KR101453590B1

KR101453590B1 - 다공성 매질 내의 유중수(ｗ/ｏ) 에멀젼 형성 방지용 또는 이미 형성된 유중수(ｗ/ｏ) 에멀젼 분해용 수계-유체

Info

Publication number: KR101453590B1
Application number: KR1020107000068A
Authority: KR
Inventors: 루실라 델 가우디오; 파올라 알보니코; 산드라 코비안코; 시아라 네바 에밀리아니; 기우세페 리파
Original assignee: 에니 에스.피.에이.
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2014-10-21
Also published as: EA200901592A1; US20100216670A1; IL202724A0; PL2158287T3; CN101730729A; EP2158287A2; EA017750B1; IL202724A; CA2703349C; HRP20120881T1; ITMI20071196A1; US8691732B2; WO2008151791A2; CA2703349A1; WO2008151791A3; CN101730729B; KR20100029817A; JP2010529269A; JP5539189B2; EP2158287B1

Abstract

본 발명은 0 내지 60 중량% 범위의 염분을 갖는 물에 용해가능하고 10 내지 90℃ 범위의 온도에서 안정하고 8 내지 20 범위의 HLB를 갖는 비-이온성 계면활성제, 및 가능한 염을 포함하는, 오일 매장지에서의 사용을 위한 수계 유체에 관한 것이다. 상기 유체는 유성 진흙이 사용된 유정 내에서, 역 W/O 에멀젼의 형성을 방지하기 위한 마무리 유체로서, 또는 이미 형성된 에멀젼을 용해시키기 위한 정화 유체로서, 편리하게 사용될 수 있다.

Description

다공성 매질 내의 유중수(Ｗ/Ｏ) 에멀젼 형성 방지용 또는 이미 형성된 유중수(Ｗ/Ｏ) 에멀젼 분해용 수계-유체{WATER-BASED FLUID FOR PREVENTING THE FORMATION OF W/O EMULSIONS OR FOR RESOLVING W/O EMULSIONS ALREADY FORMED IN POROUS MATRICES}

본 발명은 유정(oil well) 내에서 역 유중수(W/O) 에멀젼의 형성을 방지하기 위하여 마무리 유체(completion fluid)로서 사용될 수 있거나 또는 이미 형성된 유중수(W/O) 에멀젼을 분해하기 위하여 정화 유체(remedial fluid)로서 사용될 수 있는 수계 유체에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 적절한 HLB를 특징으로 하는 비-이온성 계면활성제 및 가능한 염을 포함하는 유체에 관한 것인데, 상기 유체는 유계 시추 유체(oil-based drilling fluid)가 사용된 유정 내에서, 역 W/O 에멀젼의 형성을 방지하기 위하여 사용될 수 있거나 또는 상기 W/O 에멀젼이 이미 형성되었을 때 이를 분해하기 위하여 사용될 수 있다.

유정의 생산력은 첫 시추 상태에서부터 완결까지 우물(well) 내에서 수행되는 모든 작업에 의해 대단히 영향을 받는다.

높은 점토 함량을 갖는 비옥한 구조를 특징으로 하는, 기체가 광물화된 우물(gas mineralized well)의 시추는 매우 역동적이어서, 일반적으로 우물이 반응성 점토의 팽창 작용(swelling action)에 의하여 붕괴하는 것을 방지하기 위하여 구멍의 벽을 안정화시킬 수 있는 시추 유체의 사용을 요구한다. 이러한 목적을 위하여 유계 유체(oil-based fluid), 일반적으로 역 W/O 에멀젼이 사용될 수 있거나, 또는 점토와 상호반응할 수 있고 팽창 문제를 방지할 수 있는 특정 첨가제를 함유하는 수계 유체가 사용될 수 있다.

그렇지만, 몇몇 경우에 있어서, 특히 다층 형성(multilayer formation)에 있어서, 물 유체는 만족스러운 결과를 보장하지 않으므로 유일한 대안은 유계 유체를 사용하는 것이다.

그렇지만, 잔류물로서 존재하거나 또는 다공성 매트릭스로부터 여과된 오일 시추 유체(oil drilling fluid)와; 후속하는 마무리 상(completion phase)에서 사용되는 것 즉 일반적으로 염분 용액(염수);과의 상호반응이 우물 생산성의 일시적인 또는 영구적인 감소를 유발할 수 있다.

실제로 천공 중에 다공성 매트릭스를 투과하는 유성 진흙(oil-based mud)의 여과액이 마무리 염수(completion brine)와 접촉할 때, 심지어 고온에서도 매우 점성이고 안정한 W/O 타입의 에멀젼을 형성할 수 있다는 것이 관찰되었다.

유성 진흙의 여과액은 그 용어 자체로서 의미하듯이 진흙(mud) 제제 내에 존재하는 오일[라뮴(lamium), 기체 오일] 및 계면활성제로 구성되며, 낮은 HLB를 특징으로 한다. 개질 지방산의 폴리아마이드, 알콕시화된 지방산의 아민이 상업용의 유성 진흙 제제(formulation) 내에서 가장 흔히 발견되는 것들이다. 이러한 계면활성제들이 유성 진흙을 제제화하는데 사용되는데 왜냐하면 이들은 수득될 역 W/O 에멀젼을 매우 안정하게 하기 때문이다. 일단 마무리 상(completion phase)이 계산되면, 우물이 개방되고 생산이 시작된다. 그렇지만, 일부 경우, 주로 기체 우물에 있어서, 운송이 늦거나 또는 탄화수소의 생산이 없다.

운송 부족을 야기할 수 있는 가능성 있는 피해 메커니즘 중에서, 가장 가망성 있는 것은 에멀젼의 형성이다. W/O 에멀젼이 형성되면, 상기 W/O 에멀젼은 높은 점성도를 가질 수 있으며 후속하는 염수를 사용한 세척에 의해 제거될 수 없는데 왜냐하면 연속 상(continuous phase)이 오일로 구성되기 때문이다: 이러한 타입의 에멀젼은 운송을 방해하는 실질적인 충전물(plug)로서 작용한다.

에멀젼에 의해 유발되는 피해는 탄화수소 운송의 부족이 관찰될 수 있는 생산자 우물(producer well)에서 일어날 수 있거나 또는 매장지 압력(field pressure)을 유지시키기 위해 주입되는 물이 오일 레벨로 주입될 때 물-주입기 우물(water-injector well)에서 일어날 수 있는 문제이다.

이러한 문제를 해결/방지하는 효율적인 기술이 현재 존재하지 않는다. 유일한 대안적인 선택사항은 마무리 유체(염수)와 융화가능한 수계 진흙(water-based mud)을 시추를 위하여 사용하는 것이다.

그렇지만, 이러한 선택사항은 높은 반응성 진흙 함량을 갖는 우물에서 항상 가능한 것이 아닌데, 이러한 곳에서는 수계 진흙의 사용이 구멍의 불안정성이라는 심각한 문제를 유발할 수 있다.

특정 타입의 계면활성제를 사용하여 제제화된 유계 시추 유체가 사용될 때, 적절한 HLB 및 높은 염분 함량을 갖는 수용액에 대한 용해성을 특징으로 하는 계면활성제가 첨가된 수계 유체의 사용은 W/O 역 에멀젼의 형성을 방지할 뿐만 아니라 상기 에멀젼이 이미 형성되었다면 이러한 에멀젼을 용해시킨다는 것이 밝혀졌다. 첫 번째 경우에 있어서, 우리는 마무리 유체의 사용을 언급하며, 두 번째 경우에 있어서, 우리는 정화 유체의 사용을 언급한다.

본 발명의 목적은 0 내지 60 중량% 범위의 염분(saline)을 갖는 물에 용해가능하며 10 내지 90℃ 범위의 온도에서 안정하고 8 내지 20 범위의 HLB를 갖는 비-이온성 계면활성제, 및 가능한 염(salt)을 포함하는, 오일 매장지에서의 사용을 위한 수계 유체에 관한 것이다.

유성 진흙이 사용되는 유정 내에서 W/0 역 에멀젼의 형성을 방지하기 위하거나 또는 이미 형성된 에멀젼을 용해시키기 위한 상기 유체의 사용은 본 발명의 추가적인 목적을 나타낸다.

본 발명의 상기 유체 내에 존재하는 염은 일반적으로 1-35 중량% 범위 농도의 CaCl₂, 1-10 중량% 범위 농도의 KCl, 40-60 중량% 범위 농도의 CaBr₂로부터 선택된다.

본 발명의 상기 유체에 첨가되는 비-이온성 계면활성제는 바람직하게는 10 내지 15의 HLB를 갖는다.

상기 유체가 W/O 에멀젼의 형성을 방지하기 위하여 사용될 때, 상기 유체는 마무리 유체 또는 마무리 염수(brine)라 불리며, 이 경우 계면활성제는 0.1 내지 1 중량% 범위 농도로 존재하며, 반면에 상기 유체가 이미 형성된 에멀젼을 용해시키기 위하여 사용될 때, 상기 유체는 정화 유체 또는 정화 염수라 불리며, 이 경우 계면활성제는 0.2 내지 5 중량% 범위 농도로 존재한다.

본 발명의 유체는 적절하게는, 탄화수소 운송의 부족이라는 이유로 인하여, 탄화수소 생산 우물 및 물-주입기 우물에서 W/O 역 에멀젼을 방지하거나 또는 분해하기 위하여 사용될 수 있다.

알킬 폴리글루코시드 계면활성제 군이 본 발명의 목적에 특히 적합하다고 밝혀졌는데 왜냐하면 이것은 10-90℃ 범위 온도에서 안정하며, 0 내지 60 중량% 범위의 염(salt) 함량을 갖는 물에 용해가능하기 때문이다.

SL8, SL1O으로 표시되는 세픽(Seppic)사 제품 및 GP215로 불리는 코그니스(Cognis)사 제품과 같이 이미 다양한 분야(세제, 화장품, 식품 산업)에서 사용되는 독성이 없는 예를 들면 상업용 알킬 폴리글루코시드 계면활성제를 포함하는 마무리 유체 또는 정화 유체가 제조될 수 있다.

이들 중 일부의 사용은 포장의 세정 적용에 대하여 오일 분야에서 이미 공지되어 있다.

특히 바람직한 결과가 하기 도면에 도시된 구조를 갖는 글루쿠폰(Glucopon) 215, 즉 Cognis의 알킬 폴리글루코시드를 사용하여 얻어졌는데, 여기서 R은 C₈-C₁₀ 길이의 알킬 사슬을 나타내며 n은 1.5 값을 가지며 올리고머화도(oligomerization degree)를 나타낸다:

본 발명의 마무리 유체는, 다공성 매트릭스로부터 나온 잔류물 또는 여과액으로서 제제 내에 존재하는 유계 시추 유체와 상호반응할 때 특히 효과적이다.

이와는 반대로, 본 발명의 정화 유체는 그 이전 단계에서 사용된 유체들 사이(예를 들면 유계 시추 진흙으로부터 나온 잔류물 또는 여과액과 종래 마무리 염수 사이)의 상호반응 생성물로서 제제 내에 존재하는 이미 형성된 W/O 에멀젼과 직접 상호반응할 때 특히 효과적이다.

유계 시추 유체는 분산상으로서 사용되는 주로 오일, 일반적으로 저 독성의 파라핀 오일, 예를 들면 라뮴, 및 계면활성제 또는 하나는 제1 유화제(진흙 내에 3-5% v/v 농도로 존재함)로서 작용하고 다른 하나는 제2 유화제(진흙 내 1-3%)로서 작용하는 한 쌍의 계면활성제로 구성된다.

다음은 주된 상업용 유성 진흙에 존재하는 계면활성제 및 한 쌍의 계면활성제의 예이다:

이러한 계면활성제들은 다음의 상표명으로 시장에서 구입가능하다:

여과액은 일반적으로 다공성 매트릭스를 관통하여 여과할 수 있는 유성 진흙 내 존재하는 모든 구성성분들로 구성된다.

본 발명에서 사용된 모델 여과액은 앞서 고려된 여섯 타입의 유성 진흙 내에 존재하는 것들로부터 선택된 한 쌍의 계면활성제를 라뮴에 용해시킴으로써 제조되었다.

그렇지만 라뮴 내 계면활성제의 농도는 최초 진흙 제제(original mud formulation) 내에 사용된 최소 값(0.33% 제1 유화제, 0.13% 제2 유화제)보다 작은 차수(an order of magnitude)이다. 이런 식으로, 저 잔류물의 두 계면활성제가 매트릭스 내 동종의 여과를 담당하는 위치에서 모의실험되었다.

본 발명의 수계 유체는 유성 진흙이 사용된 유정 내에서, 역 W/O 에멀젼의 형성을 방지하기 위한 마무리 유체로서, 또는 이미 형성된 에멀젼을 용해시키기 위한 정화 유체로서, 편리하게 사용될 수 있다.

도 1은 각각 KCl 3% 및 CaCl₂ 34%로 제제된 두 에멀젼의 흐름 커브 비교이다.
도 2는 시험 시작 이후 4시간 경과 후의 샘플이다. 왼쪽에서 오른쪽으로 비어 있는 것(계면활성제 없음), DFE 5%, 글루쿠폰 5%.

이하에서 제시되는 실시예는 예시적인 것이며 본 발명의 비제한적 목적이다.

에멀젼 형성

실시예 1

본 실시예에서, 다양한 W(염수)/O(합성 여과액) 비율을 갖는 에멀젼의 형성이 검증되었다.

유계 시추 유체(OBM)의 제제용으로 사용되는 저 독성 파라핀 오일인 라뮴 및 2종의 계면활성제 Novatec P (제1) 및 Novatec S (제2)를 포함하는 합성 오일 여과액(FS)이 사용되었으며, 여기서 제1 유화제는 0.33% v/v 농도로 존재하며 제2 유화제는 0.13 % v/v 농도로 존재한다.

주어진 부피의 FS가 - 500 mL 비커에서, 25℃온도, Silverson 교반기에 의한 교반(500 rpm) 하에서, 10분 동안 - CaCl₂(380 g/L의 염 농도) 수용액과 전체 200 mL 부피로 세 가지 다른 혼합 비율: 75/25, 50/50 및 25/75로 혼합되었다. 수 개월 동안 안정한 W/0 에멀젼의 형성이 세 가지 혼합 비율에서 관찰되었다. 에멀젼은 유동학 및 전기 전도도 측정에 의해 특징되었다. 표 1은 수득된 결과를 나타낸다.

실시예 2

본 실시예에서, 또 다른 마무리 염수를 사용한 에멀젼의 형성이 평가되었다. 실시예 1에서 설명한 것과 동일 과정을 사용하여 에멀젼의 형성이 검증되었으나 단지 75/25와 동일한 W/0 혼합 비율을 고려하였는데, 왜냐하면 이것이 실제 우물 조건의 가장 대표적이라고 여겨졌기 때문이며, 또 다른 마무리 염수를 사용한 에멀젼의 형성이 검증되었다: CaCl₂ 3%, CaCl₂ 10%, KCl 3% 및 CaBr₂ 54%. 모든 염수를 사용한 안정하고 점성적인 W/0 에멀젼의 형성이 관찰되었으며, 이는 동일한 염수에 대하여 측정된 전기 전도도 값과 비교하여, 다양한 에멀젼의 전기 전도도 데이터에 의해 확인되었으며, 표 2에 제시된다.

유동학적 특징으로부터, KCl 3%를 사용하여 제제된 에멀젼의 낮은 전단률(shear rate)에서의 점성도는 34% CaCl₂를 함유하는 것과 비교하여 약 1차수(an order of magnitude) 더 높으며, 이는 도 1의 플로우 커브의 비교에 도시되어 있다.

실시예 3

본 실시예에서, 서로 다른 상업용 유성 진흙의 대표적인 합성 여과액과 마무리 염수로서 KCl 3%를 사용한 에멀젼의 형성이 평가되었다.

아래 표에 제시된 다섯 개 모두의 상업용 유성 진흙의 합성 여과액이 제조되었으며 KCl 3%와 25/75의 비율로 유제화 되었다.

모든 경우에 있어서, 수 개월 동안 안정하고, 점성적인 에멀젼이 제조되었다.

실시예 4

본 실시예에서, 서로 다른 상업용 유성 진흙의 대표적인 합성 여과액 및 마무리 염수로서 CaCl₂를 사용한 에멀젼의 형성이 평가되었다.

전술한 실시예에서 설명된 모든 다섯 개 상업용 유성 진흙의 합성 여과액이 제조되었으며 CaCl₂ d=1.25 s.g.와 25/75의 비율로 유제화 되었다. 모든 경우에 있어서, 안정하고 점성적인 에멀젼이 제조되었다.

에멀젼 형성 방지:마무리 유체의 효과에 대한 평가

실시예 5

본 실시예에서, 본 특허의 목적인 방지 처리 효과가 평가되었다.

실시예 1에서 설명한 과정과 동일한 과정을 사용하여, 계면활성제를 염수에 첨가함에 의한 에멀젼 형성의 방지 가능성이 검증되었다. 사용된 계면활성제는 시험을 위하여 사용된 염수에 용해가능한 비-이온성, 알킬 폴리글루코시드의 부류에 속한다. 적용된 농도는 0.2 내지 1%이며 표 3에 제시된다. 전기 전도도 값으로부터 관찰될 수 있듯이, 시험된 모든 계면활성제는 W/0 에멀젼을 방지 가능한데 이는 이들이 사용된 염수의 전도도에 상응하는 전도도에 의해 특징되기 때문이며 사용된 농도에서 긍정적인 결과를 제공하지 못하는 SL 4 시스템은 제외한다.

실시예 6

본 실시예에서, 서로 다른 상업용 유성 진흙의 대표적인 합성 여과액과 0.5%의 글루쿠폰 215와 함께 첨가된 CaCl₂ d=1.25를 사용한 에멀젼 형성의 방지가 평가되었다.

선택된 5개의 상업용 유성 진흙의 대표적인 합성 여과액 50 mL(25 부피%)와 0.5%의 글루쿠폰 215가 첨가된 CaCl₂ d=1.25 150 mL(75 부피%)가 직사각형 구멍이 있는 그리드가 장착된 Silverson에 의한 5,000 revs에서 10분 동안, 250 mL의 높은-형상의 비커 내에서 유제화 된다. 모든 합성 여과액을 평가하기 위하여 수상과 유상 사이의 비율이 일정하게 유지되었으며, 과량의 염수가 매장지 상황을 묘사하는 것으로 고려하였다.

이러한 과정에 의하여, 계면활성제를 염수(0.5% 글루쿠폰 215)에 첨가함으로써 점성적이고 안정한 에멀젼의 형성을 방지하는 가능성이 검증되었다.

유제화 과정의 마지막에, 평가된 모든 다섯 개의 시스템이 30 분 미만의 기간 동안 수상(water phase)으로부터 유상(oil phase)의 완전한 분리를 보였다. 분리된 두 개의 상(phase)은 투명하였다.

실시예 7

서로 다른 상업용 유성 진흙의 대표적인 합성 여과액과 0.5%의 글루쿠폰 215와 KCl 3%를 사용한 안정한 에멀젼의 형성 방지가 검증되었다.

염수의 변화만을 제외하고는, 실시예 6에 설명된 동일한 실험이 수행되었다.

이 경우에 있어서, 유제화 과정의 마지막에, 평가된 거의 모든 다섯 개의 시스템이 30분 미만의 기간 이후 수상으로부터 유상의 완전한 분리에 도달하였다. 두 개의 상은 투명하였다. 출발 여과액 내 계면활성제로서 Carbotec + Carbomul 및 Faze mul + Faze wet를 갖는 합성 여과액으로부터 나온 에멀젼에 대하여, 항상 불안정하지만 훨씬 더 긴 용해 시간을 갖는 에멀젼의 형성이 관찰되었다.

이미 형성된 에멀젼의 용해: 정화 유제의 효과에 대한 평가

실시예 8

본 실시예에서, 서로 다른 농도의 글루쿠폰 215가 첨가된 염수를 사용한 에멀젼(합성 여과액 및 CaCl₂ d= 1.25 s.g.로 제조됨)의 용해가 평가되었다.

표의 진흙 Nr.1에 대응하는 염수 상(CaCl₂ d= 1.25 s.g.) 및 합성 여과액을 갖는 에멀젼이 Silverson 교반기에 의해 제조되었다. 유제화 작업 조건은 5,000 rpm에서 5분이었다. 두 개의 상 사이의 비율은 25:75이다.

일련의 샘플들이 제조되었는데, 여기서 동일한 부피의 염수(처음 제조되거나 또는 증가하는 농도의 글루쿠폰을 첨가함)가 에멀젼과 접촉하였다.

터비스칸(Turbiscan)을 사용하여 상(phase)들에 대한 정적인 분리 속도론 시험을 조절함으로써 연구가 수행되었다. 상기 장치는 셀의 베이스로부터 시작하여 최상단까지 서로 다른 상의 존재 및 동일 상의 발생을 나타내는 샘플의 투과 특성(transmission profile) 및 후방산란(back scattering)을 시간 경과에 따라 관찰할 수 있다. 상기 시스템을 사용하여, 육안 관찰의 주관성을 배척할 수 있고 서로 다른 방식으로 제조된 샘플의 행동을 비교할 수 있다. 시험 될 10 mL의 용해제(resolver)(= 염수 + 계면활성제)와 10 mL의 에멀젼이 상부에 놓여진다(에멀젼으로서 유중수, 이것은 필수적으로 상부에 잔류한다). 샘플의 최초 측정 및 시간 경과에 따른 후속하는 그 밖의 다른 측정은 출발 에멀젼의 완전한 소멸 때까지 가능한 상 분리(de-mixing)가 일어나는 것을 가능하게 한다.

이러한 시험에 기초하여, CaCl₂ d= 1.25로 제조된 에멀젼(75 w/25 o)에 대한 용해제로서 CaCl₂ d= 1.25 내 글루쿠폰 215 CS 및 계면활성제 DFE 726의 농도를 최대 5%까지 증가시키면서 최초에 측정되었고 비교되었다. 초기에 상 분리가 DFE의 사용으로 더욱 빠를지라도 글루쿠폰 215는 에멀젼의 용해에 더욱 효과적이라 밝혀졌다. 실제로 후자, 즉 시험된 가장 높은 농도(5%)에서 에멀젼의 전체 용해가 결코 유발되지 않는다. 비교를 위하여 용해제/에멀젼 접촉으로부터 21시간 이후 세 개의 샘플이 도 2에 사진으로 제시되었는데: 각각 빈 샘플(용해제 내 계면활성제가 존재하지 않음) 및 5% 의 DFE 및 글루쿠폰 215 CS UP를 갖는 샘플이다. 글루쿠폰의 사용으로 에멀젼의 완전한 용해가 두 개의 완전히 투명한 상으로부터 수득되며(단지 4시간 이후), 반면에 DFE를 사용한 것은 수상(water phase) 내에 불투명 무리(turbid halo)가 잔류하며,이는 시간이 경과해도 남는다(심지어 수 개월 동안). 빈 샘플에서, 에멀젼 상의 부피는 변하지 않고 유지되나 과량의 오일의 분리가 관찰된다.

실시예 9

합성 여과액 및 서로 다른 농도의 글루쿠폰 215가 첨가된 상이한 염수로 제조된 에멀젼의 분해 검증.

KCl 3%, CaCl₂ 3% 및 CaBr₂ d= 1.8와 같은 서로 다른 염수를 갖는, 전술한 실시예에서 정의된 실험에 따라 형성된 에멀젼의 용해 시간이 결정되었다. 염수에 용해된 0.5 내지 5%의 글루쿠폰 용액이 용해제로서 제조되었고, 동일 유형의 염수가 에멀젼 및 용해제의 제조를 위하여 사용되었다.

수득된 데이터는 표 4에 종합적으로 제시된다. 고 농도의 염분으로서 염수의 존재 하에, 에멀젼의 더 빠른 용해가 달성되었다. 실험된 모든 농도의 글루쿠폰이 서로 다른 시간에서 에멀젼의 완전한 용해를 유발하였으나, 반면에 계면활성제의 부존재하에서는 에멀젼이 안정하게 유지되었다.

실시예 10

본 실시예에서, 합성 여과액과 염수 KCl 3%로 제조된 에멀젼의 용해가 서로 다른 농도의 글루쿠폰 215가 첨가된 서로 다른 염수를 사용하여 평가되었다.

에멀젼의 용해 속도를 증가시키기 위하여, KCl 3%와는 상이한 염수가 더욱 효율적으로 글루쿠폰을 운송할 수 있는지가 검증되었다.

표 5에서, 서로 다른 염수 내 글루쿠폰 5 및 8%로 구성된 용해제를 사용한 KCl 3%로 제조된 에멀젼의 용해 시간이 제시되었다.

KCl 3% 대신에 CaCl₂ 3%의 사용이 유리할 수 있으나, 반면에 고 밀도를 갖는 염수는 동일한 효율성을 갖는 것으로 나타나지 않았다.

실시예 11

글루쿠폰 215가 첨가된 염수 CaCl₂를 사용한 에멀젼(합성 여과액 및 KCl 3%로 제조됨)의 용해에 대한 온도 효과.

3% KCl 및 CaCl₂ 내 8%의 글루쿠폰 215 용액과의 접촉에 의해 수행된, 합성 여과액과 KCl로 제조된 에멀젼의 용해 시간에 대한 온도 효과가 평가되었다. 이들 시험은 에멀젼의 속도론적 특징 및 용해 특징의 더 나은 구별을 달성하기 위하여 매 20분 마다 자동 측정으로, 40℃에서 열-조절된 터비스칸(Turbiscan) 상에서 연속적으로 수행되었다. 온도 효과는 실온에서 수득된 것과 비교하여 분해 시간이 60% 촉진되는 것을 가능하게 하였다(1-2일).

표 6에서 염수 CaCl₂ 및 KCl 3%에 의해 얻어진 에멀젼의 40℃에서의 용해가 제시되었다.

3% 대신에 10%의 CaCl₂의 사용이 유리하게 고려될 수 있는데, 왜냐하면 비록 용해 시간에 있어서 중요한 변화를 유발할 수 없음에도, 고 농도(8%)에서 사용되는 모든 경우에 있어서, 수득될 글루쿠폰의 더욱 투명한 용액을 가능하게 하기 때문이다.

다공성 매질 내에서 에멀젼의 형성 및 에멀젼 형성의 방지에 대한 검증

실시예 12

오일 여과액과 마무리 염수의 상호반응에 의해 유발되는 다공성 매질의 피해 측정을 위한 시험.

시추 동안 생산적 형성 및 마무리 상에 대하여 유체에 의해 발생하는 피해 정도에 대한 평가가 다공성 매질(암석 코어) 내에서 유체의 세척을 가능하게 하는 실험 장치에 의해 수행되었다. 시스템은 물에 의해 압력을 받는 하슬러 셀(Hassler cell)로 구성되는데 여기서 암석 코어에 2.54 cm 직경 및 가변 길이(본 시험에서는 7 cm 이었음)를 갖는 고무 슬리브가 삽입된다. 상기 장치는 코어의 최초 및 최후 투과성의 정확한 특징 및 코어의 잔류 피해에 대한 평가를 제공한다.

시험은 다음 과정에 따라 수행되었다:

1. 유체 SF = 합성 여과액을 사용한 코어의 진공 포화, 이는 시추용 유성 진흙의 여과액을 모의실험한다. SF는 유성 진흙의 제제에 사용된 1/10 농도의 계면활성제(제1 유화제 및 제2 유화제) 및 라뮴(지방족 탄화수소에 기초한 정제 컷)을 함유한다.

2. 오일에 대한 최초 투과도 측정 이후, 염수 CaCl₂ 34%가 코어로 주입되고, 부동 피스톤이 장착된 실린더를 사용하여 압력을 일정하게(70 bar) 유지시킨다. 동시에, 코어를 관통하여 여과된 일정량의 유체가 데이터 프로세싱 시스템에 연결된 전자 저울에 의해 관찰된다.

3. 마지막으로, 코어가 완전히 막히면, SF가 다시 주입되고 오일에 대한 최후 투과도가 측정된다.

4. 최후와 최초 투과도 사이의 비율로서 코어의 전반적인 피해가 결정된다.

실시예 13 - 비교

오일에 대한 최초 투과도(8 mD)를 결정한 이후, 실시예 12의 2.에 설명된 것에 따라, 75bar의 압력으로 CaCl₂의 주입이 시작되었다. 5 mL의 오일 방출이 관찰되었으며, 후속하여 여과가 막혔다. 압력을 90 bar까지 상승시켰고, 추가로 5-6 mL가 방출된 이후, 완전한 폐쇄가 얻어졌다. 염수에 대한 반대 방향에서 85-90 bar의 압력으로 SF를 주입하려는 시도는 흐름이 코어에서 다시 발생하도록 하는 것을 실패하였고, 이는 완전히 피해를 유발하였다.

실시예 14

1%의 계면활성제 GP 215가 첨가된 CaCl₂를 사용한 시험이 실시예 12의 2.에서 설명된 과정을 따라 수행되었다. 코어의 폐쇄가 관찰되었으며, 오일을 사용한 세척 이후에 그 투과도가 완전히 회복되었다. 따라서 잔류물 피해는 없었다.

매장지 적용

에멀젼의 형성을 방지하기 위하여 마무리 염수에 첨가된 글루쿠폰을 사용하여 수행된 매장지 적용을 위한 가장 대표적인 실시예 중 일부가 이하에서 제공된다.

실시예 15

아르미다 4 비스(Armida 4 bis)에서 우물은 OBM에서 시추 되었고 염수 + 글루쿠폰이 주입되었으며; 바실 8(Basil 8)에서 모래 조절을 위한 HRWP에 영향을 미치기 위하여 마무리 염수에 글루쿠폰이 첨가되었으며; 아르미다 4(Armida 4)에서 와이어라인 작업 동안 우물을 조절하기 위하여 염수에 글루쿠폰이 첨가되었다.

모든 경우에 있어서, 우물 생산에 대한 시스템의 장점이 관찰되었는데, 이는 새로운 레벨이 완성된 평가에 따라 수득되었거나 또는 우물의 폐쇄가 요구되는 작업을 수행되는 우물에서의 경향에 따라 유지되었다.

이태리

ㆍ아르미다 4 BIS(Armida 4BIS)

우물 아르미다 4 BIS

날짜 05.08.31.

(2개월 동안의 생산)

Qgas 96.800 Sm³/g

FTHP 234 kg/cm²

SBHP 483 kg/cm²

시추 유체(drilling fluid) OBM

마무리 유체(completion fluid) 염수 + 3% 글루쿠폰

ㆍ바실 8(Basil 8)

우물 바실 8

날짜 05.12.10.

Qgas 225.600 Sm³/g (*)

FTHP 144 kg/cm²

SBHP 235 kg/cm²

시추 유체 OBM

마무리 유체 HRPW 용 3% 글루쿠폰 + 염수

(*) 이전 생산으로부터 얻음

* 아르미다 4

와이어라인 공정 동안 우물을 조절하기 위하여 사용된 염수에 글루쿠폰이 첨가되었다. 이러한 작업 동안, 실제로, 염수는 구조물과 접촉하고 OBM에 주입되고, 에멀젼을 형성한다. 우물 생산이 다시 시작됨에 따라 생산성의 저하 없이 작업이 성공적으로 수행된다.

[표 1]

[표 2]

염수와 염수로 제조된 에멀젼의 전기 전도도 값

[표 3]

계면활성제/물/SF 시스템의 전기 전도도 값

[표 4]

시험된 다양한 용해제에 대한 에멀젼 용해 시간

[표 5]

서로 다른 염수 및 두 가지 글루쿠폰 농도를 사용한, KCl 3%로 제조된 에멀젼의 용해 시간

[표 6]

25℃ 및 40℃ 온도에서, 서로 다른 두 가지 염수(KCl 및 CaCl₂ 3%) 및 글루쿠폰 8%에 의해 수행된, KCl 3%로부터 제조된 에멀젼의 용해 시간

Claims

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물의 총중량에 대해 60 중량%까지의 범위의 염분(saline)을 갖는 물에 용해가능하며 10 내지 90℃ 범위의 온도에서 안정하고 8 내지 20 범위의 HLB를 갖는 알킬 폴리글루코시드에 속하는 비-이온성 계면활성제, 여기서 상기 계면활성제는 C₈ 알킬 폴리글루코시드, C₁₀ 알킬 폴리글루코시드 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택됨; 및 가능한 염(salt);을 포함하는 수계 유체를
유성 진흙이 사용된 유정 내에서, W/O 역 에멀젼의 형성을 방지하기 위한 마무리 유체로서, 또는 이미 형성된 에멀젼을 용해시키기 위한 정화 유체로서 사용하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 수계 유체가 에멀젼 형성을 방지하기 위하여 사용될 때는 상기 수계 유체의 총중량에 대해 0.1 내지 1 중량% 범위 농도의 비-이온성 계면활성제를 함유하고, 에멀젼을 용해시키기 위하여 사용될 때는 상기 수계 유체의 총중량에 대해 0.2 내지 5 중량% 범위 농도의 비-이온성 계면활성제를 함유함을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.
청구항 6에 있어서, 탄화수소를 생산하는 우물 및 물-주입 우물에서 수계 유체를 사용하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 유성 진흙은 분산상으로 사용되는 파라핀 오일, 및 1종의 계면활성제 또는 하나는 제1 유화제 v/v로서 작용하고 다른 하나는 제2 유화제로서 작용하는 한 쌍의 계면활성제를 포함함을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 파라핀 오일은 라뮴(lamium)임을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 제1 유화제는 상기 유성 진흙의 총중량에 대해 3-5 중량% 농도로 상기 유성 진흙 내에 존재하고 상기 제2 유화제는 상기 유성 진흙의 총중량에 대해 1-3 중량% 농도로 상기 유성 진흙 내에 존재함을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.
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청구항 6에 있어서, 상기 염은 상기 수계 유체의 총중량에 대해 1-35 중량% 범위 농도의 CaCl₂, 상기 수계 유체의 총중량에 대해 1-10 중량% 범위 농도의 KCl 및 상기 수계 유체의 총중량에 대해 40-60 중량% 범위 농도의 CaBr₂로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 비-이온성 계면활성제는 10 내지 15 범위의 HLB를 가짐을 특징으로 하는, 수계 유체를 사용하는 방법.