NO161697B - Fremgangsmaate for oekning av utvinningsgraden av olje eller andre flyktige vaesker fra oljereservoar. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for økning av utvinningsgraden av olje eller andre flyktige væsker fra oljereservoarer på land eller i sjøen, hvor formasjonene i reservoaret bringes til å vibrere så nært opp til formasjonens naturlige frekvens som mulig, slik at bindekreftene mellom formasjonen og oljen degraderes, og med elektisk stimulering ved hjelp av elektroder plassert i i det minste to hosliggende brønnboringer.

I forbindelse med utvinning av olje fra ethvert oljefelt er det bare en del av oljen som kan utvinnes. Utvinningsgraden kan variere fra ca. 17$ og opp mot ca. 50%. F.eks. er utvinningsgraden for EKOFISK-feltet i Nordsjøen beregnet til ca. 20$.

Grunnen til at en ikke makter å få ut all olje fra et felt eller i det minste en større andel av denne, har sammenheng med måten oljen er bundet i formasjonene (bergartene). Oljen som ligger i bergartenes porer, blir bundet til disse gjennom kapillarkrefter, overflatespenninger, polare bindinger og adhesjonskrefter. Ved begynnelsen av oljeproduksjonen blir disse bindingene overvunnet av det naturlige trykket som er i oljereservoarene, men etter som dette avtar vil de nevnte kreftene overstige utdrivningstrykket slik at oljeproduksjonen avtar enda om mesteparten av oljen er igjen i formasjonene.

Det har opp gjennom årene blitt lagt ned og blir lagt ned en betydelig innsats for å øke utvinningsgraden, og den mest kjente måten dette gjøres på er ved injisering av vann i reservoarene. Men foruten dette er det utviklet en rekke kjemikalier som alle mer eller mindre har som oppgave å bryte ned adhesjonskreftene mellom oljen og bergartene. Foruten at de kjente metodene er svært kostbare gir de alle bare et mindre bidrag til økning av utviklingsgraden. F.eks. så er nevnte utvinningsgrad av olje fra EKOFISK-feltet beregnet etter injisering av vann i reservoaret. Uten injisering er utvinningsgraden beregnet til rundt 17$.

I tillegg til en relativt liten økning av utvinningsgraden så krever vanninjisering en omfattende kontroll og styring av injiseringsbrønnene. Dette har sammenheng med det såkalte "fingerproblemet" som oppstår ved vannlnntrengningen. Vannfronten som beveger seg i feltet vil nemlig ikke skje som en skarp front, men som en front med fremstrakte "fingrer" ved at vannet alltid vil forsøke å finne minste motstands vei i formasjonen. Det kan sammenlignes med det en kan observere ved å sprøyte vann mot en grushaug. En vil snart oppdage at vannet graver groper som vannet går i. Faren med dette ved vanninjisering er om en slik "finger" når bort i produksjons-brønnen. En vil da bare produsere vann fra inj iseringen. For å overkomme disse problemene arbeides det med utvikling av meget avanserte datamodeller for disse såkalte frontbeveg-elsene slik at så vel mengde som trykk av vannet kan styres for å unngå gjennomslag til produksjonsbrønnene.

Den naturlige måten å kunne øke utvinningsgraden på ville være å overvinne de forannevnte bindingskreftene sammen med en økning av trykket inne i selve bergartene og ikke som en trykkfront av vann eller annet utdrivnlngsmedium.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å angi en metode, hvormed dette kan oppnås ut fra forståelsen av bindingskreftene som opptrer i et typisk oljereservoar.

Metoden skal angi de elementer som er nødvendige for å oppnå den tilsiktede effekten og teknikken som benyttes for å oppnå denne.

Fra fysikken er det kjent at friksjonskraften mellom to legemer vil avta dramatisk dersom det ene legemet settes i en hurtig bevegelse vinkelrett mot bevegelsesretningen til det andre legemet. Dette er forhold som bl.a. benyttes i oppiagringen til visse instrumenter, nemlig at en viser på et instrument som skal registrere en eller annen fysisk forandring, monteres på et glidelager på en rund stang. Dersom stangen roteres, vil friksjonskraften mellom lageret og stangen bli omtrent lik 0. Den samme effekten kan en forøvrig studere ved å slå på lokket av f.eks. et oljefat hvorpå det finnes litt sand og vann. Så vel sanden som vannet vil "sveve" på lokket som små dråper slik at det bare behøves en minimal kraft for å blåse dette bort.

Den første del av metoden går ut på å sette et oljereservoar i slike svingninger at samme effekt oppnås for oljen som er fanget i bergartene.

Så lenge det er et naturlig trykk i reservoaret vil dette være nok til å presse ut vesentlig mer olje eller ved et reservoar "i ro". Selv om det vil kreves et vesentlig mindre trykk for å få ut mer olje av feltet, vil en også her før eller siden møte en grense for hvor mye olje som kan utvinnes av feltet. Når det naturlige trykket forsvinner, er det to måter en kan tenke seg å få opp olje på - pumping ved sug som bl.a. benyttes i såkalte "nikkepumper" og/eller ved å skape et nytt trykk i selve reservoaret.

Siden det fremdeles er en betydelig mengde olje tilbake i reservoaret, representerer denne en væske som ved fordampning ville kunne sette opp det nødvendige indre trykket som skal til for å øke utvinningsgraden.

En slik fordampning av oljen er tenkt ved oppvarming av feltet gjennom høyfrekvente elektriske strømmer som går mellom de forskjellige brønnene som vanligvis bores på en produksjonsplattform. Siden det alltid vil være litt saltvann i et oljefelt og/eller at dette kan tilsettes ved injisering av slikt og i den grad at en oppnår vanngjennomslag mellom de enkelte brønnene, vil vi få et elektrisk ledende medium som ved tilførsel av elektrisk energi, vil fungere som en elektrodeovn. Energien vil føre til fordampning av olj en/vannet og derigjennom øke trykket slik at mer olje kan drives ut.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en fremgangsmåte som nevnt innledningsvis, kjennetegnet ved at en brønnboring fylles med en metallisk væske i en høydesone svarende til formasjonshøyden, at denne metalliske væske vibreres ved hjelp av en innført vibrator, og ved at det samtidig gjennomføres en elektrisk stimulering ved påtrykking av en elektrisk vekselstrøm på elektrodene.

Ytterligere trekk ved fremgangsmåten vil gå fram av de uselvstendige krav 2 til 4.

Med henvisning til vedlagte tegning skal fremgangsmåten forklares nærmere: Fig. 1 viser et snitt av et oljereservoar hvori det er boret flere brønner a. I nedre del av brønnen hvor oljeutvinn-ingen skjer, er det fylt i kvikksølv b eller en annen tung elektrisk ledende væske. Funksjonen til denne er både å lede vibrasjonene til de kringliggende bergartene c, lede den elektriske strømmen fra brønn til brønn og dessuten "skyte" ut olje/vann og eventuelt slam som produseres under

væsken!vået d.

I væsken b er det via en kabel e anbragt en høyfrekvent vibrator som får energi fra overflaten av en høyfrekvens-omformer f som får energi fra en generator h. Denne energien blir ledet ned til vibratoren av ledere i midt i kabelen. Rundt disse lederene er det en isolator j hvorpå det er spunnet en leder k som kobles elektrisk ledende til vibra-torens overflate 1. Rundt lederen k er det en ny isolator m. Lederen k får energi fra en høyfrekvensomformer n som igjen får sin energi fra en generator o. Generatoren og f re-kvensomf ormeren kan levere så vel 1-faset som flerfaset strøm. ved 1-faset strøm går hver fase til hver sin brønn og ved 3-faset strøm blir 3 brønner koblet til fasene R, S, T.

Den elektriske strømmen kan også føres ned til brønnen gjennom føringsrørene s av stål eller annet ledende elektrisk materiale som brønnene vanligvis blir foret med. Ved denne løsningen trenger en bare ledere for tilførsel av energi til selve vibratoren gjennom lederen i. Væsken b behøver i dette tilfellet heller Ikke være elektrisk ledende.

Fig. 2 viser et forstørret bilde av nedre del av 2 brønner p med en hjelpebrønn og en illustrasjon av et vanngjennomslag r.

Når energien settes på vibratoren, vil denne sette

kvikksølvet b i svingninger som avpasset etter egenfrekvensen til bergartene, vil sette disse i resonanssvingninger som vil forplante seg utover og bokstavelig talt riste løs oljen fra bergartene. Energien fra svingningne vil også tilføre varme til bergartene som friksjonsvarme mellom de enkelte partik-lene i bergartene og mellom bergartene og den utstrømmende oljen og bidra til at trykket holdes oppe ved fordampning av noe av olje og vannet.

Når det tilføres energi til overflaten på vibratorene, vil denne bli ledet ut til de kringliggende bergartene gjennom kvikksølvet og forplante seg videre utover i feltet fram til neste polpar i neste brønn. Det samme vil skje dersom strømmen ledes ned i brønnen gjennom foringsrørene. Ledningsevnen vil øke dersom det er vanngjennomslag og faktisk være med å øke varmeutviklingen i bergartene. Dersom bergartene er av slik beskaffenhet at det ikke er mulig å oppnå elektrisk kontakt mellom to produksjonsbrønner q, kan det bores ned såkalte hjelpebrønner, hvori det blir anbragt samme type vibrator/elektrisk leder.

Flg. 3 viser et snitt av tre brønner med angivelse av hvordan vibrasjonene t og det elektriske feltet u forplanter seg mellom brønnene.

Fig. 4 viser et snitt av to brønner med angivelse av "fingerproblemet" som kan oppstå ved injisering av vann.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for økning av utvinningsgraden av olje eller andre flyktige væsker fra oljereservoarer på land eller i sjøen, hvor formasjonene i reservoaret bringes til å vibrere så nært opp til formasjonens naturlige frekvens som mulig, slik at bindekreftene mellom formasjonen og oljen degraderes, og med elektrisk stimulering ved hjelp av elektroder plassert i i det minste to hosliggende brønnboringer, karakterisert ved at en brønnboring fylles med en metallisk væske i en høydesone svarende til forma-sjonshøyden, at denne metalliske væske vibreres ved hjelp av en innført vibrator, og ved at det samtidig gjennomføres en elektrisk stimulering ved påtrykking av en elektrisk vekselstrøm på elektrodene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som metallisk væske anvendes kvikksølv.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det benyttes mer enn en vibrator i den nevnte brønnboring.

4 . Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den elektriske strøm tilføres den metalliske væske som virker som elektrode.