NO156217B

NO156217B - Fremgangsmaate for aa hindre sammensetting og reduksjon av permeabiliteten av en carbonatformasjon inneholdende utvinnbare hydrocarboner og injeksjonsvann for anvendelse ved fremgangsmaaten.

Info

Publication number: NO156217B
Application number: NO810977A
Authority: NO
Inventors: George Harvey Newman; James Robert Wood
Original assignee: Chevron Res
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1987-05-04
Also published as: DK131281A; NO810977L; US4308152A; DE3110605A1; GB2072244B; DK157093B; NL8101427A; GB2072244A; DK157093C; NO156217C; CA1140740A

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å hindre sammen tetting og reduksjon av permeabiliteten av en carbonatformasjon inneholdende utvinnbare hydrocarboner når det i formasjonen injiseres et fluidum på basis av sjøvann og injeksjonsvann på sjøvannbasis for anvendelse ved fremgangsmåten.

Det er kjent å injisere materialer inn i undergrunnsformasjoner for gjennom plassering av materialene i permeabilitetspassasjene å opprettholde formasjonens permeabilitet. Det er likeledes kjent å tilpasse den kjemiske sammensetning av injeksjonsfluider for å befestige den eksi-sterende formasjonsstruktur med henblikk på å unngå beskadi-gelse av formasjonen eller reduksjon av dennes permeabilitet.

Så vidt oppfinnerne vet er de ovennevnte metoder blitt benyttet for behandling av de hyppigst forekommende petroleumholdige undergrunnsformasjoner, men de kjenner ikke til noen metode som med tilfredsstillende resultat er blitt anvendt på petroleumholdige carbonatformasjoner.

Forringelse av stabiliteten i undergrunnsformasjoner kan forårsakes av flere forhold som har sammenheng med inji-sering av fluider i formasjonen. En slik skade kan forårsakes ved sammenbryting eller fortetting av formasjonen som følge av reaksjon mellom formasjonene og det injiserte fluidum.

Det er nå funnet en fremgangsmåte for å forhindre fortetting i carbonatformasjoner. Den nye fremgangsmåte gjør det mulig å unngå fortetting og å opprettholde permeabiliteten i carbonatformasjoner samt gjør det mulig eventuelt å øke, eller i det minste å opprettholde, olje og/eller gass-produksjonen fra petroleumholdige carbonatformasjoner.

Det tilveiebringes således ved hjelp av oppfinnelsen en fremgangsmåte som innledningsvis angitt, hvilken fremgangsmåte utmerker seg ved at det i formasjonen injiseres et sjøvann som har en pH-verdi i området fra 8,0 til 10,0, og som er blitt tilsatt et buffermateriale, såsom et oppløselig carbonat, fosfat eller borat, i tilstrekkelig mengde til å holde sjøvannets pH-verdi innenfor dette område, samt er blitt mettet med calsiumcarbonat.

Injeksjonsvannet kan med fordel ha en pH i området fra 9 til 10.

Det tilsettes, om nødvendig, en tilstrekkelig stor mengde oppløselig alkalisk materiale til sjøvannet til å

øke pH-verdien til et alkalisk nivå i området pH 8 - 10.

Det tilsatte alkaliske materiale kan være natriumhydroxyd, kaliumhydroxyd eller lignende. Deretter tilsettes en tilstrekkelig stor mengde buffermateriale, såsom oppløselige carbo-nater (NaHC03/Na-^CO^ ) , fosfater, borater eller lignende,

for å holde injeksjonsvannets pH-verdi i det ønskede område. Deretter tilsettes en tilstrekkelig stor mengde calsium-og/eller carbonationer til å mette injeksjonsvannet med calsiumcarbonat (calsitt/aragonitt). Dette materiale kan tilsettes som CaCl2, Na^ CO^, CaC03 eller lignende.

Det tilveiebringes ved hjelp av oppfinnelsen også

et injeksjonsvann på sjøvannbasis for anvendelse ved vannfløm-ming av en kalkformasjon som inneholder utvinnbare hydrocarboner, hvilket injeksjonsvann er særpreget ved at det har en pH som er justert til en verdi i området fra 8,0 til 10,0, og at det er tilsatt et oppløselig buffermateriale, såsom et oppløselig carbonat, fosfat eller borat, i tilstrekkelig mengde til å opprettholde pH-verdien innenfor dette område, samt at vannet er mettet med calciumcarbonat.

Dette injeksjonsvann kan injiseres i en carbonatformasjon med liten eller ingen innvirkning på formasjonens permeabilitet som følge av fortetting. I et laboratorieforsøk ble et vann som var behandlet for å oppnå en pH på 9,2, inji-sert i en oljemettet kalk som sto under et hydrostatisk trykk på 274 kg/cm 2. Ingen vesentlig fortetting av kalken ble iakt-tatt.

Skjønt det kan synes selvfølgelig å behandle sjøvann som skal injiseres i formasjoner, på en slik måte at den potensielle reaksjon mellom sjøvannet og formasjonen ikke virker ødeleggende på formasjonen, menes det at man tidligere i faget ikke har erkjent sammenhengen mellom kjemiske endrin-ger og formasjonens styrke, og det menes at den tidligere kjente teknikk på området taler mot å behandle injeksjonsvannet ved å tilpasse pH-verdien, fordi en slik behandling som kjent vil forårsake utfelling av partikler fra vannet, hvilke så skulle forventes å ville blokkere de åpne strømningsbaner gjennom formasjonen og dermed redusere formasjonens permeabilitet. I lys av at den tidligere kjente teknikk på området peker bort fra den fremgangsmåte som her foreslås, menes den foreliggende fremgangsmåte, hvor det tilberedes buffret injeksjonsvann med en pH i området fra 8 til 10 og med en kjemisk sammensetning som er mettet med hensyn til mineralene i formasjonen, å være en ny og overraskende løsning på de ovennevnte problemer.

I Nordsjøen finnes der carbonatformasjoner (kalk-formasjoner) som er olje- og gassholdige. Ved enkelte produk-sjonsmetoder er det ønskelig å injisere vann i disse formasjoner for å assistere utvinningen av oljen eller gassen.

Når imidlertid sjøvann injiseres i disse formasjoner, har formasjonene en tendens til å bryte sammen, med den følge at formasjonens permeabilitet vesentlig forringes og utvinningen av petroleumen blir praktisk talt umulig. Ved den fremgangsmåte som her beskrives, blir ikke formasjonen skadet.

Behandlingen omfatter de følgende trinn:

a) Det tilsettes, om nødvendig, en tilstrekkelig mengde alkalisk materiale (såsom NaOH) for å bringe sjøvannets

pH-verdi til et område fra 8,0 til 10,0.

b) Sjøvannet behandles så med ytterligere tilsetningsmidler som tilføres for å holde pH-verdien i det ønskede

område. Disse materialer kan innbefatte oppløselige carbo-nater (såsom NaHCO^)/ fosfater eller borater.

c) Injeksjonsvannet behandles så ved at det tilsettes en tilstrekkelig stor mengde calsium- og/eller carbonationer

til mette vannet med calsiumcarbonat. Slike tilsetningsmidler kan innbefatte CaC^, Na2C03 eller CaCO^•

d) Etter at de kjemiske tilsetningsmidler er blitt innblandet i injeksjonsvannet tillates eventuelt utfelt

materiale å bunnfelles, hvoretter blandingen filtreres. Bunnfellingen og filtreringen er nødvendige operasjoner for

å fjerne faste stoffer som ellers ville kunne tilstoppe formasjonen. Partikkelstørrelsen av de faste stoffer som fjernes ved filtreringen, kan variere og avhenger av de krav

formasjonen stiller med hensyn til å forhindre enhver til-stopping av betydning.

Det behandlede sjøvann er etter denne behandling

i en kjemisk likevekt som vil hindre at det i noen utstrakt grad reagerer med carbonatformasjonen som inneholder den utvinnbare petroleum, og formasjonen vil ikke fortettes med derav følgende reduksjon av formasjonens permeabilitet. Det behandlede sjøvann kan så injiseres inn i formasjonen ved hvilke som helst formasjonstemperaturer og -trykk og kan virke som en pressvæske for å forflytte petroleumforekomstene gjennom formasjonen langs permeabilitetsbanene.

Et sjøvann som ble behandlet på den ovenfor beskrevne måte, krevet tilsetning av 0,0108 vekt% natriumhydroxyd og 0,021 vekt% natriumbicarbonat for å øke pH-verdien til 9,2.

Hvilken spesifikk injeksjonsmetode eller utvinnings-metode som benyttes, er ikke avgjørende for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det kan anvendes separate brønner for injeksjon og utvinning og/eller én enkelt brønn kan benyttes både for injeksjon og utvinning. Hensikten med den foreliggende fremgangsmåte er å unngå fortetting av visse petroleumholdige formasjoner ved behandling av sjøvannet som injiseres i disse formasjoner, uten at det legges spesiell vekt på det utstyr og de metoder som anvendes for injeksjon og utvinning.

Bufferoppløsninger er velkjente i kjemien og beskrives i "Handbook of Chemistry and Physics", utgave 53, utgitt av The Chemical Rubber Company, s. D103-D105. Som angitt på side F-169 i ovennevnte publikasjon er pH-verdien for sjøvann over 8 og ligger i området fra 8 til 9. Fortrinnsvis økes sjøvannets pH-verdi til en verdi i området fra 9 til 10.

Claims

1. Fremgangsmåte for å hindre sammentetting og reduksjon av permeabiliteten av en carbonatformasjon inneholdende utvinnbare hydrocarboner når det i formasjonen injiseres et fluidum på basis av sjøvann, karakterisert ved at det i formasjonen injiseres et sjøvann som har en pH-verdi i området fra 8,0 til 10,0, og som er blitt tilsatt et buffermateriale, såsom et oppløselig carbonat, fosfat eller borat, i tilstrekkelig mengde til å holde sjøvannets pH-verdi innenfor dette område, samt er blitt mettet med calsiumcarbonat.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det injiseres et sjø-vann som er blitt behandlet med kjemiske tilsetningsmidler for å bringe dets pH-verdi i området fra 8,0 til 10,0, og som er blitt tilsatt calsium- og/eller carbonationer for å mette det med calsiumcarbonat.

3. Injeksjonsvann på sjøvannbasis for anvendelse ved vannflømming av en kalkformasjon som inneholder utvinnbare hydrocarboner, karakterisert ved at vannet har en pH som er justert til en verdi i området fra 8,0 til 10,0, og at det er tilsatt et oppløselig buffermateriale, såsom et opplø-selig carbonat, fosfat eller borat, i tilstrekkelig mengde til å opprettholde pH-verdien innenfor dette område, samt at vannet er mettet med calciumcarbonat.

4. Injeksjonsvann ifølge krav 3, karakterisert ved at pH-verdien er justert til 9,2.