NO166978B - Fremgangsmaate for bestemmelse av oljemetningen av en jordformasjon. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for å bestemme mengden av olje i en svampkjerne. Oljen som siver ut fra kjerneprøven og fanges opp av svampen ved svampkjerneboring, ekstraheres fra svampen ved bruk av et oppløsningsmiddel valgt blant cycloalkaner, ethere og freoner.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for bestemmelse av oljemetningen av en jordformasjon.

I petroleumindistrien er en av de mest verdifulle og informasjonsgivende metoder for bestemmelse av egenskapene

av en undergrunnsformasjon og arten av de fluider som den kan inneholde, en metode som går ut på å fjerne og bringe opp til overflaten en del av formasjonen for å analysere denne. Dette gjøres som oftest ved "kjerneboring" i formasjonen. Selvfølgelig er de fysikalske betingelser i formasjonen meget ulike dem man har ved overflaten. Således er trykk og temperaturer vanligvis enormt meget høyere enn ved overflaten. Derfor vil fluider og gasser som er tilstede i porøse forma-sjonsprøver meget ofte forsvinne fra prøvene idet disse taes opp fra formasjonen. I den grad slike væsker og gasser går tapt, reduseres nøyaktigheten av bedømmelsen av formasjonens produksjonspotensiale.

For å mestre dette problem benyttes ofte en teknikk

som betegnes "trykkjerneboring". Ved trykkjerneboring blir kjernen holdt ved i det vesentlige det opprinnelige forma-sjonstrykk, inntil en forsvarlig analyse kan foretaes. Ved trykkjerneboring overvinnes problemene med fluidtap i stor utstrekning, men den er temmelig kostbar (f.eks.

U.S. $100 000-$200 000 for én enkelt kjerneboringsoperasjon).

Nylig er det blitt utviklet en teknikk som betegnes "svampkjerneboring". Denne er vesentlig mindre kostbar enn trykkjerneboring. Ved svampkjerneboring omgies kjernen av en polyurethansvampf6ring på det indre rør av et konvensjonelt kjernerør. Når kjernen bringes til overflaten, vil eventuell olje som siver ut fra kjernen (det kan dreie seg om så mye som 50% av det opprinnelige kjernefluid) bli fanget opp og tilbakeholdt av svampforingen. Det foretaes så en analyse av fluidene (olje og vann) som er blitt fanget opp av svampen, og analysen av kjernen justeres overensstemmende med denne.

Betydningen av kjerneboring ved utvinning av petro-leum er nylig blitt enda større, som følge av at det foretaes stadig mer sekundær og tertiær utvinning av petroleumforekoms-ter. I en formasjon som undergår primær utvinning, blir de opprinnelige reservoarfluider lite endret i forhold til den tilstand de har vært i i de siste flere tusen år. De kan for-flytte seg i formasjonen etter hvert som oljen utvinnes, men deres egenskaper endres lite. Når det imidlertid injiseres fluider og/eller andre forbindelser inn i en formasjon for å stimulere utvinningen, endres beskaffenheten av de stedegne fluider, av og til i en meget vesentlig grad. Når dette fore-kommer, kan de mer tradisjonelle brønnloggeinstrumenter bli ute av stand til å tilveiebringe ytterligere nyttig informa-sjon. I altfor mange tilfeller vil den eneste måte å bestemme den gjenværende oljemengde på, og dermed hvorvidt oljen kan utvinnes økonomisk, være å gå ned i hullet og ta en kjerne-prøve .

Det vil,derfor forståes at analysen av oljeinnholdet

i kjerneprøven kan være av den aller største betydning. Den endelige bestemmelse av restinnholdet av olje i en formasjon er en bestemmelse som kan avgjøre skjebnen til et prosjekt for assistert oljeutvinning på mange millioner dollar. Derfor den betydelige interesse for svampkjerneboring, som kan koste så lite som bare 20-30% av hva trykkjerneboring koster.

For tiden er det et større problem med svampkjerneboring at industrien mérkelig nok ikke har vært i stand til å foreta konsekvent pålitelige målinger av oljemengden i svampen, med den grad av nøyaktighet som er nødvendig for en pålitelig reservoaranalyse. Mange servicefirmaer har forsøkt,

og fortsetter å forsøke, å måle oljemengden i svampen, enten ved å ekstrahere oljen med oppløsningsmidler eller ved å presse svampen i en skrue, eventuelt begge deler. Uansett metode, blir vanligvis ikke all oljen fjernet, og ofte blir i stedet noe av svampen oppløst. Således vil ikke-ekstrahert olje ikke bli tellet med, mens ekstrahert svamp feilaktig blir tellet med som olje. Dette er vist f.eks. på figurer 2, 3 og 4, som viser oppnådde resultater (ifølge teknikkens stand) av blindtester som er blitt sendt til flere forskjellige servicefirmaer. For disse tester ble det tilberedt svamp-prøver ved at man først foretok metning med avionisert vann

og deretter tilsetning av et kjent volum mineralolje. Resultatene som ble mottatt fra servicefirmaene, illustrerer problemene som knytter seg til den for tiden anvendte teknologi.

Som det vil sees av figurene 2, 3 og 4, gir ingen av de tidligere kjente teknikker en nøyaktig eller presis bestemmelse av de injiserte oljevolumer. Følgelig er det fortsatt et stort behov for en metode til å ekstrahere olje fra svampen fra en svampkjerneboreoperasjon, som nøyaktig vil reflektere den virkelige mengde olje som er blitt fanget opp av svampen, og som lar selve svampen være i det vesentlige upåvirket. Fortrinnsvis burde det finnes et oppløsningsmiddel som er skånsomt overfor polyurethansvampen og hverken sveller eller oppløser denne, og som er et godt oppløsningsmiddel for alle bestanddeler av råolje, deriblant tunge harpikser, voksmate-rialer og asfaltener. Fortrinnsvis burde oppløsningsmidlet ha et lavt kokepunkt, slik at det ganske enkelt kan avdampes eller kokes av, slik at bare volumet av råolje som inneholdes i svampen, blir tilbake. Alternativt kunne det tilveiebringes en hurtig og enkel analyseteknikk for oppløsningen av oppløs-ningsmiddel og olje, slik at volumet av oljen som fanges opp av svampen, lett og hurtig kan bestemmes.

De ovenstående behov oppfylles ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, med hvilken det tilveiebringes en hurtig, ukomplisert og økonomisk fremgangsmåte for bestemmelse av oljemetningen av en jordformasjon ved svampkjerneboring ved ekstraksjon av olje fra svampen uten i vesentlig grad å påvirke svampen. Fremgangsmåten er særpreget ved at

a) oljen ekstraheres fra svampen ved at oljen oppløses i en forhåndsbestemt mengde oppløsningsmiddel valgt blant

cyclohexan, cyclopentan, cyclobutan, diethylether, freon-11, freon-114 og freon-C318, og

b) mengden av olje som er blitt oppløst i oppløsnings-midlet, bestemmes ved avdamping av oppløsningsmidlet fra oljen

eller ved fremstilling av en standardoppløsning av olje i en annen mengde av det valgte oppløsningsmiddel og sammenligning av konsentrasjonen av oljen ekstrahert fra svampen i den forhåndsbestemte mengde oppløsningsmiddel med konsen-

trasjonen av oljen i standardoppløsningen ved bruk av spektroskopi i området nær det infrarøde område eller ved bruk av superkritisk fluidkromatografi.

Bruk av spektroskopi i området nær det infrarøde område for bestemmelse av den oppløste oljemengde er gunstig, fordi den kan benyttes til å kvantifisere antallet CH-bindinger.

Med et freonoppløsningsmiddel, hvor der ikke finnes CH-bindinger, kan således oljekonsentrasjonen lett bestemmes. På til-svarende måte vil det ved superkritisk fluidkromatografi kun søkes etter aromater, som ikke er tilstede i de oppløsnings-midler som foreskrives i henhold til oppfinnelsen.

Oppfinnelsen beskrives nærmere i den følgende beskri-velse og ved hjelp av de vedføyede tegninger, hvor fig. 1

noe skjematisk viser et svampkjerneboringsverktøy, figurene 2A og 2B grafisk viser resultatene av en for tiden anvendt (tidligere kjent) målemetode for bestemmelse av mengden av olje i svampen, figurene 3A og 3B grafisk viser resultatene av en annen for tiden anvendt (tidligere kjent) målemetode benyttet for bestemmelse av oljemendgen i svampen, figurene 4A og 4B grafisk viser resultatene åv ytterligere en annen for tiden anvendt målemetode benyttet for bestemmelse av oljemengden i svampen, og figurene 5A og 5B viser grafisk på til-svarende måte preliminære resultater av målinger utført i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Som ovenfor angitt er det et vesentlig problem med svampkjerneboring at industrien, merkelig nok, ikke har vært i stand til å foreta reproduserbart pålitelige målinger av oljemengden i svampen, med den grad av nøyaktighet som er nødvendig for meningsfull reservoaranalyse. Mange servicefirmaer har forsøkt, og fortsetter å forsøke, å måle oljemengden i svampen, enten ved å ekstrahere oljen med oppløsningsmidler eller ved å presse svampen i en skrue, eventuelt begge deler. Uansett metode, blir vanligvis ikke all oljen fjernet, og

ofte blir i stedet noe av svampen oppløst. Således vil ikke-ekstrahert olje ikke bli tellet med, mens ekstrahert svamp feilaktig blir tellet med som olje. Figurene 2, 3 og 4 viser foreliggende resultater (etter tidligere kjent teknikk) av blind-

prøver sendt til flere forskjellige servicefirmaer. For disse tester ble det tilberedt svampprøver ved at man først foretok metning med avionisert vann og deretter tilsetning av et kjent volum mineralolje. Resultatene som ble mottatt fra servicefirmaene, illustrerer grafisk problemene som knytter seg til den for tiden anvendte teknologi. På figurene 2A, 3A og 4A

er volumet av den injiserte mineralolje (i ml) avsatt langs den vertikale akse, mens det målte oljevolum (i ml) er avsatt langs den horisontale akse og den ideelle respons er angitt ved linjen IR.

Eksempelvis ble det i de tilfeller som er vist på fig. 2, benyttet en tre-trinns mekanisk oppløsningsmiddelekstrak-sjonsteknikk. Oppvarmning ble foretatt i det første trinn, hvoretter det ble tilsatt diklormethan som oppløsningsmiddel. Det ble så foretatt gjentatt pressing og drenering i en hyd-raulisk presse. Oppløsningsmidlet ble så avdrevet.

Ved forsøkene som er vist på fig. 3, ble to forskjellige tidligere kjente metoder benyttet. Den ene metode var

en to-trinns metode hvor det ble foretatt en mekanisk oppløs-ningsmiddelekstraksjon av svampen og destillasjon av det eks-traherte fluid, mens den annen metode var en to-trinns metode hvor det ble foretatt mekanisk ekstraksjon av svampen og på-følgende oppvarming av svampen. Da ingen påviselige systema-tiske forskjeller ble iakttatt, er dataene fra begge metoder angitt på fig. 3.

Fig. 4 illustrerer resultatene av en tidligere kjent fremgangsmåte ved hvilken svampen først anbringes i en stål-beholder med diklormethanoppløsningsmiddel og deretter gjen-tatte ganger presses sammen under tilsetning av ytterligere mengder oppløsningsmiddel, inntil det drenerte oppløsnings-middel er blitt klart. Det oljeholdige oppløsningsmiddel blir så skilt fra vannet, hvoretter oppløsningsmidlet fjernes. Resultatene på dette tidspunkt blir så korrigert ved at man gjentar fremgangsmåten med en svamp som er blitt tilsatt en kjent vektmendge olje og sammenligner resultatene.

Som det vil sees av tegningene gir ingen av disse teknikker en nøyaktig og presis bestemmelse av de injiserte olje-

volumer.

Den nye og forbedrede fremgangsmåte for bestemmelse

av mengden av olje i en svampkjerne skal nu beskrives under henvisning til figurene 1, 5A og 5B på tegningene. Fig. 1 viser et kjerneboreverktøy 10, i hvilket det befinner seg en formasjonskjerneprøve 15. Prøven 15 er på kjent måte om-gitt av polyurethansvamp 2 0 som skal fange opp og tilbakeholde eventuelle formasjonsfluider som måtte sive ut fra prøven 15 mens denne bringes opp til overflaten. For å oppnå en kor-rekt analyse av formasjonsprøven blir mengden av fluid i kjernen 15 og mengden av fluid oppfanget av svampen 2 0 summert.

I henhold til oppfinnelsen blir oljen 25 i svampen

20 fjernet fra svampen ved at svampen først anbringes i en egnet ekstraktor. I den foretrukne utførelse benyttes en Soxhlet-ekstraktor, skjønt også andre egnede ekstraktorer og/eller mekaniske metoder for vasking av svampen med oppløs-ningsmidlet kan benyttes, om så ønskes. Oppløsningsmidlet som skal benyttes i henhold til oppfinnelsen, velges blant diethylether og de ovenfor angitte cycloalkaner og freoner. Disse oppløser lett alle bestanddelene av råolje, mens de praktisk talt ikke påvirker polyurethansvampen.

I henhold til oppfinnelsen bestemmes så mengden av olje som på denne måte er blitt oppløst i oppløsningsmidlet. Disse oppløsningsmidler lar seg lett avdampe eller koke av. Alternativt kan det benyttes en utmålt mengde oppløsnings-middel, i hvilket tilfelle konsentrasjonen av oljen i oppløs-ningsmidlet kan bestemmes enkelt og hurtig. I henhold til oppfinnelsen kan en slik bestemmelse foretaes ved at mengden av olje, dvs. oljekonsentrasjonen i oppløsningsmidlet, sammen-lignes med en standardoppløsning av olje i en annen mengde

av det samme oppløsningsmiddel. Alt etter omstendighetene kan denne sammenligning -utføres under anvendelse av spektroskopi i området nær det infrarøde område (f.eks. når oppløs-ningsmidlet er et freon) eller ved superkritisk fluidkromatografi (f.eks. når oppløsningsmidlet inneholder CH-bindinger).

Figurene 5A og 5B viser resultatene av enkle tester hvor det benyttes mekanisk pressing og avlastning av en prøve-svamp som inneholder Wasson råolje i freon-11 som oppløsnings-middel. Som det vil sees, var resultatene etter avdamping av oppløsningsmidlet langt bedre enn resultatene vist på figurene 2-4.

Som det vil sees medfører således den foreliggende oppfinnelse mange fordeler. Metoden er meget hurtig, nøyaktig og lett å utføre. Den løser et viktig og presserende problem i faget ved at den muliggjør fjerning av praktisk talt all råoljen fra svampen, uten å påvirke svampen. Derved måles all oljen, og kun olje. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er således nøyaktig, fleksibel, pålitelig og velegnet for den bredest mulige anvendelse ved analyse- av petroleumfore-komster i oljeholdige jordformasjoner.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av oljemetningen av en jordformasjon ved svampkjerneboring ved ekstraksjon av olje fra svampen uten i vesentlig grad å påvirke svampen, karakterisert ved at:

   a) oljen ekstraheres fra svampen ved at oljen oppløses i en forhåndsbestemt mengde oppløsningsmiddel valgt blant cyclohexan, cyclopentan, cyclobutan, diethylether, freon-11, freon-114 og freon-C318, og b) mengden av olje som er blitt oppløst i oppløsnings-midlet, bestemmes ved avdamping av oppløsningsmidlet fra oljen eller ved fremstilling av en standardoppløsning av olje i en annen mengde av det valgte oppløsningsmiddel og sammenligning av konsentrasjonen av oljen ekstrahert fra svampen i den forhåndsbestemte mengde oppløsningsmiddel med konsentrasjonen av oljen i standardoppløsningen ved bruk av spektroskopi i området nær det infrarøde område eller ved bruk av superkritisk fluidkromatografi.