NL8503065A

NL8503065A - Werkwijze voor het afbreken van een viskeuze microbiele polysaccharideformulering, een werkwijze voor het bereiden van een door middel van een zuur afbreekbare polysaccharideformulering, en een aldus verkregen polysaccharideformulering.

Info

Publication number: NL8503065A
Application number: NL8503065A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1984-11-09
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1986-06-02
Also published as: IT8522746A0; US4754809A; NZ214104A; IT1186789B; CA1251628A; GB8428348D0; GB2167079A; NO854430L; DE3539548A1; AU586199B2; NO163105C; GB2167079B; NO163105B; DE3539548C2; OA08133A; AU4944085A; GB8527444D0

Description

*> -- -i τ ” ί

Κ 1971 NET

WERKWIJZE VOOR KET AFBREKER VAR EER VISKEUZE MICROBIELE POLYSACCHARIDEFORMULERING, EER WERKWIJZE VOOR HET

BEREIDEN VAM EEN DOOR MIDDEL VAN EEN ZUUR AFBREEKBARE POLYSACCKARIDEFORMULERING, EN EEN ALDUS VERKREGEN PCLYSACCHARIDEFORMULERING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het afbreken van een viskeuze microbiële polysaccharideformulering.

De werkwijze heeft in het bijzonder betrekking op het 5 afbreken van polysaccharideformuleringen die, onder andere, gebruikt worden als putafwerkingsvloeistoffen, onderhoudsvloeistoffen en/of vloeistoffen die gebruikt worden bij het boren van putten ten behoeve van olie- of gaswinning.

De polysacchariden worden in deze vloeistoffen gebruikt ter 10 verhoging van hun viscositeit. Verhoogde viscositeit vermindert het verlies aan vloeistoffen en vergroot het vermogen van de vloeistoffen om vaste stoffen mee te voeren.

Teneinde aanvaardbare produktiviteitsniveaus te bereiken, dient de viskeuze polymeeroplossing, die gedurende de 15 afwerkings-, onderhouds- en/of boorwerkzaamheden de reservoir-formatie is binnengedrongen, zo snel mogelijk te worden afgebroken. Dit wordt gewoonlijk bereikt hetzij door het in de vloeistof zelf opnemen van een zuur, hetzij door een zure naspoeling die elke eventueel achtergebleven vloeistof 20 die een nadelige invloed op de permeabiliteit van de formatie in de omgeving van het boorgat zou kunnen hebben, dient af te breken. Thans is gevonden dat polysaccharideformuleringen onverwacht snel kunnen worden afgebroken wanneer, in het geval dat deze formuleringen hoge niveaus van bepaalde zouten 25 bevatten, een zuur wordt toegevoegd. Verder onderzoek heeft aangetoond dat onder dergelijke omstandigheden de 4 » - 2 -

overgangstemperatuur van het biopolymeer aanzienlijk lager is geworden. De overgangstemperatuur, T , is de temperatuur waarboven polymeren een verandering in een minder geordende toestand ondergaan, zoals uitgelegd in een voordracht van de 5 Society of Petroleum Engineers of ΑΙΜΕ (SPE 12085) die gehouden werd tijdens de 58ste Jaarlijkse Technische Conferentie en Tentoonstelling in San Francisco, CA, 5-8 oktober 1983. Het is opvallend dat de snelle afbraak van het biopolymeer in het bijzonder merkbaar is wanneer de 10 temperatuur waarbij zuur wordt toegevoegd, dicht bij T

ligt. Het is derhalve van groot voordeel dat de onderhavige uitvinding de mogelijkheid opent de overgangstemperatuur zodanig te regelen dat deze dicht bij de temperatuur komt van de olie- en/of gasreservoir(s), hetgeen gewoonlijk de onder in 15 de put heersende temperatuur is. De onderhavige werkwijze maakt het derhalve mogelijk dat biopolymeren, bijvoorbeeld in onderhouds- en afwerkingspekel of boorvloeistoffen die niet meer worden gebruikt, snel kunnen worden afgebroken.

De onderhavige uitvinding verschaft derhalve een 20 werkwijze voor het door middel van een zuur af breken van een viskeuze microbiële polysaccharideformulering welke gebruikt wordt bij olie- en/of gaswinningswerkzaamheden, waarbij de polysaccharideformulering een hoeveelheid zout of zoutmengsel bevat die voldoende is voor het regelen van de 25 overgangstemperatuur van de polysaccharide, en wel zodanig dat deze dicht bij de reservoirtemperatuur ligt.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte vloeistoffen kunnen heldere pekelsoorten zijn of pekelsoorten die door middel van een zuur afbreekbare overbruggingsdeeltjes 30 bevatten teneinde aanzienlijke binnendringing van de pekel in de formatie te voorkomen. De vloeistoffen bevatten grote hoeveelheden zout, gewoonlijk metaalhalogeniden.

Het zout wordt bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit zouten die chloride-, bromide- en jodide-ionen 35 bevatten.

ψ -» - 3 -

De voorkeur gaat, on: commerciële redenen, in het bijzonder uit naar het gebruik van CaEr^ en/of ZnBr9 of mengsels daarvan in concentraties van bij voorkeur 5-80 gew./vol.%. De polysaccharide is bij voorkeur afgeleid van een 5 micro-organisme, gekozen uit de groep bestaande uit Xanthoaonas-soorten, Pseudomonas-soorten,

Agrobacterium-soorten, Shizobium-soorten, Alcaligenes-soorten, Beijerincka-soorten en Sclerotium-soorten. De onderhavige uitvinding verschaft verder een werkwijze voor de bereiding 10 van een door middel van een zuur afbreekbare viskeuze microbiële polysaccharideforaulering voor gebruik bij olie-en/of gaswinningswerkzaamheden, omvattende het bereiden van een polysaccharide-oplossing welke een hoeveelheid zout of zoutmengsel bevat die voldoende is om de overgangstemperatuur 15 van de polysaccharide te regelen, en wel zodanig dat deze dicht bij de in het reservoir heersende temperatuur ligt. De onderhavige uitvinding verschaft verder ook nog een microbiële polysaccharide-zoutformulering welke 0,03-5 gew./vol.% polysaccharide afgeleid van het micro-organisme zoals in het 20 voorafgaande gedefinieerd, ten minste 50-80 gew./vol.% zout en 5-95 gew./vol.% water bevat.

Zoals in het voorafgaande reeds is beschreven, kan een zuur aan de formulering worden toegevoegd en een dergelijke formulering kan beschouwd worden als een voorkeursuitvoering 25 van de uitvinding. Een andere voorkeursuitvoering is een microbiële polysaccharide-zoutoplossing waarvan de overgangstemperatuur van de polysaccharide binnen 0-20 °C van de temperatuur van het olie- of gasreservoir waar de formulering wordt toegepast, ligt.

30 Hoewel in het bijzonder toepassingen van de onderhavige uitvinding op het gebied van boorherstel- en/of afwerkingswerkzaamheden zijn vermeld, dient te worden cpgemerkt dat in het kader van oliewinningswerkzaamheden de onderhavige werkwijze ook gebruikt kan worden voor het 35 stimuleren, het werken met een zuur en het verhoogd winnen van olie daar waar de uitvinding kan worden gebruikt voor het * i - 4 - herstellen van verloren permeabiliteit ontstaan door het injecteren van ondeugdelijk bereide polysaccharide-oplossing.

De onderhavige werkwijze kan op zodanige wijze worden uitgevoerd, dat de polysaccharide-zoutformulering afgebroken 5 wordt nadat de afwerking- en/of herstelwerkzaamheden zijn voltooid door middel van een eenvoudige zuurspoeling van de put. Wanneer de zoutconcentratie in de put echter onvoldoende is om de overgangstemperatuur van de polysaccharide te verlagen tot een temperatuur die dicht bij de werktemperatuur 10 van het reservoir ligt, kan er extra zout worden toegevoegd voordat de afbraak met een zuur is begonnen. In verband hiermede dient te worden opgemerkt dat daar waar biopolymeer dient te worden afgebroken, menging van de zeer geconcentreerde zoutformulering met de formatievloeistof tot 15 verlaging van de concentratie aan zout kan leiden.

Dientengevolge zal de Tm van het biopolymeer stijgen. Teneinde dit verdunningsprobleem te overwinnen, dient men zoutformuleringen te injecteren die een concentratie hebben van 1,5-2 maal de concentratie (of meer) die nodig is om de 20 T dicht bij de reservoirtemperatuur te brengen in het geval dat er geen verdunning van de zoutformulering zou optreden.

Een derde mogelijkheid is om zuur en zout gelijktijdig aan de af te breken biopolymeerformulering toe te voeren. Een vierde mogelijkheid voor het uitvoeren van de werkwijze is het 25 zout te mengen met het zuur, welk mengsel zodra het in contact wordt gebracht met de biopolymeerformulering deze zal afbreken. Een vijfde mogelijkheid is een voorgemengde polysaccharide/zuuroplossing in contact te brengen met een zoutoplossing, teneinde snelle afbraak in gang te zetten. Nog 30 een andere mogelijkheid voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is om de polysaccharide, het zuur en het zout te mengen bij betrekkelijk lage temperatuur. Snelle afbraak zal plaatsvinden wanneer het mengsel verhit wordt tot dicht bij de overgangstemperatuur van het biopolymeer in die 35 formulering. Wanneer het op zijn plaats brengen van de zeer geconcentreerde zoutformulering niet bevredigend gaat, kan er V* .·* ' - 5 - - teneinde dit probleem te overwinnen - selectief plaatsingsgereedschap worden gebruikt. Dergelijk plaatsingsgereedschap dwingt de zeer geconcentreerde zoutformulering de formatie te betreden daar waar deze is 5 gewenst, ta weten daar waar biopolymeer aanwezig is dat afgebroken dient te worden.

De onderhavige uitvinding zal aan de hand van de Voorbeelden en tekeningen nader worden toegelicht.

Voorbeeld I

10 De verlaging van T voor "SHELLFL0"-S ("SHELLFLO" is een Shell-handelsmerk voor een waterige biopolymeeroplossing welke ongeveer 5-10 gew./vol% polysaccharide bevat) werd gemeten in zoute milieus welke calciumzouten bevatten. De "-S" geeft aan dat het biopolymeer een heteropolysaccharide van het 15 succinoglucan-type is, geproduceerd door micro-organismen zeals NCIB 11592 en NCIB 11883. In figuur 1 wordt duidelijk getoond hoe de T boven een bepaalde zoutconcentratie lager wordt. Zoals duidelijk zal zijn, verschaft de onderhavige uitvinding de volgende praktische toepassingen. De 20 overgangstemperatuur van een biopolymeer kan zeer nauwkeurig worden geregeld door de juiste keuze van pekelsoort en -concentratie. De afbrekingssnelheid van het biopolymeer kan worden geregeld door het kiezen van de juiste pekelsamenstelling voor een bepaalde reservoirtemperatuur.

25 Zoals in het voorafgaande reeds is beschreven, kan het zuur in de afwerkingsvloeistof worden opgenomen teneinde een gewenste t<_g te verkrijgen (de tijd die nodig is voor het bereiken van 50% van de aanvangsviscositeit bij afbraak met een zuur).

Voorbeeld II

30 De afbrekingssnelheid van ,,SHELLFL0"-S werd bepaald in twee pekelsoorten, één met een laag zoutgehalte en één met een hoog zoutgehalte.

- 6 -

Pekel 1 Pekel 2

KaCl 1 gew./vol" CaBr2 57 gew./vol.%

CaCl2 0,1 gew./vol.% 45°C

T 70°C m

De afbrekingssnelheid (verlies aan viscositeit) werd gemeten in aanwezigheid van 5 gew./vol.% HCL als een functie van temperatuur.

Figuur 2 is een grafiek waarin l/t,^ getoond wordt als 5 functie van temperatuur. De snelheid neemt duidelijk snel toe wanneer T wordt benaderd. Bij 45°C in de pekel met het m lagere zoutgehalte bedroeg t^g 19 uur, terwijl bij 44°C in de CaB^-pekel t^g twee minuten bedroeg.

Voorbeeld III

10 "SHELLFLO"-XA is een vloeibaar concentraat van. het

Xanthan-type biopolymeer (5-10 gew./vol.% actieve stof). T voor "SHELLFLO"-XA werd gemeten in oplossingen van CaBr2·

Figuur 3 toont hoe afneemt van ongeveer 70°C tot ongeveer 30°C wanneer de concentratie aan CaBr2 toeneemt van 100 tot 15 200 lb/bbl (28,5 - 57 gew./vol.%).

Voorbeeld IV

De afbrekingssnelheid van "SHELLFL0"-XA werd bepaald in drie pekelsoorten:

Pekel 1 Pekel 2 Pekel 3

NaCl 1 gew./vol.% CaBr2 42,8 gew./vol.% CaBr2 57gew./vol.%

CaCl2 0,1 gew./vol.%

T >100°C T 50-55°C T 30-35°C

m m m

De afbrekingssnelheid (verlies aan viscositeit) werd gebeten in aanwezigheid van 5 gev./vol.Z HCl als functie van temperatuur. Figuur 4 is een grafiek waarin l/t_g getoond wordt als functie van temperatuur. De snelheid neemt sterk toe 5 in het gebied van ï . In pekel I bij 50°C bedraagt de halveringstijd voor visccsiteitsverlies, t^^, meer dan 4 uur, terwijl xn Dekel 2 tr_ slechts 5 minuten bij 40°C is.

* 5ü

Voorbeeld V

Het herstellen van de permeabiliteit van een met biopolymeer 10 verstopte formatie

Een zandmassa met een diameter van 2 cm, bevattende een 2 cm diep bed van zand dat een maaswijdte van 8-10 mesh passeert, dat boven op een 6,5 cm diep bed van met een zuur gewassen zand dat een maaswijdte van 40-100 mesh passeert was 15 geplaatst, werd aangebracht op glassinter met een poreusheid No. 1. De stromingssnelheid van de vloeistoffen door de zandmassa onder hydrostatische druk werd gemeten. De aanvangsstromingssnelheid van water door het bed was 32 ml/minuut. Daarna werd het bed opgevuld door er 100 ml van een 20 slecht gemengde oplossing bevattende 5 g 1 ^ "SHELLFLO,,-XA in een pekel bevattende 15 gew./vol.Z NaCl + 1,5 gew./vol.%

CaCl~ door te voeren. Er werd nog een hoeveelheid van 300 ml 1 -1 van de pekel bevattende 10 g 1 xanthan door het bed gevoerd. Daarna werd het bed behandeld met 100 ml van 25 5 gew./vol,% HCl. De stromingssnelheid van het zuur was minder dan 3 ml/minuut en nam nauwelijks toe bij toename in doorgevoerd volume. Daarna werd het bed behandeld met 200 ml van een 5 gew./vol.% HCl-oplossing welke 200 lb/bbl CaB^ bevatte. Nadat 100 ml was doorgevoerd, was er een snelle 30 toename in de stromingssnelheid tot meer dan 19 ml/minuut. De snelheid waarmee water door deze bepaalde zandmassa stroomde bedroeg meer dan 25 ml/minuut, hetgeen op een aanzienlijk herstel van de oorspronkelijke permeabiliteit wijst.

Claims

1. Werkwijze voor het door middel van een zuur afbreken van een viskeuze microbiële polysaccharideformulering welke toegepast wordt bij olie- en/of gaswinningswerkzaamheden, waarbij de polysaccharideformulering een hoeveelheid zout 5 of een zoutmengsel bevat die voldoende is voor het regelen van de overgangstemperatuur van de polysaccharide, en wel zodanig dat deze dicht bij de reservoirtemperatuur ligt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het zout gekozen 10 is uit de groep bestaande uit zouten die chloride-, bromide- en jodide-ionen bevatten.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het zout CaEr^ en/of ZnBr^ is,

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1-3, waarbij de 15 zoutconcentratie in het gebied van 5-80 gew./vol.% ligt.

5. Werkwijze volgens ëën der conclusies 1-4, waarbij de polysaccharide afgeleid is van een micro-organisme dat gekozen is uit de groep bestaande uit Xanthomonas-soorten, Pseudomonas-soorten, Agrobacterium-20 soorten, Rhizobium-soorten, Alcaligenes-soorten, Beijerincka-soorten en Sclerotium-soorten, of afgeleid is van een mengsel van ten minste twee micro-organismen gekozen uit bovengenoemde groep.

6. Werkwijze voor het bereiden van een door middel van een 25 zuur afbreekbare viskeuze microbiële polysaccharideformulering voor gebruik bij olie- en/of gaswinningswerkzaamheden omvattende het bereiden van een polysaccharide-oplossing welke een hoeveelheid zout of zoutmengsel bevat die voldoende is voor het regelen van 30 de overgangstemperatuur van de polysaccharide, en wel zodanig dat deze dicht bij de reservoirtemperatuur ligt.

7. Microbiële polysaccharide-zoutformulering omvattende ten minste 0,03-5 gew./vol.% polysaccharide afgeleid van een - 9 - micro-organisme zoals gedefinieerd in conclusie 5, 50-80 gew./vol." zout en 15-95 gew./vol.2 water.

8. Microbi’êle polysaccharide-zoutformulering volgens conclusie 7 aan welke formulering zuur is toegevoegd. 5

9. Microhi'èle polysaccharide-zoutformulering volgens conclusie 7 en 8, waarbij de overgangstemperatuur van de poi]f’saccharide binnen 0-20°C van de temperatuur van het olie- of gasreservoir waar de formulering wordt toegepast, ligt.