DE1805576B

DE1805576B - Flutverfahren für Erdöl Lagerstatten mit mindestens einem Einpreß- und einem Produktionsbohrloch

Info

Publication number: DE1805576B
Authority: DE
Inventors: Stanley C Littleton CoL Jones (V.StA.}
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co

Description

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Die Erfindung betrifft ein Flutverfahren für Erdöl- emulsion mit einer vorherbestimmten Viskosität beLagerstätten mit mindestens einem Einpreß-und einem kannt. Das hierbei in Anwendung kommende Treib-Produktionsbohrloch, bei welchem nacheinander eine mittel ist bevorzugt Wasser, das bei wasserempfmdaus einer Dispersion bestehende Verdrängungsflüssig- liehen Erdformationen auch Salze enthalten kann. keit und eine Treibflüssigkeit, deren Vorderfront eine 5 Als andere entsprechende Treibmittel sind hierbei oder mehrere Bestandteile aufweist, eingepreßt werden auch Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid und Erdgas, und eine semipolare organische Verbindung beidseitig genannt.

der Grenze von Verdrängungsflüssigkeit und Treib- Der Erfindung hegt nun die Aufgabe zugrunde, ein

flüssigkeit angewandt wird (deutsche Patentschrift verbessertes Flutverfahren für Erdöl-Lagerstätten und

1 249 190). ίο hierbei in Anwendung kommende Treibflüssigkeit zu

Die Sekundärgewinnung von Rohöl aus unter- schaffen, vermittels derer es gelingt, die mit dem Stand irdischen Erdformationen kann dadurch bewirkt der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen, werden, daß eine Verdrängungsflüssigkeit und eine die einmal in der Fingerbildung und Auslaugen sowie Treibflüssigkeit angewandt werden, durch die die Ver- relativ umständlicher Handhabung von z. B. verdiängungsflüssigkeit durch die Formation bewegt 15 schiedenen Gasen zur Einstellung der Viskosität bewird. Bei einem derartigen Verfahren kann sich eine stehen, sowie weiterhin die Ausbeuten bei der Sekunrelativ viskose Zone an der Verbindungsstelle des därgewinnung von Erdöl vermittels der Flutverfahren hinteren Teils der Verdrängungsflüssigkeit und des wesentlich zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfinvorderen Teils der Treibflüssigkeit ausbilden. Auf dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verdrängungs-Grund dieses Zustandes kann sich eine »Fingerbildung« 20 flüssigkeit aus einer Flüssigkeit der Gruppe von Ölergeben. Dort wo die Verdrängungsflüssigkeit wasser- außen-Emulsionen, Wasseraußen-Emulsionen, öllösliche Bestandteile enthält und das vordere Teil der außenmizeliaren Dispersionen und wasseraußenmi-Treibftüssigkeit wäßrig ist, kann ebenfalls die Treib- zellaren Dispersionen besteht, wobei die Flüssigkeit flüssigkeit viele Bestandteile herauslaugen oder sorbie- Wasser, einen Kohlenwasserstoff, ein oberflächenren. Somit verliert die Verdrängungsflüssigkeit die 25 aktives Mittel und einen Bestandteil aus der Gruppe durch derartige Bestandteile vermittelten Charakte- der semipolaren organischen Verbindung, eines Elekristika, und der Wirkungsgrad des Gewinnungsver- trolyten oder einer Kombination aus der semipolaren fahrens wird hierdurch nachteilig beeinflußt. organischen Verbindung und einem Elektrolyten ent-

Diese Nachteile einer Fingerbildung und eines Aus- hält, und das vordere Teil der Treibflüssigkeit sich zu-

laugens der Einzelkomponenten der Treib- bzw. Ver- 30 sammensetzt aus einem oder mehreren Bestandteilen

drängungsflüssigkeit sind nun in ausgeprägter Weise aus der Gruppe der semipolaren organischen Verbin-

mit dem Stand der Technik verbunden, wie er insbe- dung oder eines Elektrolyten oder einer Kombination

sondere der angegebenen deutschen Patentschrift aus semipolarer organischer Verbindung und Elektrolyt.

Ί 249 190 entspricht. Der Nachweis des erzielten technischen Fortschrittes

Ein weiterer einschlägiger Stand der Technik auf 35 wird weiter unten an Hand entsprechender Versuchs-

dem allgemeineren Gebiet entsprechender Flutver- ergebnisse mitgeteilt.

fahren ist gegeben durch die USA.-Patentschrift Die hierbei zur Verwendung kommende Treib-

3 334 688, wonach das Flutungssystem aus einer Korn- flüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Treib-

bination aus einem Kohlenwasserstoff und einem flüssigkeit im wesentlichen wäßrig ist.

Alkohollösungsmittel besteht, wobei das System aus 40 Vorzugsweise ist die Verdrängungsflüssigkeit eine

drei Lösungsmittelanteilen besteht, die durch Wasser mizellare Dispersion. Der hier in Anwendung kom-

als Treibflüssigkeit betrieben werden. Die ersten und mende Ausdruck «mizellare Dispersion« schließt

dritten Anteile bestehen aus Alkohol, der mit dem Öl »Mikroemulsionen« (S c h u 1 m a η und Montagne,

der Lagerstätte mischbar ist, und der mittlere Anteil Annals of the New York Academy of Sciences, 92,

besteht aus einem mit Öl mischbaren Kohlenwasser- 45 S. 366 bis 371 [196I)], oleophatische Hydromizellen

stoff-Lösungsmittel und dem gleichen Alkohol. Weiter- (H ο e a r und Sch u 1 m a n, Nature, 152, S. 102

hin kann nach diesem Stand der Technik ein wasser- [1943]), »transparente« Emulsionen (Blair, Jr. und

lösliches Gas, wie Kohlendioxid, dem Alkohol in den andere, USA.-Patent 2 356 205) und mizellare Lösun-

ersten und dritten Anteilen zugesetzt werden, um so die gen ein. Beispiele hierfür finden sich in den USA.-Pa-

Viskosität und Dichte dieses Anteils einzustellen und 50 tentschnften 3 254 714, 3 275 075, 3 301 325 und

die Löslichkeit des Alkohols in dem Öl und dem Wasser 3 307 628 sowie 3 330 344. Zu Beispielen mizellarer

zu verbessern. An Stelle von Kohlendioxid kann man Dispersionen gehören diejenigen nach der USA.-Pa-

hierfür auch Ammoniak oder Schwefeldioxid verwen- tentschrift 3 348 611.

den. Der Zusatz dieser Gase zu den Alkoholen bedingt Beispiele für Kohlenwasserstoffe sind rohe Neben-

jedoch eine Verringerung und nicht eine Erhöhung der 55 Öle, teilweise raffinierte Fraktionen derselben, z.B.

Viskosität. Weiterhin lehrt diese Veröffentlichung Nebenschnitte aus Rohöhlen, Obendestillate von Roh-

keine Ölaußen- oder Wasseraußen-Emulsion oder eine ölen, einfach destilliertes Benzin und verflüssigte Erd-

ölaußen- oder wasseraußenmizellare Dispersion als ölgase. Zu geeigneten oberflächenaktiven Mitteln ge-

Verdrängungsflüssigkeit bei einem Flutungsverfahren. hören kanonische, nichtionische und anionische ober-

Nach einem weiteren Stand der Technik entsprechend 60 flächenaktive Verbindungen. Ein besonders zweckder USA.-Patentschrifl 3 307 628 ist es bekanntge- mäßiges oberflächenaktives Mittel ist ein Alkylarylworden, Mikroemulsionen mit salzhaltigem Wasser sulfonat, das ein Alkalikation (z. B. Natrium und herzustellen und bei Flutungsverfahren anzuwenden, Ammonium) enthält, und dasselbe ist allgemein als wobei der Mikroemulsion eine Treibflüssigkeit in Erdölsulfonat oder als AJkylarylnaphthensulfonat beForm von Wasser folgen kann. 65 1£annt. Beispiele für weitere zweckmäßige oberflachen-

Nach der USA.-Patentschrift 3 275 075 ist der Zu- aktive Mittel finden sich in der USA.-Patentschrift

satz eines wäßrigen Verdünnungsmittels zu einem 3 254 714. Das wäßrige Medium kann Wasser, brakiges

wasserfreien löslichen öl unter Ausbilden einer Mikro- Wasser und Sole sein.

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Zu geeigneten semipolaren organischen Verbindun- flüssigkeit durch Auflösen \on die Beweglichkeit

gen (ebenfalls als ^oberflächenaktive Mittel oder steuernden Mitteln in der Flüssigkeit vermittelt. Der-

Colöslichmacher identifiziert) bei den Verdrängungs- artige Mittel sind allgemein als »Eindickungsmittel«

flüssigkeiten, insbesondere den mizeliaren Dispersionen, und viskositätsvermittelnde Mittel bekannt. Es sind

gehören Ketone, Ester, Amide und Alkohole, die 1 bis 5 Mittel, wie organische Polymere, z. B. Polyisobutylen

etwa 20 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Vor- zusammen mit nichtpolaren Produkten, zweckmäßig,

zugsweise ist die semipolare Verbindung ein Alkohol, Zusammen mit polaren Verbindungen, wie z. B.

z. B. Methanol, Isopropanol, n- und Tsobutanol, die Wasser, sind Mittel wie Polysaccharide, Carboxyme-

Amylalkohole, 1- und 2-HexanoI, 1- und 2-Octanol, thylcellulose, Glyzerin, hochmolekulare Alkohole und

die Decylalkohole, Alkarylalkohole, wie p-Nonyl- io insbesondere hochmolekulare, teilweise hydrolysierte

pheno], und alkoholische Flüssigkeiten, wie Fuselöl. Polyacrylamide zweckmäßig. Die semipoJare orga-

Gemische aus zwei oder mehr semipolarer organischer nische Verbindung und der Elektrolyt, wie sie in der

Verbindungen sind zweckmäßig. Treibflüssigkeit zweckmäßig sind, sind identisch den-

Für die Verdrängungsflüssigkeiten geeignete Elek- jenigen, wie sie sich in der Verdrängungsflüssigkeit als trolyte, und zwar insbesondere die mizeliaren Disper- 15 zweckmäßig erweisen. Die Menge an semipolarer sionen, sind unter anderem anorganische Basen, an- Verbindung und/oder Elektrolyt, die in die Treiborganische Säuren, anorganische Salze, organische flüssigkeit eingebracht wird, hängt von den speziellen Basen, organische Säuren und organische Salze (Bei- Charakteristika der mizeliaren Dispersion, der Erdspiele für zweckmäßige Elektrolyte finden sich unter formation und den Flüssigkeiten in derselben ab. anderem in den USA.-Patentschriften 3 297 084 und 20 Mengen von etwa 0,05 bis etwa 10°/₀ und stärker be-3 330 343). vorzugt von etwa 0,25 bis etwa 5,0 °/₀ der semipolaren

Vorzugsweise sind die Elektrolyte anorganische Verbindung sind wirksam. Der Elektrolyt kann in

Säuren, anorganische Basen und anorganische Salze. einer Menge von etwa 0,001 °/„ bis zu und über etwa

Beispiele für Elektrolyte sind unter anderem Natrium- 4 Gewichtsprozent vorliegen, wird jedoch vorzugsweise

sulfat, Natriumchlorid, Natriumhydroxid, Salzsäure, 25 in einer Menge von etwa 0,02 bis etwa 1,0% ange-

Schwefelsäure und Natriumnitrat. wandt. Vorzugsweise liegen die Mengen an Elek-

Vorzugsweise bestehen die mizeliaren Dispersionen trolyt und/oder semipolarer Verbindung im Inneren im wesentlichen aus fünf Bestandteilen, d. h. Kohlen- des vorderen Teils der Treibflüssigkeit im Gleichgewasserstoff, Wasser, oberflächenaktivem Mittel, Elek- wicht mit dem Elektrolyten und, oder semipolarer Vertrolyt und semipolarer organischer Verbindung. 30 bindung im Inneren des hinteren Teils der Verdrän-

Der Prozentsatz an Verdrängungsflüssigkeit, wie gungsflüssigkeit (z. B. mizeliaren Dispersionen) vor. er bezüglich des Porenvolumens der Erdformation Die Konzentration an Zusatzmittcln kann ansatzweise zweckmäßigerweise bei dem Verfahren in Anwendung von einem hohen Wert an der Verbindungsstelle mit kommt, hängt von dem Rohöl, der Erdformation der Verdrängungsflüssigkeit auf eine geringerere Menge und der Art der Verdrängungsflüssigkeit ab; Vorzugs- 35 an dem hinteren Ende der das Zusatzmittel enthaltenweise ist eine Menge von 1 °/₀ bis mehr als etwa 20°/₀ den Treibflüssigkeit verringert werden,
des Porenvolumens der Formation für das Verdrängen Die Größe des die Beweglichkeit steuernden Teils des Rohöls zweckmäßig. der Treibflüssigkeit kann von etwa 1 auf etwa 100 °/₀

Der wesentliche Zweck der Treibflüssigkeit besteht Porenvolumen der Formation und vorzugsweise von darin, in wirksamer Weise die Verdrängungsflüssig- 40 etwa 5 bis etwa 75°/₀ verändert werden. Dies hängt keit unter Verdrängen des Rohöls zu bewegen. Die- jedoch wiederum von den Charakteristika der Verselbe kann ebenfalls als ein Beweglichkeitspuffer drängungsflüssigkeit, den Flüssigkeiten der Erddienen, um so die Verdrängungsflüssigkeit gegen ein formation usw. ab, und dort, wo ein kleines Volumen Eindringen durch ein Treibwasser zu schützen. Vor- an Verdrängungsflüssigkeit angewandt wird, kann es zugsweise sollte die Treibfliissigkeit mit dem hinteren 45 sich als erforderlich erweisen, einen größeren Prozent-Teil der Verdrängungsflüssigkeit verträglich sein und satz an Beweglichkeitspuffer bezüglich des Porenais em Beweglichkeitspuffer und zum Schützen der volumens der Formation anzuwenden.
Verdrängungsflüssigkeit wirken. Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an

Beispiele für Treibflüssigkeiten sind nichtpolare Hand einer Reihe von Ausführungsbeispielen erläutert.

Produkte {z. B. LPG), Wasseraußenemulsionen und 50 .

polare Verbindungen, wie Wasser. Vorzugsweise weist e 1 s ρ 1 e

das vordere Teil der Treibflüssigkeit eine Beweglich- Es werden Clean Berea Sandsteinkerne mit einer

keit etwa gleich oder kleiner als die Beweglichkeit des Länge von Ί21 cm und einem Durchmesser von 5 cm,

hinteren Teils der Verdrängungsflüssigkeit auf. die die in der Tabelle Il angegebenen Eigenschaften

Die Treibflussigkeit kann in ein oberes Teil, das ein 55 besitzen, einem Vakuum unterworfen, sodann mit kleines Beweglichkeitspufferteil ist, und ein hinteres Wasser gesättigt, das von der Henry-Anlage in Hauptteil unterteilt werden. Das Treibmittel kann Illinois (im folgenden als Henry-Werkswasser ange-Wasser, LPG oder ein ähnliches Produkt sein. In geben, das etwa 18 000 ppm lösliche Salze enthält) diesem Falle enthält das vordere Teil (d. h. der Be- stammt, sodann auf eine nicht mehr vernngerbare weglichkeitspuffer) den Elektrolyten und/oder die 60 Wassersättigung mit Rohöl geflutet, das aus der semipolare organische Verbindung. Weiterhin kann Henry-Anlage in Illinois erhalten worden ist (em geein Teil des Beweglichkeitspuffers abgestimmte Be- süßtes schwarzes Rohöl aus Illinois mit einer Viskosiweglichkeiten von einem niedrigen Wert wie etwa tat von etwa 7 cP bei 22° C, im folgenden als Henrydemjenigen der Verdrängungsflüssigkeit bis zu einem Rohöl bezeichnet), und sodann wird mit Wasser der hohen Wert von etwa demjenigen der reinen Treib- 65 Henry-Anlage auf restliche Ölsättigung geflutet. Soflüssigkeit, z. B. Wasser oder LPG, als Treibmittel auf- dann werden mizellare Dispersionen mit der Zuweisen, sammensetzung der Tabelle I in die Kerne eingedrückt

Die angestrebte Beweglichkeit wird der Treib- (Volumprozente sind in der Tabelle II angegeben).

Tabelle I
Zusammensetzung der mizellaren Dispersion

Bestandteil	Lösung »A« Wo)	Losung »B« Wo)
Rohöl-Obendestillat (ein schweres Naphtha) .... Ammoniumerdölsiilfonat (etwa 81°, „aktiv) lsopropanol p-Nonylphenol	59,16 7,76 1,73 0,15 31,20 0,473	59,38 7,79 1,36 0,15 31,32 0,941
Natriumhydroxid (Ge wichtsprozent)

Sodann werden 1,2 Porenvolumina eines eingedickten Wassers (Beweglichkeitspuffer), das Wasser enthält, das aus dem Palestine-Wasserreservoir in Palestine, Illinois, erhalten worden ist (enthält etwa 450 ppm gelöste Salze, weiter unten als Palestine-Wasser bezeichnet), 800 ppm eines hochmolekularen, teilweise hydrolysierten Polyacrylamids, 50 ppm Ammoniumthiocyanat, 800 ppm Isopropylalkohol (diese geringe Menge wurde zugesetzt lediglich um das Löslichmachen des genannten Pofyacrylamids zu erleichtern) plus zusätzlichem Alkohol (semipolare organische Verbindung) wie in der Tabelle II angegeben, eingespritzt. Die Tabelle II gibt Zahlenwerte wieder, welche die erhöhte Gewinnung an Rohöl vermittels Einarbeitens der semipolaren organischen Verbindung und des Elektrolyten innerhalb der vorderen Kante des eingedickten Wasser wiedergeben.

Tabelle TT

	Kerncharakteristika	wiiksame Porosität (7.)	restliche Öl- sattigung 7	Mizellare	Dispersion	eingedicktes Wasser	Roholgewinnung	7n Ver besserung
Probe	Permea bilität (md)	20,1	35,8	Art (Tabelle I)	Größe der Masse " _a Poren-	Volumen Art des Alkohols Alkohol '	rückge wonnenes Rohöl im Kern
a	252	19,3	36,2	A	3		46,4	35
b	222	20,8	33,9	A	3	4 Isopropanol	62,6	54
C	383	19,7	36,4	A	3	6 isopropanol	71,6	—
d	229	19,7	34,0	B	5	— —	78,9	7
e	213	20,6	34,9	B	3	4 , Isopropanol	84,4	10
f	304	19,5	33,8	B	3	6 i Isopropanol	86,6	16
g	300	19,3	35,0	B	3	1 i-Amylalkohol	91,5	11
h	228	19,4	33,1	B	3	1 ' n-Amylalkohol	87,7	17
i	226	20,2	35,2	B	3	3 i-Butanol	92,2	19
j	336	B	3	3 n-Butanol	93,9

Die Proben b und c geben erhöhte ölgewinnung gegenüber Probe a wieder (enthält keine semipolarc Verbindung in dem eingedickten Wasser). Proben e bisj zeigen verbesserte Ölgewinnung, im Vergleich zu d, obgleich die Proben e bis j sich auf 3% Porenvolumen (Porenvolumen der Formation) beziehen, während die Probe d sich auf 5 % Porenvolumen bezieht.

Claims

Patentansprüche:

1. Flutverfahren für Erdöl-Lagerstätten mit mindestens einem Einpreß- und einem Produktionsbohrloch, bei welchem nacheinander eine aus einer Dispersion bestehende Verdrängungsflüssigkeit und eine Treibfliissigkeit, deren Vorderfront eine oder mehrere Bestandteile aufweist, eingepreßt werden und eine semipolare organische Verbindung beidseitig der Grenze von Verdrängungsflüssigkeit und Treibflüssigkeit angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit aus einer Flüssigkeit der Gruppe von Ölaußen-Emulsionen. Wasseraußen-Emulsionen, ölaußenmizellaren Dispersionen und wasseraußenmizellaren Dispersionen besteht, wobei die Flüssigkeit Wasser, einen Kohlenwasserstoff, ein oberflächenaktives Mittel und einen Bestandteil aus der Gruppe der semipolaren organischen Verbindung, eines Elektrolyten oder einer Kombination aus der semipolaren organischen Verbindung und einem Elektrolyten enthält, und das vordere Teil der Treibflüssigkeit sich zusammensetzt aus einem oder mehreren Bestandteilen aus der Gruppe der semipolaren organischen Verbindung oder eines Elektrolyten oder einer Kombination aus semipolarer organischer Verbindung und Elektrolyt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit in einer Menge von 1 bis etwa 20°/₀ des Porenvolumens der Formation eingedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Treibflüssigkeit angewandt wird, deren Vorderfront aus einem Puffer besteht, dessen Beweglichkeit etwa gleich oder kleiner ist als diejenige der Hinterfront der Verdrängungsflüssigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die semipolare organische Verbindung und/oder der Elektrolyt an der Hinterfront der Verdrängungsflüssigkeit sich im wesentlichen im Gleichgewichtszustand mit der semipolaren organischen Verbindung und, oder dem Elektrolyten an der Vorderfront der Treibflüssigkeit befindet.

5. Treibflüssigkeit zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibflüssigkeit im wesentlichen wäßrig ist.