DE2952244A1

DE2952244A1 - Verfahren zur gewinnung von erdoel aus untertaegigen lagerstaetten

Info

Publication number: DE2952244A1
Application number: DE19792952244
Authority: DE
Inventors: Jean Bachelor Allison; Mohan Vaikunth Kudchadker; Lawrence Edward Whittington
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1980-10-09
Also published as: US4277352A; BR7908543A; GB2044791A; CA1141253A; GB2044791B

Description

DR. GERHARD SCHUPFNER PATENTANWALT

D 2110 Buchholz In (tor Nordheide KirchenstruM 8 Telefon: (04181)44 67 Telex: 02189330 Telegramm: Telepatent

den 21. Dezember 1979

T-039 79 DE D-7*,979-F (CLB)

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 2000 Westchester Avenue White Plain«, N.Y. 10650

U. S. A.

VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON ERDÖL AUS UNTERTÄNIGEN LAGERSTÄTTEN

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Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus untertägigen Lagerstätten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Öl-Wasser-Emulsionen, die als Folge tertiärer

Gewinnungsverfahren unter Einsatz anionischer Tenside erzeugt werden.

Tensidfluten hat sich zu einem der recht vielversprechenden erweiterten Gewinnungsverfahren zur Erdölgewinnung nach dem Wasserfluten entwickelt. Dabei wird normalerweise eine Einpreßmenge eines Tenside wie Petroleumsulfonat, das in einem wäßrigen Medium enthalten ist« eingepreßt, wonach eine Treibflüssigkeit, etwa Wasser, folgt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, auf die Tensid-Einpreßmenge zur Beweglichkeits-Steuerung eine Einpreßmenge eines wäßrigen Polymeren, etwa eines Polysaccharide oder Polyacrylamids, folgen zu lassen. Beim Tensidfluten ergibt sich eine zusätzliche ölgewinnung wohl hauptsächlich durch die Wirksamkeit des Tensids in bezug auf eine Verminderung der Grenzflächenspannung zwischen dem Rohöl und dem Wasser. Es sind zwar anionische, kationische und nichtionische Tenside und deren Gemische vorgeschlagen worden, aber die anionischen

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Tenside, insbesondere die Petroleumsulfonate, sind als Zusätze beim Tensidfluten am weitesten verbreitet.

Die durch ein tertiäres Gewinnungsverfahren unter Einsatz von Tensid- oder Micellar-Fluten erzeugten Flüssigkeiten sind üblicherweise Öl-Wasser-Emulsionen, die sehr stabil sind, und zwar besonders deshalb, weil sie Tenside wie etwa Petroleumsulfonat enthalten können, die in die Lagerstätte als Gewinnungsmittel zur Steigerung der Ölgewinnung eingepreßt wurden.

Es ist zwar erwünscht, daß sich die Tenside an den Öl-Wasser-Grenzflächen während des Flutens konzentrieren; unter bestimmten Bedingungen werden die Tenside jedoch stärker ölals wasserlöslich und konzentrieren sich somit in der Ölphase, Dadurch verlieren die Tenside nicht nur ihre Wirksamkeit, sondern es sind auch beträchtliche Tensidmengen in dem geförderten Rohöl enthalten. Obwohl das Tensidfluten also für die Steigerung der Ölgewinnung vielversprechend ist, ist es aufgrund der für einen industriellen Einsatz anzustellenden Wirtschaftlichkeitsberechnungen notwendig, daß die Kosten für die Tenside kleingehalten werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verminderung der das Tensid betreffenden Unkosten durch Vorsehen eines Verfahrens für die Wiedergewinnung der Tenside aus der Ölphase der gebildeten Emulsion.

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Dabei soll ferner das wiedergewonnene konzentrierte Tensid für weitere tertiäre Gewinnungsverfahren rückführbar sein.

Ferner soll das geförderte Rohöl eine verminderte Tensidkonzentration aufweisen, so daß das Rohöl ohne eine zusätzliche Vorbehandlung zum Entfernen der Tenside raffiniert werden kann.

Nach der Erfindung werden Öl-Wasser-Emulsionen, die durch tertiäre Gewinnungsverfahren unter Einsatz eines eingepreßten anionischen Tensids gebildet wurden, so behandelt, daß das Tensid in einem wäßrigen Träger konzentriert wird, wodurch ein Vorrat einer wäßrigen Tensidlösung für die weitere tertiäre Ölgewinnung geschaffen und gleichzeitig ein raffinierbares Öl mit verminderter Tensidkonzentration erhalten wird.

Die Erfindung bezieht sich auf die Wiedergewinnung anionischer Tenside aus Flüssigkeiten, die durch ein Tensidflutverfahren gebildet sind. Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise bei geförderten Emulsionen aus Rohöl und Wasser anwendbar, so daß die Wasserphase der Emulsion als Träger des wiedergewonnenen Tensids zur weiteren tertiären Ölgewinnung einsetzbar ist und das Öl ohne weitere Behandlung zum Entfernen anionischer Tenside einer Raffinerie zuführbar ist.

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Durch die Erfindung werden die in den infoige von Tensidfluten geförderten Flüssigkeiten enthaltenen Tenside in einer Wasserphase konzentriert, während gleichzeitig ihre Konzentration in der Rohölphase auf zum Raffinieren geeignete Werte gesenkt wird, bevor das Öl vom Ölfeld abtransportiert wird. Dabei werden die Tenside dem Rohöl mit Lösern entzogen, wodurch eine Abtrennung des Tensids in die Wasserphase oder wäßrige Kontaktmedien erfolgt, die dann für die weitere ölgewinnung unter Einsatz von Tensiden einsetzbar sind. Das anionische Tensid kann ein Petroleum-Tensid, d. h. ein Gemisch von Alkylarylsulfonaten, sein und gegebenenfalls einen Löser enthalten. Ferner kann es sich um ein synthetisches Tensid handeln, z. B. ein alkoxyliertes Alkylphenolsulfonat, ein alkoxyliertes Alkylphenolsulfat, einen alkoxylierten sulfonierten Alkohol oder einen alkoxylierten sulfatierten Alkohol oder Gemische davon. Die bei der Erfindung wirksamen Löser sind u. a. die wasserlöslichen Alkohole oder mehrwertigen Alkohole, Ätheralkohole, alkoxylier· te Phenole und alkoxylierte Alkylphenole, alkoxylierte Alkohole, polyalkoxylierte Merkaptane sowie die sulfatierten oder sulfonierten Derivate der alkoxylierten Phenole oder der alkoxylierten Alkohole. Dabei haben die Alkohole 3-16 Kohlenstoffatome im Molekül. Die alkoxylierten Alkylphenole haben 1-20 Äthylen- oder Propylenoxidgruppen im Molekül, was notwendig ist, um die erforderliche Wasserlöslichkeit sicherzustellen.

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Diese Löser haben die Fähigkeit, nicht nur die anionischen Tenside, die während der In-situ-Ölgewinnung in die Ölphase abgetrennt wurden, wieder abzutrennen, sondern sie können auch zweiwertige SuIfonatsalze , die während des In-situ-Gewinnungsverfahrens aufgrund der hohen Salzwasserkonzentrationen oder des Vorhandenseins von Calcium- oder Magnesiumsalzen im Lagerstättenwasser ausgeschieden wurden, erneut auflösen.

Der nachstehende Labortest verdeutlicht die Wirksamkeit einer wäßrigen Lösung eines Lösers bezüglich der Wiederabtrennung eines SuIfonat-Tensids aus der Ölphase in die Wasserphase einer Öl-Wasser-Emulsion. Dabei wurde eine Salzwasserlösung mit einem Polysaccharid zur Simulation einer Polymer- oder Beweglichkeitssteuerungs-Einpreßmenge hergestellt. Die Polymerlösung enthielt 6000 g/m Natriumchlorid und 700 g/m eines Polysaccharide (Xanflood ^ ). Ein Teil dieser Salzwasserlösung, der als Vergleichsprobe dienen sollte, wurde mit einer Probe von 32°-API-Rohöl, das 775 mg eines Calcium-Petroleumsulfpnats und 190 mg eines Natrium-Petroleumsulfonats enthielt, in Kontakt gebracht. Einem zweiten Teil der Salzwasserlösung wurde ein nichtionischer Löser (äthoxyliertes Nonylphenol) mit einem Durchschnittsgehalt von 12,0 mol Äthylenoxid pro 1 mol Nonylphenol in einer Menge zugesetzt, daß eine Konzentration von 10 000 g/m erhalten wurde. Dieser Teil wurde ebenfalls mit einer Ölprobe in Kontakt ge-

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bracht, die ein Calcium- und ein Natrium-Petroleumsulfonat enthielt. Beide Lösungen wurden für eine Woche leicht bewegt, wonach die Öl- und die Wasserphasen in bezug auf Tensid analysiert wurden. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der SuIfonat-Extraktion angegeben.

Extraktion von Petroleumsulfonaten aus Öl mit einen Löser enthaltenden Polymer lösungen

	Löser	Petroleumsulfonat.-Menge	in Wasserphase	Rückgew. *()**
	Konz. fo/m³)	in Ölphase	anfangs Endmenge (mg) (mg)	98
Test	0 10 000	anfangs (mg)	0 5 0 36.3
Vergl.- probe Löser	37 37

Die Ergebnisse zeigen, daß sich anfangs das gesamte Tensid in Form von Calcium- und Natrium-Petroleumsulfonat in der Öl· phase befand. Nach einer Woche hatte jedoch die einen Löser enthaltende Polymerlösung 98 % dieser Sulfonate entzogen. Im Gegensatz dazu trat bei der keinen Löser enthaltenden Lösung nur eine Rückgewinnung von 14 % des Tensids ein.

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Diese Ergebnisse machen deutlich, daß Löser wie die äthoxylier· ten Nonylphenole praktisch 100 % der Calcium- oder Natrium-Petroleumsulf onate aus einer ölprobe durch ein einfaches Extraktionsverfahren rückgewinnen können.

Bei einem zweiten Test wurde die Wirksamkeit von Lösern für die Rückgewinnung von Petroleumsulfonaten in Anwesenheit hoher Konzentrationen von Calcium- und Magnesiumionen demonstriert. Es wurde wiederum das oben angegebene Testverfahren angewandt, wobei jedoch die Proben vor den Analysen filtriert wurden. 10 cm³ eines 32°-API-Rohöls, mit 3700 g/m³ Sulfonat in Form von Calcium- und Natriumsalzen, wurden mit 25 cm Salzwasser ins Gleichgewicht gebracht. Das Salzwasser enthielt ^8 400 g/m³ Chlorid, 3250 g/m³ Calciumionen und 12 409 g/m Magnesiumionen. Bestimmten Mengen dieses Gemischs wurde ein Löser, und zwar ein äthoxyliertes Nonylphenol, zugesetzt. Nach Herstellung des Gleichgewichtszustands wurden Proben des Salzwassers in bezug auf Sulfonat analysiert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

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Extraktion von Calcium- und Natrium-Petroleumsulfonaten aus Öl- und Salzwassergemischen mit Sulfonate enthaltendem Salzwasser

Petroleumsulfonat-Menge

in biphase

in Wasserphase

	Löser-	anfangs	anfangs
vorh.	konz.	(mg)	(mg)
Löser	(g/m³)

keiner (Vergl.-probe)

Surfonic N-120¹

Surfonic N-200²

37

Endmenge Rückgew, (mg) (%)

5 000	37	36,2	98
10 000	37	36,2	98
15 000	37	39,4	106
1 000	37	0	0
5 000	37	40,6	109
10 000	37	40,0	108

ein äthoxyliertes Nonylphenol mit durchschnittlich 12 Äthoxygruppen pro Molekül (Oefferson Chemical Co.)

ein äthoxyliertes Nonylphenol mit durchschnittlich 20 Äthoxygruppen pro Molekül (Defferson Chemical Co.)

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Daraus 1st ersichtlich, daß durch die Anwesenheit von Lösern in Öl-Wasser-Emulsionen die Calcium- und Natriumsalze von Petroleumsulfonaten wesentlich stärker wasser- als öllöslich werden, und zwar auch in wäßrigen Phasen, die hohe Konzentrationen gesamtgelöster Feststoffe enthalten.

Ferner ist daraus ersichtlich, daß eine starke Steigerung des Salzgehalts und der Härte eine große Auswirkung auf die Löslichkeit des Tensids in der wäßrigen Phase hat, denn das Feldsalzwasser war nicht in der Lage, erfaßbare Mengen der Petroleumsulfonate zu extrahieren, bis dem System Löser in Konzentrationen von mehr als 1000 g/m zugesetzt wurden.Die Ergebnisse zeigen also, daß eine im wesentlichen vollständige Rückgewinnung der Petroleumsulfonate bei höheren Konzentrationen möglich 1st, obwohl das System einen hohen Salzgehalt und große Härte aufweist.

Ein weiterer Test verdeutlichte die Wirksamkeit von Lösern beim Abtrennen von Alkalimetall-Sulfonaten aus Rohöl in eine wäßrige Phase. Aus der Förderbohrung eines Rückgewinnungs-Feldversuchs, bei dem durch die Injektionsbohrung eine wäßrige Einpreßmenge mit einem Petroleumsulfonat in die Lagerstätte eingepreßt worden war, wurde eine Probe eines 32°-API-öls, das 5000 g/m³ Metallsulfonate (Calcii und Natrium) enthielt, entnommen. Eine zweite Probe des

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gleichen 32 -API-Öls, das aus derselben Förderbohrung vor Durchführung eines tertiären Gewinnungsverfahrens entnommen wurde, wurde durch Zugabe von 923 g/m eines Natriumsulfo- nats zum öl vorbereitet. Jede Probe wurde mit gleichen Volumina von entionisiertem Wasser, das 5000 g/m eines äthoxylierten Nonylphenols (Surfonic-106) enthielt, in den Gleichgewichtszustand gebracht. Aus jeder Ölprobe wurden 10 cm entnommen und auf eine wäßrige Schicht gebracht. Die Proben wurden während eines Zeitraums von drei Tagen leicht verrührt, wonach aliquote Teile der wäßrigen Schichten auf Sulfonat analysiert wurden. Die Ergebnisse sind irv der folgenden Tabelle angegeben.

Auswirkung von Surfonic N-106 beim Abtrennen von Metallsulfonaten

Ölprobe	1	Löser (q/m³)	Sulfonat nach drei	in wäßr Tagen	iger Phase (q/m³)
Nr.	1	0		125
Nr.	2	5000		175
Nr.	2	0		325
Nr.	5000		780

Daraus ist ersichtlich, daß der Zusatz eines Lösers zur wäßrigen Phase die Metallsulfonatmenge, die aus dem Rohöl durch Abtrennen in die Wasserphase rückgewinnbar ist, erhöht.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Wiedergewinnung anionischer Tenside aus den beim Tensidfluten geförderten Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeiten mit einem Löser behandelt werden, um die Tenside aus der Ölphase in die Wasserphase abzutrennen und zu extrahieren. Bei der Ausführung des Verfahrens sollte der Löser den geförderten Flüssigkeiten in einer Menge zwischen ca. 0,1 Gew.-% und ca. 5,0 Gew.-%, bezogen auf die zu behandelnde Flüssigkeit, zugesetzt werden. Bevorzugt liegt die Konzentration des Lösers im Bereich von ca. 0,1 Gew.-* bis ca. 1,0 Gew.-X. Die geförderten Flüssigkeiten können in einer herkömmlichen Feld-Behandlungsanlage behandelt werden. Das Verfahren ist bei Umgebungstemperaturen oder bei Temperaturen bis zu ca. 93 ⁰C und Atmosphärendruck durchführbar. Durch das Sofort-Verfahren wird der geförderten Öl-Wasser-Emulsion die erwünschte Menge des Lösers, der in einem wäßrigen Träger enthalten sein kann, zugesetzt. Der Löser kann z. B. durch Dosierpumpen zugesetzt werden. Zum leichteren Vermischen sollte eine Rührvorrichtung vorhanden sein. Nach Ablauf einer für das Auftreten der Abtrennung ausreichenden Zeit kann das Öl mittels eines Überlauf-Staubeckens entnommen werden. Das abgeschiedene Wasser, das nunmehr nur eine sehr geringe Menge des vorher emulgierten Öls enthält, jedoch mit dem anionischen Tensid angereichert ist, steht zur Rückführung zu einer Injektionsbohrung und Fortsetzung des tertiären Gewinnungsverfahrens zur zusätzlichen Ölgewinnung zur Verfügung. Dagegen

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kann das Rohöl, dessen Tensldkonzentration stark vermindert ist, in eine Pipeline geleitet oder anderweitig zu einer Raffinerie zur Weiterverarbeitung transportiert werden.

Die resultierende wäßrige Lösung aus Tensid und Löser kann zuerst weiter auf den erwünschten optimalen Wert z. B. durch Verdampfung konzentriert werden. Alternativ können zusätzliche Tenside und geeignete Zusätze zugefügt werden, um die für das Einpressen des Tenside in die Lagerstätte für die weitere tertiäre Ölgewinnung erwünschte Zusammensetzung und Konzentration zu erzielen. Dieses System weist den zusätzlichen Vorteil einer größeren Verträglichkeit gegenüber höheren Salzgehalten und Härtebedingungen infolge des Vorhandenseins des Lösers auf. Solche Systeme sind besonders vorteilhaft in Lagerstätten einsetzbar, die bisher ein Vor- spülen erfordern, um die Salzgehalte und die Härte der Lagerstätten zu senken. Durch das Vorhandensein des Lösers ist ein erneutes Vorspülen nicht erforderlich, und der Löser kann das Abtrennen des Tensids in das öl unterdrücken.

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Claims

T-039 79 DE D-74,979-F (CLB) Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus untertägigen Lagerstätten, wobei durch Injektion eines anionischem Tensids in einer wäßrigen Einpreßmenge die Förderung gesteigert und Öl/Wasser-Emulsionen gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die geförderte Öl/Wasser-Emulsionen mit einem in einem wäßrigen Medium enthaltenen Löser behandelt werden und hierdurch das Tensid extrahiert und in das wäßrige Medium übergeführt wird.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Einpressmenge Frischwasser, Lagerstättenwasser, eine Salzlösung oder Mischungen davon enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als anionisches Tensid ein Petroleumsulfonat injiziert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das anionische Tensid ein alkoxyliertes Phenolsulfonat, ein alkoxyliertes Phenolsulfat, einen alkoxylierte η sulfonierten Alkohol, einen alkoxyüerten sulfatisierten Alkohol oder Mischungen davon enthält oder daraus bestehen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Löser wasserlösliche Alkohole oder mehrwertige Alkohole, Ätheralkohole, alkoxylierte Phenole, alkoxylierte Alkylphenole, alkoxylierte Alkohole, polyoxyalkylierte Mercaptane, sulfatisierte oder sulfonierte Derivate von alkoxylierten Phenolen,

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sulfatlslerte oder sulfonlerte Derivate von alkoxylierten Alkoholen oder Mischungen davon eingesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Medium,In das das Tensld übergeführt wurde, wieder In die Lagerstätte Injiziert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem wäßrigen Medium behandelt wird, In welchem der Löser In einer Menge von etwa 0,5 Gew.-ίΚ bis etwa 5,0 Gew.-*, vorzugsweise etwa 0,1 Gew. -% bis lfOGew.-X, enthalten ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der geförderten Flüssigkeit, bestehend aus Öl, Wasser und Tensid, der u'llöser zugegeben und hierdurch der Gehalt an Tensld im öl herabgesetzt wird.