NO163501B - Fremgangsmaate til utvinning av olje fra en underjordisk petroleumholdig formasjon. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utvinning av olje fra en underjordisk petroleumholdig formasjon.

Tertiær oljeutvinning blir i våre dager alminnelig anvendt for utvinning av den olje som er tilbake i en underjordisk petroleumholdig formasjon etter at primær og sekundær utvinningstek-nikk er utnyttet.

En arbeidsmåte ved tertiær oljeutvinning er polymer-over-svømmelse. Ved denne arbeidsmåte tilsettes visse organiske polymerer til i det minste en del av det fluidum som injiseres i formasjonen, hvorved fluidet fortykkes og derved forbedrer mobilite-ten av den innesluttede olje når fluidet drives fra injeksjons-stedet til produksjonsbrønnen. Blant disse polymerer er xantan-gummier, hydrofile polysakkarider dannet ved fermentering under anvendelse av bakterier av slekten Xanthomonas. Biopolymeren kan anvendes i form av selve fermentasjonsvellingen, som eksem-plifisert i US-patent 4 119 546, eller i isolert og rekonstituert form, som beskrevet i US-patent 3 305 016. Xantan-gummier er spesielt ønskelige for polymer-oversvømmelse, da de er gode fortrengningsmidler, gir tilfredsstillende viskositeter ved lave konsentrasjoner (5 - 90 centipoise ved 100 - 3 000 ppm), ikke går tapt ved utstrakt adsorpsjon på de porøse bergartsformasjoner,

er relativt ufølsomme for salter, idet de ikke utfelles eller taper viskositet under normale betingelser, og er rimelig stabile overfor skjærkrefter og viskositetsstabile over et bredt pH-om-råde. Andre polysakkarid-biopolymerer er eksempelvis de som av-ledes fra slekten Sclerotium og fra slekten Alcaligenes, hvis anvendelse ved forøket oljeutvinning er beskrevet i (eksempelvis) henholdsvis US-patent 3 372 749 og GB-patent 2 082 189.

Mens oppløsninger av xantan-polysakkarid-biopolymer har vist seg å være effektive ved tertiær oljeutvinning, gjør det seg gjeldende et problem ved deres anvendelse i oljereservoirer ved forhøyede temperaturer på ca. 60 - 150°C. Polymeroppløsnin-gen har der en tendens til å være ustabil, med betydelig visko-sitetstap i løpet av noen dager, spesielt i vann med lavt salt-innhold (500 ppm eller mindre av samlede oppløste faste stoffer).

Løsninger på dette problem er blitt foreslått. I eksempelvis US-patent 4 141 842 inneholder polymeroppløsningen en alifa-tisk C^-C^-alkohol for stabilisering av polysakkaridet. I US-patent 4 218 327 blir stabiliteten av oppløsningens viskositet forbedret ved at man først fjerner oksygen fra den vandige væske ved hjelp av slike midler som natriumhydrosulfitt (natriumditionitt) og deretter tilsetter en svovelholdig antioksydant, en lett oksyderbar vannoppløselig alkohol eller glykol, samt polymeren. Og i GB-patentsøknad GB 2000823A blir vandige oppløsninger av polymere mobilitetsregulerende midler, innbefattende polysakkarider, stabilisert med et alkylen-polyamin, alkanolamin eller alicyklisk polyamin; oppløsningene kan også inneholde et oksygenfjernende middel, såsom natrium-hydrosulf itt .

Det foreligger fortsatt et behov for, og det er det primære formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe, enkle, økonomiske og effektive midler/måter til å stabilisere polysakkarid-biopolymer-oppløsninger som anvendes for oversvømmelses-regulering ved forhøyet temperatur.

Det ble nå funnet at meget god høytemperatur-stabilitet i vandige polysakkarid-biopolymer-oppløsninger som skal anvendes for tertiær oljeutvinning, oppnås ved tilsetning av alkalimetallborhydrid til oppløsningen.

Den foreliggende oppfinnelse er således en fremgangsmåte til utvinning av olje fra en underjordisk petroleumholdig formasjon ved forhøyet temperatur, gjennomtrengt av i det minste én injiseringsbrønn og av én produksjonsbrønn i fluidkommunikasjon med formasjonen, hvilken fremgangsmåte omfatter at det i formasjonen injiseres en hovedsakelig oksygenfri vandig saltholdig oppløsning av en vannoppløselig polysakkarid-biopolymer avledet fra en fermentasjonsvelling inneholdende celler av en organisme tilhørende slekten Xanthomonas, karakterisert ved at nevnte oppløsning er behandlet ved en pH

på minst 5 ved tilsetning av en effektiv mengde av alkalimetallborhydrid som viskositetsstabiliserende middel. Borhydridet tilsettes fortrinnsvis i en mengde på 5-100 ppm, spesielt som natriumborhydrid i en mengde på 10-50 ppm, og den saltholdige oppløsning har fortrinnsvis et innhold av oppløst salt på minst 20 000 ppm.

Ovennevnte og andre trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med tegningen.

Fig. 1 - 4 og 6 viser grafisk virkningene av forskjellige nivåer av borhydrid-tilsetning på viskositetsstabiliteten ved 90°C av polysakkarid-biopolymer-løsninger fremstilt i sjøvann, og

fig. 5 viser grafisk virkningen av borhydridtilsetning på viskositetsstabiliteten ved 90°C av polysakkarid-biopolymer tilberedet i 0,3 % vandig natriumkloridoppløsning.

Viskositetsstabilitet over lengre tid er en meget viktig fordring for mobilitetsregulerende polymerer som anvendes ved tertiær oljeutvinning fra underjordiske reservoirer ved høy temperatur (60 - 150°C). Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i hvilken det for mobilitetsregulering anvendes en hovedsakelig oksygenfri vandig saltholdig oppløsning av polysakkarid-biopolymer som er blitt underkastet reduksjonsbehandling, tilveiebringer denne ønskede stabilitet, idet liten endring i oppløsningens viskositet finner sted selv etter måneders bruk.

Den polysakkarid-biopolymer som anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, dannes ved fermentering av karbohydrat ved hjelp av bakterier av slekten Xanthomonas, spesielt arten Xanthomonas campestris. Egnede polysakkaridvellinger er beskrevet i US-patent 3 301 848, 4 119 546 og 4 296 203, som det herved vises til. Polymeren kan anvendes i form av urekonstituert velling eller kan være rekonstituert etter isolering fra vellingen. Normalt er konsentrasjonen av polymeren i oversvømmelsesreguleringsoppløsningen fra 100 til 2 000 ppm, fortrinnsvis fra 300 til 1 500 ppm, regnet på vektbasis, for tilveiebringelse av en oppløsningsviskositet på fra 2 til 50 centipoise.

Mobilitetsreguleringsoppløsningen fremstilles ved at polysakkarid-biopolymeren oppløses i vandig saltholdig oppløsning ved en pH på 5 eller høyere. Normalt vil denne saltholdighet, definert som innholdet av oppløselig salt eller ion som foreligger i en saltholdig oppløsning, uttrykt i mg samlet salt pr. kg saltoppløsning, være ca. 1 000 ppm eller høyere. Høy-temperatur-stabiliteten av reguleringsoppløsningen øker med salt-holdigheten, og saltholdige oppløsninger med et innhold av opp-løst salt på 20 000 ppm eller mer, er spesielt effektive. Den saltholdige polymeroppløsnings pH umiddelbart etter fremstillin-gen bør være 5 eller høyere for å hindre forringelse av stabiliseringsmiddelet og den syrekatalyserte hydrolyse av polysakkaridet, og en pH på 7-8 foretrekkes.

Mens mekanismen for stabiliseringsprosessen ikke er helt klarlagt, mener man at stabiliteten av polysakkaridoppløsningen tilveiebringes ved tilstedeværelsen av alkalimetallborhydrid ved et nivå som resulterer i reduksjon av oksyderende stoffer i poly-meroppløsningen før eksponering for høye temperaturer. Dette fordrer normalt tilsetning av borhydrid til oppløsningen i en mengde fra 5 til 100 ppm, fortrinnsvis 10-50 ppm, beregnet på vekten av reguleringsoppløsningen, hvorved uønskede oksyderende stoffer eller overgangsmetaller antas å reduseres hurtig. De oksyderende stoffer kan være oppløst oksygen eller peroksy-forbindelser dannet i vellingen under innvirkning av luft som er påkrevet i de aerobe prosesser i vellingen, i nærvær av spormeng-der av overgangsmetaller. Det er ønskelig å ha et lavt innhold av oppløst oksygen når stabiliseringsmiddelet anvendes, og dette oppnås lettest ved anvendelse av fraskilt resirkulert saltopp-løsning erholdt fra reservoiret når anaerobe betingelser foreligger. Et beskyttende dekke av naturgass eller annen billig inert gass kan anvendes ved overflatebehandling for opprettholdelse av anaerobe betingelser.

Tilsetningen av borhydrid kan foretas enten før eller etter polymertilsetningen til den saltholdige oppløsning. Behandlin-gen kan også utføres på fermenteringsvellingen før fortynning i felt-saltoppløsning eller annen prosessering. Hvilket som helst alkalimetallborhydrid eller substituert borhydrid, såsom natrium-cyanoborid, kan anvendes. Av spesiell verdi er natriumborhydrid.

Stabiliseringsprosessen resulterer i en hovedsakelig oksygenfri polymer-reguleringsoppløsning på tidspunktet for injise-ring av oppløsningen i den oljeholdige formasjon. Med hovedsakelig oksygenfri oppløsning menes en oppløsning som indikerer et innhold av oppløst oksygen på 0,5 ppm eller mindre, undersøkt med det for dette formål tilgjengelige testeutstyr som leveres av Chemetrics, Inc., Warrenton, Virginia.

En begynnelsesøkning i viskositeten av xantanoppløsninger etter oppvarmning er vanlig, som beskrevet tidligere, eksempelvis i GB-patentsøknad GB 2000823A. Denne effekt, betegnet som viskositetsoppbygging, savner en god forklaring, men det antas at den skyldes tilpasningsforandringer i polymeren. I ustabili-serte systemer kan polymer-nedbrytning skje hurtigere enn visko-sitetsoppbyggingen. Situasjonen er kompleks, da både temperatur og saltholdighet påvirker kinetikken ved viskositetsoppbygging og nedbrytning. Fenomenet viskositetsoppbygging er åpenbar i flere av eksemplene i det foreliggende. Imidlertid oppviser ikke alla xantanvellinger viskositetsoppbygging, og xantanvellinger som ikke oppviser viskositetsoppbygging, kan likevel stabilise-res .

Andre bestanddeler som ikke på skadelig måte påvirker den gunstige effekt av stabiliseringsmiddelet på viskositeten, kan også inkorporeres i mobilitetsreguleringsoppløsningen. Slike bestanddeler kan innbefatte eksempelvis biocider, såsom formaldehyd, for å hindre mikrobiell forringelse av polysakkarid-biopolymeren og chelat-dannende midler, såsom natriumcitrat, for å binde flerverdige ioner såsom jern.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen.

EKSEMPEL 1

En blanding av 16 g av en kommersiell flytende form av xantan-biopolymer (1) og 733,9 g av syntetisk sjøvann (2) ble mekanisk omrørt under en nitrogenatmosfære i 6 0 min. Til denne blanding tilsattes 0,0375 g fast natriumborhydrid. Omrøringen ble fortsatt i 30 min, og 0,0375 g av et kommersielt biocid (3) ble så tilsatt. Blandingen ble omrørt en kort tid og tillatt å stå ved 25°C natten over.

En 34 ml porsjon av denne oppløsning (74 7 ppm xantan og

50 ppm natriumborhydrid) ble ved hjelp av en sprøyte overført til en nitrogen-spylt ampull, og ampullen ble lukket ved hjelp av en flamme; størrelsen av ampullen var slik at 1 ml gass var tilbake etter lukking. En rekke ampuller ble fremstilt på denne måte og plassert i et oljebad ved 90°C etter henstand i 24 timer ved 25°C. Viskositeten (25°C) av biopolymer-oppløsningen etter de angitte tidsrom ved 90°C er vist på fig. 1.

En rekke ampuller som ikke inneholdt borhydrid ble fremstilt og utprøvet med de resultater som er vist på fig. 1.

(1) "Flocon" biopolymer 4800 (3,5% ifølge analyse), Pfizer Inc., New York, New York (inneholder 2 000 - 3 000 ppm formaldehyd for å inhibere mikrobiell vekst) (2) NaCl 23,89 g, MgCl2.6H20 10,75 g, CaCl2 1,241 g, Na2S04 4,288 g, NaHC03 0,205 g, tilsatt avionisert vann til 1 000 g (3) "XCide" 215, Rohm and Haas, Philadelphia, Pennsylva-nia

EKSEMPEL 2

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at 0,0188 g fast natriumborhydrid ble anvendt, slik at biopolymer-oppløsningen til å begynne med inneholdt 747 ppm xantan og 25 ppm natriumborhydrid. Resultatene fra dette forsøk er vist på fig. 2.

EKSEMPEL 3

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at 0,0076 g natriumborhydrid ble anvendt, og at de forseglede ampuller ble plassert i oljebadet ved 90°C på den samme dag som forseglingen ble utført; biopolymer-oppløsningen inneholdt til å begynne med 750 ppm xantan og 10 ppm natriumborhydrid. Resultatene av dette forsøk er vist på fig. 3.

EKSEMPEL 4

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse av at 0,075 g fast natriumborhydrid ble anvendt, slik at biopolymer-oppløsningen til å begynne med inneholdt 747 ppm xantan og 100 ppm natriumborhydrid. Resultatene fra dette forsøk er vist på fig. 4.

EKSEMPEL 5

En blanding av 16 g av den kommersielle flytende form av xantan som ble anvendt i eksempel 1, og 734 g 0,3 prosentig na-triumkloridoppløsning ble mekanisk omrørt under nitrogen i 1 time. Til blandingen ble det under omrøring tilsatt 0,0375 g fast natriumborhydrid. En rekke ampuller ble tilberedet og ut-prøvet som i eksempel 1, med de resultater som er vist på fig. 5.

I \ S ^ EKSEMPEL 6

En blanding av 17,8 g av en formaldehyd-fri xantanvelling (4,2% ifølge analyse) og 982,2 g syntetisk sjøvann ble mekanisk

omrørt under nitrogen i 1 time. Til blandingen ble det under om-røring tilsatt 0,0250 g fast natriumborhydrid, og omrøringen ble fortsatt i 30 min. En rekke ampuller ble tilberedet og utprøvet som i eksempel 1. Resultatene fra dette forsøk er vist på fig. 6 .

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til utvinning av olje fra en underjordisk petroleumholdig formasjon ved forhøyet temperatur, gjennomtrengt av i det minste én injiseringsbrønn og av én produksjonsbrønn i fluidkommunikasjon med formasjonen, hvilken fremgangsmåte omfatter at det i formasjonen injiseres en hovedsakelig oksygenfri vandig saltholdig oppløsning av en vannoppløselig polysakkarid-biopolymer avledet fra en fermentasjonsvelling inneholdende celler av en organisme tilhørende slekten Xanthomonas, karakterisert ved at nevnte oppløsning er behandlet ved en pH på minst 5 ved tilsetning av en effektiv mengde av alkalimetallborhydrid som viskositetsstabiliserende middel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte tilsetning er fra 5 til 100 ppm av borhydridet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte tilsetning er fra 10 til 50 ppm natriumborhydrid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den saltholdige oppløsning har et innhold av oppløst salt på minst 20 000 ppm.