DE2450290B2 - Verfahren zur gewinnung von kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen formation - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Sekundär-bzw. Tertiärförderverfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation.

Die Primärförderung von Öl aus unterirdischen ölführenden Formationen geschieht normalerweise durch Ausnutzen der natürlichen Energie des Reservoirs (Lagerstätte), die in Form eines Wassertriebs, eines Gaskappeutriebs, eines Lösungsgastriebs oder eine Kombination derselben erfolgt. Es ist bekannt, daß diese »primären« Förderverfahren betrachtliche ölanteile im Reservoir belassen. Das öl, das nach der Erschöpfung der primären Energiequellen im Reservoir verbleibt, kann mittels sekundärer Gewinnungsverfahren teilweise gefördert werden. Hierbei wird Flutungswasser durch eine oder mehrere Injektionsbohrungen, die die ölhaltige Formation durchteufen, in das Reservoir injisäert. Das Wasser verdrängt das öl in der Formation und treibt es durch die Formation zu einer oder mehreren Produktionsbohrungen, aus denen es dann gewonnen wird.

Ein solches Sekundärverfahren kann jedoch nur 30 bis 35 ⁰Zo des verbliebenen Öls fördern, so daß noch beträchtliche ölmengen zurückbleiben. Es kann angenommen werden, daß dieser Gewinnfaktor unter anderem von der Grenzflächenspannung zwischen dem Wasser und dem öl abhängig ist. Diese Grenzflächenspannung schränkt die Wirksamkeit des Verdrängungsverfahrens sehr ein. Bei der Beendigung eines Wasserflutens verbleiben erhebliche ölmengen im Reservoir. Falls das Rohöl natürliche Emulgatoren enthält, kann weiteres Rohöl durch Injektion alkalischen Wassers gefördert werden. Nach anderen bekannten Verfahren werden eine ölmenge, die einen Emulgator enthält, und nachfolgend alkalisches Wasser injiziert. Die Bildung einer Emulsion wird jedoch durch die Gegenwart von Salzen, z.B. NaCl, verzögert, wodurch die Anwendung eines Emulgierungsverfahrens auf Lagerstätten mit Frischwasser oder Wasser mit niedrigen Solekonzentrationen eingeschränkt wird.

Es ist bekannt, die Wirksamkeit des Wasserflutens durch Verwendung von Surfactants im Flutungswasser zu verbessern. Diese wäßrigen Surfactantsysteme erhöhen die Produktion durch Herabsetzen der Grenzflächenspannung zwischen Wasser- und Ölphase. Allgemein gilt, daß je niedriger die Grenzflächenspannung ist, um so höher die Ölgewinnung

ist. .

Die niedrigste Grenzflächenspannung zwischen Ol- und Wasserphase kann bekanntermaßen durch Aufzeichnen der Salzkonzentration und der Surfactantzusammensetzung und -konzentration für das jeweilige Reservoir ermittelt werden. Obgleich die bekannten Surfactantsysteme geeignet sind, kann ihre Wirksamkeit herabgesetzt werden, wenn polyvalente Metallionen im Reservoir zugegen sind. Außerdem neigen die Surfactants in einem Ausmaß zur Adsorption auf der Matrix, daß es sich nachteilig auswirkt. Beim Einsatz von Surfactants wird im allgemeinen

eine Lösung des Surfactant, die auch eine bekannte Menge eines monovalenten Salzes enthalten kann, injiziert und anschließend ein Verdrängungsmittel eingepreßt» um die Surfactantmenge durch die Formation zu verdrängen. Das Verdrengungsmittel kann _ein Verdickungsmittel, beispielsweise ein Polyacrylamid, enthalten.

Bekanntlich werden einige Rohöle, die natürliche Emulgatoren enthalten, bei Kontakt mit alkalischem

metallsalz in die Formation eingedrückt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste Injektionsmenge zusätzlich einen einfach gesättigten, sekundären Alkohol und die zweite Injektionsmenge zusätzlich ein Sulfat eines Fettalkohols mit 8 bis 20 C-Atomen enthalten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Emulgierung von Rohölen in Gegenwart von salz-

„ . haltigem Wasser durch Injektion einer Menge, die

Wasser spontan emulgiert. Rohöle ohne diese Emul- io einen ungesättigten sekundären Alkohol, wie z. B. •atoresi werden durch alkalisches Wasser nicht emul- Cholesterin, enthält, und nachfolgendem Injizieren pert, werden jedoch Fettsäuren zugegeben, tritt einer Sole, die ein Sulfat eines Fettalkohols, wie z. B. spontane Emulgierung ein, wobei der Emulgator die Na-Dodecylsulfat, enthält, durchgeführt werden kann, an der Grenzfläche gebildete Seife ist. Die Emulgie- Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die

rung wird jedoch bekanntlich verhindert, wenn Sole 15 Figuren näher erläutert. Es zeigt in der Formation vorhanden ist. F i g. 1 den Einfluß von Cholesterin auf die ölver-

In »The OH and Gas Journal« vom 26. 9.1960 wird auf S. 104 darüber berichtet, daß man auch schon mit einem Alkohol, wie Isoprop-nol, geflutet hat.

Durch den Alkohol wird die Formationsfiüssigkeit 20 Fig. 3 den^Einfluß von NaCl auf die ölverdrän-

gung,

drängung,

F i g. 2 den Einfluß von Na-Dodecylsulfat auf die Ölverdrängung,

tests unter Verwendung von Cholesterin als ungesättigtem sekundärem Alkohol, der in der Kohlenwasserstoffölphase gelöst, und des Sulfates eines

vollständig ersetzt, bis der Alkoholgehalt in der

Mischzone unter die für die Mischbarkeit erforder- ~ Fig. 4a, 4b die Förderung unter Verwendung von liehe Konzentration gesunken ist. Dann wird mit Cholesterin und dem Sulfat eines Fettalkohols. Wasser nachgespült. Aus der US-PS 36 16 853 ist Erfindungsgemäß wird eine Menge Kohlenwasserbekannt, als erstes Injektionsmedium ein polares 25 stofT, die eine vorgegebene Konzentration eines unorganisches Lösungsmittel, z. B. einen tertiären Butyl- gesättigten sekundären Alkohols, beispielsweise Choalkohol, zu verwenden, dem Tallöl zugesetzt ist, wel- lesterin, enthält, in das Reservoir injiziert und nachches das polare organische Lösungsmittel mit dem folgend ein alkalimetallsalzhaltiges wäßriges Medium, Kohlenwasserstoff mischbar macht. Dann folgt als das ein Sulfat eines Fettalkohols enthält, eingepreßt, zweites Medium Wasser mit einem Zusatz eines 30 Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Ver-Alkalimetallsalzes. Durch den Salzgehalt wird das fahrens wurden eine Reihe von Kapillarverdrängungs-Tallöl gefällt, so daß die hintere Kante des ersten
Mediums mit dem wäßrigen zweiten Medium mischbar wird. In der US-PS 33 30 345 wird ein Sekundärgewinnungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem 35 Fettalkohols' der in"der wäßrigen Phase gelöst ist nacheinander ein flüssiger Kohlenwasserstoff, dem durchgeführt. Glaskapillaren wurden mit öl, welches ein Verdickungsmittel zugesetzt ist, ein Lösungs- ein 36° API-Rohöl war und etwa 2% Cholesterin mittel, das sowohl mit dem Kohlenwasserstoff als enthielt, gefüllt und sodann in die wäßrige Phase, die auch der Fonnationsflüssigkeit mischbar ist, z. B. ein das Sulfat und ein Alkalisalz enthielt, eingetaucht, gesättigter Alkohol, und zum Schluß Wasser einge- 40 Der Dichteunterschied vom öl in der Kapillare und preßt werden. Bei diesen Verfahren wird durchweg der umgebenden wäßrigen Lösung wirkte als Verdie Mischbarkeit von Formationsflüssigkeit und drängungsmittel, das durch die Grenzflächenspan-Flutungsmedium erhöiht, um die ölgewinnung zu ver- nung zwischen Öl und wäßriger Lösung kompensiert bessern. Beim Verfahren nach der US-PS 33 58 757 wurde. Die Verdrängung der ölphase aus der Kapilwird zunächst ein flüssiger Kohlenwasserstoff, wel- 45 lare wurde durch ein Mikroskop beobachtet, wobei eher einen Ester einer Fettsäure enthält, eingepreßt. die Bewegung des Öl-Wasser-Meniskus verfolp' Dann wird eine wäßrige Lösung injiziert, der Alkali- wurde. Die in 5 Minuten zurückgelegte Entfernung hydroxid oder -carbonat zugesetzt ist, um den Ester (in mm) wurde registriert und als Maß der Verdränim Kohlenwasserstoff zu verseifen. Dabei entsteht gungswirksamkeit der Mischung angesehen. Die Entein Surfactant (Seife), das die Grenzflächenspannung 50 fernung ist in den F i g. 1 bis 3 gegen die Materialzwischen wäßriger Phase und Kohlerwasserstoff- konzentration aufgetragen. Es tritt im wesentlichen phase erniedrigt; und es entsteht Alkohol, der die keine Bewegung des Meniskus ein, wenn das Wasser Mischbarkeit von wäßriger und Kohlenwasserstoff- keine Additive enthielt.

phase erhöht. Dann wird Wasser nachgepreßt. Die F i g. 1 zeigt die Rohölverdrängung, wobei die

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 55 Konzentration des ungesättigten Alkohols, Choleste-

verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Kohlen- rin, unter Verwendung optimaler Surfactantkonzen-

wasserstoffen aus einer unterirdischen Formation zu schaffen. Dabei soll das zu gewinnende öl möglichst vollständig aus den Kapillaren der Formation herausgedrängt werden.

Die Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation, welche durch mindestens eine

trationen, d. h. 1 °,Ό Na-Dodecylsulfat, variiert wurde. Bei einer Konzentration von 0,5% wurde der weiteste Weg zurückgelegt.

60 Die F i g. 2 zeigt die Verdrängung in einer wäßrigen Lösung, die variierte Na-Dodccylsulfat-Konzentrationen enthielt. Bei einer Konzentration von 1 % Sulfat trat maximale Verdrängung ein.

Injektionsbohrung und mindestens eine Produktions- Die F i g. 3 zeigt den Einfluß variierender Konzen-

bohrung aufgeschlossen ist, wobei durch die Injek- 65 trationen des löslichen Alkalisalzes in der wäßrigen

tionsbohrung zunächst eine erste Menge eines Kohlen- Lösung, die I⁰Zo Na-Dodecylsulfat enthielt, auf die

Wasserstoffs und danach eine zweite Menge eines Verdrängung. Die größte Verdrängung trat bei An-

wäßriffen Mediums mit einem wasserlöslichen Alkali- Wesenheit von etwa 0,5 °/o NaCl auf.

Unter Verwendung der optimalen Zusammensetzung wurden zwei lineare Verdrängungsflutungen mit einem 36° API-Rohöl durchgeführt:

Fig. 4a zeigt die Injektion einer Menge von 2°/o Cholesterin gelöst in Rohöl, gefolgt von einer Menge eines Wasserpuffers und gefolgt von Wasser mit 1 % Na-Dodecylsulfat. Die Puffermenge diente zum weiteren Verdrängen der ölmenge in den Kern und ermöglichte auch ein Dispergieren des Cholesterin im vorhandenen Öl, bevor dieses mit der Surfactantlösung in Berührung kam.

Fig. 4b zeigt die Verwendung eines anderen Surfactant, und zwar Na-Tridecylsulfat ohne Wasserpuffer. Es zeigte sich, daß eine weitere ölgewinnung jeweils durch die Verwendung einer Cholesterin/Ölmenge eintrat.

Eine Vielzahl ungesättigter sekundärer Alkohole kann verwendet werden. Beispielsweise kann ein substituierter, cyklischer. sekundärer Alkohol, z. B. Cyclohexene^ und seine Alkylderivate, wie Methyl-, Propyl- oder Pentylcyclohexenol, sowie die Dialkyl- und Trialkylderivate, beispielsweise Dimethylcyclohexenol, eingesetzt werden. Weiterhin sind die Terpenalkohole, wie Pulegol, Isoborneol, Menthol oder Piperitol, geeignet. Schließlich können Alkohole mit ankondensierten Ringen, zu denen das Cholesterin zu zählen ist, verwendet werden.

Als Lösungsmittel, das den sekundären Alkohol enthält, kann jeder Kohlenwasserstoff verwendest werden, der sekundäre Alkohole löst, wie z. B. Butan, Propan oder andere Kohlenwasserstoffe. Auch Rohöl selbst kann als Lösungsmittel dienen.

Viele Sulfate von Fettalkoholen sind verwendbar, wie beispielsweise die wasserlöslichen Salze aliphatischen substituierter, anionischer Surfactants mit 8 bis 20 C-Atomen, wobei das Kation Na⁺, K⁺ oder NH₄ ⁺ ist. Als Beispiele seien Na-Tridecylsulfat und Na-Dodecylsulfat genannt.

Das lösliche Alkalimetallsalz kann jedes lösliche anorganische Salz des Na, K oder NH₃ sein. Vorzugsweise wird NaCl verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Mischung hergestellt, die aus einem einfach ungesättigten sekundären Alkohol in einem Lösungsmittel, beispielsweise Butan, Propan, anderen Kohlenwasserstoffen oder, unter bestimmten Bedingungen, gefördertem Rohöl, besteht. Es wird eine erste Menge dieser Mischung in die Formation injiziert. Wahlweise folgt dieser Menge eine Menge Wasser oder Salzlösung nach. Sodann folgt eine zweite Menge einer wäßrigen Lösung, die aus einem Sulfat eines Fettalkohols, z. B. Na-Dodecylsulfat, und einem wasserlöslichen Alkalimetallsalz, z. B. NaCl, besteht. Die zweite Menge verdrängt die vorherige(n) Mcn-

ge(n) durch die Formation zusammen mit dem in derselben vorhandenen Kohlenwasserstoff zu einer Förderbohrung, aus der die Formationskohlenwasserstoffe gefördert werden. Der Wassermenge kann ein Wasserfluten folgen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, die den ungesättigten Alkohol enthaltende Menge mit etwa 5 bis etwa 50% Reservoirporenvolumen zu injizieren. Vorzugsweise sind etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent sekundärer Alkohol in der Menge vorhanden. Die der ersten Menge wahlweise folgende Menge einer wäßrigen Lösung oder Sole enthält etwa 0,1 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent des Salzes, und diese Menge kann etwa 5 bis etwa 5O°/o Reservoirporenvolumen betragen.

Die sodann injizierte Menge, die das Sulfat eines Fettalkohols und ein lösliches Alkalimetallsalz enthält, beträgt etwa 5 bis etwa 50 % Reservoirporenvolumen. Vorzugsweise liegt das Sulfat des Fettalkohols mit etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gewichtsprozent und das Alkalimetallsalz mit etwa 0,1 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent vor.

In einer weiteren Ausführungsform kann die wäßrige Menge als das wirksame Treibmittel verwendet werden. Jedoch wird es bevorzugt, dieser Menge ein Wasserfluten folgen zu lassen. Das Flutwasser kann Sole, eingedicktes Wasser oder eingedickte Sole sein, wobei der Eindicker mit etwa 0,01 bis etwa 0,5 Gewichtsprozent eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf ein übliches 5-Punkte-Muster, in dem die zentrale Bohrung der Injektor und die vier Außenbohrungen die Förderer sind, angewendet werden, oder es kann ein üblicher Linientrieb zur Anwendung kommen, wobei eine Linie als Injektionsbohrung und die beiden benachbarten Linien als Förderbohrungen arbeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation, welche durch mindestens eine Injekfionsbohrung und mindestens eine Produktionsbohning aufgeschlossen ist, wobei durch die Injektionsbohrung zunächst eine erste Menge eines Kohlenwasserstoffs und danach eine zweite Menge eines wäßrigen Mediums mit einem wasserlöslichen Alkalimetalsalz in die !Formation eingedrückt wird, dad u r ch gekennzeichnet, daß die erste Injektionsmenge zusätzlich einen einfach ungesättigten, sekundären Alkohol und die zweite Injjektionsmenge zusätzlich ein Sulfat eines Fettalkohols mit Slbis20 C-Atomen enthalten.

2. Variablen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .daß nach der zweiten Injektionsmenge Wasser oder Sole als Treibmittel eingepreßt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Injektionsmenge ein Volumen von etwa 5 bis 50 Vo des Porenvolumens der Formation aufweist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, as dadurch gekennzeichnet, daß der einfach ungesättigte, sekundäre Alkohol ein cyclischer Alkohol oder Alkylderivate desselben, ein Terpenalkohol oder Derivate desselben oder ein polyacyclischer Alkohol oder Derivate desselben ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einfach ungesättigte, sekundäre Alkohol Cholesterin, ein Derivat desselben oder eine Mischung davon ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Injektionsmenge etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Alkohol enthält.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff 2 bis 6 C-Atome, wie Propan, Butan oder Mischungen derselben, aufweist, oder Rohöl ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Menge ein Volumen von etwa 5 bis 5O°/o des Porenvolumens der Formation aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch· gekennzeichnet, daß das Fettallkoholsulfat ein Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalz, wie Na-Dodecylsulfat oder Na-Tridecylsulfat, ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Injektionsmenge etwa 0,1 bis 2,0 Gewichts-Prozent Sulfat autweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallsalz in der zweiten Menge wasserlösliche anorganische Na-, K- oder Ammoniumsalze, vorzugsweise NaCI, verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Injektionsmenge etwa 0,1 bis etwa 5,0 Gewichtsprozent Alkalimetallsalz aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel einen Eindicker enthält.

14 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Injektion der zweiten Menge eine Menge an Wasser, Sole, eingedicktem Wasser oder eingedickter Sole injiziert wird.