DE2409080A1 - PROCESS FOR THE EXTRACTION OF VISCOSE PETROLEUM - Google Patents
PROCESS FOR THE EXTRACTION OF VISCOSE PETROLEUMInfo
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Patentassessor ~* Hamburg clv-n 25. Febr. 1974Patent assessor ~ * Hamburg clv-n February 25, 1974
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Verfahren zur Gewinnung von viskosem ErdölProcess for the production of viscous petroleum
Es sind zahlreiche Lagerstätten bekannt» welche große Mengen von viskosem' Erdöl enthalten. Eine der größten und am besten bekannten Lagerstätten von viskosem Erdöl befindet sich in.' dem Athabasca-Bezirk von Alberta, Canada. Die in diesen Lagerstätten vorkommenden Teersande beinhalten.ein Öl, das ■ in der Regel eine Dichte aufweist, die der Dichte des Wassers nahekommt, oder diese sogar übersteigt. Die Athabasca-Teersande erstrecken sich für viele Kilometer und treten in variirenden Dicken bis zu mehr als 61 m auf. Obgleich an einigen Stellen die Athabasca-Teersande sich bis zur Erdoberfläche erstrecken, liegen sie im allgemeinen unter einemNumerous deposits are known which contain large quantities of viscous petroleum. One of the biggest and best known deposits of viscous petroleum are located in. ' the Athabasca District of Alberta, Canada. The ones in these deposits occurring tar sands contain.an oil that ■ usually has a density that comes close to the density of water, or even exceeds it. The Athabasca tar sands extend for many kilometers and occur in varying thicknesses up to more than 61 m. Although at In some places the Athabasca tar sands extend to the surface of the earth extend, they are generally under one
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Deckgebirge von 1 m bis zu mehr als 30 m. Die in diesen Tiefen lagernden Teersande stellen eine der gröEten gegenwärtig bekannten Erdöllagerstätten dar. In diesen Sanden liegt der Ölgehalt zwischen 10 und 20 Gew.-?6* wenn auch· Sande mit einem niedrigeren oder größeren Ölgehalt nicht selten vorkommen. Im allgemeinen enthalten diese Sande zusätzlich geringe Mengen Wasser, und zwar im Bereiche von etwa 1 bis 5 Gew.-%.Overburden from 1 m to more than 30 m Deep tar sands are one of the largest currently known oil deposits. In these sands is the oil content between 10 and 20 wt .-? 6 * even if Sands with a lower or higher oil content are not uncommon. Generally these contain sands additionally small amounts of water, namely in the range from about 1 to 5% by weight.
Das in den Teersanden vorliegende und gewinnbare Öl ist im allgemeinen ein ziemlicfnvxikoses Material mit einer spezifischen Dichte von etwas über 1,0 bis etwa 1,04 oder noch etwashöher. Bei einer typischen Lagerstättentemperatur z.B. von etwa 90C ist das Öl immobil und besitzt eine Viskosität von mehreren tausend Centipoises. Bei höheren Temperaturen, wie z.B. bei Temperaturen von etwa 93°C, wird dieses Öl flüssig und weist Viskositäten von weniger als etwa 343 Centipoises auf. Da dieses teerartige Material im allgemeinen keinen sehr hohen Preis erbringt, insbesondere wenn es sich in seinem Rohzustand befindet, soll seine Auftrennung und Gewinnung aus wirtschaftlichen Gründen möglichst wenig Kosten verursachen.The recoverable oil present in the tar sands is generally a fairly toxic material with a specific gravity of from slightly above 1.0 to about 1.04 or slightly higher. At a typical reservoir temperature of about 9 ° C., for example, the oil is immobile and has a viscosity of several thousand centipoises. At higher temperatures, such as temperatures of about 93 ° C, this oil becomes liquid and has viscosities of less than about 343 centipoises. Since this tarry material does not generally produce a very high price, especially when it is in its raw state, its separation and extraction should be as cost-effective as possible for economic reasons.
Ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Teersanden besteht darin, daß die Sande mit konventionellen Abbaugeräten bergmännisch abgebaut werden und der abgebaute Sand zur Abtrennung des Öls behandelt wird. Dieses Verfahren erweist sich selbstverständlich dann als ungeeignet, wenn Öl aus Teersanden gewonnen werden soll, welche sich in beträchtlichen Tiefen unterhalb der Erdoberfläche befinden. Der bergmännische Abbau der Teersande ist daher beschränkt auf solche Vorkommen, welche sich nahe der Erdoberfläche befinden. Im Athabasca-Bezirk kann nur ein relativ kleiner Prozentsatz der Gesamtteersandvorkommen auf diese Weise abgebaut werden.One method of extracting oil from tar sands is to use conventional mining equipment to mine the sands are mined and the mined sand is treated to separate the oil. This procedure proves itself Of course, then as unsuitable if oil is to be obtained from tar sands, which can be considerable Depths below the surface of the earth. The mining of tar sands is therefore limited to such Occurrences that are close to the surface of the earth. In the Athabasca district, only a relatively small percentage can the total tar sand deposits are mined in this way.
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Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Lagerstätten, welche viskose Erdölraaterialien enthalten, besteht in der Anwendung von Wärme, wodurcli auf thermischem Wege die Viskosität des Öles innerhalb der Lagerstätte erniedrigt wird und das Öl dann zu den Produktionsbohrungen getrieben werden kann, .wo es dann durch konventionelle Methoden gefördert werden kann . Bei diesen thermischen Verfahren werden sowohl eine Injektionsbohrung als auch eine Produktions- oder Förderbohrung benötigt, welche sich in die Lagerstätte hineinerstrecken. Bei diesem Verfahren wird eine heiße Flüssigkeit, aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel Dampf, durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte eingeführt. Die durch die heiße Flüssigkeit übertragene Wärme bewirkt, daß die Viskosität des Öles herabgesetzt wird, und der Druck der heißen Flüssigkeit ihrerseits bewirkt, daß das Öl der Förderbohrung zugetrieben wird, wo es dann zur Erdoberfläche gefördert v/erden kann.Another method of recovering oil from reservoirs containing viscous petroleum materials is in the application of heat, wodurcli on thermal Ways the viscosity of the oil inside the reservoir is lowered and the oil then to the production wells can be driven, where it can then be promoted by conventional methods. With these thermal Procedures are both an injection well as well a production or production well is required, which extend into the deposit. In this procedure a hot liquid, usually steam for economic reasons, flows through the injection well introduced into the deposit. The heat transferred by the hot liquid causes the viscosity of the Oil is lowered, and the pressure of the hot liquid in turn causes the oil to be driven towards the production well where it can then be conveyed to the earth's surface.
Es hat sich erwiesen, daß konventionelle thermische Verfähren im allgemeinen nicht besonders wirkungsvoll zur Gewinnung von Ölen aus Lagerstätten und Teersanden sind ,welche viskose Erdöle enthalten. Dies erklärt sich daraus, daß das viskose Öl mit steigender Entfernung von der Injektionsbohrung abkühlt und damit wieder hochviskos wird. Sobald das viskose Öl eine bestimmte Viskosität wiedererlangt hat, erstarrt es und bildet eine impermeable Barriere, welche einen weiteren Fluß zu den Förderbohrungen hin verhindert. Zur Behebung dieser Schwierigkeit wurde in der US-Patent-It has been found that conventional thermal processes are generally not particularly effective for recovering oils from deposits and tar sands, which contain viscous petroleum. This is explained by the fact that the viscous oil cools down with increasing distance from the injection bore and thus becomes highly viscous again. As soon the viscous oil has regained a certain viscosity, it solidifies and forms an impermeable barrier which prevents further flow to the production wells. To overcome this problem, the US patent
schrift 3 706 3^1 vorgeschlagen, die Lagerstätte von der Injektionsbohrung zur Förderbohrung aufzubrechen, d.h. Spalten, Frakturen zu bilden.Scripture 3,706 3 ^ 1 proposed the deposit of the To break open the injection well for the production well, i.e. to form crevices, fractures.
Dieses Verfahren jedoch, nämlich durch mechanisches Aufbrechen das thermische Verfahren zu erleichtern, erwiesHowever, this method, namely to facilitate the thermal process by mechanical breaking, proved
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sich für Teersandvorkommen nicht geeignet. Sobald nämlich der Druck,der zur Ausbildung der Frakturen führt, nachläßt, sind die so geschaffenen Spalten geneigt, sich wieder zu schließen. Dies führt wiederum dazu, daß der nicht erhitzte Teersand wieder undurchlässig wird, und damit den konventionellen thermischen Verfahren nicht mehr zugänglich ist, Auch können sich Spalten in vertikale Richtung bilden, was da die Teersandvorkommen sich relativ dicht unter der Erdoberfläche befinden - zu Veränderungen der Erdoberfläche führen kann.not suitable for tar sand deposits. As soon as the pressure that leads to the formation of the fractures subsides, the gaps created in this way tend to close again. This in turn leads to the fact that the unheated Tar sand becomes impermeable again and is no longer accessible to conventional thermal processes, Gaps can also form in the vertical direction, which is because the tar sand deposits are relatively close to the surface of the earth - can lead to changes in the earth's surface.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Durchlässe in einer Lagerstätte auszubilden, welche viskoses Erdöl enthält, ohne daß gleichzeitig die Notwendigkeit besteht, Spalten durch mechanisches Aufreißen zu schaffen.The object of the present invention is to form passages in a deposit which are viscous Contains petroleum without the need at the same time to create cracks by mechanical ripping.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, wodurch mittels heißem Ytesser und/oder Dampf viskoses Erdöl gefördert werden kann, ohne daß dieses Erdöl in einiger Entfernung von der Injektionsbohrung erkaltet und durch Erstarrung ein weiteres Ausfördern verhindert.It is a further object of the present invention to provide a method, whereby by means of hot Ytesser and / or steam viscous petroleum can be extracted without that this oil cools down some distance from the injection well and solidifies further prevented.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von schwerem Öl, insbesondere Teersandöl, aus untertägigen Lagerstätten, und zwar Ölen mit einer begrenzten anfänglichen Permeabilität. Nach dem Verfahren der Erfindung wird zwischen mindestens einer Injektionsbohrung und mindestens einer Förderbohrung durch Einpressen einer wässrigen Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in die Injektionsbohrung eine fliessende Kommunikation mit der Förderbohrung durch die Lagerstätte hindurch herbeigeführt. •Sobald diese Flüssigkeit beginnt, sich zur Förderbohrung hinzubewegen, wird eine zweite wässrige Flüssigkeit durch die Injektionsbohrung eingepreßt. Diese zweite wässrige Flüssigkeit enthält chemische Additive, welche in der LageThe present invention relates to a method of extracting heavy oil, particularly tar sand oil underground deposits, namely oils with a limited initial permeability. According to the procedure of Invention is between at least one injection well and at least one production well by pressing in a aqueous liquid, such as water, in the injection hole a flowing communication with the Production well brought about through the deposit. • As soon as this fluid begins to move to the production well move towards it, a second aqueous liquid is injected through the injection hole. This second watery Liquid contains chemical additives which are capable of
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sind, eine spontane Emulsionsbildung mit dem öl der Lagerstätte herbeizuführen. Nach, dieser zweiten Flüssigkeit wird heißes V/asser, Dampf oder eine Mischung von heißem Wasser und Dampf eingeführt.are to bring about a spontaneous emulsion formation with the oil of the deposit. After that second liquid hot water, steam or a mixture of hot water and steam is introduced.
Der Ausdruck "spontane Emulsionsbildung" bezieht sich auf die Bildung von Emulsionen in situ sobald der Kontakt zwischen der wässrigen Lösung und den Kohlenwasserstoffen herbeigeführt ist, oder kurz danach.The term "spontaneous emulsification" refers to the formation of emulsions in situ upon contact is brought about between the aqueous solution and the hydrocarbons, or shortly thereafter.
Bei diesen chemischen Additiven handelt es sich insbesondere um folgende:These chemical additives are in particular around the following:
1. Alkalische Substanzen, nämlich Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide,basische Salze von Erdalkali- · metallen, und Mischungen daraus. Ebenso kann Ammoniumhydroxid eingesetzt werden. Natriumhydroxid ist das Mittel der Wahl, weil es reichlich und preiswert vorhanden ist. Der PH-Wert der wässrigen Flüssigkeit sollte über 7 und vorzugsweise zwischen 8 und 15 liegen.1. Alkaline substances, namely alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, basic salts of alkaline earth · metals, and mixtures thereof. Ammonium hydroxide can also be used. Sodium hydroxide is that The means of choice because it is available in abundance and inexpensively. The pH of the aqueous liquid should be above 7 and preferably between 8 and 15.
2. Alkalische Substanzen wie unter Nr. 1 angegeben plus Guanidinhydrochlorid und Seifen von Fettsäuren wie z.B. Natriumoleat. . .2. Alkaline substances as indicated under No. 1 plus guanidine hydrochloride and soaps of fatty acids such as e.g. Sodium oleate. . .
3. Alkalische Substanzen wie unter Nr. 1 angegeben plus Guanidinhydrochlorid und' als Surfactant wirksame Fett-, alkohoisulfate , wie z.B. Natriumtridecylsulfat.3. Alkaline substances as indicated under No. 1 plus Guanidine hydrochloride and fatty and alcohol sulfates effective as surfactants, such as sodium tridecyl sulfate.
Die angeführten Additive sind lediglich beispielsweise angegeben. Es bleibt dem Fachmann überlassen, das vorteilhafteste emulsionsbildende System und die 'zweckmäßigste Konzentration der eingesetzten Additiv für den speziellen Fall auszuwählen. Die angeführten Additive können auch zur Herstellung wässriger emulsionsbildender Lösungen als erste Injektionsflüssigkeit eingesetzt werden.The additives listed are only given as examples. It is left to the person skilled in the art to select the most advantageous emulsion-forming system and the most appropriate concentration of the additives used for the specific case. The listed additives can also be used as the first injection liquid for the production of aqueous emulsion-forming solutions.
Die zweite wässrige Flüssigkeit wird auf dem Wege von der In.jektionsbohrung zur Förderbohrung in der Lagerstätte *) Alkalimetallen und The second aqueous liquid is on the way from the injection well to the production well in the deposit *) alkali metals and
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verdrängt, damit die ölsättigung vermindert , wodurch wiederum die relative Permeabilität wässrigen Flüssig-.keiten gegenüber erhöht wird. Das Einpressen der zweiten wässrigen Flüssigkeit ist vorzugsweise solange weiterzuführen, bis das Verhältnis von geförderter wässriger' Flüssigkeit zu gefördertem öl unwirtschaftlich, wird.displaced so that the oil saturation is reduced, whereby in turn the relative permeability of aqueous liquids compared to is increased. The injection of the second aqueous liquid should preferably be continued until until the ratio of extracted aqueous liquid to extracted oil becomes uneconomical.
Sobald jedoch die Permeabilität zur Beseitigung der Gefahr der BarxLerenbildung ausreichend hoch ist, kann das Einpressen der zweiten wässrigen Flüssigkeit beendet werden und der dritte Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Einpressen des heißen Wassers und/oder Dampfes kann beginnen. Bei dem Dampf kann es sich um 100 %-igen Dampf oder ein Dampf geringerer Qualität handeln. However, once the permeability to eliminate the danger the formation of barx is sufficiently high, the pressing in the second aqueous liquid are ended and the third process step of the invention Procedure, the injection of hot water and / or steam can begin. The steam can be Trade 100% steam or a lower quality steam.
Das Fluten mit heißem Wasser und/oder Dampf kann unter Anwendung konventioneller Techniken solange durchgeführt .werden, solange dies wirtschaftlich sinnvoll erscheint«Flooding with hot water and / or steam can be carried out using conventional techniques for as long .be as long as this appears economically feasible «
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine wässrige Flüssigkeit in eine Injektionsbohrung eingepresst und durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung getrieben. Nach dieser Ausführungsform hat die wässrige Flüssigkeit die gleiche Zusammensetzung wie die zweite wässrige Flüssigkeit wie oben beschrieben. Die Flüssigkeit ist also eine wässrige Losung einer Substanz oder von Substanzen, welche mit dem Lagerstattenöl spontan eine Emulsion bilden. Sobald diese wässrige Flüssigkeit eine ausreichende Permeabilität geschaffen hat, so daß die Gefahr der Barrierenbildung ausgeschlossen ist, kann begonnen werden, mit heißem Wasser und/oder Dampf zu fluten, was wiederum solange weitergeführt wird, solange dies aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll erscheint*According to another embodiment of the present invention, an aqueous liquid is injected into an injection well and through the reservoir to one Driven production well. According to this embodiment, the aqueous liquid has the same composition like the second aqueous liquid as described above. The liquid is therefore an aqueous solution of a substance or of substances which spontaneously form an emulsion with the reservoir oil. Once this watery liquid has created sufficient permeability so that the risk of barrier formation is excluded, can be started to flood with hot water and / or steam, which in turn is continued as long as this makes sense for economic reasons *
Die folgenden Versuche demonstrieren die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following experiments demonstrate the effectiveness of the method according to the invention.
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-4--4-
->- 2Λ09080-> - 2Λ09080
Versuch Nr. 1 . Experiment No. 1 .
Eine Sandpackung wurde evakuiert und sodann mit schwerem Eohöl einer Dichte von 19° API gesättigt, und zwar bis zu einer ölsättigung (S ) von 92 %. Die Sandpackung wurde sodann mit gefördertem Wasser bis zu eineia/Wasser/ölverhältnis geflutet. Die Kestölsättigung (S ) in der. Sandpackung am Ende des Wasserflutens betrug 58 %. Die Sandpackung wurde sodann mit gefördertem Wasser geflutet, welches 0,1 N NaOH und 0,05 % Guanidinoleat enthielt, und zwar solange bis das WasserZÖlverhältnis anzusteigen begann. Zu diesem Zeitpunkt betrug SQr 35 %- A sand pack was evacuated and then saturated with heavy Eohöl with a density of 19 ° API, namely up to an oil saturation (S) of 92 %. The sand pack was then flooded with pumped water up to an aia / water / oil ratio. The kest oil saturation (S) in the. Sand packing at the end of water flooding was 58%. The sand pack was then flooded with pumped water containing 0.1 N NaOH and 0.05% guanidine oleate until the water / oil ratio began to increase. At this point, S Qr was 35 % -
Versuch Nr. 2Experiment No. 2
Eine Sandpackung wurde evakuiert und mit gefördertem Wasser gesättigt. Der S -Gehalt betrug 43 %. Die Sandpackung wurde sodann mit gefördertem V/asser geflutet. Es wurde jedoch kein öl gewonnen. Nach dem ,Fluten mit Wasser wurde die Sandpackung mit gefördertem Wasser geflutet, welches 0,1 N NaOH und 0,05 Guanidinoleat enthielt. Es wurde bis zu einemZWasserZölverhältnis geflutet. Der S -Gehalt betrug 35 %. sm Ende dieses Flutvorganges.A sand pack was evacuated and saturated with pumped water. The S content was 43%. The sand pack was then flooded with pumped water. However, no oil was obtained. After flooding with water, the sand packing was flooded with pumped water which contained 0.1 N NaOH and 0.05 guanidine oleate. It was flooded to a 2 water / oil ratio. The S content was 35 %. sm the end of this flooding process.
Versuch Nr. 3Experiment No. 3
Ein linearer Bohrkern wurde evakuiert und mit gefördertem Wasser gesättigt. Der mit Wasser gesättigte Bohrkern wurde sodann mit dem gleichen Rohöl, wie es in den vorhergehenden Versuchen verwendet wurde, geflutet. Der S -Gehalt betrug 84 %. Der Bohrkern wurde sodann mit gefördertem V/asser bis zu einem hohen WasserZÖlverhältnis geflutet. Der S -Gehalt zu diesem Zeitpunkt "betrug 59 %.· Der Bohrkern wurde sodann mit gefördertem Wasser geflutet, welches 0,1 N NaOH und 0,05 % Guanidinoleat enthielt. Es wurde geflutet bis zu einem-hohen WasserZÖlverhältnis. Der S -Gehalt am EndeA linear drill core was evacuated and saturated with pumped water. The drill core, saturated with water, was then flooded with the same crude oil as used in the previous experiments. The S content was 84%. The drill core was then flooded with extracted water up to a high water / oil ratio. The S content at this point "was 59 %. The drill core was then flooded with pumped water containing 0.1 N NaOH and 0.05 % guanidine oleate. It was flooded to a high water / oil ratio. The S content at the end
oror
dieses Flutvorgangeε betrug 47 %.this flooding process was 47%.
409836/0391409836/0391
Versuch Nr. 4Experiment No. 4
Ein linearer Bohrkern wurde zu Beginn mit Wasser und Öl wie in Versuch ITr. 3 angegeben gesättigt. Der S -Gehalt "betrug 81 %. Der Bohrkern wurde mit gefördertem V/asser geflutet, welches 0,1 N NaOH und 0,05 % Guanidinoleat enthielt.·Es wurde bis zu einem hohen Wasser/Ölverhältnis geflutet. Der S -Gehalt am Ende des Flutvorgonges betrug 41 %. A linear drill core was initially filled with water and oil as in experiment ITr. 3 indicated saturated. The S content was 81%. The drill core was flooded with extracted water containing 0.1 N NaOH and 0.05 % guanidine oleate. The S content was flooded to a high water / oil ratio The end of the flood process was 41 %.
- Versuch Nr.- Experiment no.
Ein radialer Bohrkern wurde zu Beginn mit Wasser und öl wie in Versuch Nr. 3 beschrieben gesättigt. Der S -Gehalt betrug 76 %. Der Bohrkern wurde mit gefördertem Wasser bis zu einem hohen Wasser/Ölverhältnis geflutet. Der S Gehalt zu diesem Zeitpunkt betrug 57 %» Der Bohrkern wurde sodann mit gefördertem Wasser geflutet, welches 0,1 N NaOH und 0,05 % Guanidinoleat enthielt. Es wurde bis zu einem hohen Wasser/Ölverhältnis geflutet. Der S - " Gehalt am Ende des Flutvorganges betrug 47 %. A radial drill core was initially saturated with water and oil as described in Experiment No. 3. The S content was 76 %. The drill core was flooded with pumped water up to a high water / oil ratio. The S content at this point in time was 57 %. The drill core was then flooded with pumped water which contained 0.1 N NaOH and 0.05 % guanidine oleate. It was flooded to a high water / oil ratio. The S - "content at the end of the flooding process was 47 %.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Versuche 1-5 zusammengestellt.The results of tests 1-5 are compiled in the following table.
ERGEBNISSE DES FLUTENS RESULTS OF THE FLOODING
WASSERFLUTEN TERTIÄRES FLUTENWATER FLOOD TERTIARY FLOOD
Nr.attempt
No.
linearSand packing
linear
%vp S or
% v p
linearSand packing
linear
linearDrill core
linear
linearDrill core
linear
radialDrill core
radial
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