KR20190133222A - 석유 제품을 사용한 모래 고화 - Google Patents
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Abstract
지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 석유 제품의 점도를 감소시켜 고화 물질을 생성하는 단계, 지하 형성물에 고화 물질을 제공하는 단계, 및 고화 물질을 사용하여 지하 형성물에서의 모래를 고화시켜 지하 형성물에서의 고화된 영역을 생성하는 단계를 포함한다.
Description
우선권 주장
본 출원은 2017년 3월 27일에 출원된 미국 가특허 출원 62/477,051에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 편입된다.
기술 분야
본 개시내용은 석유 제품 예컨대 아스팔텐 및 타르를 사용한 지하 형성물에서의 모래의 고화에 관한 것이다.
전 세계에서의 총 오일 및 가스 매장량의 추청치 70%는 고화가 덜 된 저장소에 배치된다. 모래 생성, 또는 샌딩(sanding)은 미고화된 사암 형성에서 가장 일반적인 것이다. 오일 생산정(oil production well) 및 물 주입정(water injection well)에서의 샌딩은 만연한 문제점이다. 느슨한 모래는 주입도를 감소시키며, 비용소모적인 청소 작업을 필요로 한다. 샌딩은 제조 비용을 증가시키며, 갑작스러운 정(well)의 폐색을 야기할 수 있고, 전체 영역의 폐쇄를 야기하는 다운-홀 공극(down-hole cavity)을 생성할 수 있다. 또한, 과량의 모래 생성은 장비 하면뿐만 아니라 표면 생산 설비를 침식한다.
요약
본 개시내용은 석유 제품, 예컨대 타르 및 아스팔텐을 사용한 지하 형성물에서의 모래 고화를 위한 방법 및 시스템을 기술하고 있다.
일반적인 양태에서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 석유 제품의 점도를 감소시켜 고화 물질을 생성하는 단계, 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 단계, 및 고화 물질을 사용하여 지하 형성물에서의 모래를 고화시켜 지하 형성물에서 고화된 영역을 생성하는 단계를 포함한다.
일반 양태의 실시는 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 석유 제품은 아스팔텐 및 타르 중 하나 이상을 포함한다. 석유 제품의 점도를 감소시키는 것은 석유 제품을 용매와 배합하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 용매는 자일렌, 벤젠, 사이클로헥산, 톨루엔, 메틸사이클로헥산, 이소프로필 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 메틸나프탈렌 중 하나 이상을 포함한다. 용매는 자일렌을 포함할 수 있거나, 자일렌으로 본질적으로 이루어지거나, 또는 자일렌으로 이루어진다. 일부 구현예는 석유 제품을 용매와 배합하기 전에 말텐을 석유 제품 및 용매 중 하나 이상과 배합하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 석유 제품의 점도는 섬유 제품을 가열하는 것을 포함한다. 석유 제품을 가열하는 것은 석유 제품을 발열 화학 반응으로부터 방출된 열로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 발열 화학 반응의 예는 하기와 같이 주어진다:
일부 구현예에서, 고화 물질의 점도는 24℃에서 약 1,000 cP 내지 약 10,000 cP의 범위이다. 일부 구현예에서, 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 것은 고화 물질을 지하 형성물로 주입하는 것을 포함한다. 특정 구현예에서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 석유 제품과 모래 사이의 화학적 또는 물리적 결합을 형성하는 것을 포함한다. 지하 형성물에서 모래를 고화시키는 것은 모래를 고화 물질과 접촉시켜 고화 물질의 점도를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일반 양태의 일부 구현예는 석유 제품 및 고화 물질 중 하나 이상과 말텐을 배합시키는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 일반 양태는 유기 용매를 지하 형성물에 제공하여 고화된 영역의 투과성을 증가시키는 것을 포함한다. 유기 용매를 지하 형성물에 제공하는 것은 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 고화된 영역에서의 고화 물질은 말텐을 포함하고, 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것은 고화된 영역에서의 말텐의 적어도 일부를 용해시키는 것을 포함한다. 유기 용매는 전형적으로 펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 이소프로필렌 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 및 메틸나프탈렌 중 하나 이상을 포함한다. 유기 용매는 펜탄을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유기 용매는 n-펜탄을 포함하거나, n-펜탄으로 본질적으로 이루어지거나, 또는 n-펜탄으로 이루어진다. 특정 구현예에서, 말텐은 고화된 영역으로부터 회수된다.
일부 구현예에서, 일반 양태는 지하 형성물에서의 표적 모래 구간을 확인하는 것을 포함하며, 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 것은 표적 모래 구간에서의 모래를 고화 물질과 접촉시키는 것을 포함한다. 특정 구현예에서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 표적 모래 구간에서의 모래를 고화시키는 것을 포함한다. 표적 모래 구간은 고화된 영역을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 주제의 하나 이상의 실시의 상세설명은 첨부된 도면 및 하기 설명에 제시되어 있다. 주제의 다른 특징, 양태, 및 장점은 설명, 도면 및 청구항으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 지하 형성물에서 석유 제품으로 모래를 고화시키기 위한 예시적인 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 지하 형성물에서의 고화된 모래의 영역을 도시한다.
도 2는 지하 형성물에서의 고화된 모래의 영역을 도시한다.
도 1을 참조하면, 공정(100)은 지하 형성물에서 석유 제품을 사용하여 모래를 고화시키기 위한 예시적인 공정이다. 섬유 제품은 전형적으로 24℃에서 적어도 1000 cP의 초기 점도를 가진다. 일부 구현예에서, 석유 제품은 아스팔텐 및 타르 중 하나 이상을 포함한다.
102에서, 섬유 제품의 점도는 감소되어 고화 물질을 생성한다. 일부 구현예에서, 석유 제품의 점도를 감소시키는 것은 석유 제품을 가열하는 것과 석유 제품을 유기 용매와 배합하는 것 중 하나 이상을 포함한다. 적합한 유기 용매의 예는 자일렌, 벤젠, 사이클로헥산, 톨루엔, 메틸사이클로헥산, 이소프로필 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 및 메틸나프탈렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 용매는 자일렌을 포함한다. 특정 구현예에서, 용매는 자일렌으로 이루어지거나 또는 이로 본질적으로 이루어진다. 석유 제품에 대한 용매의 부피비는 전형적으로 5 부피% 내지 60 부피%의 범위이다. 하나의 예에서, 석유 제품에 대한 용매의 부피비는 약 1:10이다. 고화 물질의 점도는 전형적으로 24℃에서 약 1,000 cP 내지 약 10,000 cP의 범위이다.
석유 제품을 가열하는 것은 섬유 제품의 온도를 증가시키기 위해 열 에너지의 임의의 공급원을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 석유 제품은 그것의 점도를 감소시키기 위해 약 90℃ 내지 약 210℃의 범위의 온도로 가열될 수 있다. 일부 구현예에서, 가열된 석유 제품의 점도는 200 cP 이상의 범위이다.
하나의 구현예에서, 석유 제품을 가열하는 것은 발열 화학 반응으로부터 방출된 열을 석유 제품을 제공하는 것을 포함한다. 특정 구현예에서, 발열 화학 반응은 발열성으로 반응하여 열을 생성하고, 폐쇄 시스템에서 압력을 증가시키는 하나 이상의 산화환원 반응물을 포함한다. 적합한 산화환원 반응물은 우레아, 차아염소산나트륨, 암모늄 함유 화합물, 및 아질산염 함유 화합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 발열 화학 반응은 암모늄 함유 화합물, 예컨대 염화암모늄, 브롬화암모늄, 질산암모늄, 황산암모늄, 탄산암모늄, 및 수산화암모늄을 포함한다. 일부 구현예에서, 발열 화학 반응은 아질산염 함유 화합물, 예컨대 아질산나트륨 및 아질산칼륨을 포함한다. 일부 구현예에서, 발열 반응은 하나 이상의 암모늄 함유 화합물 및 하나 이상의 아질산염 함유 화합물을 포함한다. 암모늄 함유 화합물 및 아질산염 함유 화합물의 적합한 조합의 하나의 예는 염화암모늄(NH4Cl) 및 아질산나트늄(NaNO2)이고, 이는 하기 나타낸 바와 같이 반응한다:
일부 구현예에서, 첨가제는 석유 제품, 유기 용매, 및 고화 물질 중 하나 이상과 배합된다. 일부 구현예에서, 첨가제는 말텐을 포함한다. 특정 구현예에서, 첨가제는 말텐으로 이루어지거나 또는 이로 본질적으로 이루어진다.
104에서, 고화 물질은 지하 형성물에 제공된다. 일부 구현예에서, 공정(100)은 지하 형성물에서의 표적 모래 구간을 확인하는 것을 포함하고, 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 것은 표적 모래 구간에서의 모래를 고화 물질과 접촉시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 고화 물질은 첨가제, 예컨대 말텐을 포함한다. 지하 형성물에 고화 물질을 제공하는 것은 전형적으로 고화 물질을 지하 형성물에 주입하는 것을 포함한다.
106에서, 지하 형성물에서의 모래는 고화 물질을 사용하여 고화되어 고화된 영역을 생성한다. 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 전형적으로 지하 형성물에서 고화 물질의 점도를 증가시키는 것을 포함한다. 고화 물질의 점도를 증가시키는 것은 전형적으로 약 1 내지 약 24시간 범위 내에서 일어나고, 지하 형성물에서의 모래를 결합시키는 반고체 물질을 생성한다. 지하 형성물에서의 고화 물질의 점도를 증가시키는 것은 예를 들어 염수를 사용한 유기 용매의 플루딩(flooding)을 통해 또는 지하 형성물에서의 고화 물질의 온도를 저하시키는 것을 통해 고화 물질로부터 유기 용매를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 고화 물질은 지하 형성물의 온도를 초과하는 온도에서 지하 형성물에 제공되어 이로써 고화 물질로부터의 열을 지하 형성물에 전달시킬 수 있다. 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 모래를 고화 물질과 결합시키는 것을 포함한다. 고화 물질과 모래를 결합시키는 것은 고화된 모래 팩(sand pack)을 형성하기 위해 석유 제품과 모래 사이에서 화학적 또는 물리적 결합을 형성하는 것을 포함한다. 고화 물질을 지하 형성물에 제공하기 전에 표적 모래 구간이 확인되는 경우에, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 표적 모래 구간에서 모래를 고화시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 표적 모래 구간은 고화된 영역의 적어도 일부를 포함한다. 일부 구현예에서, 고화된 영역은 표적 모래 구간의 적어도 일부를 포함한다.
108에서 고화된 영역의 투과성이 증가된다. 일부 구현예에서, 고화된 영역의 투과성을 증가시키는 것은 지하 형성물에 유기 용매를 제공하여, 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함한다. 유기 용매를 지하 형성물에 제공하는 것은 전형적으로 유기 용매를 지하 형성물로 주입하는 것을 포함한다. 고화된 영역에서의 고화 물질이 말텐을 포함하는 경우, 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것은 고화된 영역에서의 말텐의 적어도 일부를 유기 용매에 용해시키는 것을 포함한다. 적합한 유기 용매는 펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 이소프로필 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 메틸나프탈렌, 및 이 화합물의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 유기 용매는 펜탄을 포함한다. 특정 구현예에서, 유기 용매는 펜탄으로 본질적으로 이루어진다. 일부 구현예에서, 유기 용매는 n-펜탄을 포함한다. 특정 구현예에서, 유기 용매는 n-펜탄으로 이루어지거나 또는 이로 본질적으로 이루어진다. 특정 구현예에서, 고화된 영역의 투과성을 증가시키는 것은 고화된 영역으로부터 말텐을 회수하는 것을 포함한다.
일부 구현예에서, 공정(100)에서의 작업은 조합되거나 또는 생략될 수 있다. 특정 구현예에서, 공정(100)의 작업 순서는 변화될 수 있다. 특정 구현예에서, 추가의 작업은 예컨대 석유 제품의 점도를 감소시키기 이전에 표적 모래 구간을 확인하는 것과 같은 공정(100)과 조합될 수 있다.
공정(100)의 장점은 고화된 모래 팩에서의 강한 결합의 형성을 포함한다. 또한, 공정(100)은 비용 효율적이며, 지하 형성물에 손상을 줄 수 있는 고압 주입의 사용 없이 실시된다.
도 2는 오일 생성 구간(208)에서의 버퍼들(206) 사이의 표적 모래 구간(204)에 근접한 주입 튜브(202)가 있는 지하 형성물(200)을 도시하고 있다. 고화된 영역(210)은 도 1과 관련하여 도시된 석유 제품에 의해 형성된 고화 물질를 사용하여 고화된 모래를 포함한다.
따라서, 주제의 특정 실시가 기술되어 있다. 다른 실시는 청구 범위 내에 있다.
Claims (27)
- 모래 고화 방법으로서,
석유 제품의 점도를 감소시켜 고화 물질을 생성하는 단계;
고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 단계; 및
고화 물질을 사용하여 지하 형성물에서의 모래를 고화시켜 지하 형성물에서 고화된 영역을 생성하는 단계
를 포함하는 모래 고화 방법. - 제1항에 있어서, 석유 제품이 아스팔텐 및 타르 중 하나 이상을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 석유 제품의 점도를 감소시키는 것은 석유 제품과 용매를 배합하는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제3항에 있어서, 용매는 펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 이소프로필 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 및 메틸나트팔렌 중 하나 이상을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제4항에 있어서, 용매가 자일렌을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제5항에 있어서, 용매가 자일렌으로 본질적으로 이루어지는 모래 고화 방법.
- 제6항에 있어서, 용매가 자일렌으로 이루어지는 모래 고화 방법.
- 제6항에 있어서, 석유 제품과 용매를 배합하기 이전에 석유 제품 또는 용매 중 하나 이상과 말텐을 배합하는 것을 더 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 석유 제품의 점도를 감소시키는 것은 석유 제품을 가열하는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제9항에 있어서, 석유 제품을 가열하는 것은 발열 화학 반응으로부터 방출된 열로 석유 제품을 가열하는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제10항에 있어서, 발열 화학 반응은 하기를 포함하는 모래 고화 방법:
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 고화 물질의 점도는 24℃에서 약 1,000 cP 내지 약 10,000 cP의 범위인 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 것은 고화 물질을 지하 형성물에 주입하는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 석유 제품과 모래 사이에서 화학적 또는 물리적 결합을 형성하는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 모래를 고화 물질과 접촉시키고 고화 물질의 점도를 감소시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 석유 제품 및 고화 물질 중 하나 이상을 말텐과 배합시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 용매를 지하 형성물에 제공하여 고화된 영역의 투과성을 증가시키는 것을 더 포함하는 모래 고화 방법.
- 제17항에 있어서, 지하 형성물에 유기 용매를 제공하는 것은 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제18항에 있어서, 고화된 영역에서의 고화 물질은 말텐을 포함하고, 고화된 영역을 유기 용매와 접촉시키는 것은 고화된 영역에 말텐의 적어도 일부를 용해시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제19항에 있어서, 고화된 영역으로부터 말텐을 회수하는 것을 더 포함하는 모래 고화 방법.
- 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 용매는 펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 이소프로필 벤젠, 데칼린, 테트랄린, 및 메틸나프탈렌 중 하나 이상을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제21항에 있어서, 유기 용매는 펜탄을 포함하고, 펜탄은 n-펜탄을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제20항에 있어서, 펜탄은 n-펜탄으로 본질적으로 이루어지는 모래 고화 방법.
- 제21항에 있어서, 펜탄은 n-펜탄으로 이루어지는 모래 고화 방법.
- 제1항에 있어서, 지하 형성물에서 표적 모래 구간을 확인하는 것을 더 포함하며, 여기서 고화 물질을 지하 형성물에 제공하는 것은 표적 모래 구간에서의 모래를 고화 물질과 접촉시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제23항에 있어서, 지하 형성물에서의 모래를 고화시키는 것은 표적 모래 구간에서의 모래를 고화시키는 것을 포함하는 모래 고화 방법.
- 제24항에 있어서, 표적 모래 구간은 고화된 영역을 포함하는 모래 고화 방법.
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