DE4224234A1

DE4224234A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserten erdoelgewinnung aus einer erdoelfuehrenden formation

Info

Publication number: DE4224234A1
Application number: DE4224234A
Authority: DE
Inventors: Souza Adrian D
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1993-01-28
Also published as: US5193617A; CA2074044A1

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur verbesserten Erdölgewinnung aus einer ölführenden Formation. In bevorzugter Weise betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einführen eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. eines Tensids in eine ölführende Formation.

Bei der Erdölgewinnung aus Lagerstätten wird durch den Einsatz von primären Produktionstechniken (d. h. Einsatz von nur der anfänglichen Formationsenergie zur Gewinnung des Rohöls), gefolgt von der sekundären Technik des Wasserflutens, kann nur etwa 60% bis 70% des ursprünglich in der Formation vorhandenen Öls gewonnen werden.

Weiterhin ist der Einsatz von bestimmten verbesserten Ölgewinnungstechniken ("enhanced oil recovery techniques") (EOR) im Stand der Technik bekannt. Diese Techniken können im allgemeinen als auf thermischen Gewinnungsmethoden basierend klassifiziert werden, d. h. unter Verwendung von Dampf oder einem Gasdrive- bzw. Gasinjektions-Verfahren, das unter mischbaren oder nicht-mischbaren Bedingungen betrieben werden kann. Typische Gase, die bei dem Gasinjektions- Verfahren eingesetzt werden, umfassen solche, auf die normalerweise Bezug genommen wird, wie nicht-kondensierbare Gase, z. B. Stickstoff, Kohlendioxid, Methan, Mischungen aus Methan mit Ethan, Propan, Butan oder höheren Kohlenwasserstoff-Homologen.

Bei jedem dieser EOR-Verfahren wurde es vorgeschlagen, ein grenzflächenaktives Mittel bzw. ein Tensid einzutragen, um die Effektivität des einzelnen Verfahrens zu erhöhen. Z.B. wurden eine Zahl von kommerziell erhältlichen grenzflächen aktiven Mitteln zusammen mit einem Dampfstrom injiziert, um eine Dampf-Schaum-Überflutung herzustellen. Die grenzflächenaktiven Mittel bilden einen Schaum, der den Dampffluß in den Teil der Formation hemmt, der nur eine restliche Ölsättigung enthält, zu dem Zweck, um physikalisch die Volumina zu blockieren, durch die der Dampf auf andere Weise eine Abkürzung finden würde. Dies zwingt den Dampf dazu, die gewinnbaren Kohlenwasserstoffe aus den kleineren Teilen der Lagerstätte zu dem Förderungsbohrloch zu entfernen. Grenzflächenaktive Mittel wurden ebenso im Bereich von Gasdrive-Verfahren eingesetzt, um ein ähnliches Problem zu umgehen, das ein Umleiten des nicht-kondensierbaren Gases, z. B. CO₂, durch Poren der Lagerstätte betrifft.

In typischer Weise wird ein grenzflächenaktiver Stoff gemäß einem Stoßinjektionsverfahren eingebracht, bei dem der grenzflächenaktive Stoff kontinuierlich über einen Achtstunden-Zeitraum eingebracht wird, um einen Schaum in der Lagerstätte zu bilden, wobei die Schaumbildung durch eine Erhöhung des Bohrlochdruckes von z. B. 2,76 · 10³ KPa bis 3,45·10³ KPa (400 psi bis 500 psi) sichtbar gemacht werden kann. Der Tensidfluß wird dann für das Gleichgewicht des Zyklus gestoppt, z. B. 16 Stunden in dem traditionellen 24 Stunden Zyklus. Da viele Schäume sich relativ schnell abbauen, kann es sein, daß im wesentlichen kein Schaum mehr in der Formation während eines Großteils dieses 24 Stunden Zyklus vorhanden ist.

Somit besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren, bei dem man einen effektiveren Einsatz des Tensids während eines EOR-Verfahrens ausnutzen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einführen eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. Tensids in eine öltragende Formation zur Verfügung zu stellen, das es gestattet, die einzusetzende Tensidmenge herabzusetzen, während zur gleichen Zeit der Schaum in der Formation aufrechterhalten wird. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Kontrolle des Mikrostoßeinführung eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. Tensids in eine öltragende Formation zur Verfügung gestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 15 gelöst.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zum Einführen eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. Tensids in eine ölführende Formation. Insbesondere umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl von Tensid-Mikrostoß-Injektionen, wobei jede Injektion aus einer "Einlaßzeit" besteht, während der der grenzflächenaktive Stoff in die Formation eingeführt wird und aus einer "Abschaltzeit" besteht, während der der Tensidfluß gestoppt wird.

Die "Einlaßzeit" wird ausgewählt, basierend auf der Zeit, die für den grenzflächenaktiven Stoff benötigt wird, um einen Schaum in der Formation zu bilden, während die "Abschaltzeit" ausgewählt wird, basierend auf einem Zeitraum, der für den gebildeten Schaum benötigt wird, um sich auf einen vorbestimmten Grad abzubauen.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Verfahren aus einem Zweistufenverfahren, das eine erste Stufe umfaßt, in der das Tensid anfänglich in die Formation für eine Zeit eingebracht wird, die ausreichend ist, um Schaum in der Formation zu bilden, und das eine zweite Stufe umfaßt, die die Vielzahl von Tensid-Mikrostoß injektionen umfaßt und die den gewünschten Schaumbildungsgrad in der Formation aufrechterhält.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Kontrolle des Mikrostoßinjektionsverfahrens.

Die Erfindung wird nun anhand der Beispiele und Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Zweistufenprozeß gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Ergebnis von Beispiel 1, das im folgenden weiter unten in der Beschreibung erscheint.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einführen eines Tensidstroms in eine ölführende Formation während eines verbesserten Ölgewinnungsverfahrens. Dieses Verfahren kann effektiv bei jedem dieser verbesserten Ölgewinnungsverfahren, die im Stand der Technik genannt werden, eingesetzt werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird dieses Verfahren entweder mit einer thermischen Gewinnungstechnik unter Verwendung von Dampf oder einer auf Gasdrive bzw. Gasinjektion basierenden Technik eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die "Mikrostoß injektion" eines Tensidstroms in die Formation. Unter "Mikrostoßinjektion" ist eine zyklische Injektion zu verstehen, die auf der Bildung und dem Abbau von Schaum innerhalb der ölführenden Formation beruht.

In einer Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren einen Zweistufenprozeß. Die erste Stufe umfaßt das anfängliche und vorzugsweise kontinuierliche Einbringen eines grenzflächenaktiven Stoffes bzw. eines Tensids in die ölführende Formation, auf die Weise, daß ein gewünschter Schaum gebildet wird. Wenn einmal der gewünschte Schaumbildungsgrad erreicht ist, tritt das Verfahren in die zweite Stufe ein, d. h. die Vielzahl von Tensid- Mikrostoßeintragungen in die Formation, um den gewünschten Schaumbildungsgrad in der Formation aufrechtzuerhalten. Diesbezüglich siehe z. B. Fig. 1.

Insbesondere umfaßt der Mikrostoßinjektions-"Zyklus" eine "Einlaßzeit", während der das Tensid in die Formation eingebracht wird und die die Zeit ist, die notwendig ist, um den Schaum in der Formation zu bilden, wie durch bekannte Techniken, wie durch den Druckanstieg bei z. B. dem Bohrlochkopf, bestimmt wird, und eine "Abschaltzeit", in der der Tensidfluß gestoppt wird und die die Zeit ist, die mit einem vorbestimmten Schaumabbaugrad verknüpft ist, wobei der Abbau durch die Erniedrigung durch den entsprechenden Druckabfall veranschaulicht wird.

Insbesondere ist die minimale "Einlaßzeit", die mit einem besonderen grenzflächenaktiven Stoff assoziiert ist, die Zeit, die notwendig ist, um den erwünschten Druckabfall in der Formation zu erzielen.

Vorzugsweise ist die "Abschaltzeit" charakterisiert durch die Zeit, die assoziiert ist mit einem Abfall in dem Bohrlochkopf-Druckanstieg von nicht größer als etwa 90%, insbesondere nicht größer als 50%, ganz besonders bevorzugt nicht größer als 10% relativ zu dem Bohrlochkopf-Druckanstieg am Ende der "Einlaßzeit".

Wenn z. B. der Druckanstieg während der ersten Stufe des Verfahrens 6,9 · 10² KPa (100 psi) ist, z. B. von 2,76 · 10³ KPa (400 psi) am Anfang des Prozesses bis 3,45·10³ KPa (500 psi), dann ist es bevorzugt, daß der Druckabfall während der "Abschaltzeit" nicht mehr als 90% des Drucks in der Abwesenheit eines zugefügten Tensids beträgt, z. B. ein Abfall von 3,45 · 10³ KPa (500 psi) auf 2,83 · 10³ KPa (410 psi), vorzugsweise sollte der Abfall nicht mehr als 50%, z. B. auf 3,10·10³ KPa (450 psi), ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10%, z. B. auf 3,38·10³ KPa (490 psi), betragen.

Die grenzflächenaktiven Stoffe bzw. Tenside, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden können, schließen solche ein, die traditionell bei verbesserten Ölgewinnungsverfahren eingesetzt werden, z. B. thermischen Techniken mit der Wahl eines besonderen grenzflächenaktiven Stoffes, der von der besonderen EOR-Technik, die eingesetzt wird, der Lager stätten-Lithologie bzw. der Lagerstätten-Gesteins beschreibung und der Lagerstätten-Sohle abhängt.

Die Berechnung der Zeitabschnitte, die mit der Schaumbildung und dem -abbau für ein besonderes grenzflächenaktives Mittel verbunden sind, kann durch solche Mittel vorgenommen werden, die in dem Stand der Technik bekannt sind, z. B. durch Bestimmen des Anstiegs und des Abfalls im Druck direkt in dem Bohrloch oder dem Druckabfallsanstieg und -abfall im Labor durch die Verwendung von Sandpack- und Kernflut-Verfahren. Vorzugsweise beruhen die Berechnungen auf Bohrlochkopf-Druckmessungen.

Obwohl es von dem besonderen Tensid, das eingesetzt wird, abhängt, beträgt die "Einlaßzeit" vorzugsweise weniger als etwa 15 Minuten, besonders bevorzugt weniger als etwa 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als etwa 2 Minuten, während die "Abschaltzeit" vorzugsweise weniger als etwa 1 Stunde, besonders bevorzugt weniger als etwa 10 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als etwa 5 Minuten beträgt. Anders ausgedrückt beträgt die gesamte Zykluszeit vorzugsweise weniger als etwa 2 Stunden, besonders bevorzugt weniger als 30 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als 10 Minuten, und in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform etwa 5 Minuten.

Sobald einmal diese Zeitabschnitte, die mit einem besonderen grenzflächenaktiven Mittel verwendet werden, ausgewählt sind, kann die Tensid-Mikrostoßinjektion durch jede wirksame Kontrollvorrichtung, die in dem Stand der Technik bekannt ist, kontrolliert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine doppelte automatische Kontrollanordnung eingesetzt. Diese doppelte Kontrollanordnung umfaßt eine erste Kontrolleinrichtung, die die "gesamte Zykluszeit", wie oben diskutiert wurde, kontrolliert und eine zweite Kontrolleinrichtung, die den Prozentgehalt der gesamten Zykluszeit kontrolliert, die die "Einlaßzeit" ist. Diese zweifache Anordnung erlaubt die automatische Kontrolle des Mikrostoßinjektionsverfahrens.

Zum Beispiel ist in dem bevorzugten Zweistufen-Verfahren, das zuvor diskutiert wurde, die erste Kontrolleinrichtung auf eine Gesamtzykluszeit von 5 Minuten eingestellt. Während der ersten oder anfänglichen Schaumbildungsstufe des Zweistufen-Verfahrens wird die zweite Kontrolleinrichtung auf "100%" eingestellt, so daß das Tensid kontinuierlich in die Formation eingetragen wird bis der gewünschte Schaumbildungsgrad eintritt.

Am Beginn der zweiten Stufe des Zweistufen-Verfahrens wird die zweite Kontrolleinrichtung dann derart eingestellt, daß der Prozentgehalt der Einströmzeit z. B. 30% ist, wodurch das Verfahren eine Sequenz von etwa 3,5 Minuten an "Abschaltzeit" umfaßt, gefolgt von 1,5 Minuten "Einlaßzeit" während des Gesamtzyklusses von 5 Minuten.

Wie oben diskutiert ist, basiert die exakte Länge der Zeit für jeden Abschnitt der Mikrostoßinjektion auf der Formung und dem Abbau des Schaums, der durch ein besonderes Tensid geformt wird. Jedoch, um das Tensid effizient zu verwenden, wird es bevorzugt, daß der Prozentgehalt der Zeit in der zweiten Stufe des Verfahrens nicht größer als etwa 30%, besonders bevorzugt nicht größer als etwa 25% ist.

Die Kontrolleinrichtung, die in diesem Verfahren verwendet werden kann, schließt z. B. jegliche dieser Mikroprozessor- Kontrolleinrichtungen ein, die aus dem Stand der Technik bekannt sind und daher nicht weiter hier beschrieben werden müssen.

Zusätzlich zu den automatischen Kontrolleinrichtungen, wie sie oben beschrieben wurden, können ebenfalls nach dem Stand der Technik bekannte manuelle Kontrolleinrichtungen eingesetzt werden, obwohl, was auf die kurzen Zeitabschnitte, die mit dem bevorzugten Mikrostoßinjektions- Verfahren der Erfindung verbunden sind, zurückzuführen ist, man annimmt, daß dieses Verfahren weniger effizient ist als die automatische Kontrolle des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Reduzieren der einzusetzenden Menge an grenzflächenaktivem Mittel geeignet, wie dies durch die Tatsache erläutert wird, daß der Gesamtprozentgehalt der "Einlaßzeit" in dem erfindungsgemäßen Verfahren 25% oder weniger sein kann, während die mit traditionellen Stand der Technik verbundenen Stoßtechniken in der Größenordnung von 33% liegen, währenddessen das erfindungsgemäße Verfahren zur gleichen Zeit in der Lage ist, eine verbesserte Schaumbildung in der Form, wie dies illustriert wird z. B. durch den gleichmäßigeren Druckabfall an dem Bohrlochkopf, zu liefern.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung sowie ihre Vorteile näher erläutert.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Möglichkeit, die Zykluszeit und die "Abschaltzeit" zu bestimmen, die auf dem Schaumabbau basiert, wie dies durch die Erniedrigung in dem Druckabfall erläutert ist.

Das folgende Beispiel erläutert die Schaumstabilität von bestimmten grenzflächenaktiven Mitteln bzw. Tensiden durch die Verwendung des Sandpack-Schaumtests.

Das erste eingesetzte grenzflächenaktive Mittel bzw. Tensid in diesem Beispiel war ein lineares C_20-24 Alkyltoluolsulfonat (2024 LATS), das zweite grenzflächenaktive Mittel war ein Polypropylenbenzol-Tensid (PPBS) und das dritte grenzflächen aktive Mittel war ein Alpha-C_16-18 Olefinsulfonat (1618 AOS). Die Ergebnisse für die drei grenzflächenaktiven Mittel sind in Fig. 2 erläutert.

Die Testabfolge ist wie folgt:

1. Alle Schritte wurden bei 204°C (400°F), 2,24 · 10³ KPa (325 psi) durchgeführt.
2. Sättigung des Packs bzw. des Versatzes mit Dampfgenerator- Speisewasser ("steam generator feed water") (SGFW).
3. Fluß von 2,5 flüssiger Phase pro Volumina (lpv) ("liquid per volumes") an restlichem Kernflußöl ("Kern River oil") durch den Pack bzw. Versatz mit einer Rate von 0,5 ml/Min.
4. Fluß von 5 lpv an SGFW durch den Pack bzw. Versatz bei 0,5 ml/Min.
5. Start der Tensidlösung.
6. Aufdrehen des nicht-kondensierbaren Gases (Stickstoff) bei einer vorgewählten Rate.
7. Fortfahren bis der Druck das Plateau-Maximum erreicht.
8. Zurückgehen auf Schritt 2 der nächsten Probe.

Demgemäß kann festgestellt werden, daß man leicht den Abbau der Schaumstabilität während der Zeit feststellen und somit sowohl die gewünschte "Einlaßzeit" und "Abschaltzeit", die mit der Mikrostoßinjektion der Erfindung verbunden ist, bestimmen kann.

Beispiel 2

Dieses Beispiel 2 erläutert einen Zweistufen-Prozeß gemäß der Erfindung.

Dampf wird in einen Dampfinjektor in einem inversen 5-Punkt Herstellungsmuster injiziert. Der Bohrlochkopfdruck beträgt 2,76·10³ KPa (400 psi) bei einer Flußrate von 55 650 l/Tag (350 BBL/Tag) an Kaltwasseräquivalent von 60% Qualitätsdampf.

Ein lineares C_20-24 Alkyltoluolsulfonat wird kontinuierlich während zwei Wochen in Form von 0,5 Gew.-% der flüssigen Phase des Dampfes injiziert. Danach wird mit der Tensid- Mikrostoßinjektion begonnen und für den Rest des Projekts fortgeführt. Eine Gesamt-Zykluszeit von 5 Minuten wird mit einer Einströmzeit von 30%, d. h. 1,5 Minuten "Ein" und 3,5 Minuten "Aus" verwendet. Der Druck während der kontinuierlichen Injektion stieg auf 3,45·10³ KPa (500 psi) an und er wird während der Zwei-Wochen-Periode aufrechterhalten. Der Druck fließt dann stoßweise in dem Bereich von 3,10·10³ KPa bis 3,45·10³ KPa (450-500 psi) während der Mikrostoßinjektion. In Fig. 1 ist der Druck gegenüber der Zeit aufgetragen.

Claims

1. Verfahren zum Einführen eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. eines Tensids in eine ölführende Formation, das eine Vielzahl von Tensid-Mikrostoßinjektionen in die Formation umfaßt, wobei jede Mikrostoßinjektion eine "Einlaßzeit", in der das grenzflächenaktive Mittel bzw. das Tensid in die Formation eingebracht wird und die auf der Zeit basiert, die für das grenzflächenaktive Mittel bzw. das Tensid notwendig ist, um den gewünschten Schaum in der Formation zu bilden, und eine "Abschaltzeit" umfaßt, in der der Tensid-Fluß gestoppt wird und die auf der Zeitspanne beruht, die für den Schaum notwendig ist, um sich auf einen vorbestimmten Grad abzubauen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren eine erste Stufe, die das anfängliche Tensideinbringen in die Formation während einer Zeit umfaßt, die ausreichend ist, um Schaum in der Formation zu bilden und eine zweite Stufe enthält, die die Vielzahl von Tensid-Mikrostoßinjektionen in die Formation umfaßt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die gesamte Zykluszeit für jede Mikrostoßinjektion nicht größer als etwa 2 Stunden ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die gesamte Zykluszeit nicht größer als etwa 10 Minuten ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Prozentgehalt der gesamten Zykluszeit, die die "Einlaßzeit" ist, nicht größer als etwa 30% ist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der Prozentgehalt der gesamten Zykluszeit, die die "Einlaßzeit" ist, nicht größer als etwa 25% ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die "Einlaßzeit" nicht größer als etwa 10 Minuten und die "Abschaltzeit" nicht größer als etwa 1 Stunde in jedem Zyklus ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die "Einlaßzeit" nicht größer als etwa 2 Minuten und die "Abschaltzeit" nicht größer als etwa 5 Minuten ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die "Abschaltzeit" mit dem Grad des Schaumabbaues von etwa 50%, basierend auf der Erniedrigung im Druckabfall, korrespondiert.

10. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die "Abschaltzeit" mit dem Grad des Schaumabbaues von etwa 90%, basierend auf der Erniedrigung im Druckabfall, korrespondiert.

11. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Verfahren durch eine Kombination von zwei automatischen Kontrolleinrich tungen kontrolliert wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die erste automatische Kontrolleinrichtung die gesamte Zykluszeit kontrolliert und die zweite automatische Kontrollein richtung den Prozentgehalt der "Einlaßzeit" der gesamten Zykluszeit kontrolliert.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem die erste automatische Kontrolleinrichtung derart eingestellt wird, daß die gesamte Zykluszeit nicht größer als etwa 1 Stunde ist und die zweite automatische Kontroll einrichtung während der ersten Verfahrensstufe bei 100% und während der zweiten Verfahrensstufe nicht größer als 30% eingestellt wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem jede der automatischen Kontrolleinrichtungen ein Mikroprozessor ist.

15. Vorrichtung zur Kontrolle der Mikrostoßeinführung eines grenzflächenaktiven Mittels bzw. eines Tensids in eine ölführende Formation, enthaltend:

- eine erste automatische Kontrolleinrichtung, die die gesamte Zykluszeit für die Tensideinführung kontrolliert, wobei die gesamte Zykluszeit eine "Einlaßzeit" umfaßt, in der das grenzflächenaktive Mittel bzw. das Tensid in die Formation eingebracht wird und die auf der Zeit basiert, die für das grenzflächenaktive Mittel notwendig ist, um den gewünschten Schaum in der Formation zu bilden und eine "Abschaltzeit" umfaßt, in welcher der Tensidfluß gestoppt wird und die auf der Zeitspanne basiert, die für den Schaum notwendig ist, um sich auf einen vorbestimmten Grad abzubauen, und
- eine zweite automatische Kontrolleinrichtung, die den Prozentgehalt der "Einlaßzeit" der gesamten Zyklus zeit kontrolliert.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der die erste automatische Kontrolleinrichtung zum Einstellen für eine Gesamtzykluszeit von etwa einer Stunde oder weniger und die zweite automatische Kontrolleinrich tung zum Einstellen von jeglichem Prozentgehalt von 0-100% geeignet ist.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der jede der automatischen Kontrolleinrichtungen ein Mikroprozessor ist.