NL8101427A - Injectiebehandeling met water ter voorkoming van verdichting en permeabiliteitsvermindering in carbonaatformaties. - Google Patents

Description

N.0. 29.983 1 * »

Injectiebehandeling met water ter voorkoming van verdichting en per-meabiliteitsvermindering in carbonaatformaties.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter voorkoming van verdichting en permeabiliteitsvermindering in een carb-onaatformatie, waarin een fluidum geïnjecteerd is.

Het is bekend materialen te injecteren in ondergrondse formaties 5 voor het handhaven van de permeabiliteit door stuwmaterialen te brengen in de permeabiliteitspassages in de formatie en dus de bestaande permeabiliteit in stand te houden. Het is eveneens bekend specifiek de chemie van injectiefluïda te ontwerpen ter voorkoming van schade aan de formatie of de permeabiliteit ervan door de bestaande formatiestructuur 10 te verharden.

In bekende schema’s, die aanvraagsters bekend zijn, zijn de voorafgaande schema’s toegepast voor de behandeling van de meer frequent voorkomende ondergrondse aardolie bevattende formaties, maar aanvraagsters zijn niet bekend met eventuele succesvolle schema's, die zijn 15 toegepast op aardolie bevattende carbonaatformaties.

Schade aan de permeabiliteit in ondergrondse formaties kan veroorzaakt worden door verschillende omstandigheden, die verband houden met in de formatie geïnjecteerde fluïda. Een dergelijke beschadiging kan veroorzaakt worden door het inzakken of verdichten van de formatie van-20 wege een reactie tussen de formaties en het geïnjecteerde fluïdum.

Er werd nu een werkwijze gevonden ter voorkoming van de verdichting in carbonaatformaties. De werkwijze verschaft een middel ter vermijding van verdichting en voor het handhaven van de permeabiliteit in carbonaatformaties en verschaft een middel voor de potentiële vergro-25 ting of ten minste de handhaving van de aardolieproduktie uit aardolie bevattende carbonaatformaties.

De onderhavige uitvinding verschaft in ruime zin een werkwijze ter vermijding van verdichting en permeabiliteitsvermindering van een carb-onaatformatie, die produceerbare koolwaterstoffen bevat en waarin een 30 fluïdum wordt geïnjecteerd, gekenmerkt door de behandelingstrappen van het injectiefluïdum door a) toevoeging aan een dergelijk injectieflui-dum met een pH in het traject van 8 tot 10 van een buffermateriaal in een voldoende hoeveelheid om de pH van het fluidum binnen een dergelijk traject te houden en b) verzadiging van het gebufferde fluïdum met cal-35 ciumcarbonaat·

Het injectiefluïdum heeft met voordeel een pH in het traject van 9 8101427 -•f·.

2 tot 10.

In het algemeen gesproken moet het injectiefluïdum behandeld worden om de pH ervan te vergroten tot een waarde in het gespecificeerde traject. Het fluïdum dient behandeld te worden om ervoor te zorgen dat 5 het de gewenste alkaliteit houdt bij injectie in de carbonaatformatie. De werkwijze van de uitvinding is in het bijzonder toepasbaar op de behandeling van zeewater bij gebruik als injectiefluïdum in carbonaatfor-maties.

Volgens de onderhavige uitvinding kan verdichting van carbonaat-10 formaties tengevolge van reactie met injectiefluïda vermeden worden door de injectiefluïda op de volgende wijze te behandelen. Eerst wordt voldoende oplosbaar alkalisch materiaal aan het fluid vim eventueel toegevoegd om de pH in te stellen op een alkaliteitsniveau in het pH traject van 8 tot 10. Het toegevoegde alkalische materiaal kan natriumhy-15 droxide, kaliumhydroxide of dergelijke zijn. Vervolgens wordt voldoende buffermateriaal toegevoegd, zoals oplosbaar carbonaat (d.w.z. NaHC03/Na2C03), fosfaten, boraten of dergelijke om de pH van het injectiefluïdum op het gewenste niveau te houden. Vervolgens worden voldoende calcium- en/of carbonaationen toegevoegd om de injectie-20 vloeistof met calciumcarbonaat te verzadigen (calciet/aragoniet). Dit materiaal kan worden toegevoegd als CaCl2, Na2C03» CaC03 of dergelijke.

Indien op de hiervoor vermelde wijze bereid kan het injectiefluïdum geïnjecteerd worden in een carbonaatformatie met weinig of geen re-25 sulterend effect op de permeabiliteit van de formatie tengevolge van verdichting. Bij een laboratoriumproef werd een fluïdum behandeld voor het verkrijgen van een pH van 9,2 en geïnjecteerd in met olie verzadigd calciumcarbonaat, dat onder een hydrostatische druk was van 27000 kPa. Geen wezenlijke verdichting van het calciumcarbonaat werd waargenomen. 30 Er wordt derhalve als een kenmerk van de uitvinding een werkwijze verschaft ter vermijding van verdichting en permeabiliteitsvermindering van een carbonaatformatie, die produceerbare koolwaterstoffen bevat en waarin een fluïdum wordt geïnjecteerd, gekenmerkt door de volgende trappen : 35 a) behandeling van het injectiefluidum met chemische toevoegsels om een gekozen pH voor het injectiefluidum binnen het traject van 8,0 tot 10,0 in te stellen, b) toevoeging aan het behandelde injectiefluïdum van een voldoende hoeveelheid buffermateriaal om de pH van het behandelde injectiefluïdum 40 op het ingestelde niveau te houden en 8101427 3 ψ c) toevoeging aan het behandelde, gebufferde injectiefluïdum van voldoende calcium- en/of carbonaationen om het injectiefluïdum met cal-ciumcarbonaat te verzadigen.

Terwijl het voor de hand liggend kan lijken fluïda, die in forma-5 ties geïnjecteerd moeten worden op een wijze te behandelen dat de potentiële reactie tussen het fluïdum en de formatie niet destructief is, wordt verondersteld, dat de bekende technologie niet het verband herkend heeft tussen chemische veranderingen en sterkten van het formatie-gesteente en verondersteld wordt, dat de stand der techniek geleerd 10 heeft tegen behandeling van dergelijke vloeistoffen door regeling van de pH omdat die behandeling precipitatie zou veroorzaken van deeltjes uit het fluïdum die naar alle waarschijnlijkheid vermindering zouden veroorzaken in formatiepermeabiliteit als gevolg van blokkering van de permeabele wegen door de formatie. In het licht van de stand der tech-15 niek, die heeft afgeleid van de weg van de hier voorgestelde werkwijze, wordt nu de bereiding voorgesteld van gebufferde injectiefluïda met een pH in het traject van 8 tot 10 en een verzadigd chemisch preparaat met betrekking tot mineralen in het formatiegesteente.

De hier voorgestelde werkwijze heeft voorts een bijzondere toepas-20 sing bij het gebruik van zeewater als injectiefluïdum en de behandeling van dit fluïdum volgens de hier vermelde werkwijze. Zeewater is vanzelfsprekend het meest gemakkelijk beschikbare fluïdum in een installatie buitengaats en in het geval van bepaalde buitengaatse aardoliepro-duktiegelegenheden stelt de combinatie van een gemakkelijk beschikbaar 25 fluidum voor injectie en een carbonaatformatie een reële toepassing van de hier beschreven werkwijze voor.

In de Noordzee zijn carbonaatformaties (aangeduid als calciumcarb-onaatformaties) waarvan bekend is, dat zij produceerbare aardolie-af-zettingen bevatten. Bij sommige produktietechnieken is het gewenst flu-30 ïda te injecteren in die formaties can bij te dragen in de produktie van de aardolie. Wanneer echter zeewater geïnjecteerd wordt in deze formaties hebben deze de neiging in te zakken met het gevolg, dat de permeabiliteit van de formatie aanzienlijk vernietigd is en dat de produktie van de aardolie nagenoeg onmogelijk is. Met de hier beschreven werkwij-35 ze kan zeewater worden behandeld om het voor de formatie onschadelijk te maken. De formaties zakken niet in of verdichten niet en de permeabiliteit wordt gehandhaafd.

Het behandelingsproces omvat de trappen : a) toevoeging van voldoende alkalisch materiaal (zoals NaOH) om de 40 pH van het fluïdum in te stellen op een waarde binnen het traject van 8101427 4 'ï1 8,0 tot 10, indien noodzakelijk, b) behandeling van het fluidum met andere toevoegsels, die in het bijzonder worden opgenomen om de pH op het gewenste niveau te handhaven. Tot deze materialen behoren oplosbare carbonaten (zoals NaHC^), 5 fosfaten of boraten om een eventuele verdere verandering in de pH te voorkomen.

c) behandeling van het injectiefluïdum door toevoeging van voldoende calcium- en/of carbonaationen om het fluïdum met calciumcarb-onaat te verzadigen. Tot dergelijke toevoegsels behoren CaCl2» 10 Na2C03 en CaCOg.

d) mengen van de chemische toevoegsels met het injectiewater wordt gevolgd door eventueel gevormde neerslagen te doen afzetten uit het in-jectiewater voorafgaande aan de filtratie. De afzetting en de filtratie zijn vereist om eventueel achterblijvende vaste stoffen, die fysisch de 15 formatie zouden kunnen verstoppen, te verwijderen. De grootte van de door filtratie verwijderde vaste stoffen kan variëren en hangt af van de formatiefiltratie-eis ter voorkoming van een wezenlijke fysische verstopping.

Het behandelde zeewater is dan in een chemisch evenwicht, dat zal 20 voorkomen dat het uitgebreid reageert met de carbonaatformatie, die de produceerbare aardolie bevat en de formatie zal niet verdichten, wat zou resulteren in een vermindering van de formatiepermeabiliteit. Het behandelde zeewater kan vervolgens in de formatie bij alle formatietem-peraturen en drukken geïnjecteerd worden en kan functioneren als een 25 stuwfluïdum of stromend fluïdum om de aardolie-afzettingen te bewegen langs de permeabiliteitswegen door de formatie.

Op de voorgaande wijze behandeld zeewater vereist de toevoeging van 0,0108 gewichtsprocent natriumhydroxide en de toevoeging van 0,021 gewichtsprocent natriumwaterstofcarbonaat om de pH op 9,2 te verhogen. 30 Ander locaal water, niet geproduceerd uit de te behandelen forma tie, kan bij het voorgaande proces gebruikt worden. Een dergelijk water dient de gekozen of ingestelde pH te hebben tezamen met buffering en carbonaatverzadiging teneinde formatiebeschadiging te voorkomen. Aan zeewater dient in de voorafgaande beschrijving gerefereerd te worden 35 omdat voor buitengaatse toepassingen zeewater het meest gemakkelijk verkrijgbare fluïdum is. Formatiewater uit de behandelde formatie zou geen behandeling vereisen, maar het is waarschijnlijk niet beschikbaar.

De toegepaste specifieke injectie of produktiemethode is geen es-40 sentieel deel van de hier beschreven werkwijze. Gescheiden injectie- en 8101427 ψ . ' 5 produktieputten kunnen worden toegepast en/of een enkelvoudige put kan zowel voor injectie als produktie dienst doen. Het doel van de onderhavige werkwijze is verdichting van bepaalde aardolie bevattende formaties te vermijden door de in deze formaties geïnjecteerde fluïda te be-5 handelen zonder aandacht voor de injectie- en produktie-apparatuur en -technieken.

Bufferoplossingen zijn bekend in de chemie van waterhoudende vloeistoffen en zijn beschreven in "Handbook of Chemistry and Physics", 53e druk, gepubliceerd door The Chemical Rubber Company op de bladzij-10 den D103-D105. De pH van zeewater is zoals aangegeven op bladzijde F-169 van de hiervoor vermelde publikatie groter dan 8 en in het traject van 8 tot 9. Vergroting van de pH van zeewater zoals hier beschreven zou bij voorkeur de pH veranderen binnen het traject van 8 tot 10 en doelmatig tot een waarde binnen het traject van 9 tot 10.

8101427

Claims (11)

1. Werkwijze ter vermijding van verdichting en permeabiliteitsver-mindering van een carbonaatformatie, die produceerbare koolwaterstoffen bevat en waarin een fluïdum wordt geïnjecteerd, met het kenmerk, dat men het injectiefluïdum behandelt door 5 a) aan een dergelijk injectiefluïdum met een pH in het traject van 8 tot 10 een buffermateriaal in een voldoende hoeveelheid toe te voegen om de pH van het fluïdum binnen een dergelijk traject te houden en b) het gebufferde fluïdum met calciumcarbonaat te verzadigen.

2. Werkwijze ter vermijding van verdichting en permeabiliteitsver-10 mindering van een carbonaatformatie, die produceerbare koolwaterstoffen bevat en waarin een fluïdum wordt geïnjecteerd, met het kenmerk, dat men a) het injectiefluïdum behandelt met chemische toevoegsels can een gekozen pH voor het injectiefluïdum in te stellen binnen het traject 15 van 8,0 tot 10,0, b) aan het behandelde injectiefluidum voldoende buffermateriaal toevoegt om de pH van het behandelde injectiefluïdum op het ingestelde niveau te houden en c) aan het behandelde, gebufferde injectiefluïdum voldoende calci-20 urn- en/of carbonaationen toevoegt om het injectiefluïdum met calciumcarbonaat te verzadigen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men als toevoegsels voor behandeling van het injectiefluïdum oplosbare alkalische materialen toepast.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men als op losbaar alkalisch materiaal natriumhydroxide toepast.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men als oplosbaar alkalisch materiaal natriumwaterstofcarbonaat toepast.

6. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat men 30 als buffermateriaal een oplosbaar carbonaat, fosfaat of boraat toepast.

7. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat men het gebufferde injectiefluidum verzadigt met calciumcarbonaat door toevoeging van calcium- en/of carbonaationen gekozen uit de groep bestaan- 35 de uit CaCl2> Na2C03 en CaC03·

8. Werkwijze ter vermijding van verdichting en permeabiliteitsver-mindering van een carbonaatformatie, die produceerbare koolwaterstoffen bevat en waarin zeewater wordt geïnjecteerd, met het kenmerk, dat men voor de injectie met zeewater 8101427 a) aan het injectiezeewater voldoende alkalisch materiaal toevoegt om een gekozen pH voor het injectiezeewater in te stellen binnen het traject van 8,0 tot 10,0, b) en geschikt buffermateriaal toevoegt om de pH van het behandel-5 de zeewater op het ingestelde pH niveau te houden.

9. Werkwijze voor het verminderen of voorkomen van verdichting en/of permeabiliteitsvermindering van calciumcarbonaatformaties, die produceerbare koolwaterstofafzettingen bevatten, wanneer de koolwaterstoffen uit de formaties worden geproduceerd met een zeewaterfluïdum, 10 met het kenmerk, dat men a) een oplosbaar alkalisch materiaal mengt met zeewater ter bereiding van een gemodificeerd zeewater met een gekozen pH boven neutraal en binnen het traject van 8,0 tot 10,0, b) voldoende buffermateriaal toevoegt aan het gemodificeerde zee-15 water om de pH van het zeewater in hoofdzaak op de bij trap a) ingestelde pH te handhaven, c) eventueel precipitaat uit het gemodificeerde gebufferde zeewater verwijdert, en d) produceerbare koolwaterstoffen uit de formatie doet stromen met 20 het gebufferde gemodificeerde zeewater.

10. ïnjectiewater voor toepassing in een bevloeiïng met water van een calciumcarbonaatreservoir, dat produceerbare koolwaterstoffen bevat, met het kenmerk, dat de pH van het water is ingesteld binnen het traject van 8,0 tot 10,0 door de toevoeging van voldoende oplosbaar 25 buffermateriaal om de pH van het water te handhaven en dat het water met calciumcarbonaat verzadigd is.

11. ïnjectiewater volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de ingestelde pH 9,2 is. 8101427