DE3622240A1

DE3622240A1 - Verfahren zur oelgewinnung aus unterirdischen lagerstaetten

Info

Publication number: DE3622240A1
Application number: DE19863622240
Authority: DE
Inventors: Herman Mathieu Muijs; Paulus Petrus Maria Keijzer
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1987-01-08
Anticipated expiration: 2006-07-03
Also published as: GB8516920D0; NL193731B; GB2177141B; DE3622240C2; BR8603088A; NO862675D0; US4693311A; NL193731C; GB2177141A; NO862675L; NL8601502A; CA1259477A

Description

Die Erfindung betrifft die Unterstützung der Förderung von Öl aus bzw. die Verdrängung von Öl innerhalb einer unterirdischen Lagerstätte mit Hilfe von Dampfschaum.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren unter Verwendung von Dampfschaum, wie es in der US-PS 40 86 964 beschrieben ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Ölförderung nach der dort beschriebenen Technik.

Bei diesem bekannten Verfahren wird Dampf bzw. ein daraus gebildetes fließfähiges Medium in horizontal im Abstand angeordnete Stellen injiziert, und zwar in einem Teil der Öllagerstätte, in welchem die Lage eines Weges für einen Dampfstrom von der Schwerkraft und/oder der Ölverteilung bestimmt wird. Nach der Bildung eines Dampf-Kanals wird die Zusammensetzung des zu injizierenden fließfähigen Mediums geänderung, und zwar von Dampf in ein einen Dampfschaum bildendes Gemisch. Die Zusammensetzung des Gemisches richtet sich nach den Eigenschaften des Gesteins und der fließfähigen Medien in der Lagerstätte, so daß der für das Injizieren des Gemischs und um dieses durch den Dampf-Kanal zu bewegen erforderliche Druck den übersteigt - der für Dampf alleine erforderlich wäre -, jedoch geringer ist als der Druck, der zur Rißbildung oder zu einem Aufbrechen der Lagerstätte führen würde. Die Zusammensetzung und Geschwindigkeit der Injektion des Gemischs wird folglich eingestellt auf ein solches Ausmaß, daß ein Dampfschaum-Strom bei einem relativ hohen Druckgradienten innerhalb des Kanals aufrecherhalten wird, bei welchem die Wirkung der Ölverdrängung und Ausweitung des Kanals deutlich größer ist als bei der Anwendung von nur Dampf. Das Öl wird schließlich aus dem aus der Lagerstätte geförderten fließfähigen Medium gewonnen.

Die Erfindung ist nun auf ein Ölgewinnungsverfahren gerichtet, bei dem in eine Schweröl-Lagerstätte cyclisch Dampf injiziert wird und ein fließfähiges Medium aus dieser zurückströmt, wobei es zu einer Überschichtung unter der Schwerkraft oder Dichte kommen kann, in deren Folge eine Ölschicht in unmittelbare Nachbarschaft zu einer Gas oder Dampf enthaltenden im wesentlichen an Öl verarmten Zone gelangt, in welcher das injizierte Medium in unerwünschter Weise aufgenommen und zurückgehalten wird. Bei einem solchen Prozeß wird der zu injizierende Dampf mit oberflächenaktiven Komponenten vorgemischt, die zur Bildung eines Dampf-Schaums innerhalb der Lagerstätte in der Lage sind, welcher derartige physikalische und chemische Eigenschaften besitzt, daß
a) er in die Lagerstätte, ohne diese an irgendeiner Stelle zu verstopfen, mit einem Druck injiziert werden kann, der den Druck für die Injektion von nur Dampf übersteigt, jedoch geringer ist als der für ein Aufbrechen der Lagerstätte erforderliche Druck, und
b) in Berührung mit dem Lagerstättenöl derart chemisch abgeschwächt wird, daß er in Öl enthaltigem Sand mobiler ist als in Sand, der im wesentlichen ölfrei ist. Der Surfactant enthaltende Dampf wird in die Lagerstätte ausreichend langsam injiziert, um eine Front des Dampfschaums entlang der ölhaltigen Randbereiche, der an Öl nicht gesättigten Zone im Gegensatz zum Mittenbereich der Zone zu verdrängen oder verschieben. Das fließfähige Medium wird aus der Lagerstätte zu einer Zeit rückströmen, bei der ein Teil des oder der gesamte(n) Dampf(s) des Dampf-Schaums in der Lagerstätte kondensiert ist.

Im folgenden sollen einige hier gebrachte Begriffe definiert werden:

"Dampf-Schaum" bedeutet einen Schaum, d. h. eine Dispersion von Gas in einer Flüssigkeit; er ist in der Lage,
a) die effektive Mobilität oder die Leichtigkeit, mit der ein solcher Schaum oder eine solche Dispersion innerhalb eines permeablen porösen Mediums strömen kann, herabzusetzen und
b) er hat in seiner Gasphase Dampf.

"Mobilität" bzw. "Permeabilität" beziehen sich auf die effektive Mobilität oder Leichtigkeit der Strömung eines Schaums innerhalb eines permeablen porösen Mediums. Eine "Permeabilitätsverringerung" oder "Mobilitätsverringerung" bezieht sich auf die Verringerung der Leichtigkeit, mit welcher ein solcher Schaum strömen kann aufgrund eines Anstiegs der effektiven Viskosität des fließfähigen Mediums und/oder einer Verringerung der effektiven Permeabilität des porösen Mediums. Eine derartige Verringerung der Mobilität oder Permeabilität läßt sich feststellen und/oder bestimmten durch Messung der Unterschiede der Innendrucke beim Durchströmen in einen stationären Strömungszustand des fließfähigen Mediums einer Säule aus permeablem porösen Material. Die "Dampfqualität" bezieht sich auf ein beliebiges dampfhaltiges fließfähiges Medium und in diesem auf den Gewichtsanteil (%) Wasser in der Dampfphase beim Siede punkt des Wassers unter dem Druck des fließfähigen Mediums. So ist beispielsweise in einem Einkomponenten-dampfhaltigen Medium, welches vollständig aus Wasser besteht und eine Dampfqualität von 50% besitzt, die Hälfte des Wassergewichts in der Dampfphase. In einem Mehrkomponenten-Medium, welches in der Dampfphase Stickstoff enthält und in der flüssigen Phase Surfactant und Elektrolyt gelöst oder dispergiert sind und das eine Dampfqualität von 50% besitzt, ist die Hälfte des Wassergewichts des Mediums in Dampfphase. Somit läßt sich die Dampfqualität eines dampfhaltigen fließfähigen Mediums berechnen, z. B. 100 × Masse (oder Massenströmungsrate) von Wasserdampf in dem Medium, gebrochen durch die Summe der Masse (oder Massenströmungsrate) von Wasserdampf und Wasser im Medium. "Dampfschaum-bildendes Gemisch" bezieht sich auf ein Gemisch von Dampf und einer wässrigen flüssigen Lösung oder Dispersion des oberflächenaktiven Mittels oder Surfactant mit einem Teil oder der Gesamtmenge des Dampfs in der Gasphase des Dampf-Schaums. Die Gasphase kann nicht-kondensierbare(s) Gas(e) wie Stickstoff enthalten.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur verbesserten Ölverdrängung innerhalb einer unterirdischen ölführenden Lagerstätte, indem ein dampfhaltiges Medium in Verbindung mit einem oberflächenaktiven Stoff durch eine relativ dampfdurchlässige Zone dieser Lagerstätte geführt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält der oberflächenaktive Stoff zu einem wesentlichen Teil zumindest ein lineares C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat. Das dampfschaumbildende Gemisch, enthaltend das lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat, enthält zweckmäßigerweise eine wässrige Elektrolyt-Lösung und vorteilhafterweise auch ein im wesentlichen nicht-kondensierbares Gas. Oberflächenaktiver Stoff, Elektrolyt und Gas sind in entsprechenden Mengenanteilen für die Schaumbildung in Gegenwart des Lagerstättenöls vorhanden. Die Erfindung betrifft auch die so verwendeten dampfschaumbildenden Gemische enthaltend lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Förderung von Öl aus einer unterirdischen Lagerstätte bzw. zur Ölverdrängung darin. So läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch anwenden, um Öl oder eine Emulsion von Öl und Wasser abzudrängen von dem Bohrloch, während diesese gereinigt werden soll, und/oder zur Verdrängung des Öls in eine Förderbohrung.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Ölgewinnung aus einer unterirdischen Lagerstätte, indem man
a) an horizontal im Abstand liegenden Stellen innerhalb eines Teils einer Öllagerstätte Dampf injiziert und ein fließfähiges Medium bildet, in welchem die Möglichkeit eines Dampfweges unter dem Einfluß der Schwere und/oder der Ölverteilung bestimmt wird und nicht im wesentlichen begrenzt wird innerhalb zumindest der durchlässigsten Schicht des Lagerstättengesteins;
b) man zweckmäßigerweise die Dampfinjektion und Bildung des fließfähigen Mediums derart aufrechterhält, daß sich von der Injektionsstelle ein Dampf-Kanal erstreckt;
c) man die Zusammensetzung des injizierten fließfähigen Mediums von Dampf zu einem dampfschaumbildenden Gemisch verändert, welches Dampf und eine wässrige elektrolythaltige Lösung oder Dispersion eines linearen C₂₅-C₃₀-α- Olefinsulfonats als oberflächenaktiven Stoff oder Surfactant enthält, während die Bildung des fließfähigen Mediums innerhalb der Lagerstätte fortgesetzt wird;
d) man die Zusamensetzung des dampfschaumbildenden Gemischs an die Eigenschaften des Gesteins und der fließfähigen Medien in der Lagerstätte so anpaßt, daß der Druck zur Injektion des Gemischs und zur Bildung des Schaums im Dampf-Kanal den übersteigt - der für Dampf alleine nötig ist -, jedoch geringer ist als der für das Aufbrechen der Lagerstätte erforderliche Druck, und schließlich
e) man die Zusammensetzung des fließfähigen Mediums, welches in den Dampf-Kanal injiziert werden soll, derart ein stellt, daß eine gleichmäßige Strömung von Dampf und Schaum innerhalb des Kanals hinsichtlich eines relativ hohen Druckgradienten aufrechterhalten wird, bei welchem die Ölverdrängung und die Ausweitung des Kanals deutlich größer ist, als wenn nur Dampf verwendet wird, ohne daß es jedoch zu einem Verstopfen des Kanals kommt.

Die Erfindung betrifft somit ein Ölgewinnungsverfahren, bei dem cyclisch Dampf in eine unterirdische Schweröllagerstätte injiziert und ein fließfähiges Medium rückgeleitet wird, wobei in der Lagerstätte ein Überschichten aufgrund der Schwere möglich ist, wenn sie dazu niegt, unerwünscht größere Anteile von injizierten Medien aufzunehmen und festzuhalten. Dieses Verfahren besteht aus folgenden Stufen:
1. Injizieren von Dampf, gemischt mit einer linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate enthaltenden Dampf schaumbildenden Masse zur Bildung eines Dampf-Schaums, der
a) durch die Poren der Lagerstätte ohne Verstopfen irgendeines Teils der Lagerstätte verdrängt werden kann aufgrund eines Drucks, der höher ist - als er für die Verdrängung von Dampf alleine durch die Lagerstätte erforderlich ist -, jedoch der geringer ist, als er für das Aufbrechen der Lagerstätte benötigt wird, und
b) der in Berührung mit der Öllagerstätte in einem solchen Ausmaß geschwächt werden kann, daß der geschwächte Schaum deutlich mobiler ist in den ölhaltigen Poren einer porösen Masse der Lagerstätte als in ölfreien Poren;
Injizieren des Dampf-Schaum bildenden Gemischs mit einer Geschwindigkeit entsprechend einer, die langsam genug ist, daß der aus dem Gemisch gebildete Schaum schnell durch die Poren des ölhaltigen permeablen Mediums als durch die Poren eines im wesentlichen ölfreien permeablen Mediums, gedrückt wird, worauf
3. nach einer ausreichenden Einwirkungszeit zur Kondensation von einem Teil des Dampfs oder des gesamten Dampfs des injizierten Dampf-Schaum bildenden Gemischs fließfähiges Medium aus der Lagerstätte rückfließt. Das Dampf-Schaum bildende Gemisch enthält vorzugsweise Dampf, ein nicht kondensierbares Gas, ein lineares C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat als oberflächenaktives Mittel und einen Elektrolyt.

das erfindungsgemäße Verfahren führt zu nicht vorhersehbaren und überraschenden Vorteilen bei der Ölverdrängung durch die Anwendung der linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate in dem Dampf-Schaum bildenden Mittel. Enthält beispielsweise ein Dampf-Schaum bildendes Gemisch ein solches Surfactant und einen Elektrolyt in Mengen nahe dem Optimum für die Schaumbildung, führen die oberflächenaktiven Stoffe zu extrem steifen Dampf- Schäumen, deren Mobilität um viele Male geringer ist als die eines Dampf-Schaums mit anderen oberflächenaktiven Mitteln. Zusätzlich wird eine deutliche Verringerung der Mobilität des Dampf-Schaums bei Konzentrationen erreicht, die sehr viel geringer sind als sie für gleiche Mobilitätsverringerungen mit Hilfe von oberflächenaktiven Mitteln erreicht werden können, wie sie bisher als die besten für den in Rede stehendem Zweck angesehen wurden. Die Verwendung dieser linearen C₂₅-C₃₀-α- Olefinsulfonate führt zu keinen Problemen hinsichtlich der thermischen oder hydrolytischen Stabilität. Keine chemischen oder physikalischen Nachteile mit den erfindungsgemäß verwendeten Surfactants, die mit den Medien wieder gewonnen werden, wie sie aus den unterirdischen Lagerstätten gefördert werden, wurden bekannt. Bei allen diesen Sulfonaten ist das Schwefelatom der Sulfonatgruppe direkt an Kohlenstoffatome gebunden. Die oberflächenaktiven Mittel, die während der Ölförderung wiedergewonnen und geprüft worden sind, hatten die Lagerstätte bei Dampf-Temperaturen während beträchtlicher Zeiten und über große Abstände durchwandert.

Die erfindungsgemäß verwendeten Dampf-Schäume enthaltend lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate ergeben eine beträchtliche Verbesserung hinsichtlich der Mobilitätsherabsetzung gegenüber Schäumen, die mit Alkylarysulfonaten, z. B. Dodecylbenzolsulfonaten, gebildet worden sind. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Schäume zeigen sich auch überlegen gegenüber solchen, die mit C₁₆-C₂₄-α-Olefinsulfonat gebildet wurden

Nach der Erfindung wird ein System verwendet, enthaltend zumindest ein lineares C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat und Dampf, gegebenenfalls Elektrolyt und gegebenenfalls nicht kondensierbares Gas. Diese Systeme eignen sich für die Verdrängung von Öl und/oder für die Ölförderung. Von besonderer Bedeutung in dieser Hinsicht sind Dampf-Schaum bildende Systeme, bestehend im wesentlichen aus
a) Wasser, welches bei einer Temperatur im wesentlichen gleich seiner Siedetemperatur bei dem herrschenden Druck, sowohl in flüssiger als auch in Dampfphase vorliegt;
b) einem oberflächenaktiven Mittel in der flüssigen Phase in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, berechnet auf das Gewicht der flüssigen Phase, wobei das oberflächenaktive Mittel in einem wesentlichen Anteil zumindest ein lineares C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat enthält;
c) einem Elektrolyt in der flüssigen Phase in einer Menge von 0,001 Gew.-% - berechnet auf das Gewicht der flüssigen Phase - und einer Menge, welche zu einer Phasentrennung des oberflächenaktiven Mittels in der flüssigen Phase führen könnte, und schließlich
d) einem nicht-kondensierbaren Gas in der Dampfphase in einer Menge von 0,0001 bis 0,3 mol-%, berechnet auf die gesamte Molmenge in der Dampfphase.

Beispiele für lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate, wie sie nach der Erfindung verwendet werden können, sind Sulfonate, die man durch Umsetzung eines linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefins mit Schwefeltrioxid und anschließender Neutralisation der Sulfonsäure erhält. Besonders geeignet sich solche Sulfonate, die man aus im wesentlichen linearen C₂₆-C₂₈-α-Olefinen erhält.

Die unterschiedlichen Stoffe der Lagerstätte haben ein unterschiedliches Ausmaß der Wirkung auf die Verringerung der Festigkeit des Dampf-Schaums. Man sollte daher Vorversuche durchführen, um Sulfonate oder sulfonhaltige Dampf-Schaumbildende Gemische festzustellen, die sich für eine gegebene Lagerstätte optimal verhalten; dies geschieht bevorzugt durch Bestimmung des Einflusses bestimmter Sulfonate auf die Mobilität eines dampfhaltigen Mediums mit einer Dampfqualität, entsprechend der in Aussicht genommenen Lagerstätte.

Diese Untersuchungen werden vorzugsweise durchgeführt, indem dampfhaltige Medien durch eine Sandpackung geleitet werden. Die Permeabilität der Sandpackung und die Schaum-schwächenden Eigenschaften des Öls in der Sandpackung sollten zumindest im wesentlichen gleich denen der in Frage stehenden Lagerstätte sein. Vergleiche sind anzustellen über die Mobilität von dampfhaltigen Medien mit und ohne oberflächenaktiven Mitteln. Die Mobilität ergibt sich durch den Druckabfall in im wesentlichen stationären Zustand zwischen zwei Punkten, die sich zwischen Eintritt und Austritt der Sandpackung befinden und im wesentlichen frei von Randeffekten auf die Drücke sind.

In Verbindung mit den Fig. 1 und 2 werden einige Laborversuche zur Bestimmung der Dampf-Mobilität beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Prüfung mit Hilfe einer Sandpackung. Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Rohr (1) von 400 mm Länge und 8 cm² Querschnittsfläche. Ein solches Rohr wird bevorzugt angeordnet für horizontale Strömung vom Eintritt (2) zum Austritt (3). Das Rohr ist bervorzugt mit fünf Druckmeßstellen, wie sie durch die Bezugszeichen (4) bis (8) angedeutet sind, ausgestattet. Die Lage der ersten Druckmeßstelle (4) befindet sich in einem Abstand von 150 mm vom Eintritt (2) und die Lage der anderen Druckmeßstellen ist so gewählt, daß der Teil des Rohrs (1) hinter der Meßstelle (4) in gleiche Teile von 50 mm unterteilt wird. Das Rohr (1) enthält eine permeable und poröse Säule entsprechenden Materials wie eine Sandpackung, die in der Lage ist, ein adequat realistisches Labormodell einer unterirdischen Lagerstätte dazustellen.

Am Eintritt (2) können in die Sandpackung oder eine entsprechende Säule permeablen Materials getrennte Ströme von Dampf, nicht-kondensierbares Gas, wie Stickstoff, und eine oder mehrere wässrige Lösung(en) oder Dispersion(en) enthaltend das zu prüfende oberflächenaktive Mittel und/oder gelösten oder dispergierten Elektrolyten eingeführt werden. All das wird mit konstanter Masseströmung in solchen Mengenanteilen injiziert, daß Dampf der gewählten Qualität oder eine dampfhaltige Masse oder ein Dampf-Schaum bildendes Gemisch der gewählten Dampf- Qualität injiziert werden kann, das im wesentlichen homogen ist unmittelbar nach dem Eintritt in die Sandpackung.

Bei diesen Untersuchungen werden Dampf-Schaum bildende Gemische mit und ohne oberflächenaktiven Stoffen verglichen durch Bestimmung der Druckgradienten innerhalb einer Sandpackung, während diese im wesentlichen mit konstanter Masseströmung durchdrungen wird.

Eine Anzahl von Untersuchungen wurden mit verschiedenen Dampf- Schaum bildenden Gemischen unter Verwendung von Sandpackungen aus dem Lagerstättensand mit hoher Permeabilität, wie 10 darcy, durchgeführt. Die Drucke wurden mit Druckfühlern (nicht gezeigt), wie piezoelektrischen Geräten, in dem Eintritt (2) und den Meßleitungen (4, 5, 6, 7 und 8) des Rohres (1) bestimmt. Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß sie im allgemeinen vergleichbar sind mit den Ergebnissen, die man an Ort und Stelle erhält.

Bei den Laborversuchen werden die Dampf-Schaum bildenden Komponenten mit konstanter Massegeschwindigkeit injiziert, bis am Eintritt und an den Meßstellen die Drucke von im wesentlichen stationärem Zustand erreicht sind. Das Verhältnis zwischen diesen an den Meßstellen während der Strömung des Dampfs im Gemisch mit dem schaumbildenden oberflächenaktiven Mittel und Dampf alleine sind ein Maß für die Verringerung der Mobilität. Je höher das Verhältnis ist, desto fester ist der Dampf-Schaum und desto höher ist die Mobilitätsverringerung durch das Dampf- Schaum bildende Gemisch.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Ergebnisse der Vergleichsversuche mit Dampf und verschiedenen Dampf-Schaum bildenden Gemischen in Sandpackungen und zwar von Sand aus "Oude Pekela Reservoir" mit einer Permeabilität von 8 darcy. Der Rückdruck betrug 21 bar, entsprechend einer Temperatur von 215°C; Dampfinjektion erfolgte mit 600 cm³/min. Das Diagramm zeigt die Änderung des Drucks gegen den Abstand vom Eintritt (2). Die Drucke wurden am Eintritt (2) und an den Meßstellen (5, 6, 7 und 8) sowie am Austritt (3) des Rohres (1) der Fig. 1 gemessen. Kurve A bezieht sich auf die Verdrängung, wobei ein Gemisch mit einer Dampf-Qualität von 90% als Verdrängungsmittel diente. Kurve B bezieht sich auf dampfhaltiges Medium mit einer Dampf-Qualität von 90%, deren Wasserphase 0,5 Gew.-% oberflächenaktives Mittel und zwar lineares C₂₀-Olefin-Natrium- sulfonat enthielt. Kurve C bezieht sich auf ein Gemisch entsprechend Kurve B mit Ausnahme, daß das oberflächenaktive Mittel ein solches von linearem C₂₆-α-Olefin war.

Vergleicht man die Kurve C mit den Kurven A und B der Fig. 2, so geht die Überlegenheit der Permeabilitätsverringerung mit Hilfe der oberflächenaktiven Mittel in Form der erfindungsgemäß verwendeten linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate hervor.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Dampf-Schaum bildende Gemisch zum wesentlichen Teil von linearem C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonat gebildet. Derartige Stoffe, jedoch mit viel kürzeren Alkylketten, wurden bisher in Wasch- und Reinigungsmitteln für Industrie, Haushalt und Körperpflege eingesetzt.

Die erfindungsgemäß verwendeten Sulfonate leiten sich ab von einer besonderen Klasse von Olefinen, welche sich für den in Rede stehenden Zweck durch ihre Konfiguration und Anzahl an Kohlenstoffatomen im Molekül definieren läßt. Die Olefine haben 25 bis 30 Kohlenstoffatome.

Was die Molekülstruktur anbelangt, so sind diese Olefine aliphatisch und linear. α-Olefine eignen sich für das Alkylierungsverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Sulfoante. Dafür werden speziell Olefine verwendet, in denen zumindest 90% α-Olefine sind.

Besonders zweckmäßig sind Sulfonate, die sich von "Neodene = α-Olefinen"® ableiten, und zwar wegen ihrer linearen Struktur und hohem α-Olefingehalt, d. h. in jedem Fall ≦λτ95%. Derartige α-Olefine erhält man durch Oligomerisierung von Ethylen.

Lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefine werden mit Schwefeltrioxid umgesetzt, wobei man hier unter Schwefeltrioxid Verbindungen und Komplexe versteht, die SO₃ für eine Sulfonierungsreaktion enthalten oder ergeben, sowie auch SO₃ selbst. Diese Reaktion wird in bekannter Weise vorgenommen, insbesondere indem verdünntes SO₃ gasförmig mit einem dünnen Film flüssigen Olefins bei einer Temperatur von 5 bis 50°C in Berührung gebracht wird. Die Reaktion zwischen SO₃ und dem Olefin führt zu einer Sulfonsäure, die anschließend mit einer Lauge, insbesondere einem Alkalihydroxyd, -oxid oder -carbonat, neutralisiert wird.

Die spezielle Zusammensetzung der wie oben hergestellten linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate ist im Hinblick auf die Wirksamkeit bei dem erfindungsgemäßen Dampf-Schaumverfahren von besonderer Bedeutung. Die Herstellung geschieht beispielsweise durch Sulfonieren, Hydrolyse und Neutralisation der entsprechenden Olefine. Es wurde festgestellt, daß Faktoren, die üblicher Weise die Auswahl der Sulfonierungsbedingungen, wie Farbe des Produkts, Klarheit oder Reinheit, Geruch usw. bestimmen, bei der Herstellung der linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate für das erfindungsgemäße Verfahren nicht das gleiche Gewicht zukommt, wie dies bei der Waschmittelindustrie der Fall ist. Daher können die Reaktionsbedingungen außerhalb denen liegen, wie sie für α-Olefinsulfonate ansonsten wünschenswert sind und doch erhält man oberflächenaktive Mittel, die für das erfindungsgemäße Verfahren als Dampf-Schaum bildendes Gemisch geeignet sind.

Um Produktstabilität zu gewährleisten, wird üblicherweise eine verdünnte Lösung oder Dispersion des linearen C₂₅-C₃₀-α -Olefinsulfonats hergestellt, z. B. Produkte, die in Wasser 15 bis 30 Gew.-% wirksame Stoffe enthalten. Solche Produkte lassen sich direkt nach der Erfindung zur Bildung von Dampf-Schaum bildenden Gemischen verwenden.

Brauchbare lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate, die im allgemeinen wie oben hergestellt worden sind, sind handelsübliche Produkte.

Die Festigkeit des Schaums aus Dampf-Schaum bildenden Gemischen, enthaltend lineare C₂₅-C₃₀-α-Olefinsulfonate, neigt zur Erhöhung bei Anstieg des Anteils an oberflächenaktivem Mittel und/oder Elektrolyt. Auch gibt es ein optimales Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel und Elektrolyt, bei welchem die Oberflächenaktivität maximal ist.

Das erfindungsgemäße Dampf-Schaum bildende Gemisch kann einen Dampf-Schaum bilden, der die effektive Mobilität des Dampfes auf weniger als etwa 1/10 und sogar 1/50 bis 1/110 der Mobilität herabsetzt, die in einem porösen permeablen Medium ohne oberflächenaktiver Substanz zu erwarten wäre.

Der Dampf für das erfindungsgemäße Verfahren kann Trockendampf, Naßdampf, überhitzter Dampf oder Dampf niederen Wertes sein, in dem das das Kondensat und/oder die flüssigen Bestandteile verträglich sind mit den - bzw. nicht behindern die - Schaumbildenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gemischs. Die Dampf-Qualität des erzeugten Dampfs und/oder die Menge von wäsriger Flüssigkeit, mit der er gemischt ist, kann derart sein, daß die Dampf-Qualität des Gemischs vorzugsweise zwischen 10 und 90% liegt. Der angestrebte Dampf-Schaum wird zweckmäßigerweise hergestellt durch Mischen des Dampfs mit einer oder mehreren wässrigen Lösung(en) der oberflächenaktiven Stoffe und gegebenenfalls Elektrolyt. Der Wassergehalt dieser wässrigen Lösungen muß natürlich bei der Bestimmung der Dampf-Qualität des Gemischs berücksichtigt werden.

Als nicht kondensierbares Gas, wie es zweckmäßigerweise für das Dampf-Schaum bildende Gemisch nach der Erfindung verwendet wird, kann es sich um ein beliebiges Gas handeln, welches
a) bei den Temperaturen (100 bis 350°C) und Drucken (1 bis 100 bar), unter welchen das Dampf-Schaum bildende Gemisch bevorzugt in die Lagerstätte injiziert und darin verdrängt wird, keine oder geringe Kondensation erfährt, und
b) im wesentlichen inert ist gegenüber dem schaumbildenden oberflächenaktiven Mittel und den anderen Komponenten des Gemischs bzw. mit diesen verträglich ist. Bevorzugt wird Stickstoff, jedoch können auch andere inerte Gase wie Luft, Ethan, Methan, Abgas, Heizgas oder dergleichen verwendet werden. Die Konzentration an nicht-kondensierbarem Gas in dem Dampf-Schaumgemisch liegen zwischen 0,0001 und 0,3 mol-%, vorzugsweise zwischen 0,001 und 0,2 mol-%, insbesondere zwischen 0,003 und 0,1 mol-% der Gasphase des Gemischs.

Bei dem zu verwendenden Elektrolyten kann es sich um einen solchen handeln, wie er als Alkalisalz in der US-PS 40 86 964 beschrieben ist. Eine wässrige Lösung kann angewandt werden, die eine Elektrolytmenge im wesentlichen gleich im Aussalzeffekt zu einer Natriumchlorid-Konzentration von 0,001 bis 10% der flüssigen Phase des Dampfs ist, nicht jedoch ausreichend, um eine nennenswerte Aussalzung hervorzurufen. Ein Teil oder der ganze Elektrolyt kann ein anorganisches Salz, wie Alkalisalz, z. B. Alkalihalogenid, insbesondere Natriumchlorid, sein. Andere anorganische Salze wie Halogenide, Sulfonate, Carbonate, Nitrate oder Phosphate von Erdalkalimetallen können auch verwendet werden.

Im allgemeinen sind Elektrolyt-Konzentrationen geeignet, die in etwa den gleichen Effekt auf die Mobilitätsverringerung des Schaums aufweisen, wie eine Natriumchlorid-Konzentration von 0,001 bis 5 Gew.-%, jedoch weniger als der für das Aussalzen benötigte Anteil der flüssigen Phase des Dampf-Schaum bildenden Gemischs. Die Elektrolyt-Konzentration kann auf derselben Basis berechnet zwischen 0,001 und 10% liegen.

Bei der Aufstellung der Rezeptur für das Dampf-Schaum bildende Gemisch nach der Erfindung bzw. zur Herstellung der Masse kann der Dampf aus jeder beliebigen, üblicherweise vorhandenen Dampf-Erzeugungsanlage stammen. Ein in die Lagerstätte zu injizierender Dampfstrom wird bevorzugt erzeugt und gemischt im wesentlichen an der Oberfläche oder an irgendeiner Stelle im Bohrloch mit den bestimmten Anteilen von nicht-kondensierbarem Gas, wässriger Elektrolytlösung und schaumbildendem oberflächenaktiven Mittel. So kann beispielsweise in einem solchen Gemisch die Qualität des Dampfs, der erzeugt wird, und die Konzentration des Elektrolyten und der oberflächenaktives Mittel enthaltenden wässrigen Flüssigkeit, mit welcher er gemischt wird, bevorzugt derart sein, daß
1) der Anteil an wässriger Flüssigkeit, gemischt mit trockenem Dampf, der in die Lagerstätte injiziert wird, ausreicht, um ein dampfhaltiges Medium mit einer Dampf-Qualität von 10 bis 90% - vorzugsweise 30 bis 80% - zu bilden;
2) der Gewichtsanteil an in der wässrigen Flüssigkeit gelöstem oder dispergiertem oberflächenaktivem Mittel 0,01 bis 10, vorzugsweise 1 bis 4, beträgt und
3) der Anteil an nicht-kondensierbarem Gas 0,0003 bis 0,3 mol-% der Gasphase des Gemischs ausmacht.

Claims

1. Verfahren zur Verdrängung von Öl innerhalb einer ölführenden unterirdischen Lagerstätte mit Hilfe eines dampfhaltigen fließfähigen Mediums in Verbindung mit einem oberflächenaktiven Mittel durch eine relativ Dampf-permeable Zone innerhalb der Lagerstätte, dadurch gekennzeichnet, daß man ein oberflächenaktives Mittel verwendet, welches zu einem wesentlichen Teil zumindest ein lineares C₂₅-C₃₀-α- Olefinsulfonat enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Elektrolyten in der Strömung innerhalb der Lagerstätte in Verbindung mit dem dampfhaltigen Medium verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen nicht kondensierbares Gas in der Strömung innerhalb der Lagerstätte in Verbindung mit dem dampfhaltigen Medium verwendet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel zu einem wesentlichen Teil ein Sulfonat enthält, welches erhalten worden ist durch Umsetzung eines linearen C₂₅-C₃₀-α-Olefins mit Schwefeltrioxid und anschließender Neutralisation der erhaltnen Sulfonsäure.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sulfonat verwendet, welches sich von linearen C₂₆-C₂₈-α-Olefinen ableitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man im Dampf-Schaum bildenden Gemisch eine wäßrige flüssige Phase enthaltend 0,01 bis 10 Gew.-% lineare(s) C₂₅-C₃₀-α- Olefinsulfonat(e) verwendet.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu oder anstelle von Stickstoff oder einem anderen nicht kondensierbaren Gas Elektrolyt bis 10% in der flüssigen Phase verwendet wird.