NO165412B

NO165412B - PROCEDURE FOR TREATING THE BOTTOM FORM IN DRILL

Info

Publication number: NO165412B
Application number: NO85850746A
Authority: NO
Inventors: David Aronovich Kaushansky
Original assignee: Mo I Neftechimitscheskoj I Gas
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1985-02-25
Publication date: 1990-10-29
Also published as: NO850746L; NO165412C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører oljeutvinning, nærmere bestemt vedrører den fremgangsmåter for behandling av bunnformasjonen i borehull. The present invention relates to oil extraction, more specifically it relates to methods for treating the bottom formation in boreholes.

Fremgangsmåter for undertrykking av sulfat-reduserende bakterier i oljeholdige formasjoner som står under vann ved å benytte kjemiske reagenser som tilføres sonen i bunnen av hullet sammen med vann er kjente. Methods for suppressing sulfate-reducing bacteria in oily formations that are under water by using chemical reagents that are supplied to the zone at the bottom of the hole together with water are known.

Den generelle ulempen ved de kjente fremgangsmåtene er at det ikke er mulig å oppnå fullstendig undertrykking av aktiviteten av de sulfat-reduserende bakteriene, av hydrokarbon-oksyderende- og andre mikroorganismer fordi et bakterielt stoff som befinner seg i sonen i bunnen av hullet vil tilpasse seg til de baktericide reagensene slik at forskjel-lige typer baktericide stoff vekselsvis bør benyttes. Disse fremgangsmåtene gir utilstrekkelig oljeutvinningshastigheter og høyt innhold av bakterielt slim og biomasse. The general disadvantage of the known methods is that it is not possible to achieve complete suppression of the activity of the sulfate-reducing bacteria, of hydrocarbon-oxidizing and other microorganisms because a bacterial substance located in the zone at the bottom of the hole will adapt to the bactericidal reagents so that different types of bactericidal substance should be used alternately. These methods provide insufficient oil recovery rates and high contents of bacterial slime and biomass.

I tillegg er disse fremgangsmåtene vanskelige å realisere, idet de krever kostnader for produksjonsanlegg med lav kapasitet for fremstilling av baktericider og for frem-bringelse av additiver med spesifikk virkning som påvirker sulfat-reduserende bakterier; stoffene bør tilfredsstille kravene vedrørende oppløselighet eller kolloidal disperger-barhet i vandige medier, kompatibilitet med mineralholdig vann; de bør ha et lavt størkningspunkt, lav toksisitet etc. Slike kjemikalier bør kontinuerlig tilføres formasjonene, de kan ikke redusere innholdet av hydrogensulfid i vannet som sprøytes inn, heller ikke kan de redusere dannelsen av jernsulfider og bakterielt slim i veggene i bunnen av hullet. In addition, these methods are difficult to realize, as they require costs for production facilities with a low capacity for the production of bactericides and for the production of additives with a specific effect that affect sulfate-reducing bacteria; the substances should satisfy the requirements regarding solubility or colloidal dispersibility in aqueous media, compatibility with mineral water; they should have a low solidification point, low toxicity, etc. Such chemicals should be continuously added to the formations, they cannot reduce the content of hydrogen sulfide in the water that is injected, nor can they reduce the formation of iron sulfides and bacterial slime in the walls at the bottom of the hole.

Det er kjent å behandle sonen i bunnen av hullet i en formasjon som bearbeides ved å tilføre et baktericid til sonen i bunnen av hullet (se USSR oppfinnerserfikat nr. 976039, Cl. E 21B 43/22, 1891). It is known to treat the bottom-of-the-hole zone of a formation which is worked by adding a bactericide to the bottom-of-the-hole zone (see USSR Inventor's Certificate No. 976039, Cl. E 21B 43/22, 1891).

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe The purpose of the present invention is to provide

en fremgangsmåte til behandling av formasjonssonen i bunnen av hullet som kan sikre undertrykkelse-.;av aerobe og anaerobe mikroorganismer og forbedre formasjonens;,permeabilitet ved å redusere sulfatreduksjonen og dannelsen av biomasse fra mikroorganismer og bakterielt slim i soneveggene i bunnen av hullet. a method for treating the formation zone at the bottom of the hole which can ensure the suppression of aerobic and anaerobic microorganisms and improve the formation's permeability by reducing sulfate reduction and the formation of biomass from microorganisms and bacterial slime in the zone walls at the bottom of the hole.

Dette problemet løses ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte for behandling av formasjonssonen i bunnen av hullet som innbefatter at et baktericid tilføres sonen i bunnen av brønnen. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det baktriedrepende midlet innbefatter gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, et trykk i området fra 2 til 50 MPa opprettholdes i bunnsonen under bestrålingen av sonen. According to the invention, this problem is solved by a method for treating the formation zone at the bottom of the hole which includes adding a bactericide to the zone at the bottom of the well. The method is characterized by the fact that the bactericidal agent includes gamma irradiation with a dose of at least 150 krad, a pressure in the range from 2 to 50 MPa is maintained in the bottom zone during the irradiation of the zone.

P.g.a. anvendelsen av gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, sikres undertrykkelse (inaktivering) av sulfat-reduserende, hydrokarbon-oksyderende og andre typer anaerobe og aerobe mikroorganismer, hvilken videre gjør det mulig å redusere korrosjonen av utstyret, redusere hydrogensulfid-innholdet i sonen i bunnen av hullet og i oljen som utvinnes og forbedre inntakshastigheten i injeksjonsbrønner. At trykket holdes innen området fra 2 til 50 MPa under bestrålingen av sonen i bunnen av hullet inaktiverer de sulfat-reduserende bakteriene, de hydrokarbon-oksyderende og andre mikroorganismer (innbefattet bakterier som angriper jern) som er tilstede i fluidene i bunnen av hullet, derved nedsettes mengden hydrogensulfid som dannes, og følgelig mengden av jernsulfider og bakterielt slim. Reduksjonen av mengden bakterielt slim, hydrogensulfid og jernsulfid resulterer i at formasjonens permeabilitet opprettholdes og forbedres, en forbedring av oljekvaliteten og redusert korrosjon på oljeutvinningsutstyret. Because of. the application of gamma irradiation with a dose of at least 150 krad, the suppression (inactivation) of sulfate-reducing, hydrocarbon-oxidizing and other types of anaerobic and aerobic microorganisms is ensured, which further makes it possible to reduce the corrosion of the equipment, reduce the hydrogen sulfide content in the zone at the bottom of the hole and in the oil that is recovered and improve the intake rate in injection wells. Maintaining the pressure in the range of 2 to 50 MPa during the irradiation of the downhole zone inactivates the sulfate-reducing bacteria, the hydrocarbon-oxidizing and other microorganisms (including iron-attacking bacteria) present in the downhole fluids, thereby the amount of hydrogen sulphide that is formed is reduced, and consequently the amount of iron sulphides and bacterial slime. The reduction in the amount of bacterial slime, hydrogen sulphide and iron sulphide results in the formation's permeability being maintained and improved, an improvement in oil quality and reduced corrosion of the oil recovery equipment.

For å intensivere undertrykkelsen av anaerobe og aerobe To intensify the suppression of anaerobic and aerobic

3 3

mikroorganismer behandles sonen i bunnen av hullet fortrinnsvis med jevne mellomrom med et bakteriedrepende middel mens den utsettes for gamma-bestråling. microorganisms, the zone at the bottom of the hole is preferably treated at regular intervals with a bactericidal agent while it is exposed to gamma irradiation.

Den samlede virkningen av baktericid, trykk og gamma-bestråling tilveiebringer en reduksjon i den strålingsdosen som er nødvendig for å undertrykke de sulfat-reduserende bakteriene slik at undertrykkelsen av sulfat-reduserende bakterier intensiveres. The combined action of bactericide, pressure and gamma irradiation provides a reduction in the radiation dose necessary to suppress the sulfate-reducing bacteria so that the suppression of sulfate-reducing bacteria is intensified.

Formasjonssonen i bunnen av hullet spyles fortrinnsvis med en syre som er i stand til å vaske av og løse opp biomasse av mikrobielle celler og gjenopprette filtreringskapasiteten av brønnen under bestrålingen av sonen i bunnen, og bidrar dermed til en forbedring av permeabiliteten og utvinningshastigheten for formasjonen som helhet. The formation zone at the bottom of the hole is preferably flushed with an acid capable of washing off and dissolving biomass of microbial cells and restoring the filtering capacity of the well during the irradiation of the zone at the bottom, thus contributing to an improvement in the permeability and recovery rate of the formation which totality.

Syren kan innbefatte 12-15$ oppløsning som saltsyre, fluss-syre, svovelsyre og syresammensetninger (som f.eks. en blanding av salt- og fluss-syre). The acid can include 12-15$ solution such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid and acid compositions (such as a mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid).

Oppfinnelsen skal nå beskrives med referanse til en spesifikk utførelse. The invention will now be described with reference to a specific embodiment.

En fremgangsmåte for behandling av formasjonssonen i bunnen av et borehull ifølge foreliggende oppfinnelse består av følgende trinn. Formasjonssonen i bunnen av hullet behandles med gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, og trykket i formasjonssonen i bunnhullet holdes innen området fra 2 til 50 MPa under bestrålingen. A method for treating the formation zone at the bottom of a borehole according to the present invention consists of the following steps. The formation zone at the bottom of the hole is treated with gamma irradiation with a dose of at least 150 krad, and the pressure in the formation zone in the bottom hole is kept within the range from 2 to 50 MPa during the irradiation.

For å intensivere undertrykkelsen av mikroorganismer tilføres et baktericid med jevne mellomrom til formasjonssonen i bunnen av hullet i løpet av flere timer. To intensify the suppression of microorganisms, a bactericide is added periodically to the formation zone at the bottom of the hole over several hours.

Under bestrålingen av formasjonssonen i bunnen av hullet, for å forbedre permeabiliteten og utvinningshastigheten for formasjonen, spyles bunnsonen med en syrecsom er i stand til å oppløse massen av døde mikrobeceller. During the irradiation of the formation zone at the bottom of the hole, in order to improve the permeability and recovery rate of the formation, the bottom zone is flushed with an acid that is able to dissolve the mass of dead microbial cells.

Spesifikke eksempler på praktiske utførelser av oppfinnelsen gis nedenfor for å lette forståelsen av oppfinnelsen. Specific examples of practical embodiments of the invention are given below to facilitate the understanding of the invention.

Eksempel 1 Example 1

En lagringskultur av sulfat-reduserende bakterier ble plassert i en apparatur hvor det kunne tilveiebringes et trykk i området fra 1 til 50 MPa. Antallet mikroorganismer var i området fra 10 8 til 10 9 /ml. Apparaturen som inneholdt lagrlngskulturen av sulfat-reduserende bakterier ble utsatt bare for gamma-bestråling med en dose som varierte fra 75 til 1000 krad, bestråling i kombinasjon med . trykk og bestråling i kombinasjon med trykk og baktericid. Kontrollforsøk som ble utført parallelt med de eksperimentelle forsøkene innbefattet samme konsentrasjoner av mikroorganismer pr. ml som ikke ble utsatt for bestråling og trykk; som ble utsatt for trykk uten bestråling og baktericid; som- ble utsatt for en behandling med et baktericid under bestråling og trykk; eller utsatt for en behandling med et baktericid og trykk uten bestråling. A storage culture of sulfate-reducing bacteria was placed in an apparatus where a pressure in the range from 1 to 50 MPa could be provided. The number of microorganisms was in the range from 10 8 to 10 9 /ml. The apparatus containing the storage culture of sulfate-reducing bacteria was exposed only to gamma irradiation with a dose varying from 75 to 1000 krad, irradiation in combination with . pressure and irradiation in combination with pressure and bactericide. Control trials that were carried out in parallel with the experimental trials included the same concentrations of microorganisms per ml that were not exposed to irradiation and pressure; which were exposed to pressure without irradiation and bactericide; which were subjected to a treatment with a bactericide under irradiation and pressure; or subjected to a treatment with a bactericide and pressure without irradiation.

Etter de eksperimentelle forsøkene og kontrollforsøkene ble det foretatt kvantitative målinger av overlevende celler ved å benytte "Postgate" mediene B og C. Utvikling av sulfat-reduserende bakterier ble registrert ved en økning i mengden hydrogensulfid målt ved iodometrisk titrering og ved nærvær av mobile celler ved mikroskopundersøkelse av kulturer i et optisk mikroskop. Forsøksresultatene er gjengitt i tabellen. After the experimental trials and control trials, quantitative measurements of surviving cells were made using "Postgate" media B and C. Development of sulfate-reducing bacteria was recorded by an increase in the amount of hydrogen sulfide measured by iodometric titration and by the presence of mobile cells by microscopic examination of cultures in an optical microscope. The test results are reproduced in the table.

Forsøkene viste at med den kombinerte virkningen av ioniserende stråling og et trykk på 2 MPa ■ var terskel-strålingsdosen for undertrykkelse av sulfat-reduserende bakterier 300 krad, og med et trykk på 50 MPa var terskeldosen 150 krad. Når bare gamma-bestråling ble benyttet i de ovenfor nevnte dosene var overlevende sulfat-reduserende bakterier tilstede i en mengde på 10 1 -10 4 /ml. Når forsøkene ble utført med et trykk i området fra 2 til 50 MPa i løpet av 120 min. (uten bestråling og baktericider) var overlevende celler også tilstede. Ved et trykk under 2 MPa var strålingsdoser på 300 krad og større nødvendig for å oppnå en fullstendig undertrykkelse av aktiviteten av sulfat-reduserende bakterier, og den øvre trykkgrensen (over 50 MPa) bestemmes ved det faktum at det er innenfor dette området at den kombinerte virkningen av den ioniserende strålingen og trykkfaktoren manifesterer seg på mest fordelaktig måte. Følgelig er fremstillingsbetingelsene ifølge oppfinnelsen de eneste som kan sikre tilnærmet fullstendig undertrykkelse av sulfat-reduserende bakterier i formasjonssonen i bunnen av et borehull. The experiments showed that with the combined action of ionizing radiation and a pressure of 2 MPa ■ the threshold radiation dose for suppression of sulfate-reducing bacteria was 300 krad, and with a pressure of 50 MPa the threshold dose was 150 krad. When only gamma irradiation was used at the above-mentioned doses, surviving sulfate-reducing bacteria were present in an amount of 10 1 -10 4 /ml. When the experiments were carried out with a pressure in the range from 2 to 50 MPa during 120 min. (without irradiation and bactericides) surviving cells were also present. At a pressure below 2 MPa, radiation doses of 300 krad and greater were required to achieve a complete suppression of the activity of sulfate-reducing bacteria, and the upper pressure limit (above 50 MPa) is determined by the fact that it is within this range that the combined the effect of the ionizing radiation and the pressure factor manifests itself in the most beneficial way. Consequently, the manufacturing conditions according to the invention are the only ones that can ensure almost complete suppression of sulfate-reducing bacteria in the formation zone at the bottom of a borehole.

Eksempel 2 Example 2

Forsøket ble utført under betingelser tilsvarende de som er beskrevet for eksempel 1, men lagringskulturen ble behandlet med kaliumbikromat som ble benyttet i en mengde på 10 mg/l. Det foretrukne forsøket innbefattet den kombinerte virkningen av gamma-stråling med en dose på 150 krad, et trykk på 2 MPa og et baktericid (som f.eks. kaliumbikromat). I dette tilfellet ble inaktiveringen av mikroorganismene intensiviert, dette bidrar til å redusere den tiden som medgår for behandling av bunnsonen og konsentrasjonen av baktericidene som benyttes kan nedsettes. Denne fremgangsmåten er mest effektiv for sterkt forurensede olje-avleiringer under den innledende perioden ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å oppnå en mer effektiv virkning på bunnsonen. En enkelt behandling eller gjentatte behandlinger med et baktericid kan benyttes (se tabellen). I de forsøkene som innbefattet bare et baktericid, ved anvendelse av samme konsentrasjon av bak-tericidet, ble sulfat-reduserende bakterieceller ikke undertrykket. The experiment was carried out under conditions similar to those described for example 1, but the storage culture was treated with potassium bichromate which was used in an amount of 10 mg/l. The preferred experiment involved the combined action of gamma radiation with a dose of 150 krad, a pressure of 2 MPa and a bactericide (such as potassium bichromate). In this case, the inactivation of the microorganisms was intensified, this helps to reduce the time required for treatment of the bottom zone and the concentration of the bactericides used can be reduced. This method is most effective for highly contaminated oil deposits during the initial period when using the method according to the invention to achieve a more effective effect on the bottom zone. A single treatment or repeated treatments with a bactericide can be used (see table). In those experiments that included only one bactericide, using the same concentration of the bactericide, sulfate-reducing bacterial cells were not suppressed.

Eksempel 3 Example 3

En modell av en formasjon i form av et rør med horisontal utstrekning fyllt med en fraksjon sandstein ble benyttet. Trykkmålere ble montert på begge endene av røret. Kraner var tilveiebragt ved innløpet og utløpet av formasjons-modellen. Væske ble pumpet gjennom ved hjelp av en pumpe som sikret en uniform væsketilførsel. Strømningshastigheten for væsken ble målt ved' hjelp av en målebeholder. Vann som ikke inneholdt celler av mikroorganismer og vann som inneholdt 10-10 /ml mikroorganismer ble ført gjennom røret. Vannpermeabiliteten for prøven av sandstein var A model of a formation in the form of a pipe with a horizontal extent filled with a fraction of sandstone was used. Pressure gauges were fitted to both ends of the pipe. Faucets were provided at the inlet and outlet of the formation model. Liquid was pumped through using a pump which ensured a uniform liquid supply. The flow rate of the liquid was measured using a measuring container. Water that did not contain cells of microorganisms and water that contained 10-10 /ml microorganisms was passed through the tube. The water permeability of the sandstone sample was

280 mD for rent vann og 210 mD for vann som inneholdt celler (etter 4 timers pumping). Deretter blir 10% saltsyre ført gjennom røret i løpet av 1 time for å reagere med sand-steinen. Etter syrebehandlingen ble vann som ikke inneholdt celler av mikroorganismer pumpet gjennom, og vannpermeabiliteten ble målt til 265 mD ved benyttelse av gamma-bestråling med en dose på 300 krad. Siden mikroorganismecellene ble inaktivert under bestrålingen med gamma-stråler opphørte dannelsen av biomasse (bakterielt slim), og ingen ytterligere tilstopping av formasjonsmodellsteinen fant sted. Vannpermeabiliteten ble følgelig opprettholdt. I tilfeller hvor de strålingsdrepte cellene av mikroorganismer ble vasket bort ved syrebehandlingen ble vannpermeabiliteten forbedret ytterligere og opprettholdt i et langt tidsrom (gjenopp-rettingsfaktorene var i dette tilfellet 1,25). 280 mD for clean water and 210 mD for water that contained cells (after 4 hours of pumping). Next, 10% hydrochloric acid is passed through the tube over the course of 1 hour to react with the sand-stone. After the acid treatment, water that did not contain cells of microorganisms was pumped through, and the water permeability was measured to be 265 mD using gamma irradiation with a dose of 300 krad. Since the microorganism cells were inactivated during the irradiation with gamma rays, the formation of biomass (bacterial slime) ceased, and no further clogging of the formation model rock took place. Water permeability was consequently maintained. In cases where the radiation-killed cells of microorganisms were washed away by the acid treatment, the water permeability was further improved and maintained for a long time (the recovery factors in this case were 1.25).

Anvendelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir følgende fordeler sammenlignet med. tidligere kjent teknikk: korrosjonen av oljeutvinningsutstyret reduseres og dets levetid forlenges; sulfat-reduserendé bakterier og andre mikroorganismer i formasjonssonen i bunnen , av hullet undertrykkes på en mer effektiv måte; permeabiliteten ogutvinningshastighetén for injeksjonsbrønner forbedres;dannelsen av hydrogensulfid i oljeholdigeelag av oljeleiringer som bearbeides reduseres i betydelig grad; dannelsen av bakterielt slim på veggene av bunnsonen reduseres eller elimineres fullstendig ved visse anvendelser og sulfat-destruerende prosesser undertrykkes; kvaliteten av oljen som utvinnes forbedres; omgivelsene beskyttes bedre. The use of the method according to the invention provides the following advantages compared to. prior art: the corrosion of the oil recovery equipment is reduced and its life is extended; sulphate-reducing bacteria and other microorganisms in the formation zone at the bottom, of the hole are suppressed in a more efficient way; the permeability and recovery rate of injection wells is improved; the formation of hydrogen sulphide in oil-bearing layers of oil deposits that are being processed is significantly reduced; the formation of bacterial slime on the walls of the bottom zone is reduced or completely eliminated in certain applications and sulfate-destroying processes are suppressed; the quality of the oil recovered improves; the environment is better protected.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis benyttes ved behandling av bunnsonene i alle, eller i et flertall av, injeksjonsbrønnene på oljefeltene. Bare i et slikt tilfelle kan optimale resultater oppnås. Sonene i bunnen av hullene i utviklingsbrønner kan utsettes for strålebehandling ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. The method according to the invention can preferably be used when treating the bottom zones in all, or in a majority of, the injection wells in the oil fields. Only in such a case can optimal results be achieved. The zones at the bottom of the holes in development wells can be subjected to radiation treatment by the method according to the invention.

Claims

1. Method for treating the formation zone at the bottom of a borehole that is in operation, which includes supplying a germicidal agent to the zone, characterized in that the germicidal agent includes gamma irradiation with a dose of at least 150 krad, a pressure in the range of 2 to 50 MPa is maintained in the bottom zone during the irradiation of the zone.

2. Method according to claim 1, characterized in that the zone at the bottom of the hole is periodically treated with a bactericide while it is exposed to gamma irradiation.

3. Method according to claim 1 and/or 2, characterized in that the zone at the bottom of the hole is flushed while it is exposed to gamma irradiation with an acid which is capable of washing off and dissolving the microbecells.