DE2835541C2

DE2835541C2 - Verfahren zur Ölgewinnung aus unterirdischen Lagerstätten

Info

Publication number: DE2835541C2
Application number: DE2835541A
Authority: DE
Inventors: Robert Bailey Missouri City Tex. Alston; Stewart Houston Haynes jun.; Frank H. Katy Lim
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1984-04-19
Also published as: AU513666B2; US4136738A; BR7801605A; GB1559961A; AT358508B; NZ186687A; AU3430878A; YU101578A; NO781189L; ATA619278A; DE2835541A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ölgewinnung aus unterirdischen Lagerstätten, welche durch mindestens eine Injektions- und mindestens eine Produktionsbohrung durchteuft sind und deren öl unter den bei Lagerstättenbedingungen vorliegenden Druck- und Temperaturverhältnissen mit Kohlendioxid nicht mischbar ist, wobei durch die Injektionsbohrung zunächst eine erste Portion aus leichtem Kohlenwasserstoff, anschließend eine zweite Portion aus Kohlendioxid und sodann ein Treibmittel, das noch unvermischtes Lagerstättenöl, mit dem leichten Kohlenwasserstoff gemischtes Lagerstättenöl und das Kohlendioxid aus dem öllager zur Produktionsbohrung hin verdrängt, in die Lagerstätte eingedrückt werden und Lagerstättenöl durch die Produktionsbohrung gefördert wird.

Bei der ölgewinnung aus unterirdischen, ölführenden Lagerstätten werden normalerweise primäre Gewinnungsmethoden zuerst benutzt, welche die in der Lagerstätte in Form von Wasser unter Druck oder Gas entweder in Lösung oder unter Druck vorhandene Lagerstättenenergie ausnutzen. Nachdem die Primärenergie der Lagerstätte erschöpft ist, kann zusätzliches öl durch die Anwendung von sekundären Methoden gewonnen werden, bei welchen der Lagerstätte Energie von außerhalb zugeführt wird, wie z. B. Eindrücken von Wasser beim Wasserfluten.

Zusätzliche Förderung kann durch die Anwendung anderer Methoden erreicht werden, nachdem eine Lagerstätte bis zu einem Maße mit Wasser geflutet wurde, daß weiteres Fluten mit Wasser unwirtschaftlich wäre. Diese nachfolgenden Gewinnungsverfahren werden als »tertiäre Verfahren« bezeichnet.

Ein solches tertiäres Gewinnungsverfahren ist das »Mischungsfluten«. Hierbei wird ein Fluid, das mit dem Lagerstättenöl unter Lagerstättenbedingungen von Temperatur und Druck mischbar ist, in die Lagerstätte eingedrückt. Der Ausdruck »mischbar« bedeutet, daß das eingedrückte Fluid in allen Verhältnissen mit dem Lagerstättenöl unter Lagerstättenbedingungen von

Temperaiiir und Druck mischbar ist

Das Mischungsfluten ist dadurch wirksam, daß es das Lagerstättenöl aus der Lagerstättenmatrix, durch die das mischbare Fluid fließt, verdrängt. Wenn Mischbarkeit zwischen dem eingedrückten Fluid und dem Lagerstättenöl unter den Temperatur- und Druckbedingungen der Lagerstätte besteht, ist ein einphasiges Fluid vorhanden, und die zurückhaltenden Kapillar- und Grenzflächenkräfte sind ausgeschaltet Diese Kräfte sind wesentliche Faktoren bei der Herabsetzung des Wirkungsgrades der ölgewinnung bei konventionellen Flutungsverfahren, wie z. B. dem Wasserfluten, wobei das Verdrängungsmittel und das Lagerstättenöl als zwei Phasen vorliegen.

Das Mischungsfluten wird normalerweise durch Verdrängungstechniken erreicht, wobei ein Lösungsmittelfluid, das mit dem Lagerstättenöl unter Lagerstättenbedingungen mischbar ist, in die Lagerstätte eingedrückt wird. Das Fluid löst das Öl aus der Lagerstättenmatrix und verdrängt es durch die Lager-Stätte zu einer Förderbohrung hin, von welcher das öl gefördert wird. Normalerweise sind die benutzten Fluide leichte Kohlenwasserstoffe im Bereich von C2 bis Ct. Insbesondere flüssige Erdölgase werden verbreitet angewendet.

Im Hinblick auf die Kosten und die begrenzte Verfügbarkeit der leichten Kohlenwasserstoffe wurden Fortschritte auf diesem Gebiet dadurch erzielt, daß das Lösungsmittelfluid in Portionen eingesetzt wurde, wodurch die benötigte Lösungsmittelmenge herabgesetzt wird. Bei dieser Methode wird nur ein Teil des Porenvolumens an Lösungsmittelfluid eingedrückt, welches ein billigeres und/oder leichter zugängliches Treibmittel folgt. Ein solches Material, das als Treibmittel benutzt wird, ist Erdgas. Beim »portionsweisen« Mischungsfluten ist das Lösungsmittelfluid an der Front der eingegebenen Portion mit dem öl mischbar und kann oder kann nicht mit dem Treibmittel am Ende der eingegebenen Portion mischbar sein. In der US-PS 33 54 953 wird z. B. ein Mischungsflutveriahren beschrieben, wonach eine Portion eines mit dem Öl mischbaren Fluids in genügenden Mengen eingedrückt wird, um einen bandförmigen Bereich einer im wesentlichen reinen mischbaren Flüssigkeit zu bilden, die auch mit dem nachfolgend eingedrückten Treibmittel mischbar ist.

Mischbarkeit kann entweder unmittelbare bzw. sofortige Mischbarkeit oder bedingte Mischbarkeit sein. Bedingte Mischbarkeit unterscheidet sich von der unmittelbaren Mischbarkeit dadurch, daß die Mischbar- keit durch eine Folge von mehrphasigen Kontakten zwischen dem eingedrückten Fluid und dem Lagerstättenöl erreicht wird. Durch die Lagerstättenbedingungen und Zusammensetzungen der Fluide wird die Art der erhaltenen Mischbarkeit bestimmt. Methoden, um die eine oder andere Art zu erreichen, sind beschrieben.

Bei der bedingten Mischbarkeit kann auch unterschieden werden eine Verdampfungs-Mischbarkeit, wobei mittlere Bestandteile des Öls in das eingedrückte Fluid hinein verdiimpfen, bis Mischbarkeit erreicht ist, und eine Anreicherungs-Mischbarkeit, wobei mittlere Bestandteile des eingedruckten Fluids vom öl absorbiert werden, bis Mischbarkeit erreicht ist.

Es ist schon lange bekannt, daß Kohlendioxid als ein Gewinnungsmittel benutzt werden kann. F.s hat nämlich die Fähigkeit, sich in Öl zu lösen, wodurch ein Quellen des Öls und eine Herabsetzung der Viskosität erreicht werden, welche beide die Ölgewinnung fördern. Bei dem Verfahren der US-PS 32 62 498 wird flüssiges Kohlendioxid in die Lagerstätte eingedrückt, wo es sich im öl löst. Sodann wird ein verflüssigter Kohlenwasserstoff eingedrückt und eine Übergangszone gebildet, um einen verbesserten Verdrängungsgrad zu erhalten. Nach dem verflüssigten Kohlenwasserstoff wird eine Treibflürsigkeit eingedrückt, um die Lagerstättenflüssigkeiten zu einer Förderbohrung hin zu verdrängen, von welcher sie geförden werden. Auch wird Kohlendioxid als Gewin nungsmittel so eingesetzt, daß eine Menge Kohlendi oxid unter hohem Druck oder unter Mischungsbedingungen und dann ein inertes Gas oder Wasser als Treibmittel injiziert werden.

Es ist auch bekannt, Kohlendioxid unter Bedingungen

der bedingten Mischbarkeit mit dem Lagerstättenöl einzusetzen. Zum Beispiel wird in der US-PS 38 11 502 eine Zone bedingter Mischbarkeit zwischen Kohlendioxid und dem öl hergestellt, wonach ein Treibmittel zur Verdrängung eingedrückt wird. Gemäß einem in US-PS 38 11 503 beschriebenen Verfahren werden eine Menge einer Mischung eines leichten Kohlenwasserstoffs und Kohlendioxids, die mit dem Lagerstättenöl bedingt mischbar ist, und dann ein Treibmittel eingedrückt. Die in der Menge enthaltenen Anteile an leichtem

Kohlenwasserstoff und Kohlendioxid stehen in einem

bestimmten Verhältnis zueinander, welches die Existenz der bedingten Mischbarkeit zwischen der eingedrückten

Menge und dem Lagerstättenöl gewährleistet. Aus US-PS 38 56 086 und US-PS 38 54 532 sind

jo Verfahren zum Mischungsfluten bekannt, wonach ein Lösungsmittel in die Lagerstätte injiziert wird, das mit dem Erdöl der Lagerstätte unmittelbar bzw. bedingt mischbar ist, und sodann ein Treibmittel, unter anderem Kohlendioxid, eingesetzt wird. US-PS 38 41 403 schließ-

j-) lieh offenbart ein Mischungsflutverfahren für eine Lagerstätte, die Asphaltene und Nichtasphaltene enthält, indem ein gasförmiges Verdrängungsmittel injiziert wird, das im wesentlichen aus Methan besteht und auch Kohlenwasserstoff mit 2 bis 6 Kohlenstoffato men enthält und eine Mischbarkeits-Übergangszone mit asphaltenfreien Komponenten des Lagerstättenöls zu bilden vermag. Auch hier wird sodann unter anderem mit Kohlendioxid als Treibmittel in einer solchen Menge nachgeflutet, daß eine Überggangszone mit dem

4) gasförmigen Verdrängungsmittel gebildet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Mischungsfluten zu verbessern und insoesondere mit Kohlendioxid unter Bedingungen der bedingten Misch barkeit auch aus solchen Lagerstätten zu fördern, die in von Hause aus wegen ihres zu geringen Druckes hierzu nicht geeignet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Portion aus leichtem Kohlenwasserstoff in einer Menge und mit einer Geschwindigkeit durch die

5) Injektionsbohrung in die Lagerstätte eingepreßt wird, auf Grund derer sich um die Injektionsbohrung herum eine Mischung von Lagerstättenöl und leichtem Kohlenwasserstoff ausbildet, die bei den unter Lagerstättenbedingungen vorliegenden Druck- und Tempera-

bo turverhältnissen mit dem Kohlendioxid bedingt mischbar ist, und daß mit der zweiten Portion das Kohlendioxid in einer solchen Menge durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte eingedrückt wird, daß sich eine Übergangs/onc bedingter Mischbarkeit

n') /wischen der Mischung aus Lagerstättenöl und leichtem Kohlenwasserstoff sowie dem Kohlendioxid ausbildet.

Hierdurch wird ein Fortschritt im Gebrauch von

Kohlendioxid beim Mischungsfluten insofern erzielt, als

vor dem Eindrücken des Kohlendioxids das Lagerstättenöl in der Umgebung des Injektionsbohrlochs dadurch vorbereitet wird, daß ein leichter Kohlenwasserstoff mit einer Geschwindigkeit, die das Mischen mit dem Lagerstättenöl erlaubt, eingediückt wird, so daß die veränderte Flüssigkeit mit dem nachfolgend eingedrückten Kohlendioxid bedingt mischbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind nicht so hohe Drücke wie bei der Anwendung von Kohlendioxid allein als Kiischbares Fluid erforderlich. Außerdem sind geringere Mengen des leichten Kohlenwasserstoffs ausreichend. Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, daß ein Bereich eines im wesentlichen reinen Lösungsmittels hergestellt und mit dem Fortschreiten des Flutens aufrechterhalten wird. Es ist auch nicht erforderlich, daß eine Frontzonenmischbarkeit zwischen dem Lagerstättenöl und dem eingedrückten Kohlenwasserstoff hergestellt wird.

Der Einsatz von Kohlendioxid für die In-situ-ölgewinnung kann damit auch auf solche Lagerstätten ausgedehnt werden, die vorher Mischungsflutverfahren mit Kohlendioxid wegen des begrenzten Lagerstättendrucks nicht zugänglich waren.

Die Erfindung bezieht sich auf die Einführung einer Portion eines leichten Kohlenwasserstoffs in eine ölführende Lagerstätte mit einer Eindrückungsgeschwindigkeit und in einer Menge, die ausreichen, um eine Mischung mit dem Lagerstättenöl und den leichten Kohlenwasserstoffen in der Umgebung des Eindrükkungsbohrlochs zu bilden. Danach wird eine Portion jn Kohlendioxid eingedrückt, die eine Übergangszone von bedingter Mischbarkeit mit den veränderten Lagerstättenfluids um das Injektionsbohrloch bildet. Sodann wird ein Treibmittel eingedrückt, um die injizierten Fluids und das Lagerstättenöl durch die Lagerstätte zur s--, Förderbohrung hin zu verdrängen, von welcher sie gefördert werden.

Die vorliegende Erfindung wendet eine erste Portion von Kohlenwasserstoff an, um die Lagerstätte in der Umgebung des Injektionsbohrlochs vor dem Eindrük- 4» ken des Kohlendioxids vorzubereiten. Die Portion von Kohlenwasserstoff wird mit einer Geschwindigkeit eingedrückt, die groß genug ist, um den leichten Kohlenwasserstoff mit dem Lagerstättenöl zur Bildung eines Lagerstättenöls zu mischen, das unter den 4; Temperatur- und Druckbedingungen der Lagerstätte mit dem später einzudrückenden Kohlendioxid bedingt mischbar ist. Die eingedrückte erste Portion selbst muß nicht mit dem Lagerstättenöl mischbar sein. Die Größe der einzudrückenden Menge kann rechnerisch mittels der Reservoir-Mechanismen bestimmt werden. Die Zusammensetzung, die notwendig ist, um zu gewährleisten, daß die veränderte LagerstättenflüLsigkeit mit dem Kohlendioxid mischbar ist, kann durch Laborversuche bestimmt werden. ^r>5

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Lagerstätte unter Lagerstättenbedingungen durch Änderung der Zusammensetzung der Flüssigkeit um das Eindrückungsbohrloch geflutet wird, so daß dann ein bedingt mischbares Kohlendioxidfluten durchgeführt bo werden kann. Das Verfahren ist insbesondere bei Lagerstätten anwendbar, welche einen zu niedrigen Druck haben, um mit Kohlendioxid allein eine bedingte Mischbarkeit mit dem Lagerstättenöl zu erreichen.

Bedingte Mischbarkeit im Sinne dieser Erfindung wurde hier bereits beschrieben und muß unterschieden werden von spontaner oder sofortiger Mischbarkeit. Die bedingte Mischbarkeit wird durch eine Folgt von mehrphasigen Obergangskontakten erreicht, wobei die leichten Kohlenwasserstoffe in der veränderten Ölzone um das Eindrückungsbohrloch vom Kohlendioxid absorbiert· werden und in-situ ei-.ie mischbare Übergangszone zwischen der veränderten Flüssigkeit und der eingepreßten Kohlendioxidportion gebildet wird.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, wobei ein 12,2 m langes Edelstahlrohr (0,64 cm Durchmesser) benutzt wurde. Das Rohr war mit Ottawa-40—60 mesh Sand gefüllt. Geeignete Temperatur- und Druckkontrollen und Fördermeßvorrichtungen wurden angewendet.

Für den Versuch wurde die Sandpackung mit dem zu prüfenden öl gesättigt, um eine Anfangsölsättigung (S₀) von 1,00 zu erreichen. Danach wurde das sandgefüllte Rohr zuerst mit Wasser bis zur unreduzierbaren Ölsättigung (S_Or- i) geflutet. Ein geeignetes Verdrängungsfluid (oder -fluide) wurde dann in einer vorher bestimmten Menge mit einer bestimmten Geschwindigkeit eingedrückt. Die ölverdrängung wurde durch Beobachtung des Abflusses aus dem Rohr kontrolliert. Danach wurde eine Treibflüssigkeit eingedrückt. Das erste Auftreten einer zweiten Phase wurde in einem Hochdrucksichtglas festgestellt. Die Ausbeute, gemessen als restliche ölsättigung (S_or - 2), wurde bestimmt, sobald keine weitere ölgewinnung erfolgte.

Eine Reihe von Versuchen mit einem bestimmten Lagerstättenöl mit einem API von 32° wurde bei einem Druck von 188 bar und einer Temperatur von 71°C durchgeführt. Die Berechnung der Portionsgröße basierte auf der Beziehung Mindestmischbarkeitsdruck für Kohlendioxid und öl und unter der Annahme, daß die ersten 1,2 bis 1,5 m des Rohrs benötigt wurden, um eine bedingte Mischbarkeit herzusteilen.

Das Verfahren und die Ergebnisse des Versuchs sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Die Ergebnisse zeigen, daß eine verbesserte Ausbeute durch die Anwendung einer vorbereitenden Portion eines leichten Kohlenwasserstoffs vor dem Fluten mit Kohlendioxid zur Einstel^: mg bedingter Mischbarkeit erreicht werden kann. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, daß auch dann eine hohe Ausbeute erzielt werden kann, wenn die Größe der vorbereitenden Portion in der Größenordnung von 1,5% Porenvolumen (PV) liegt, was erheblich weniger ist als die beim gewöhnlichen Mischungsfluten verwendeten Portionsgrößen, die allgemein in der Größenordnung von 3 bis 10% PV liegen.

So betrug z. B. in Versuch 5, bei welchem eine vorbereitende Portion von Butan benutzt wurde (1,5% PV), die Ausbeute (E_r) für den tertiären Anteil des Ansatzes 95,0%. Eine größere vorbereitende Portion von 3% PV in Versuch 2 gab eine Ausbeute (E_r) von 96,9%. Diese Ergebnisse stehen in positivem Gegensatz zu der Ausbeute, die erhalten wird entweder bei einem durch Kohlendioxid angeregten Fluten (Versuch l)oder bei der Anwendung einer Mischung von Butan und Kohlendioxid (Versuch 4), bei welcher die Menge an C₄ 3,2% PV betrug.

Hierbei wurden Ausbeuten (E,) von 56,4% bzw. 79,9% erzielt.

Verfahrensstufen

Ausbeuten
fc".

1. Wassernuten 0,304

2. CO_rEindrücken (30% PV)

3. Wassernuten 0,133

1. Wassernuten 0,291

2. Q-Eindrücken (3% PV)

3. CO_rEindrücken (30% PV)

4. Wasserfluten 0,009

1. Wasserfluten 0,266

2. Eindrücken einer Mischung von
(6,4% C₄) (93,6% CO₃) (33% PV)

3. Verdrängen mit N₂ 0,013

1. Wasserttuten 0,279

2. Eindrücken einer Mischung von
(3,2% C₄) (96,8% CO₂) (33% PV)

3. Verdrängen mit N₂ 0,056

1. Wasserfluten 0,325

2. C-Eindrücken (1,5% PV)

3. COrEindrücken (30% PV)

4. Wasserfluten 0,016

_ Volumen des während des anfänglichen Flutens gewonnenen Öls

Volumen des ursprünglich vorhandenen Öls _ Volumen des während der tertiären Phase gewonnenen Öls Volumen des bei Beginn der tertiären Phase vorhandenen Öls

Gesamtvolumen des gewonnenen Öls
Volumen des ursprünglich vorhandenen Öls

69,6

70,9

73,4

72,1

67,5

56,4

96,9

95,3

79,9

95,0

86,7

99,1

98,8

94,4

98,4

Der folgende Feldversuch zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine ölführende Lagerstätte in einer Tiefe von 2775 m mit einer Neigung von 27°, die ein 37⁰APl-Ol enthält. Die Lagerstätte war unter einem Druck von 267 bar und einer Temperatur von 102°C. Unter Lagerstättenbedingungen ist der Druck der bedingten Mischbarkeit für Kohlendioxid und das anwesende öl 286 bar. Ein Eindrückbohrloch und eine Förderbohrung waren etwa 175 m voneinander entfernt angeordnet Die Lagerstätte war vorher wassergeflutet so worden. Jn dem Versuch würder, etwa 75 7001 oder 0,04% PV einer Butan/Propan-Mischung mit einer Geschwindigkeit eingedrückt, die schnell genug war, um das Kohlenwasserstoff-Material mit dem Lagerstättenöl in der Umgebung des Eindrückungsbohrlochs zu mischen. Die angewandte Eindrückungsgeschwindigkeit war größer als die kritische Geschwindigkeit an der Lösungsmittel/Öl-Berührungsstelle, die hier größer als 1,5 m/Tag war.

Berechnungen zeigten, daß etwa 590 0001 Lagerstättenöl durch das Vermischen mit dem Butan/Propan-Kohlenwasserstoff verändert worden waren. Die veränderte Zusammensetzung führte dazu, daß der Druck für die bedingte Mischbarkeit etwa 248 bar betrug, wie durch »slim tube«-Versuche bestimmt wurde. Nachdem die Kohlenwasserstoffportion eingedrückt worden war, wurde eine Portion von Kohlendioxid mit einer dem Produktionsvolumen entsprechenden Geschwindigkeit eingedrückt Es wurden etwa 20% PV CO2 injiziert. Die Eindrückgeschwindigkeit von Kohlen dioxid wurde unter der kritischen Geschwindigkeit für Kohlendioxid und das Lagerstättenöl gehalten, die ungefähr 0,6 m/Tag betrug. Danach wurde als Treibflüssigkeit Stickstoff eingedrückt, um die Lagerstättenfluids zur Förderbohrung hin zu verdrängen, von welcher sie gefördert wurden. Die Ausbeute betrug ungefähr 80% des geschätzten Öls im gefluteten Volumen.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung wird eine erste Portion eines leichten Kohlenwasserstoffs durch das Injektionsbohrioch in die Lagerstätte eingedrückt, um die zum Injektionsbohrloch benachbarte Lagerstätte durch Änderung der Zusammensetzung des Lagerstättenöls oder der Lagerstättenfluide vorzubereiten. Der Kohlenwasserstoff wird mit einer Geschwindigkeit eingedrückt, die groß genug ist, um ein Mischen mit dem Lagerstättenöl zu gewährleisten. Die Geschwindigkeit sollte größer als die kritische Geschwindigkeit an der Lösungsmittcl/Öl-Phasengrenze sein, die allgemein im Bereich von 0,15 m/Tag bis 4,6 m/Tag liegt Die kritische Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, bei welcher die Geschwindigkeitskräfte größer werden als die Gravitationskräfte. An diesem Punkt beginnt das »Ausfingern« der Verdrängungsflüssigkeit Die kritische Geschwindigkeit (V_c) kann durch folgende theoretische Gleichung berechnet werden:

.. AΔ ρ

r, = r—

φ Δμ

sin a

wobei

= DrThlässigkeit.

Ap = Dichteunterschied zwischen den verdrängten und verdrängenden Fluiden.

A μ = ViskositätsdifTerenz zwischen den verdrängten und verdrängenden Fluiden.

a = Neigungswinkel der Lagerstätte.
φ = Teilporösität der porösen Medien.

Die Menge an benötigtem leichten Kohlenwasserstoff kann durch eine Beziehung des Mindestmischbarkeitsdruckes als Funktion der ölzusammensetzung und anderer Parameter berechnet werden, bei einer Mindestlänge von 1,3 m bis 1.5 m, um Mischbarkeit herzustellen. Diese Entfernung ist auf stabile Fließbedingungen in geneigten Lagerstätten anwendbar, wo das »Ausfingern« nicht auftritt. Allgemein liegt die benötigte Menge an leichtem Kohlenwasserstoff im Bereich von ca. 0,02% bis ca. 5,0% Porenvolumen.

Zum Beispiel hat eine gegebene Lagerstätte, die ein 32° API öl enthält, mit einer ölsättigung von 25% und einem Druck von 186 bar und einer Temperatur von 71°C die folgende Zusammensetzung:

C, + N₂	41,27%
C₂-C,	6,99%
C₅-H	51,74%

Benutzt man die Mindestmischbarkeitsbeziehung, wird ein Mindestdruck von 234 bar benötigt, um bedingte Mischbarkeit zwischen dem Lagerstättenöl und dem Kohlendioxid zu erreichen. Mit der Erfindung kann der Mindestdruck der bedingten Mischbarkeit auf den vorhandenen Lagerstättendruck von 186 bar erniedrigt werden. Da nur 1,5 m Lagerstättenlänge benötigt werden, um bedingte Mischbarkeil herzustellen, muß nur die unmittelbare Umgebung des Injektionsbohrlochs behandelt werden. Wenn die Entfernung zwischen dem Injektionsbohrloch und der Förderbohrung 91,5m beträgt, würde der zu behandelnde, dem Injektionsbohrloch benachbarte Teil des Lagerstättenporenvolumens:

PV =

300

= 0,017 oder 1,7%

betragen.

Das angewendete leichte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel kann jeder leichte Kohlenwasserstoff mit 2 bis 6 C-Atomen im Molekül sein, z. B. Äthan, Propan, LPG, Butan, Pentan und Hexan. Das Lösungsmittel kann auch eine Mischung von leichten Kohlenwasserstoffen sein und kann Methan enthalten. Die Mischung wird so ausgesucht, daß nach dem Mischen mit dem Lagerstättenöl das Gemisch in der Lage ist, eine bedingt mischbare Zone mit dem Kohlendioxid zu bilden. Solche Zusammensetzungen für die Kohlenwasserstoffportion können bestimmt werden durch »slim-tube«-Versuche wie in US-PS 38 11 502 beschrieben.

Nachdem eine Zone veränderter Fluide um das Injektionsbohrloch hergestellt ist, wird eine Portion von Kohlendioxid mit einer genügend niedrigen Geschwindigkeit und in solchen Mengen eingedrückt, daß eine Übergangszone bedingter Mischbarkeit mit dem veränderten Fluid gebildet wird, und ein gleichmäßiger Fluß ■■) beibehalten wird. Bei dem Eindrücken des Kohlendioxids wird eine Injektioiisgeschwindigkeit bevorzugt, die niedriger als die kritische Geschwindigkeit an der Phasengrenze von Kohlendioxid und verändertem Fluid, die gewöhnlich im Bereich von etwa 0,01 m bis

ι» etwa 3 m/Tag liegt, ist. Die Menge des eingedrückten Kohlendioxids kann im Bereich von 10% bis 30% des Porenvolumens liegen. Die Kohlendioxidportion kann aus Kohlendioxid bestehen oder ein inertes Gas enthalten, wie in US-PS 38 11 503 beschrieben. Das

!5 Verhältnis des inerten Gases oder leichten Kohlenwasserstoffs zum Kohlendioxid, bei dem bedingte Mischbarkeit erreicht werden kann, hat einen kritischen Wert, den man z. B. durch »slim tube«-Versuche bestimmen kann.

2» Unter einem inerten Gas versteht man hierbei ein Gas, dessen Löslichkeit in dem Kohlenwasserstoff-Fluid, mit welchem es in Berührung kommt, kleiner ist als die des Kohlendioxids. Solche inerte Gase sind z. B. Methan, Erdgas, Abscheidergas, Rauchgas, Stickstoff, Luft und deren Gemische. Leichte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Äthan, Propan, LPG, Butan und deren Gemische.

Dann wird ein Treibmittel eingedrückt, um die eingedrückten Fluide und das Lagerstättenöl durch die Lagerstätte zur Förderbohrung hin zu verdrängen, von welcher sie gefördert werden. Das Treibmittel kann jede relativ billige Flüssigkeit, einschließlich Gas wie Stickstoff. Luft. Verbrennungs- oder Rauchgas, Abscheidergas, Erdgas oder deren Gemische, sein. Das Treibmittel kann auch Wasser, Salzlauge und/oder verdicktes Wasser oder Lagerstättenwasser sein und kann Zusätze wie ein oberflächenaktives Mittel enthalten, um die Verdrängungseffektivität zu verbessern und die ölgewinnung zu steigern.

Das Treibmittel wird in Mengen eingedrückt, die groß genug sind, um das Lagerstättenöl oder die Fluide durch die Lagerstätte zu verdrängen, und wird mit einer Geschwindigkeit eingedrückt, die den für die Kohlendioxid/verändertes Öl-Phasengrenze bestimmten kritisehen Wert nicht übersteigt. Die bevorzugte Verdrängungsgeschwindigkeit durch die Lagerstätte beträgt etwa 0,01 m/Tag bis etwa 3,0 m/Tag. Die Erfindung kann auch auf geneigte Lagerstätten angewandt werden, indem das Eindrücken der Kohlendioxidportion durch ein Injektionsbohrloch erfolgt, das entweder in den oberen Bereich oder den unteren Bereich des geneigten Lagers führt. Die Auswahl des Verfahrens, das bei geneigten Lagerstätten zur Anwendung gelangt, hängt von den Lagerstättenbedingungen und der Beschaffenheit der Lagerstättenflüssigkeit ab, wie z. B. der Dichte des Rohöls bei Lagerstättentemperatur und -druck. Das Verfahren kann auch als eine vertikale Verdrängung angewandt werden, wobei die Portionen im oberen Bereich der ölführenden Lagerstätte eingedrückt werden und eine Decke oder Schicht an Kohlendioxid vor der Eindrückung des Treibmittels aufgebracht wird, welches die besagte Decke und das Lagerstättenöl nach unten durch die Lagerstätte zu den entsprechend angeordneten Förderbohrungen hin verdrängt, von welchen die Fluide gefördert werden.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur ölgewinnung aus unterirdischen Lagerstätten, welche durch mindestens eine Injektions- und mindestens eine Produktionsbohrung durchteuft sind und deren öl unter den bei Lagerstättenbedingungen vorliegenden Druck- und Temperaturverhältnissen mit Kohlendioxid nicht mischbar ist, wobei durch die Injektionsbohrung zunächst eine erste Portion aus leichtem Kohlenwasserstoff, anschließend eine zweite Portion aus Kohlendioxid und sodann ein Treibmittel, das noch unvermischtes Lagerstättenöl, mit dem leichten Kohlenwasserstoff gemischtes Lagerstättenöl und das Kohlendioxid aus dem öllager zur Produktionsbohrung hin verdrängt, in die Lagerstätte eingedrückt werden und Lagerstättenöl durch die Produktionsbohrung gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Portion aus leichtem Kohlenwasserstoff in einer Menge und mit :o einer Geschwindigkeit durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte eingepreßt wird, auf Grund derer sich um die Injektionsbohrung herum eine Mischung von Lagerstättenöl und leichtem Kohlenwasserstoff ausbildet, die bei den unter Lagerstättenbedingun- _><■, gen vorliegenden Druck- und Temperaturverhältnissen mit dem Kohlendioxid bedingt mischbar ist, und daß mit der zweiten Portion das Kohlendioxid in einer solchen Menge durch die Injektionsbohrung in die Lagerstätte eingedrückt wird, daß sich eine .«> Übergangszone bedingter Mischbarkeit zwischen der Mischung aus Lagerstättenöl und leichtem Kohlenwasserstoff sowie dem Kohlendioxid ausbildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- J5 zeichnet, daß als leichter Kohlenwasserstoff ein Kohlenwasserstoff mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül oder Mischungen davon eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -in gekennzeichnet, daß der leichte Kohlenwasserstoff mit einer Einpreßgeschwindigkeit eingedrückt wird, welche größer ist als die kritische Geschwindigkeit in der Lagerstätte, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereiche von etwa 0.15 m/Tag bis 4,6 m/Tag.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Portion ein leichter Kohlenwasserstoff in Mengen von etwa 0,02% bis 5% des Porenvolumen eingedrückt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Portion mit dem Kohlendioxid zusätzlich ein Inertgas enthält, wobei das Verhältnis von Inertgas zu Kohlendioxid dem Verhältnis entspricht, bei welchem diese Portion mit der Mischung der veränderten Lagerstättenfluide bedingt mischbar ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Portion mit ho dem Kohlendioxid zusätzlich einen leichten Kohlenwasserstoff enthalt, worin das Verhältnis von leichtem Kohlenwasserstoff zu Kohlendioxid dem Verhältnis entspricht, bei welchem diese Portion mit der Mischung der veränderten Lagerstättenfluide <v"> bedingt mischbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Portion in Mengen von etwa 10 bis 30% des Porenvolumens eingedrückt wird.

β. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Portion mit einer Geschwindigkeit im Bereiche von etwa 0,01 m/Tag bis 3 m/Tag eingedrückt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Luft, Stickstoff, Verbrennungsgas, Separatorgas, Erdgas, Methan, Gemische davon oder Wasser eingesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Treibmittel eingesetzte Wasser Tenside, Verdickungsmittel und Mischungen davon enthält.

11. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer geneigten Lagerstätte.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektion in den oberen Teil der Lagerstätte, die Verdrängung in einer im wesentlichen vertikalen Richtung nach unten und die Förderung aus dem unteren Teil der Lagerstätte erfolgen.