DE2336016A1 - Verfahren zur oelgewinnung aus einer mit mindestens einer injektionsbohrung und einer foerderbohrung durchteuften lagerstaette - Google Patents
Verfahren zur oelgewinnung aus einer mit mindestens einer injektionsbohrung und einer foerderbohrung durchteuften lagerstaetteInfo
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Description
Patentassessor " Hambürg;\den 10. Juli 1973
Dr. Gerhard Schupfner 769/HH
Deutsche Texaco A,G.
2000 Hamburg 76 T 73062 (D 72
Sechslingspforte 2
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017
U.S.A.
Yerfahren zur Ölgewinnung aus einer mit mindestens einer Injektionsbohrung und einer Förderbohrung durchteuften
Lagerstätte
In der Patentschrift Nr. (Aktenzeichen , < internes Aktenzeichen T 73061) wird ein Yerfahren zur Ölgewinnung
beschrieben durch Injektion einer COg-Menge bei einem
vorgegebenen Druck, bei welchem eine Zone mischbaren Übergangs mit dem Lagerstättenöl gebildet wird. Die Torliegende
Erfindung betrifft in weiterer Ausbildung des in der genannten
Patentschrift beschriebenen Erfindungsgegenstandes die Ölgewinnung
aus einer unterirdischen, Kohlenwasserstoffe führenden lagerstätte durch Injektion einer aus CO2 und einem Inertgas
bestehenden Mischungsmenge in einem kritischen Verhältnis, wobei die Mischungsmenge eine Zone mischbaren Übergangs mit
dem Lagerstättenöl bildet. Anschließend wird ein Treibmittel
injiziert, um die Mischungsmenge und das Lagerstättenöl durch
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die Lagerstätte zu einer Förderbohrung zu treiben, aus welcher das Öl gefördert wird.
Bei der Ölgewinnung aus einer untertägigen Lagerstätte wurde zur Verbesserung der Ölgewinnung das mischbare Fluten vorgeschlagen,
wobei ein Lösungsmittel in die Lagerstätte injiziert wird, um das Öl aus der Lagerstätte herauszudrücken und auszuwaschen.
Werden Lösungsmittel eingesetzt, die sich vollständig mit dem Öl vermischen, wird für dieses Verfahren der
Ausdruck "mischbares Fluten" verwendet.
Das mischbare Fluten ist sehr wirksam beim Strippen und Verdrängen
des Lagerstättenöls aus der Lagerstätte, durch welche das Lösungsmittel strömt. Diese Wirksamkeit leitet sich von
der Tatsache ab, daß in der Lagerstätte ein zwischen dem Lösungsmittel und dem Öl entstehendes Zweiphasensystem bei
den in der Lagerstätte herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen abgebaut wird, wodurch die Retentionskräfte von
Kapillarität und Grenzflächenspannung aufgehoben werden, welche signifikante Faktoren bei der Verminderung der Ölgewinnungswirksamkeit
in üblichen Flutverfahren sind. Bei üblichen Flutverfahren existiert ein zweiphasiges, von Verdrängungsmittel
und Öl gebildetes System in der Lagerstätte.
Die mischbare Ölgewinnung wird normalerweise mittels Verdrängungstechniken
durchgeführt,wobei eine Flüssigkeit, welche
mit dem Lagerstättenöl mischbar ist, in eine Lagerstätte injiziert wird und dazu dient, das Öl in der Lagerstätte zur
Förderbohrung zu verdrängen. Normalerweise sind diese Flüssigkeiten leichte Kohlenwasserstoffe oder Mischungen derselben,
wie beispielsweise Co-Cg-Paraffine und insbesondere
flüssiges Petroleumgas oder LPG.
COp wurde als Ölgewinnungsmittel verwendet, wobei die ölge
winnung den Vorteil der Löslichkeit von COg in öl, was eine
Viskositätsverminderung und Ölquellung bewirkt, nutzt, wodurch eine erhöhte Gewinnung herbeigeführt wird. Jedoch ist CO2 bei
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dieser Verwendung kein mischbares Verdrängungsmittel, weil
die Drucke sehr "viel niedriger als die für die Vermischung
von .GOp und Öl notwendigen liegen.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist der verbesserte Einsatz von COo als Gewinnungsmittel mittels eines mit bedingter
Mischbarkeit arbeitenden Flutverfahrens, in welchem die bedingte
Mischbarkeit des GOp im Lagerstattenöl bei den herrschenden
Temperaturen und Drucken in der Lagerstätte auftritt.
Eine weitere Aufgabe ist die Verwendung eines Inertgases zusammen mit COp, um die Erfordernisse bei COp-Einsatz zu
senken unter Erhalt der Vorteile des Vermischens, wodurch die wirtschaftlichen Vorteile des mischbaren Flutens gesteigert
werden.
Schließlich ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen des kritischen Verhältnisses von CO2 zum Inertgas
zu entwickeln, um die Mischbarkeit mit dem Lagerstättenöl
zu erzielen.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Ölgewinnung aus einer mit mindestens einer Injektionsbolirung und
einer Förderbohrung durchteuften Lagerstätte, wobei
a) eine COp-Menge durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte bei einem Druck, bei welchem COp eine Zone mischbaren
Übergangs mit dem Öl bildet, und in einem ausreichenden Anteil, um die Übergangszone einzurichten, injiziert
wird,-
b) ein Treibmittel durch die Injektionsbohrung in die Lager-
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statte Injiziert wird und das Treibmittel das Öl zur
Forderbohrung treibt
und
und
c) Öl durch die Forderbohrung gewonnen wird, nach Patent Nr.
(Aktenzeichen , internes Aktenzeichen . T 75061), dadurch gekennzeichnet,daß
das kritische Verhältnis eines Inertgases zu COp bei
dem herrschenden Lagerstättendruck bestimmt und
in die Lagerstätte durch die Injektionsbohrung eine aus
CO2 und dem Inertgas in kritischem Verhältnis bestehende
Mischungsmenge, welche in der Lage ist, eine Übergangszone bedingter Mischbarkeit mit dem Öl zu bilden, injiziert
wird, und wobei die Mischungsmenge in ausreichenden Anteilen eingegeben wird, um die Übergangszone einzurichten.
Die Erfindung betrifft die Ölgewinnung aus einer Lagerstätte,
in welche eine Mischungsmenge von CO2 und einem. Inertgas in
einem kritischen Verhältnis injiziert wird, wobei die Injizierung eines ausreichenden Anteils erfolgt, um mit dem Lagerstättenöl
eine bedingt mischbare Übergangszone bei den Lagerstättentemperaturen und -drucken zu bilden. Anschliessehd
wird ein Treibmittel injiziert, um das Öl zur Förderbohrung zu verdrängen.
Die beigefügte Zeichnung stellt ein 3-Komponenten-Diagramm
eines COp-Kohlenwasserstoff-Systems dar.
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Lagerstätte unter Bedingungen geflutet wird, bei welchen eine bedingte
Mischbarkeit zwischen der Mischungsmenge und dem Lagerstättenöl gegeben ist* Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, ein
Mittel zur Bestimmung des kritischen Verhältnisses von CO2
zum Inertgas zu liefern.
Bedingte Mischbarkeit gemäß dieser Erfindung ist von der so-
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ι .
fertigen Mischbarkeit durch die Tatsache zu unterscheiden,
daß Mischbarkeit im Sinne der bedingten Mischbarkeit durch eine Reihe mehrphasiger Übergangsbedingungen ausgeführt wird,
bei welchen die injizierte Mischung die Zwischenprodukte aus dem Öl verdampft, bis eine Zone mischbaren Übergangs durch
einen verdampf enden Gastrieb in situ erzeugt wird.
Erfindungsgemäß kann diese bedingte Mischbarkeit nicht nur
mit CO2 ausgeführt werden, sondern ebenso durch Inertgas
enthaltendes COp. Das Verhältnis von Inertgas zu CO2, bei
welchem bedingte Mischbarkeit für ein gegebenes Lagerstättenöl
und gegebene Lagerstättenbedingungen erreicht werden kann, wird als kritisches Verhältnis bezeichnet. Bei diesem Verhältnis
enthält die Mischung die Maximumkonzentr^ation an Inertgas, die erfindungsgemäß vorhanden sein kann, d.h., die
Bedingungen für bedingte Mischbarkeit aufweisend» .
Das kritische Verhältnis für die sich auf einen verdampfenden Gastrieb beziehende Bedingung kann mittels Engrohrverdrärigungsteste
(slim tube displacement tests) bestimmt werden. Diese Tests werden gewöhnlich verwendet, um Bedingungen
einzustellen, die einen angereicherten Gastrieb simulieren. Ein angereicherter Gastrieb im Gegensatz zu einem verdampfenden
Gastrieb ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Absorption von Komponenten der Lösungsmittelmenge durch das Lagerstättenöl
erfolgt.
In der beigefügten Figur ist ein hypothetisches COp/Zwisehenprodukte
(Cp-C-)/Öl-System in einem Pseudo-3-Komponentensystem
bei gegebenem Druck und Temperatur dargestellt. Die Ecken des Dreiecks werden durch C0?, Zwischenprodukte und Öl
wiedergegeben. Die Kurve M-C-W ist die Phasengrenzkurve und die Fläche unter dieser Kurve, I, ist ein 2-Phasen-Bereieh,
in welchem eine Flüssigkeits- und eine Gasphase existieren. Der Bereich über der Kurve, III, gibt einen einphasigen, den
flüssigen Zustand wieder. Der Bereich TL„ ist ein einphasiger,
der Gaszustand. Die Verbindungslinie, welche die Grenzkurve
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und den kritischen Punkt, C, berührt,, ist die Grenzlinie für · die Mischbarkeitsbedingungen, an v/elcher die Flüssigkeit in
der Lagerstätte, wie z.B. A. , genügend reich an Zwischenprodukten
ist, so daß die Lagerstätte einem mischbaren Trieb unterworfen werden kann. Für ein gegebenes Lösungsmittel/Ölsys'tem
wird ein geringer Minimumdruck vorhanden sein, oberhalb dessen ein mischbarer Trieb auftritt.
Es wurde gefunden, daß für jeden gegebenen Druck, größer als der Minimumdruck auch ein Lösungsmittelverdünnungsfaktor vorhanden
ist, demgemäß das COp mit einem Inertgas verdünnt werden kann und noch bedingte Mischbarkeit in der Lagerstätte
aufweist.
Unter Inertgas wird ein Gas mit einer im Lagerstättenöl geringeren
Löslichkeit als CO2 bei den herrschenden Lagerstättentemperaturen
und -drucken verstanden. Beispiele für Inertgas sind Methan, Erdgas, Separatorgas, Rauhgas, Stickstoff
und Luft. Die Maximumkonzentration des Inertgases, die mit dem COp vorhanden sein kann und bedingte Mischbarkeit aufweist,
kann durch Engrohrverdrängungstests bestimmt werden. Mittels dieser Tests wird die prozentuale Gewinnung der in
situ-Flüssigkeit bei Lösungsmitteldurchbruch für eine gegebene Zusammensetzling bei den herrschenden Lagerstättendrukken
durch Verändern der Zusammensetzung bestimmt. Der Durchbruchpunkt wird aus der Kurve "^Gewinnung/Zusammensetzung"
bestimmt. Dieser Durchbruchpunkt zeigt den Beginn der bedingten Mischbarkeit an.
Bei der Ausführung der Tests wird ein 12,9 m langes Rohr mit
Sand gefüllt und dann mit dem interessierenden Öl gesättigt. Eine Verdrängungsflüssigkeit, enthaltend CO2 und Inertgas,
wird bei gegebener Geschwindigkeit injiziert und das anschließende Verdrängen des Öls durch Beobachten des Rohrausstroms
verfolgt. Das erste Erscheinen einer Gasphase wird in einem hochdruckfesten Sichtglas beobachtet und die Gewinnung
wird am Zeitpunkt dieses Auftretens zweier Phasen bestimmt.
In einer Testreihe mit gegebenem Lagerstättenöl wurden Ver-
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drängungsuntersuchungen bei 105 kg/cm und 54,4 C ausgeführt.
Bei diesen Bedingungen und für dieses gegebene Öl wurde be-.dingte
Mischbarkeit für eine 100 % COg-Zugabe und annähernd
96 % Gewinnung gefunden. Weitere Tests, in welchen der Inertgasprozentgehalt,
d.h. des Methans, gesteigert wurde, ergab die folgenden Resultate:
Vol.-% Methan % Gewinnung
0. 96
5 95
10 78 -
20 · 70
Beim Auftragen dieser Ergebnisse ergab sich, daß annähernd 90 % Gewinnung realisiert wurde, wenn der pozentuale Methananteil
in der Mischungsmenge 7,7 % betrug. Der Hinweis für den Nachweis bedingter Mischbarkeit bei einer 90 % - Cbrinnung
kann der Veröffentlichung:
"Miscible Fluid Displacement - Prediction of Miscibility11
von A.L.Benham und W.J.Kunzman aus PETROLEUM REPRINT SERIES
No.8, Seite 123 ·
entnommen werden". Hier ist ausgeführt, daß, falls 90 % Gewinnung
oder höher vorliegt, Mischbarkeit im KohlenwasserstOff-System
angezeigt ist.
Nachdem eine aus CO2 und Inertgas bestehende Mtchungsmenge
eingegeben und die Übergangszone zwischen Lagerstättenöl und.,
der Mischungsmenge hergestellt ist, wird eine Treibflüssigkeit, welche die Mischungsmenge, die Übergangszone und Lagerstättenöl
durch die Lagerstätte zu einer Pörderbohrung treibt, injiziert. Die Treibflüssigkeit kann jede relativ billige
Flüssigkeit sowie ein Gas, wie beispielsweise Luft, Stickstoff, Verbrennungs- oder Rauchgas, Separatorgas, Erdgas oder
Mischungen derselben, sein. Die Mischungsmenge kann auch
Wasser oder Sole sein und Additive, wie beispielsweise ein Oberflächenmittel, enthalten, um eine wirksame Verdrängung
mit der Treihflüssigkeit aufrechtzuerhalten.
Das Treibmittel wird in ausreichenden Anteilen, um das Lösungsmittel
"durch die Lägerstätte .zu drängen, und mit einer
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-fr-
Geschwindigkeit injiziert, so daß die bevorzugte Geschwindigkeit der Bewegung durch die lagerstätte etwa 0,009 -"bis
etwa 3,05 m/Tag "beträgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann entweder als horizontales
Verdrängungsverfahren durchgeführt werden, indem die Mischungsmenge unter Bildung eines Kreisrings, welcher sich
Ton der Injektionsbohrung "bei fortschreitendem Betrieb aus- breitet,
eingeführt wird, oder es kann als vertikales Yerdrängungsverfahren durchgeführt werden, indem eine Schicht
vor der Injizierung der Treibflüssigkeit, welche die Schicht senkrecht durch die Lagerstätte treibt, eingerichtet wird.
In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird · ein bedingt mischbares Fluten ausgeführt, indem in die Lagerstätte
eine aus COp und einem Inertgas bestehende Mischungsmenge, die in der Lage ist, bei in der Lagerstätte herrschender
Temperatur und Druck eine Zone bedingter Mischbarkeit zu bilden, eingeführt; die Zusammensetzung der Mischung
oder das kritische Verhältnis der Komponenten derselben mittels Engrohrverdrängungstests bestimmt; nach der Eingabe einer ausreichenden Mischungsmenge eine Treibflüssigkeit, wie
beispielsweise G-as oder Wasser, injiziert; und die Injektion
der Treibflüssigkeit betrieben wird, um die Flüssigkeiten durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung zu treiben, aus
welcher Lagerstättenöl und Lösungsmittel gefördert werden.
Mittels dieses erfindungsgemässen Verfahrens kann eine im wesentlichen volständige Verdrängung des Lagerstättenöls
realisiert werden.
- 9 409807/0356
Claims (1)
- T 73 062PatentansprücheVerfahren zur ölgewinnung aus einer mit mindestens einer Injektionsbohrung und einer Förderbohrung durchteuften Lagerstätte, wobei ·a) eine COg-Menge durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte bei einem Druck, bei welchem COp eine Zone mischbaren Übergangs mit dem Öl bildet, und in einem ausreichenden Anteil, um die Übergangszone einzurich·* ten, injiziert wird,b') ein Treibmittel durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte injiziert wird und das Treibmittel das Öl zur Förderbohrung treibtund
c) Öl durch die Förderbohrung gewonnen wird,nach Patent Nr. (Aktenzeichen jinternes Aktenzeichen T 73 O61), dadurch gekennzeichnet , daßdas kritische Verhältnis eines Inertgases zu CO2 bei dem herrschenden Lagerstättendruck bestimmt und .in die Lagerstätte durch die Injektionsbohrung eine aus CO2 und dem Inertgas in kritischem Verhältnis bestehende Mischungsmerige, welche in der Lage ist, eine Übergangszone bedingter Mischbarkeit mit dem Öl zu.bilden, injiziert wird, und wobei die Mischungsmenge in ausreichenden Anteilen eingegeben wird, um die Übergangszone einzurichten, ,.— TU —409807/0356Z. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Injizieren der Mischungsmenge ein Mittel zum Wiederunterdrucksetzen der Lagerstätte auf einen Minimumdruck für bedingte Mischbarkeit, bei welchem die Mischungsmenge mit dem Öl mischbar ist, injiziert wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Methan, Separatorgas, Rauchgas, Stickstoff, Luft, vorzugsweise Erdgas, oder Mischungen derselben eingesetzt werden.409807/0356
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