiilA niihert sich der durch liine /ur Verwendung bei dem Verfahren pemäl

den Puffer tler'wüHrigcn Lösung verursachte Druck- der l-rnndiiny. geeignete wäßrige Lösung enthüll / V uhfall dem Wert Null. Wenn ein Puffer der wllUrigcn 63 Seifen vom Oleal l\p in einer genügenden Meng

J jisiini' von der i-irttuhriii'^HMnriclilimg durch die /ur Bildung einet silu'iiingsh.uieiulen lösung. D.O

l-orin-iuoii /u «lcr PriHUiVtioiiHitiriihtuiig vonmg·· bis !S₁I) (iewuliivpiü/iin 1,110s luhtit .isviieii οKm

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Prozent eines löslichen Phosphats, z. B. Natriumpyrophosphat, als anorganisches Zusatzmittel. Als Beispiel für die Seifen vom Oleat-Typ in einer genügenden Menge zur Bildung scherungshärtender Lösungen sei ein substituiertes Ammoniumoleat in einer Konzentration von 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent genannt. Als Beispiel für die nichtionischen oberflächenaktiven Mittel sei Nonylphenol mit durchschnittlich 4 bis 10 Mol damit vereinigtem Äthylenoxyd genannt.

Andere geeignete wäßrige Lösungen umfassen solche Lösungen, die die Seifen vom Oleat-Typ in einer zur Bildung scherungshärtender Lösungen hinreichenden Menge, die nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,01 bis 5,0 Gewichtsprozent und 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent eines Alkylarylsulfonats enthalten. Als Beispiel für die Alkylarylsulfonate sei ein im Handel erhältliches Alkylarylnatriumsulfonat-Detergens genannt, das im wesentlichen aus 59 Gewichtsprozent anorganischen Salzen, 40 Gewichtsprozent Dodecylbenzolnatriumsulfonat und 1 Gewichtsprozent anderen Verbindungen besteht.

Andere geeignete wäßrige Lösungen umfassen solche, die 0,2 bis 1,0 Gewichtsprozent Ammoniumhydroxyd, 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Ölsäure, Amrnoniumchlorid in einer Menge über 0,05 Gewichtsprozent und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, z. B. Nonylphenol mit durchschnittlich 4 bis einschließlich 10 Mol damit vereinigtem Äthylenoxyd, enthalten.

Weitere geeignete wäßrige Lösungen schließen solche Lösungen ein, die 0,1 bis 1,5 Natrium-di-(2-athylhexyl)-sulfosuccinat, 0,01 bis 1,5 Gewichtsprozent eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, wie Nonylphenol mit durchschnittlich 4 bis ein schließlich 10 Mol damit vereinigtem Äthylenoxyd, und 0,13 bis 2,0 Gewichtsprozent eines anorganischen Salzes, wie Natriumchlorid, enthalten.

Obwohl das Verfahren gemäß der Erfindung zur Verbesserung der Gewinnung von öl aus jeglicher ölhaltigen unterirdischen Formation vorteilhaft ist, wird eine besonders hohe Wirkung erzielt, wenn die ölhaltige unterirdische Formation bevorzugt wasserbenetzbar ist. Unter »wasserbenelzbar« ist ein Berührungswinkel \ gemäß Fig. 3 von weniger als 90 , gemessen durch die Wasserphase und gebildet von der Grenzfläche zwischen dem Wasser und dem öl und der festen Oberfläche der Formation, zu verstehen. Um besonders gute Ergebnisse in solchen unterirdischen Formationen zu erzielen, die bevorzugt öibcnetzbar sind, d. h. wo der Kontaktwinkel > größer als 90° ist, wird es bevorzugt, vor Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung die bevorzugte Benetzbarkeit derart zu ändern, daß die Formation bevorzugt waiserbenetzbar gemacht wird.

Es kann irgendeine der bekannten Methoden zur Umwandlung einer unterirdischen Formation aus einem bevorzugten ölbenctzbaren Zustand in einen bevorzugt wasserbenetzbaren Zustand Anwendung finden. Ein derartiges Verfahren ist in der USA-Patentschrift 3 028 912 beschrieben.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in Verbindung mit jeglichen Bohrlochnnnrdnungcn. wie sie herkömmlicherweise bei der Förderung von Ol aus einer Formution unter Verwendung eines HiitungN-mediums A'VWHlung linden, durchgeführt werden. Sn hu; ι iliis ν (!uhren ucmüU der ΙΗπηΙιιημ beispielsweise mit einem Bohrlochmuster durchgeführt werden, bei dem das Flutungsmedium in ein Mittelbührloch eingeführt wird und das Öl aus Bohrlöchern, die das Mittelbohrloch umgeben, gefördert wird, oder umgekehrt. Als Beispiel für das Verfahren gemäß der Erfindung seien 5-Punkt- oder 7-Punkt-Bohrlochraster genannt. Weiterhin kann das Verfahren gemäß der Erfindung bei einem Bohrlochraster durchgeführt werden, bei dem das Verdrängungsmedium gleichzeitig in eine Mehrzahl von Bohrlöchern eingeführt wird, die in einer Linie angeordnet sind, und die Produktion aus einer Mehrzahl von Bohrlöchern erfolgt, die in einer oder mehreren parallelen Linien vorgesehen sind, d. h. wo ein Linienaustrieb erreicht wird.

In der Fig. 1 ist ein 5-Punkt-Bohrlochraster veranschaulicht. Ein Einführungsbohrloch 10 ist von vier Produktionsbohrlöchern 12, 14, 16 und 18 umgeben. Die wäßrige Lösung wird in das Bohrloch 10 in der gewünschten Menge eingeführt, um, bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, einen Pulfer 20 zu bilden. Der anfänglich gebildete Puffer 20 ist in dem Gebiet A dargestellt. Die wäßrige Lösung wird in das Bohrloch 10 in einer solchen Rate eingeführt, daß die Darcy-Geschwindigkeit der wäßrigen Lösung in der unterirdischen Formation hoch genug ist, um die gewünschte Verdrängungszahl zu erzielen. Die wäßrige Lösung wird mittels eines Treibmediums, das in das Einführungsbohrloch 10 eingeführt wird, durch die unterirdische Lagerstätte getrieben. Die Einführungsratc des Treibniediums wird so gewählt, daß die wäßrige Lösung die gewünschte Verdrängungszahl aufweist.

Bei fortgesetzter Einführung von Treibmedium schiebt sich der Puffer der wäßrigen Lösung durch die Formation voran. Das Gebiet B veranschaulicht in schematischer Weise die Lage des Puffers etwa in der Mitte zwischen dem Einführungsbohrloch und dem Produktionsbohrloch. Bei irgendeiner dorariieen Mittelstellung, d. h. wenn in der vorstehend angegebenen Weise die Flutungsfront der wäßrigen Lösung etwa 45 bis 65°» der Strecke von den Einführungseinrichtungen zu den Produktionseinrichtungen zurückgelegt hat, liegt die Minimum-Darcy-Geschwindigkeit vor, auch wenn die Erfindung bei d<*' maximal zulässigen Rate fortgesetzt wird. Während dieses Abschnitts wird das größte Volumen an öl je Strecken einheit des Vorschubs der wäßrigen Lösung ilurcl die unterirdische Formation gewonnen. Demgcnuil ist es besonders wünschenswert, während dieses Ab Schnitts hohe Verdrängungszahlen aul'rechtzuerhal ten, d. h. hohe Werte des Produkts aus der Darcy' Geschwindigkeit V^ berechnet aus (1) der Einfüh rungsrate des Teilmediums an der Oberfläche und (2 der Fläche A für die L age der Front der wäßrigei Lösung, und der vorausgehend bestimmten Viskosi tat/^ der wäßrigen Lösung, geteilt durch die vor ausgehend bestimmte Grenzflächenspannung r „ zwischen der wäßrigen Lösung und dem an Ort um Stelle befindlichen öl.

Die Darcy-Cieschwindigkeil beginnt dann etwa anzusteigen, da der Einfluß des Druckgiadienten ii Richtung auf die Produktionseinrichtung eine Ver formung iler sich ausdehnenden zylindrischen ImU wicklung verursachl. Die Geschwindigkeit erreich in der Nähe der Produktionseinrichluiiuen. wo de Driukgradieut unit die Verformung sl.irk sind, wie iler einen hohen Wen. l'inc derartige lüge ilc

Puders der wHßrigen Lftsung ist schematised durch das Gebiet C veranschaulicht. Wenngleich der Puder tier wUßrlgcn Uisung wllnschenswerlerweise seine Kontiuuitlit bewahrt hat, ist er in der Stellung C bciriiühilich dünner als in der Stellung W. Bei Er- S reichen der Stellung C lint die wäßrige Uisung praktisch die gestirnte Strecke llings des Fließweges von der liinfiihrungseinriehumg zu der Produktionseiu» richuing durchliossen.

Durch Anwendung einer geeigneten hohen Verdriingungszahl wird ulso (1) der hohe mikroskopische Aiisspülwirkungsgrad, der dem eines Gewinnungsverfnhrcns mit Einführung eines mischbaren Mediums nahekommt. (2) der verhältnismäßig hohe maknv skopische Aus<pülwirkungsgrud einer Wasserllutung und (3) die verringerte Fingerbildung und das verringerte Ausmaß eines vor/eiligen Durchbruehs von Flulungswasser erhöhter Viskosität erreicht.

1 in (iewinnungs\ erfahren mil Anwendung eines Linicnauslriebs ist in der Fig. 2 veranschaulicht. Die ao Puller 20 der wäßrigen Lösung werden durch Finfühiungsbohrlöcher 22,24,26 und 28 eingeführt. Das I-nt wicklungsbild ist im wesentlichen das gleiche, wie es uirstehcnd in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben wurde, bis sich die Fronten der Puller aus wäßriger Lösung trclien. Danach ist, wie in der Stellung /) gezeigt, die Umwicklung mehr linear mit einer verhältnismäßig konstanten Fläche, als zylindrisch mit einer sich ausdehnenden Fläche. Demgemäß sind nach Jeai Ziisaniinentreflen d.'r PulL'r \on wäßriger Lösung höhere Darcy-Geschwindigkeiten bei Anwendung eines Linienaustriebsmustcrs erreichbar als bei einem Muster mit einem ein/igen Finfülmingsbohrloch.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur weiteren Vcianschauliclumg der IrlinduiiL' In diesen Beispielen wurde zunächst die Olnn bestimmt, die aus verschiedenen Kernproben duich Fluten dor Keinproben mit Wasser entfernt werden konnte. Danach wurde die weitere ölmenge bestimmt, die aus den Kernproben durch Fluten derselben mit einer wäßrigen Lösung unter solchen Bedingungen, daß ihre Verdrängungszahl mindestens 2-10 "■'· bi tvug. entfernt werden konnte. Bei jedem Beispiel wurde im wesentlichen die gleiche Arbeitsmethode augewendet; sofern Unterschiede vorlagen, sind diese neschrieben.

Be^; jedem Beispiel wurde eine Kernprob;.' mi', gewissen Schichtungen verwendet, um die unterirdische Lagerstätte nachzuahmen. Bei den Keinproben bandelte es sie!) um Berea-Sandsteinkerne. die so auscc-•wähll wurden, daß sie Porosität und Permeabilitäten innerhalb eines so engen Bereiches, wie praktisch möglich, hatten. Die Gaspernieabilitäten betrugen <>()() 1 M) Miilidnrcy. und die Porositäten reichten von 0,216 bis 0,226. Die Kernproben halten eine Länge von31 r 0.07 cm. eine Fläche von Ι^ιλ45 ±0.14 cm und ein Porenvolumen von 132.87 ± 3,67 cm¹¹. Jede Kernprobe wurde vorausgehend stabilisiert, indem sie mit einem Natriumeamonatllußmittel behandelt und danach auf 1300 C gebrannt wurde, so daß die lügensehaften der Kernproben vom chemischen Standpunkt im wesentlichen gleichmäßig waren.

Bei der Durchführung der Beispiele wurde jede Keruprobe in eine Hassler-Zelle gesetzt, wobei ein Manschettendruck von 17,0 kg/cm- angelegt wurde und die Zelle in einem Kasten angeordnet wurde, in dem die Temperatur bei 25.1"0,1 C geregelt winde.

Jede Kernprobe wurde zunUclist bis zu GleichgewiclHsbedingungen mit Kohlendioxyd gespült und dann mit Wasser gesättigt, indem das Wasser durch die Probe Hießen gelassen wurde. Hierfür wurde desiiiliei'tes Wasser verwendet, ausgenommen das Beispiel 3, wo das Wasser 1,4 Gewichtsprozent Nalr.umcWorld enthielt. Der Wasserfluß durch die Kernprobe

5 fo .gcseiz.«, bis eine Gleichgewichtsdruckdifcrenz erhalten wurde. Aus dieser Fließrate bet dieser Druckdifferenz wurde die Flüssigkeitspcrmeabilitäi unter Anwendung des Darcyschen Gesetzes berechnet Fs wurde eine ülphase, und zwar Hexadecan, in jede Kernprobe durch Capillarentsättigung bei einem Druck von 65 cm Quecksilber eingeführt, wobei das von dem Öl verdrängte Wasser in einer Burette gemessen wurde, um die ölsätiigung zu bestimmen Iu, jede Kernprobe betrug die Ölsatt.gung 7711",, Danach wurde eine simulierte Wasserflutung mit je der Kernprobe durchgeführt.

Bei der simulierten Wasserllutung wurde dmch du· Kernprolu· Wasser bei gemessenen Bedingungen be ziinlicli I-licliiate. Druck und Volumen geleitet. Ls wurde destilliertes Wasser veiwendet, ausgenommen bei dem Beispiel 3, bei dem das Wasser, entsprechend dem für die Sättigung der Kernprobe verwendeten Wasser 1.4 Gewichtsprozent Natriumchlorid enthielt Die 1 ließrate wurde mit einer Ruska-Verdran iiernumpe geregelt; eine Pumpenrate von 1 cm Mi entsprach etwa" einer Darcy-Geschwindigkeit von 1 42· 10-■■•ern-sec. Das Wasser wurde durch die Kernprobe Hießen gelassen, bis bei der angewendeten Fließrate kein Öl mehr produziert wurde. Das ku mulative Volumen an Öl, das durch das Wasser au, der Probe entfernt wurde, wurde gemessen.

Nacii dem Durchsatz des Wassers durch die Kernprobe wurde ein Puller au wäßriger Lösung, die em Verdickungsmittel und ein oberflächenaktives Mittel einhielt, durch jede dei Keinproben bei gemessenen 1 ließiaten. iiemessenen Drücken und in gemessenen Volumina geleitet. Die I ließraten wurden in gleiche Weise geregelt, wie das vorstehend in V.-ibindtnu mit dem Wasser beschrieben wurde. Diese Fließraten wurden konstant gehalten, ausgenommen einige Fälle, wo der Druck, der zur Konstanthaltung der Fließraten erforderlich war. die Druckbegrenzungen der Apparatur überstieg. Die wäßrige Lösung wurde durch jede Kernprobe fließen gelassen, bis bei der angewendeten Fließrate kein Öl mehr produziert wurde. Das kumulative Volumen an Öl, das aus jeder Probe durch die wäßrige Lösung entfernt wurde, wurde gemessen.

Die Untersuchungsergebnisse sind in dei Tabelle zusammengefaßt. Die Werte für die simulierte Wasserflutung unter Verwendung von destilliertem Wasser waren praktisch bei jeder Kernprobe gleich, sie sind daher zur Vermeidung unnötiger Wiederholun gen in der Tabelle nur einmal unter der Spaltenüberschrift »Veruleichsversuch, destilliertes Wasser« aufgeführt. Die"Werte für die simulierte Wasserflutung mit Verwendung von Natriumchlorid enthaltendem Wasser sind unter der Spaltenüberschrift »Verglcichsversuch. Salzwasser« angegeben. Weiter ist in der Tabelle die Gewinnung in Form der Gesamtmenge an Öl angegeben, ausgedrückt als Prozentsatz der in der Kernprobe vor der simulierten Wasserflutung anwesenden Ölmenge, der durch die simulierte Wasserllutung und durch die wäßrige Lösung aus der Kernprobecnl lernt worden ist. Die angegebene Viskosität

AO

der wäßrigen Lösungen ist jene Viskosität, die aus dem Druckabfall durch die Kernprobe unter Anwendung des Dnrcyschon Gesetzes bestimmt wurde. Als GrenzflUchonspannung ist der Wert angegeben, der durch Messungen unter Anwendung der abgewandclten Tropfmethode ohne Stiel erhalten wurde. Das Medienvolumen ist die Menge, ausgedrückt in Einheiten des Porenvolumens der Kernprobe, des Wassers, das bei der simulierten Wasserilutung bei den beiden Vergleichs- oder Standardbedingungen verwendet wurde, bzw. der wlißrigen Lösung, die bei der weiteren Flutung in den einzelnen Beispielen verwendet wurde. Die angegebene Darcy-Geschwindigkeit ist-der Wert, der aus der Rate, mit der das Wasser oder die wäßrige Lösung eingepumpt wurde, bestimmt worden ist.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel bestand die verwendete FIu- !ungsfUtssigkeit aus einer scherungshärtenden Lösung ao aus 0,52 Gewichtsprozent Ammoniumhydroxyd, 0,15 Gewichtsprozent ölsäure, 0,05 Gewichtsprozent Ammoniumchlorid und zum Rest Wasser.

Beispiel 2 _a5

Die in diesem Beispiel verwendete Flutungsflüssigkeit war der im Beispiel 1 verwendeten Flüssigkeit ihnlich, mit der Ausnahme, daß sie 5 Gewichtsprocnt eines oberflächenaktiven Mittels enthielt, das aus Nonylphenol, adduktiert mit 9 Mol Äthylenoxyd ie Mol Nonylphenol, bestand.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde als Flutungsflüssigkeit eine scherungshärtende Lösung verwendet, die aus 0.1 Gewichtsprozent Natrium-di-(2-äthylhexyl)-sulfosuccinat, 0,1 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Mittels, bestehend aus Nonylphenol, adduktiert mit 6 Mol Äthylenoxyd je Mol Nonylphenol, 1.4 Gewichtsprozent Natriumchlorid und zum Rest aus Wasser bestand.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde als FlutungsnUssigkeU eine scherungshtirtende Lösung verwendet, die aus 0,07 Gewichtsprozent sek.-Butyiaminoleat, 0,027 uewichtsprozent Äthylamin-Hydrochlorld und zum Rost aus Wasser bestand. Die Lösung hattb einen pH-Wert von etwa 10,2.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurde die gleiche Flutungsflüssigkeit wie im Beispiel 4 verwendet. Die FlielJ-rate war jedoch bei diesem Beispiel doppelt so groii wie im Beispiel 4.

Beispiele 6 bis 10

Die in diesen Beispielen verwendete Flutungsflüssigkeil war eine scherungshärtende Lösung, die aus 0,4 Gewichtsprozent Natriurn-di-(2-äthylhexyl)-sulfosucinat, 0,05 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Mittels aus Nonylphenol, adduktiert mit 4 Mol Äthylenoxyd je Mol Nonylphenol, 0,75 Gewichtsprozent Natriumchlorid und zum Rest Wasser bestand.

Die angewendeten Fließraten betrugen 17,5, IbO, 280, 400 bzw. 560 cirA'h für die Beispiele 6,1, 8, V bzw. 10.

Im Beispiel 10 waren bei der endgültigen Fließrate, d.h. 560cm^s/h, etwa 89,2% des Öls aus dem Kern gewonnen worden, nachdem 1,7 Porenvolumina an Flutungsflüssigkeit durch die Kernprobe geleitet worden waren. Die Flutungsflüssigkeit wurde 2 Tage in der Kernprobe stehen gelassen, Ein nachfolgender Durchsatz von 1,3 Porenvolumina bei 560 cmVh erhöhte die Gesamtgewinnung auf 95,6»/o des ursprünglich in der Kernprobe anwesenden Öls. Dk nutungsflüisigkeit wurde dann über Nacht in der Kernprobe gelassen. Danach wurde ein λ ks.s Porenvolumen an Flutungsflüssigkeit durch die Kernprobe bei 560 cm³/ fließen gelassen. Die Gesamtolgewinnung stieg auf 96,0° 0 des ur^'i'nglich in der Kernprobe anwesenden Öls.

Vergleichsversuch, destilliertes Wasser

Vergleichsversuch. Salzwasser

Beispiel 1 Beispiel 2

Menge, cm³;h

Darcy-Geschwindigkeit, cm/sec

Viskosität, cP

Grenzflächenspannung, dyn'cm

Medienvolumen, V₁,

Verdrängungszahl

Gewinnung, °/o

5,41

7,66 · 10-^;

0,8911 27,5

1.5

2.5 · 10-« 39.4 5,41
1,42
1,0

32,5

1,5

5.2 ·
34.2

ΙΟ'¹

560
7,95
3,17
1,4
1,5
1,8 ·
61,1

ΙΟ"³

10-¹

560 7,95 1,4 0,7 1,9 1,6 · 71.0

10-*

Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6

Menge, cnV'/h

Darey-Geschwindigkeit, cm/sec

Viskosität, cP

Grenzflächenspannung, dyn/cm

Medienvolumen, V₁,

Verdrängiingszahl

Gewinnung, "in

560 7,95 · 1,0

0,084 1,5 '),5 84.S

280
3,98
1.0
0.9
1,5
4,4 ·
55.5

10

560

7,95 · 10-³ 1,0
0,9
1.5

8.9 · 10-'-68.4

17,5

2,4 · 10-· 3,64 0,1 I

1,5

8,3 · 10 ■'· 56.4

109 639/74

Beispiel 7 Beispiel K Beispiel IO

Menge, cm"/h

Darcy-Gescliwincligkeit, cni/sec

Viskosität, cP

GrenzfUichenspannung, dyn/cm
Medienvolumen, V₁,

Verdrüngungszahl

Gewinnung, %

Claims (15)

Patentansprüche: 160 2,27 3,64 0,11 1,5 7,5 71.1 10-»

1. Verfahren zur Gewinnung von öl aus einer ölhaltigen unterirdischen Formation, bei dem Flutungswasser durch eine Einführungseinrichtung, die mindestens ein Einführungsbohrloch umfaßt, in die Formation eingeführt wird und öl durch eine Produktionseinrichtung, die minde- ^ao stens ein in die Formation führendes Produktionsbohrloch umfaßt, aus der Formation gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Einführungseinrichtung einer der nachstehenden Forderung genügende wäßrige Lösung *⁵ unter solchen Bedingungen in die Formation einführt und darin fließen läßt, daß ihre dimensionslose Verdrängungszahl

/<s s

während des Fließens durch einen beträchtlichen Teil der Formation mindestens 2·10~⁵ beträgt, wobei in der Formel

35

die Viskosität der wäßrigen Lösung (Poise),

die Darcy-Geschwindigkeit der wäßrigen Lösung (cm/sec) und

die Grenzflächenspannung zwischen der wäßrigen Lösung und öl, mit dem du Lo sung in der Forme·!·'·-: ΐ*"* P ,!H-- ■·;.> kommt

bedeutet, und die angegebenen Dimensionen für die Fließparameter eines der Systeme geeigneter Einheiten darstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung durch 10 bis 100⁰/o der zwischen der Einführungseinrichtung und der Produktionseinrichtung befindlichen Formation mit einer dimensionslosen Verdrängungszahl von mindestens 2· K)"⁵ fließen läßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Lösung in Form eines Puffers mit einem Volumen von 1,0 bis 100% des Porenvolumens der Formation anwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Puffer der wäßrigen Lösung, dessen Menge 1,0 bis 2()°/o des Porenvolumens beträgt, verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Puffer der wäßrigen Lösung, dessen Menge etwa 5°/o des Porenvolumens beträgt, verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Puffer 280
3,98
3,64
0,11
1,5

1,3
81,6

10-«

Ki-"

400
5,67
3,64
0,11
1,5

1,9 ·
86,7

10-«

10-»

560

7,95

3,64

0,11

1,7 (3,0 bis 4,0)

2,7 ■ ΙΟ-»- 89,2 (95,6 bis 96,0)

der wäßrigen Lösung von 1 bis 20 %> des Porenvolumens der Formation und mindestens einen Puffer einer wäßrigen Treibflüssigkeit von mindestens 5% des Porenvolumens der Formation durch die Einführungseinrichtung einbringt und dabsi die Treibflüssigkeit in einer hinreichend großen Menge/Zeit einführt, daß die wäßrige Lösung in der unterirdischen Formation unter solchen Bedingungen fließt, daß die dimensionslose Verdrängungszahl der wäßrigen Lösung während des Fließens mindestens 2· H)"⁵ beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man mehr als einen Puffer der wäßrigen Lösung durch die Einführungseinrichtung einführt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man mehr als einen Puffer der wäßrigen Treibflüssigkeit durch die Einführungseinrichtung einführt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den oder die Puffer der wäßrigen Lösung und den oder die Puffer der wäßrigen Treibfiüssigkeit abwechselnd und in dieser Reihenfolge Jinch die Einführungseinrichaung einführt.

K). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung mit einer dimci >:<,:^·'sen Verdrängungszar.! vi)n mindestens 3 l'i ^: tiießer» läßt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung mit einer solchen Viskosität verwendet, daß ihre Beweglichkeit in der unterirdischen Formation nicht größer als die Beweglichkeit des in der unterirdischen Formation befindlichen Öls ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrige Lösung eine scherungshärtende Flüssigkeit verwendet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, die ein oberflächenaktives Mittel enthält.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung verwendet, die eine solche Viskosität //_s und eine solche Grenzflächenspannung mit dem Lagerstättenöl r_u.₄. hat, daß das Verhältnis /<_s/r₀._s in sec/cm mindestens 0,057 beträgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung mit solchen Eigenschaften verwendet, daß das Verhältnis//, r_{u 4}. größer als etwa 8,5 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen