DE3539548A1 - Verfahren zum abbau einer viskosen mikrobiologischen polysaccharid-zubereitung - Google Patents
Verfahren zum abbau einer viskosen mikrobiologischen polysaccharid-zubereitungInfo
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Description
Verfahren zum Abbau einer viskosen mikrobiologischen Poly saccharid-Zubereitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau einer viskosen mikrobiologischen Polysaccharid-Zubereitung.
Das Verfahren betrifft besonders den Abbau von Polysaccharid-Zubereitungen,
die unter anderem angewandt werden zur Bohrlochkompletüerung, als Spülflüssigkeiten bei der Herstellung
von Bohrlöchern zur Erdöl- und Erdgasgewinnung sowie als Förderflüssigkeiten. Die Polysaccharide werden in
diesen Flüssigkeiten bzw. fließfähigen Medien angewandt, um deren Viskosität zu erhöhen. Eine erhöhte Viskosität verringert den Flüssigkeitsverlust und erhöht die Fähigkeit der Flüssigkeit, Feststoffe
zu tragen. Um annehmbare Produktivitäten zu erzielen, muß die viskose Polymerlösung, die in die Reservoir-Formation
während der Komplettierung, Überarbeitung und/ oder Bohroperation eingedrungen ist, so schnell wie möglich
abgebaut werden. Das wird üblicherweise erreicht, indem entweder Säure in die Flüssigkeit selbst eingebaut wird
oder durch ein Nachspülen mit Säure, wodurch etwaige noch
*) (workover fluids)
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Λ-
verbliebene Flüssigkeit abgebaut wird, die die Durchlässigkeit der Formation in der Nähe des Bohrloches verschlechtern
würde. Es hat sich nun gezeigt, daß Polysaccharid-Zubereitungen unerwartet schnell durch den Zusatz von
Säure abgebaut werden können wenn derartige Zubereitungen hohe Gehalte an bestimmten Salzen aufweisen. Weitere Untersuchungen
haben gezeigt, daß unter solchen Bedingungen die Übergangstemperatur des Biopolymers wesentlich sinkt.
Die Übergangstemperatur Tm ist die Temperatur, oberhalb der Biopolymere eine Veränderung nach einem weniger geordneten
Zustand hin erleiden, wie es angegeben ist in einer Ver-Öfffentlichung
der Society of Petroleum Engineers of AIME (SPE 12085), die bei der 58. Annual Technical Conference
and Exhibition in San Francisco, CA, vom 5. bis 8. Oktober 1983 abgehalten wurde. Es ist überraschend, daß der
schnelle Abbau des Biopolymers besonders deutlich ist, wenn die Temperatur, bei der Säure zugesetzt wird, nahe der
Übergangstemperatur (Tm) liegt. Daher bedeutet es einen erheblichen Vorteil, daß die vorliegende Erfindung die
Möglichkeit eröffnet, die Übergangstemperatur so zu steuern, daß sie nahe der Temperatur des Öl- und/oder Gasreservoirs
liegt, die üblicherweise die Bodentemperatur des Bohrloches ist. So wird es durch das erfindungsgemäße
Verfahren möglich, daß Biopolymere, zum Beispiel in Bearbeitungs- und Komplettierungslösungen oder Bohrflüssigkeiten,
die nicht mehr verwendet werden, schnell abgebaut werden können.
Die vorliegende Erfindung liefert daher ein Verfahren zunAbbau einer viskosen mikrobiologischen Polysaccharid-Zubereitung,
die bei der Öl- und/oder Gasgewinnung angewandt worden istymit Hilfe von Säure, wobei die Polysaccharid-Zubereitung
eine solche Menge eines Salzes oder Salzgemisches enthält, die ausreicht, um die Übergangstemperatur
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•5'
des Polysaccharide so einzustellen, daß sie nahe der Temperatur des Reservoirs liegt.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Flüssigkeiten
können klare " Salz-Lösungen oder Salz-rLösungen sein, die
durch Säure abbaubare überbrückende Teilchen enthalten, um ein wesentliches Eindringen der Salz-Lösung in die Formation
zu verhindern. Die Flüssigkeiten enthalten große Mengen an Salzen, üblicherweise Metallhalogeniden.
Vorzugsweise ist das Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlorid-, Bromid- und Jodidionen enthaltenden
Salzen.
Besonders bevorzugt ist aus wirtschaftlichen Gründen die Verwendung von CaBr? und/oder ZnBr „ oder deren Gemischen
in Konzentrationen von vorzugsweise 5 bis 80 % (Gew./Vol .).
Das Polysaccharid ist vorzugsweise gebildet worden durch einen Mikroorganismus aus der Gruppe bestehend aus Arten
von Xanthomonas, Pseudomonas, Agrobakterium, Rhizobium,
Alkaligenes, Beijerincka und Sclerotium.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer durch Säure abbaubaren viskosen mikrobiologischen
Polysaccharid-Zubereitung zur Verwendung bei der Öl- und/oder Gasgewinnung, umfassend die Herstellung einer
Polysaccharid-Lösung, die eine ausreichende Menge eines Salzes oder Salzgemisches enthält, um die Übergangstemperatur
des Polysaccharids so einzustellen, daß sie nahe der Arbeitstemperatur des Reservoirs bzw. der
Lagerstätte liegt. Die Erfindung betrifft ferner eine mikrobiologische Polysaccharid /Salz-Zubereitung, umfassend
0,03 bis 5 % (Gew./Vol.) Polysaccharid, das von einem Mikroorganismus wie oben 'angegeben gebildet worden ist
und mindestens 50 bis 80 % (Gew./Vol.) Salz und 5 (15) bis 95%
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(Gew./Vol.) Wasser.
Wie · angegeben, kann zu der Zubereitung Säure zugesetzt werden und eine derartige Zubereitung ist bevorzugt.
Eine andere bevorzugte Ausfuhrungsform ist eine
mikrobiologische Polysaccharid /Salz-Lösung, bei der die Übergangstemperatur des Polysaccharids 0 bis 200C von der
Temperatur des Öl- oder Gaslagers abweicht, in. dem die Zubereitung angewandt wird.
Obwohl besonders die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Zubereitung auf dem Gebiet der Bohrung
und/oder Komplettierung von Erdöl- bzw. Gasbohrungen erwähnt ist, ist zu bemerken, daß im Zusammenhang mit Arbeiten
auf Ölfeldern das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann zur Stimulierung, Ansäuerung und Erhöhung
der tsekuriären oder tertiären) Ölförderung, wobei die durch
Injektion von nicht richtig hergestellten Polylsaccharid-Lösungen verlorengegangene
Durchlässigkeit wieder hergestellt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden,
daß die Polysaccharid /Salz-Lösung abgebaut wird, nachdem die Komplettierung und/oder Bearbeitung vollständig
ist,durch einfaches Spülen des Bohrloches mit Säure. Wenn die Salzkonzentration in dem Bohrloch jedoch nicht
ausreicht, um die Übergangstemperatur des Polysaccharids auf einen Wert zu verringern, der nahe der Arbeitstemperatur
der Lagerstätte liegt, kann zusätzliches Salz zugesetzt werden, bevor der Abbau mit Säure eingeleitet
wird. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß das Vermischen der Zubereitung mit hoher Salzkonzentration
mit der Flüssigkeit der Formation zu einer Abnahme der Salzkonzentration an der Stelle führen kann, an der
das Biopolymer abgebaut werden soll. Folglich steigt die Übergangstemperatur Tm des Biopolymers. Um dieses Ver-
Λ-
dünnungsproblem zu überwinden, sollte man SalzZubereitungen
injizieren mit einer Konzentration, die das 1,5 bis 2-fache (oder darüber) der Konzentration ausmachen, die
erforderlich ist, um Tm in die Nähe der Lagerstättentemperatur zu bringen, wenn keine Verdünnung der Salzformation
eintreten würde.
Eine dritte Arbeitsweise besteht darin, Säure und Salz gleichzeitig zu einer Biopolymer - Zubereitung zuzusetzen,
die abgebaut werden soll. Ein vierter Weg zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
das Salz mit der Säure zu vermischen, wobei dieses Gemisch, wenn es mit der Biopolymer-Zubereitung in Kontkt
kommt, diese abbaut. Eine fünfte Möglichkeit ist das Zusammenbringen einer vorgemischten Polysaccharid /Säure-Lösung
mit einer Salzlösung, um einen schnellen Abbau einzuleiten. Ein weiterer Weg zur Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, Polysaccharid, Säure und Salz bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
zu vermischen. Ein schneller Abbau tritt ein, wenn das Gemisch nahe an die Übergangstemperatur des Biopolymers in dieser Zubereitung
erwärmt wird. Wenn das Einbringen der Salzzubereitung
mit hoher Konzentration nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt, können selektive Einbringwerkzeuge
angewandt werden, um dieses Problem zu überwinden. Derartige Einbringwerkzeuge pressen die Salzzubereitung
mit hoher Konzentration in die Formation dorthin, wo sie erwünscht ist, d.h. dorthin, wo das Biopolymer vorhanden
ist, das abgebaut werden soll.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Zeichnungen näher erläutert.
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.8·
Das Absinken der Übergangstemperatur Tm einer wäßrigen Biopolymer-Lösung, die etwa 5 bis 10 % (Gew./Vol.) PoIysaccharid.
; enthält ("SHELLPID"-S) wurde in Salzmedien, die Ca-Salze
enthielten, gemessen. Das "S-" zeigt an, daß das Biopolymarein Heteropolysaccharid
van Succinoglukan-Typ ist, das. gebildet worden ist von Mikroorganismen
wie NCIB 11592 und NCIB 11883. Aus Figur 1 geht
deutlich hervor, wie Tm oberhalb einer bestimmten Salzkonzentration absinkt. Es ist zu erkennen, daß die vorliegende
Erfindung für die folgenden praktischen Anwendungen geeignet ist. Die Übergangstemperatur eines Biopolymers
kann durch entsprechende Auswahl der Art der Salzlösung und der Konzentration ziemlich genau gesteuert
werden. Die Abbaugeschwindigkeit des Biopolymers kann gesteuert werden durch Auswahl der entsprechenden Zusammensetzung
der Salzlösung für eine spezielle Lagerstättentemperatur. Wie oben beschrieben, kann die Säure in die
KomplettLerungf lüssigkeit eingebaut werden, um eins gewünschte Halbwertzeit (tr« , d.h. die Zeit, die erforderlich ist,
um 50 % der anfänglichen Viskosität beim Abbau mit Säure zu erreichen) zu erzielen.
Die Abbaugeschwindigkeit von "SHELLFLO"-S wurde in zwei
Salzlösungen bestimmt und zwar einmal mit niedriger Salz konzentration und einmal mit hoher Salzkonzentration.
Salzlösung 1 Salzlösung 2
NaCl 1% (Gew./Vol.) CaBr3 57 % (Gew.AoI.)
CaCl2 0,1 % (Gew./Vol.) Tm 45°C
Tm 700C
Tm 700C
Die Abbaugeschwindigkeit (Verlust der Viskosität) wurde in Gegenwart von 5 % (Gew./Vol.) HCl als Funktion der
Temperatur gemessen. Figur 2 zeigt eine Kurve, bei der l/tj.,-) als Funktion der Temperatur aufgetragen ist. Die
Λ-
Geschwindigkeit nimmt deutlich scharf zu, wenn Tm erreicht wird. Bei 45°C war bei der geringen Salzkonzentration der
t5fl-Wert 19 Stunden, während bei 44°C bei CaBr2-Lösung
der Wert für tgQ 2 Minuten betrug.
"SHELLFLO"-XA ist ein flüssiges Konzentrat eines Biopolymers vom Xanthan-Typ (5 bis VO % (Gew./VoI,) aktive Bestandteile).
Tm für "SHELLFLO"-XA wurde in Lösungen von CaBr- gemessen. Figur .3 zeigt, wie Tm von etwa 700C auf etwa
300C abnahm -, wenn die Konzentration von CaBr2 von
28,5 auf 57 % (G,ew./Vol.) (100 bis 200 lb/bbl) zunahm.
Die Abbaugeschwindigkeit von "SHELLFLO"-XA wurde in drei
Salzlösugen bestimmt:
Salzlösung 1 Salzlösung 2 Salzlösung 3
NaCl 1%(Gew.Aol.) CaBr2 42, 8% (G.ew./vol.) CaBr3 57%(Gew./Vol.)
CaCl2 0,1%(Gew.AoI.)
Tm> 1000C Tm 50 - 55°C Tm 30 - 35°C
Die Abbaugeschwindigkeit (Verlust der Viskosität) wurde in Gegenwart von 5 % (Gew.AoI.) HCl als Funktion der
Temperatur gemessen. Figur 4 zeigt eine Kurve, bei der Vt50 als Funktion der Temperatur aufgetragen ist. Die
Geschwindigkeit nimmt im Bereich von Tm scharf zu. In Salzlösung 1 betrug die Halbwertzeit für den Viskositätsverlust trn bei 500C über 4 Stunden, während in Salzlösung
2 t50 nur 5,3 Minuten bei 400C war.
durch Biopolymer verstopft war
Eine Sandpackung mit einem Durchmesser von 2 cm, die ein
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2 cm tiefes Bett von Sand mit einer Korngröße von 1,27
bis 1,574 mm (8 bis 10 mesh) auf einem 6,5 cm tiefen
Bett von mit Säure gewaschenem Sand von einer Korngröße von 0,127 bis 0,318 mm (40 bis 100 mesh) auf einem porösen
Glassinter Nr. 1 enthielt, wurde vorbereitet. Die Durchflußgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten durch die
Sandpackung unter hydrostatischem Druck wurden gemessen. Die Anfangsgeschwindigkeit des Durchflusses von Wasser
durch das Bett betrug 32 ml/min. Das Bett wurde dann verstopft durch Durchleiten von 100 ml einer schlecht gemischten
Lösung, enthaltend 5 g/l "SHELLFLO"-XA (in einer Salzlösung enthalten 15 % (Gew./Vol.) NaCl + 1,5 % (Qew./Vol.)
CaCl- ). Weitere 300 ml der Lösung, enthaltend 10 g/l Xanthan wurden durch das Bett geleitet. Das Bett wurde dann
mit 100 ml 5%-i.ger.-(Gew./Vol.) HCl behandelt. Die Durchfl.u ßgeschwindigkeit
der Säure betrug weniger als 3 ml/min und nahm mit zunehmendem durchgeleiteten Volumen kaum zu.
Das Bett wurde dann mit 200 ml 5 %-iger (Gew./vol.) HCl-Lösung, enthaltend 57 % (Gew./Vol.) (2001b/bbl) CaBr2
behandelt. Es trat eine schnelleZunahme der Fließgeschwindigkeit
auf über 19 ml/min nach Durchgang von 100 ml ein.
Wasser lief durch diese behandelte Sandpackung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 25 ml/min, was anzeigt, daß
im wesentlichen die ursprüngliche Durchlässigkeit wieder erreicht worden war.
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- Leerseite
Claims (9)
1. Verfahren zum Abbau einer viskosen mikrobiologischen
Polysaccharid-Zubereitung, die bei Arbeiten an Öl- und/oder
Gas-Lagerstätten angewandt worden ist mit Hilfe einer Säure, dadurch gekennzeichnet , daß eine
solche Menge eines Salzes oder Salzgemisches zugesetzt wird, die ausreicht, die Übergangstemperatur des Polysaccharide
auf einen Wert nahe der Arbeitstemperatur der Lagerstätte einzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Salz ausgewählt wird aus der Gruppe
von Salzen, die Chlorid-, Bromid- und/oder Jodidionen enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Salz CaBr2 und/oder ZnBr2 ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet , daß die Salzkonzentration im Bereich von 5 bis 80 % (Gew./Vol.) liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet , daß das Polysaccharid gebildet
worden ist von einem Mikroorganismus aus der Gruppe
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der Xanthomonas-, Pseudomonas-, Agrobacterium-, Rhizobium-,
Alkaligenes-, Beijerincka- und Sclerotiumarten oder von
einem Gemisch von mindestens zwei Mikroorganismen aus dieser Gruppe.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man das Salz oder Salzgemisch
zu der Polysaccharid-Lösung zusetzt,die durch Säure abgebaut
werden soll.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Polysaccharid-Zubereitung,
die zumindest 0,03 bis 5 % (Gew./Vol.) Polysaccharid enthält, 50 bis 80 % (Gew./Vol.) Salz und Ί5 bis 95 % (Gew./Vol.)
Wasser zusetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man der Polysaccharid-Zubereitung
gleichzeitig Säure zusetzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet , daß man die Übergangstemperatur der Polysaccharid-Zubereitung auf einen Wert einstellt,
der 0 bis 200C von der Temperatur der Öl- oder
Gaslagerstätte entfernt ist, in der die Zubereitung angewandt wird.
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