NO20121402A1

NO20121402A1 - Oljeutvinning

Info

Publication number: NO20121402A1
Application number: NO20121402A
Authority: NO
Inventors: Michael K Poindexter; Roger L Kuhlman
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2011152856A1; BR112012030921A2; MX2012014078A; CA2801354C; CA2801354A1; CN102947412A; MX341392B; US20130068470A1; CN102947412B; US9267364B2

Abstract

Utførelsesformer i henhold til den foreliggende redegjørelse inkluderer å utføre en eller flere oljeutvinningssyklusersom utvinner olje fra et oljeinneholdende reservoar. Den ene eller de flere oljeutvinningssykluser kan inkludere å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det oljeinneholdende reservoar,. å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding, å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det oljeinneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar, å. redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar, og å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar.

Description

Oljeutvinning

Redegjørelsens område

Utførelsesformer av den foreliggende redegjørelse er rettet mot oljeutvinning; mer spesifikt er utførelsesformer rettet mot fremgangsmåter for oljeutvinning.

Bakgrunn

Utvinning av olje fra olje-inneholdende reservoar kan inkludere tre distinkte faser. Under en første fase kan naturlig trykk i det olje-inneholdende reservoar og/eller tyngdekraft drive olje inn i et borehull, og kombinert med en kunstig løfteteknikk, slik som pumping, bringe oljen til overflaten. For enkelte olje-inneholdende reservoarer blir imidlertid i den første fasen kun omtrent 10 prosent av den opprinnelige oljen til stede utvunnet.

En andre fase, for å forlenge den produktive levetiden til det olje-inneholdende reservoar, kan øke oljeutvinning til 20 til 40 prosent av den opprinnelige olje til stede. For enkelte anvendelser kan den andre fasen inkludere injisering av vann for å fortrenge olje og drive den til et produksjonsborehull. I enkelte anvendelser har reinjeksjon av naturgass blitt benyttet for å opprettholde og/eller øke reservoartrykk, siden naturgass ofte produseres samtidig med oljeutvinningen.

Med mye av den enkelt-å-utvinne olje allerede utvunnet via den første fasen og/eller den andre fasen, har imidlertid en tredje distinkt fase ved oljeutvinning blitt utviklet. Den tredje fasen kan refereres til som økt oljeutvinning (enhanced oil recovery). Teknikker for økt oljeutvinning frembyr prospekter for produsering av mer av det olje-inneholdende reservoars opprinnelige olje til stede, og forlenger således ytterligere den produktive levetiden til det olje-inneholdende reservoar. For hele verden, er et estimat for olje til stede som ikke er utvinnbart ved den første fase av oljeutvinning eller den andre fase av oljeutvinning som kunne være målet for teknikker for økt oljeutvinning 377 milliarder fat olje. Økt oljeutvinning kan inkludere en injeksjon av fluider annet enn vann, slik som damp, gass, alkali, surfaktantoppløsninger, ulike polymerer eller karbondioksid (CO2).

For enkelte anvendelser er fluidet blandbart med hydrokarbonene i det olje-inneholdende reservoar. Denne fluidinjeksjonen kan hjelpe til å redusere viskositeten til olje til stede i det olje-inneholdende reservoar for å øke strømningen av olje til produksjonsborehullet.

Blandbar karbondioksid-injeksjon kan imidlertid ledsages av mange ulemper. Et problem som påtreffes er dårlig sveiping av det olje-inneholdende reservoar. Dårlig sveiping kan forekomme når karbondioksid injisert i det olje-inneholdende reservoar strømmer gjennom veiene med minst motstand (det vil si mer permeable soner) på grunn av den lave viskositeten til karbondioksidet, og forbipasserer således betydelige deler av det olje-inneholdende reservoar og oljen lokalisert der. I tillegg, på grunn av den lave densiteten til karbondioksidet, kan det injiserte karbondioksid stige til toppen av formasjonen og "override" deler av formasjonen, hvilket fører til tidlig gjennombrudd av karbondioksidet ved produksjonsborehullet, som etterlater mindre karbondioksid inne i det olje-inneholdende reservoar til å komme i kontakt med oljen.

For å øke effektiviteten til prosessen for stimulert oljeutvinning har en surfaktant blitt anvendt for å frembringe en emulsjon i formasjonen. En emulsjon kan frembringe en tilsynelatende viskositet på omtrent 100 til omtrent 1.000 ganger den til det injiserte karbondioksid, derfor kan emulsjonen inhibere eller saktne strømningen av karbondioksidet inn i veien med minst motstand. Med andre ord kan emulsjonen tjene til å blokkere volumene av det olje-inneholdende reservoar hvorigjennom karbondioksidet kan ta en snarvei, og reduserer derved dets tendens til å danne kanaler gjennom svært permeable revner, sprekker eller strata, og lede karbondioksidet mot tidligere usveipede deler av det olje-inneholdende reservoar. Som sådan kan emulsjonen hjelpe til å tvinge karbondioksidet til de utvinnbare hydrokarboner i de mindre tømte delene av det olje-inneholdende reservoar.

Oppsummering

En eller flere utførelsesformer i henhold til den foreliggende redegjørelse tilveiebringer en fremgangsmåte for oljeutvinning og inkluderer å utføre en eller flere oljeutvinningssykluser som utvinner olje fra et olje-inneholdende reservoar. Den ene eller flere oljeutvinningssykluser kan inkludere å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar, å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding, å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar, å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi, og å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar.

En eller flere utførelsesformer i henhold til den foreliggende redegjørelse inkluderer å utføre en eller flere oljeutvinningssykluser som utvinner olje fra et olje-inneholdende reservoar. Den ene eller flere oljeutvinningssykluser kan inkludere å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar, å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding, å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar, å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at en strømningsrate for det overkritiske karbondioksid forblir under en forutbestemt verdi, og å utvinne oljefasen fortrengt fra det oljeinneholdende reservoar.

Den ovennevnte oppsummering av den foreliggende redegjørelse er ikke ment å beskrive hver omtalt utførelsesform eller hver implementering av den foreliggende redegjørelse. Beskrivelsen som følger eksemplifiserer mer spesielt illustrerende utførelsesformer. På flere steder gjennom hele søknaden gis rettledning gjennom lister av eksempler, hvilke eksempel kan anvendes i ulike kombinasjoner. I hvert tilfelle tjener den angitte listen kun som en representativ gruppe og bør ikke fortolkes som en eksklusiv liste.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 er en grafisk illustrasjon som illustrerer volum av overkritisk karbondioksid injisert mot tid. Figur 2 er en grafisk illustrasjon som illustrerer volum av overkritisk karbondioksid injisert mot tid.

Detaljert beskrivelse

Den foreliggende redegjørelse tilveiebringer fremgangsmåter for oljeutvinning, foreksempel økt oljeutvinning. En eller flere utførelsesformer inkluderer å utføre en eller flere oljeutvinningssykluser som utvinner olje fra et olje-inneholdende reservoar. En eller flere av oljeutvinningssyklusene inkluderer å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til et olje-inneholdende reservoar, å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding, å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar, å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi, og å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar.

Overraskende har det blitt funnet at å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid ikke forårsaker avvik til en stabil emulsjonsfront av karbondioksid og surfaktant i vann innen det olje-inneholdende reservoar. Med andre ord ble det overraskende funnet at å redusere strømningen av surfaktanten ikke bevirker den stabile emulsjonsfront til å kollapse og/eller bli utilstrekkelig med hensyn til å styre karbondioksidmobilitet. Å redusere strømningen av surfaktanten, som omhandlet heri, kan være fordelaktig ved at en redusert mengde av surfaktant kan anvendes for enkelte oljeutvinningsanvendelser.

Figurene heri følger en nummereringskonvensjon hvor det første siffer eller sifre svarer til tegningsfigurnummeret og de resterende sifre identifiserer et element i tegningen. Lignende elementer mellom forskjellige figurer kan identifiseres ved anvendelsen av lignende siffer. Foreksempel kan 102 referer til element "104" i figur 1, og et lignende element kan refereres til som 204 i figur 2.

En eller flere utførelsesformer inkluderer å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til et olje-inneholdende reservoar. Utførelsesformer er rettet mot oljeutvinning, for eksempel utvinning av olje fra det olje-inneholdende reservoar. Forskjellige olje-inneholdende reservoarer kan ha ulike temperaturer; imidlertid kan generelt temperaturen i det olje-inneholdende reservoar være i området 30 grader Celsius (°C) til 95 °C.

Som anvendt heri refererer betegnelsen "olje" til en naturlig forekommende væske bestående av en kompleks blanding av hydrokarboner med ulike molekylvekter og strukturer, og andre organiske forbindelser, som finnes i geologiske formasjoner under jordens overflate, referert til heri som et olje-inneholdende reservoar. "Olje" er også kjent, og kan refereres til, som petroleum og/eller råolje.

Karbondioksid (CO2) kan eksistere i fire distinkte faser avhengig av dets temperatur og trykk. De fire fasene er som et faststoff, en væske, en damp (eller gass), og et overkritisk fluid. Et overkritisk fluid er en definert tilstand for en forbindelse, blanding eller element over dens kritiske trykk og kritiske temperatur. Det overkritiske fluid kan oppføre seg som en væske med hensyn til densitet, mens den oppfører seg som en damp med hensyn til viskositet. Karbondioksid som et overkritisk fluid er stabilt over et kritisk trykk på 6,9 megapascal (MPa) og en kritisk temperatur på 31 °C. For en eller flere utførelsesformer i henhold til den foreliggende redegjørelse kan karbondioksidet være i en fluidtilstand enten som en væske og/eller som et overkritisk fluid og vil refereres til heri som "overkritisk karbondioksid".

Strømningen av overkritisk karbondioksid kan tilveiebringes til det olje-inneholdende reservoar via en injeksjonsbrønn, foreksempel et borehull. Det olje-inneholdende reservoar kan inkludere en flerhet av injeksjonsbrønner. For en eller flere utførelsesformer kan strømningen av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar være ved et trykk på fra 800 pund-kraft per kvadrattomme til 3000 pund-kraft per kvadrattomme. For enkelte anvendelser kan strømningen av overkritisk karbondioksid tilveiebringes til det olje-inneholdende reservoar ved et trykk som kan være større enn et blandbarhetstrykk for et spesielt olje-inneholdende reservoar. Blandbarhetstrykk refererer til minimumstrykket hvorved det overkritiske karbondioksid og oljen i det olje-inneholdende reservoar er blandbare. Blandbarhetstrykket kan variere på grunn av, i det minste delvis, kjemikalietilsetningen i oljen i det olje-inneholdende reservoar og/eller temperaturen i det oljeinneholdende reservoar.

En eller flere utførelsesformer inkluderer å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding. For en eller flere utførelsesformer kan blandingen ha en surfaktantkonsentrasjon på 10 deler per million til 10.000 deler per million, eller foretrukket 100 deler per million til 5.000 deler per million.

Som anvendt heri er en surfaktant, eller overflateaktivt middel, en substans som senker overflatespenningen til et medium i hvilket den er oppløst, senker grenseflatespenningen for ikke-blandbare faser, og/eller stabiliserer en emulsjon. Surfaktanter kan inkludere en polar (hydrofil) enhet, og en ikke-polar (hydrofob) enhet; surfaktanter betegnes enkelte ganger en amfifil på grunn av denne dobbeltnatur. For de omhandlede utførelsesformer er surfaktanten oppløselig i det overkritiske karbondioksid ved en eller flere konsentrasjoner. Surfaktantleverandører, slik som for eksempel The Dow Chemical Company, Sasol og Harcros Chemical, kan tilveiebringe egnede surfaktanter.

Surfaktanter kan inndeles i fire grupper basert på deres polare enheter: ikke-ioniske surfaktanter, kationiske surfaktanter, anioniske surfaktanter og amfotere surfaktanter, som kan refereres til som zwitterioniske surfaktanter. For en eller flere utførelsesformer er surfaktantene valgt fra gruppen bestående av ikke-ioniske surfaktanter, kationiske surfaktanter, anioniske surfaktanter, amfotere surfaktanter, og kombinasjoner derav.

Ikke-ioniske surfaktanter i deres naturlige tilstand danner ikke ioniske bindinger. Imidlertid kan ikke-ioniske surfaktanter danne ioniske bindinger hvis de er for eksempel deprotonerte eller protonerte. Når oppløst i oppløsning utviser ikke-ioniske surfaktanter surfaktantegenskaper. Ikke-ioniske surfaktanter kan fremstilles ved hjelp av en prosedyre som inkluderer tilsetning av etylenoksid til hydrokarboner med lang kjede med polare endegrupper, for eksempel -OH, - COOH, aminer, amider, etc. Prosedyren innfører etoksygrupper, som er polare av natur og danner hydrogenbindinger med vann. Eksempler på ikke-ioniske surfaktanter inkluderer, men er ikke begrenset til, etoksylerte alifatiske alkoholer, polyoksyetylen, karboksylsyreestere, polyetylenglykolestere, anhydrosorbitolester og etoksylerte derivater, glykolestere av fettsyre, karboksylsyreamider, monoalkanolaminkondensater, alkoksylater basert på ammoniakk, primære aminer eller sekundære aminer, polyoksyetylenfettsyreamider, forgrenede alkylfenolalkoksylater, lineære alkylfenolalkoksylater, og forgrenede alkylalkoksylater. I tillegg til etylenoksid kan andre oksiraner (f.eks. propylenoksid, butylenoksid, etc.) også benyttes med eller uten etylenoksid og i kombinasjoner med hverandre.

Kationiske surfaktanter kan værekarakterisert vedat den polare enheten er positivt ladet. Kationiske surfaktanter kan inkludere et uorganisk anion for å balansere ladningen. Eksempler på kationiske surfaktanter inkluderer, men er ikke begrenset til, kvaternære ammoniumsalter, cetyltrimetylammoniumbromid, cetylpyrridiniumklorid, polyetoksylert talgamin, benzalkoniumklorid, benzetoniumklorid, aminer med amidbindinger, polyoksyetylenalkylaminer, alisykliske aminer, og 2-alkyl-1-hydroksyetyl 2-imidazoliner.

Anioniske surfaktanter kan værekarakterisert vedat den polare enhet er negativt ladet. Den negative ladningen kan være balansert med et kation, for eksempel natrium, assosiert med den anioniske surfaktant. Anioniske surfaktanter inkluderer, men er ikke begrenset til, sulfater, sulfonater, etoksylerte sulfater, propoksylerte sulfater, etoksylerte sulfonater, propoksylerte sulfonater, og fosfater.

Amfotere surfaktanter kan være negativt ladet, positivt ladet eller ikke-ionisk i oppløsning, avhengig av surheten og/eller pH til oppløsningen. Amfotere surfaktanter kan inneholde to lavere grupper med forskjellig tegn. For eksempel kan en positiv ladning være assosiert med ammonium, og en negativ ladning kan være assosiert med karboksylat, sulfat eller sulfonat. Eksempler på amfotere surfaktanter inkluderer, men er ikke begrenset til, betainer, hydroksysultainer, aminoksider og imidazolbaserte karboksylater.

En eller flere utførelsesformer inkluderer dannelse av en emulsjon av blandingen, av det overkritiske karbondioksid og surfaktanten, i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar. Som anvendt heri refererer betegnelsen "emulsjon" til et system hvori væske og/eller dråper av et overkritisk fluid er dispergert i en væske. Det forstås at i visse utførelsesformer i henhold til den foreliggende redegjørelse at karbondioksidet kan eksistere som en gass, væske, eller overkritisk fluid avhengig av temperaturen og trykket. Som anvendt heri kan en "emulsjon" inkludere et "skum", som refererer til en dispersjon i hvilken en gass er dispergert i en væske. Som anvendt heri kan skum og emulsjon anvendes ombyttelig.

Karbondioksidet, som er mye mindre viskøst enn olje eller vann, kan bevege seg raskere i enkelte områder og retninger enn andre for å frembringe viskøse fingre gjennom hvilke en betydelig del av de injiserte fluider kan strømme. Enkelte av disse fingrene kan komme for tidlig frem ved en produksjonsbrønn; idet effektiviteten av både det injiserte karbondioksid og av produksjonsbrønnens pumpekapasitet nedsettes. I tillegg kan tyngdekraftseparasjon av vannet og karbondioksid resultere i tyngdekraft overriding, hvor det mer tette vann strømmer eller ligger i en nedre sone av det olje-inneholdende reservoar og det mindre tette karbondioksid strømmer eller ligger i en øvre sone av det olje-inneholdende reservoar. Emulsjonen hjelper til å redusere viskøs fingring og/eller tyngdekraft overriding som kan resultere, i det minste delvis, på grunn av den relativt lavere viskositet og tetthet til karbondioksidet. Siden fluider strømmer fortrinnsvis inn i områder med høy permeabilitet i det olje-inneholdende reservoar kan dessuten emulsjonen i stor grad øke lokal motstand mot strømning i mer permeable områder, idet injiserte fluider derved avledes til områder med lavere permeabilitet og forbedrer sveipingseffektivitet for oljeutvinningen gjennom det hele av en større del av det olje-inneholdende reservoar.

I en eller flere utførelsesformer kan emulsjonen dannes fra skjærstrømning. For eksempel kan emulsjonen dannes fra skjærstrømning som forekommer innen det olje-inneholdende reservoar. Emulsjonen kan ha en grad av stabilitet for oljeutvinningen over varierende betingelser assosiert med det olje-inneholdende reservoar, inkluderende men ikke begrenset til temperatur, trykk og kjemiske betingelser i det olje-inneholdende reservoar. Emulsjonen kan utbre seg gjennom hele det olje-inneholdende reservoar, for eksempel via en emulsjonsfront.

I enkelte utførelsesformer vil tilsetningen av surfaktant til overkritisk karbondioksid anbringes til et olje-inneholdende reservoar, hvor tidligere overkritisk karbondioksid uten surfaktant ble tilsatt til det olje-inneholdende reservoar i en alternerende rekkefølge som involverer vanninjeksjon (en prosess enkelte ganger kjent som en WAG, vann alternerende gass (water alternating gas), syklus). På grunn av fingeringen eller kanaldannelsen for karbondioksid, diskutert heri, ville områder med høy permeabilitet sannsynligvis ha blitt sveipet mer grundig eller fortrinnsvis under den tidligere surfaktantfrie karbondioksid-prosess. Områder med lav permeabilitet ville således fremdeles inneholde mer utvinnbar olje på grunn av den mindre effektive tidligere anvendelse av karbondioksid. Essensielt vil tilsetningen av surfaktant fortsette utvinningsprosessen inn i soner som ble dårlig sveipet ved anvendelsen av karbondioksid (surfaktantfri)/- vann-sykluser alene.

En eller flere utførelsesformer inkluderer å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi. Som diskutert heri har det overraskende blitt funnet at å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid ikke forårsaker avvik av en stabil emulsjonsfront av karbondioksid og surfaktant i vann innen det olje-inneholdende reservoar. Den reduserte strømningen kan ha en verdi som er null (0) vektprosent av den opprinnelige strømningen av surfaktanten eller større. For eksempel kan den reduserte strømningen ha en verdi som er null (0) vektprosent, ti (10) vektprosent, eller tjue (20) vektprosent av den opprinnelige strømningen av surfaktanten. Den reduserte strømningen kan ha en verdi som er femti (50) vektprosent av den opprinnelige strømningen av surfaktanten eller mindre. For eksempel kan den reduserte strømningen ha en verdi som er femti (50) vektprosent, førti vektprosent, eller tretti (30) vektprosent av den opprinnelige strømningen av surfaktanten. For en eller flere utførelsesformer har den reduserte strømningen en verdi som er null (0) vektprosent til femti (50) vektprosent av den opprinnelige strømningen av surfaktanten.

I en eller flere utførelsesformer kan redusering av strømningen av surfaktanten til den reduserte strømningen foregå på mange forskjellige måter. Redusering av strømningen av surfaktanten inn i det overkritiske karbondioksid kan for eksempel foregå lineært over et forutbestemt tidsintervall og/eller ikke-lineært over et forutbestemt tidsintervall. En lineær reduksjon kan foregå over et forutbestemt tidsintervall og kan inkludere redusering, det vil si minskning, av strømningen av surfaktanten ved en konstant rate fra strømningen av surfaktanten til den reduserte strømningen av surfaktanten, for eksempel kan strømningen av surfaktanten trinnes ned til den reduserte strømningen av surfaktanten. En ikke-lineær reduksjon kan foregå over et forutbestemt tidsintervall og kan inkludere redusering av strømningen av surfaktanten ved en ikke-konstant rate fra strømningen av surfaktanten til den reduserte strømningen av surfaktanten. For eksempel kan strømningen av surfaktanten nedsettes gradvis til den reduserte strømningen av surfaktanten. Gradvis nedsettelse av strømningen av surfaktanten kan inkludere trinn, det vil si nedsettelser i strømningen av surfaktanten, av den samme størrelsesorden og/eller trinn som har forskjellige størrelsesordener. I tillegg kan redusering av strømningen av surfaktanten ved en ikke-konstant rate inkludere redusering av strømningen av surfaktanten ved en eksponensiell nedsettelsesrate og/eller annen matematisk funksjon. Redusering av strømningen av surfaktanten til den reduserte strømningen av surfaktanten kan ha en del av reduksjonen som er lineær og en del av reduksjonen som er ikke-lineær. For eksempel kan strømningen av surfaktanten reduseres som er beskrevet ved en minskende del av en bølgefunksjon, hvor den minskende del av bølgefunksjonen inkluderer en del av lineær minskning og en del av en ikke-lineær minskning.

Som beskrevet ovenfor kan strømningen av surfaktanten reduseres gradvis. Imidlertid kan strømningen av surfaktanten også reduseres umiddelbart. For eksempel kan en injeksjonsventil, gjennom hvilken strømningen av surfaktanten passerer, reposisjoneres fra en åpen tilstand til en lukket tilstand, som effektivt stanser strømningen av surfaktanten til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor en slik reduksjon kan betraktes som en umiddelbar reduksjon.

Figur 1 illustrerer feltdata generert i løpet av en oljeutvinningsfremgangsmåte. Figur 1 illustrerer en strømning av overkritisk karbondioksid til et olje-inneholdende reservoar som er representert ved et volum av overkritisk karbondioksid injisert i det olje-inneholdende reservoar i fat per dag (barrels per day) (bpd), hvor et fat er omtrent 160 liter. Datasett 102 inkluderer en del, fra null timer til 502 timer, hvor en surfaktant (Surfactant 08-1015, The Dow Chemical Company) ble injisert i en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar. Surfaktantkonsentrasjonen var 1.200 deler per million (et relativt forhold av en del per million deler undersøkt), basert på det overkritiske karbondioksid. Datasett 102 illustrerer et volum av overkritisk karbondioksid-injeksjon som ligger forut for en minimumsverdi for volumet av overkritisk karbondioksidinjeksjon. For figur 1 ble data ikke samlet i et tidsintervall fra 43 timer til 100 timer. Imidlertid menes den del av figur 1 å være lignende formet som en analog del av datasettet 206, som illustrert i figur 2. Minimumsverdien for volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon, svarende til en tid på omtrent 50 timer, menes å skyldes, i det minste delvis, en resteffekt av surfaktant som var injisert i en forutgående oljeutvinningssyklus. Imidlertid kan en minimumsverdi for volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon inntreffe med en initial surfaktantinjeksjon.

Etter minimumsverdien for volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon for datasett 102, illustrerer figur 1 at volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon øker på en lineær måte. Datasett 102 inkluderer en del, fra 502 til 1.000 timer, hvor ingen surfaktant ble injisert til strømningen av overkritisk karbondioksid. Dette resultatet er overraskende fordi volumet av injisert overkritisk karbondioksid er upåvirket av reduksjonen av surfaktant, som er vist ved den konstante raten for økning av volumet av overkritisk karbondioksid injisert før strømningen av surfaktant ble stanset og etter strømningen av surfaktant var stanset.

Datasett 104 illustrerer en annen oljeutvinningssyklus fra den samme oljeutvinningsfremgangsmåte som datasett 102, det vil si samme injeksjonsbrønn og fremgangsmåtebetingelser, hvor ingen surfaktant ble injisert i de første 46 timer av den oljeutvinningssyklusen (ingen surfaktant ble injisert fra null timer til 46 timer). Lik datasett 102, viser datasett 104 en minimumsverdi for volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon, svarende til en tid på omtrent 50 timer som er ment å skyldes, i det minste delvis, en resteffekt av surfaktant som ble injisert i en forutgående oljeutvinningssyklus. Ulikt datasett 102, øker imidlertid i datasett 104 volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon ved en mye høyere rate, selv etter at den ikke-ioniske surfaktant var injisert, med en surfaktantkonsentrasjon på 1.200 deler per million, basert på det overkritiske karbondioksid, som starter ved time 46. Datasett 104 betegner en oljeutvinningssyklus som fullstendig mangler surfaktantinjeksjon ved starten av overkritisk karbondioksid-syklusen, mens i motsetning til datasett 104 betegner datasett 102 en oljeutvinningssyklus som inkluderer surfaktantinjeksjon gjennom hele, selv om surfaktantinjeksjonen assosiert med datasett 102 ble stanset ved 502 timer.

Datasett 108 illustrerer et volum av overkritisk karbondioksid-injeksjon fra den samme oljeutvinningsfremgangsmåten som datasett 102, det vil si samme injeksjonsbrønn og fremgangsmåtebetingelser, i en tidsperiode som går foran enhver surfaktantinjeksjon i det olje-inneholdende reservoar. Datasett 108 viserat et større volum av overkritisk karbondioksid-injeksjon benyttes når ingen surfaktant har blitt injisert i løpet av en forutgående oljeutvinningssyklus.

Figur 2 illustrerer feltdata generert i løpet av en annen oljeutvinningssyklus fra oljeutvinningsfremgangsmåten, diskutert heri, det vil si samme injeksjonsbrønn og fremgangsmåtebetingelser. Datasett 206 har egenskaper lignende datasett 102, som inkluderer et relativt høyt volum av overkritisk karbondioksid-injeksjon som ligger forut for en minimumsverdi for volumet av overkritisk karbondioksid-injeksjon, som svarer til en tid på omtrent 50 timer og en etterfølgende lineær økning av volumet av overkritisk karbondioksid injisert etter at strømningen av surfaktant var stanset. For datasett 206 ble imidlertid strømningen av surfaktant stanset ved 304 timer. Datasett 206 viser igjen at volumet av injisert overkritisk karbondioksid er upåvirket av reduksjonen av surfaktant, fordi raten for økning av volumet av overkritisk karbondioksid injisert etter at strømningen av surfaktant var stanset er lik raten for økning av volumet av overkritisk karbondioksid injisert før stansing av strømningen av surfaktant. Igjen betegner datasett 204, diskutert heri, en oljeutvinningssyklus som fullstendig mangler surfaktantinjeksjon, mens i motsetning til datasett 204 betegner datasett 206 en oljeutvinningssyklus som inkluderer surfaktantinjeksjon gjennom hele den første del av overkritisk karbondioksid-injeksjonen, selv om surfaktantinjeksjonen assosiert med datasett 206 ble stanset ved 304 timer.

Datasett 208 viser igjen at et større volum av overkritisk karbondioksid-injeksjon benyttes når ingen surfaktant har blitt injisert i løpet av en forutgående oljeutvinningssyklus.

Trykket benyttet for å injisere det overkritiske karbondioksid ved en gitt rate kan være en funksjon av parametere for olje-inneholdende reservoar som inkluderer, men ikke er begrenset til, permeabilitet, sonetykkelse, og et bunnhullstrykk utøvet av en kolonne av karbondioksidet i borehullet. For en eller flere utførelsesformer er strømningen av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar ved et trykk på 1.400 pund per kvadrattomme eller større. Strømningen av overkritisk karbondioksid kan inkludere andre komponenter, for eksempel men ikke begrenset til nitrogen og metan. Strømningen av overkritisk karbondioksid kan imidlertid være > 90 % karbondioksid på volum basis.

Som diskutert heri, kan en eller flere utførelsesformer inkludere å opprettholde strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi. Også som diskutert heri, kan emulsjonsfranten utbre seg gjennom hele det olje-inneholdende reservoar. Når emulsjonsfronten utbrer seg kan emulsjonen svikte. For eksempel kan emulsjonen kollapse og/eller bli utilstrekkelig med hensyn til å styre karbondioksidmobilitet på en annen måte. En emulsjonssvikt kan tillate at fluider innen det olje-inneholdende reservoar strømmer til områder med høy permeabilitet innen det olje-inneholdende reservoar. Fluidstrømningen til områdene med høy permeabilitet innen det olje-inneholdende reservoar kan tilsvare en nedsettelse i et bunnhullstrykk i det olje-inneholdende reservoar. Bunnhullstrykk kan defineres som trykket i borehullet ved nivået som svarer til hvor fluidet i borehullet penetrerer det olje-inneholdende reservoar. Dette trykket kan beregnes gitt typene av fluidet/gassen som injiseres og injeksjonsbetingelsene eller kan, hvilket er mer vanlig, måles direkte ved anvendelse av en trykkmåler innført i borehullet til den ønskede dybde.

En eller flere utførelsesformer kan inkludere å opprettholde strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at en strømningsrate for det overkritiske karbondioksid forblir lav under en forutbestemt verdi. Som diskutert heri kan emulsjonen kollapse og/eller bli utilstrekkelig med hensyn til å styre karbondioksidmobilitet på en annen måte. Denne kollapsen eller utilstrekkeligheten kan føre til en økning i strømningen av karbondioksid via kanaldannelse. For eksempel kan kollapsen eller utilstrekkeligheten tilveiebringe en økning i stigningen for en injeksjonsrate av det overkritiske karbondioksid mot tid. For ulike oljeutvinningsanvendelser kan strømningen av det overkritiske karbondioksid ha forskjellige verdier. Den forutbestemte verdi som strømnings-raten av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar skal forbli under vil derfor ha forskjellige verdier fra anvendelse til anvendelse. Den forutbestemte verdi av strømningsraten kan være en massestrømningsrate, en volumetrisk strømningsrate, eller en molar strømningsrate.

En eller flere utførelsesformer kan inkludere å stanse strømningen av det overkritiske karbondioksid, å stanse den reduserte strømningen av surfaktanten, og å hydratisere det olje-inneholdende reservoar med en vanninjeksjon. Som diskutert heri, kan strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar opprettholdes slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi eller slik at en strømningsrate av det overkritiske karbondioksid forblir under en forutbestemt verdi. Når enten bunnhullstrykket når eller er under den forutbestemte verdi, og/eller strømningsraten av det overkritiske karbondioksid går over en forutbestemt verdi kan strømningen av overkritisk karbondioksid stanses. Også, når enten bunnhullstrykket når eller er under den forutbestemte verdi, og/eller strømningsraten av det overkritiske karbondioksid går over en forutbestemt verdi kan den reduserte strømning av surfaktanten, hvis noen, stanses. Å stanse strømningen av det overkritiske karbondioksid og å stanse den reduserte strømningen av surfaktanten, hvis noen, utføres før hydratisering av det olje-inneholdende reservoar med en vanninjeksjon.

Vanninjeksjonen kan tilveiebringes via et vanntilførselsgrenrør. Vanntilførselsgrenrøret kan operere ved et trykk som er det samme, større enn, eller mindre enn trykket for overkritisk karbondioksid-tilførselsgrenrør, avhengig av anvendelsen. Tilsetning av vannet hydratiserer det olje-inneholdende reservoar. Vanntrykket kan reduseres så snart det overkritiske karbondioksid er fortrengt fra borehullet. For en eller flere utførelsesformer er forholdet av porevolumer av overkritisk karbondioksid injisert til det olje-inneholdende reservoar til porevolumer av vann injisert til det olje-inneholdende reservoar minst 1:1, foretrukket 3:1 og mest foretrukket 6:1 eller større. Hydratisering av det olje-inneholdende reservoar kan hjelpe til å sørge for at det olje-inneholdende reservoar er ved et passende produksjonstrykk, som kan variere blant forskjellige olje-inneholdende reservoarer.

Etter vanninjeksjonen kan en etterfølgende oljeutvinningssyklus igangsettes. Den etterfølgende oljeutvinningssyklus kan inkludere trinnene i en forutgående oljeutvinningssyklus. En forutgående oljeutvinningssyklus og/eller en etterfølgende oljeutvinningssyklus kan inkludere et emulsjonsstabiliseringsmiddel. Eksempler på egnede emulsjonsstabiliseringsmidler og fremgangsmåtene for deres anvendelse med økt oljeutvinning inkluderer dem omhandlet i med-løpende US patentsøknad med tittelen "ENHANCED OIL RECOVERY" som har saksnummer 69885 og US patentsøknad serienummer _/_,_, som er innlemmet heri ved referanse i sin helhet.

Lik en forutgående oljeutvinningssyklus, kan den etterfølgende oljeutvinningssyklus inkludere å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar og å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding. Strømningen av surfaktanten i den etterfølgende oljeutvinningssyklus kan ha en verdi som er forskjellig fra strømningen av surfaktanten i en forutgående oljeutvinningssyklus eller strømningen av surfaktanten i den etterfølgende oljeutvinningssyklus kan ha en verdi som er den samme som strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus.

For en eller flere utførelsesformer kan verdien av strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus være (for eksempel er) mindre enn strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus. For eksempel kan den mindre verdien sørge for at en etterfølgende oljeutvinningssyklus-blanding av det overkritiske karbondioksid og surfaktanten har en lavere surfaktantkonsentrasjon enn en forutgående oljeutvinningssyklus-blanding av det overkritiske karbondioksid og surfaktanten, hvor den forutgående oljeutvinningssyklus-blanding har en surfaktantkonsentrasjon på 100 deler per million til 5.000 deler per million.

For en eller flere utførelsesformer kan verdien av strømningen av surfaktanten i den etterfølgende oljeutvinningssyklus være (for eksempel er) større enn strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus. For eksempel kan den større verdien sørge for at en etterfølgende oljeutvinningssyklus-blanding av det overkritiske karbondioksid og surfaktanten har en høyere surfaktantkonsentrasjon enn en forutgående oljeutvinningssyklus-blanding av det overkritiske karbondioksid og surfaktanten, hvor den forutgående oljeutvinningssyklus-blanding har en surfaktantkonsentrasjon på 100 deler per million til 5.000 deler per million.

En eller flere utførelsesformer inkluderer å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar. Overkritisk karbondioksid inneholdende surfaktant som er tilveiebrakt til det olje-inneholdende reservoar kan blandes med olje eller virke som en emulsjonsfront som skyves gjennom reservoaret og på ny dukke opp fra det olje-inneholdende reservoar med oljen via en produksjonsbrønn. For eksempel kan et overkritisk karbondioksid som er tilveiebrakt til det olje-inneholdende reservoar over sitt minimum-blandbarhetstrykk virke som et løsningsmiddel. Karbondioksid-surfaktant blandingen kan egentlig mobilisere hydrokarbonkomponenter, det vil si olje, for å redusere oljens viskositet slik at den strømmer lettere til produksjonsbrønnen for utvinning og/eller den kan effektivt sveipe gjennom de mindre permeable regioner som en emulsjonsfront.

Claims

1. Fremgangsmåte for oljeutvinning, som omfatter: å utføre en eller flere oljeutvinningssykluser som utvinner olje fra et olje-inneholdende reservoar, hvor en eller flere av oljeutvinningssyklusene inkluderer; å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar; å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding; å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar; å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at et bunnhullstrykk forblir over en forutbestemt verdi; og å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor surfaktanten er oppløselig i det overkritiske karbondioksid og er valgt fra gruppen bestående av ikke-ioniske surfaktanter, kationiske surfaktanter, anioniske surfaktanter, amfotere surfaktanter, og kombinasjoner derav.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor blandingen har en surfaktantkonsentrasjon på 100 deler per million til 5.000 deler per million.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor den reduserte strømning har en verdi som er null vektprosent til femti vektprosent av strømningen av surfaktanten.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, hvor redusering av strømningen av surfaktanten foregår lineært over et forutbestemt tidsintervall.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, hvor redusering av strømningen av surfaktanten foregår ikke-lineært over et forutbestemt tidsintervall.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, hvor redusering av strømningen av surfaktanten foregår umiddelbart.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar er ved et trykk på 1.400 pund per kvadrattomme eller høyere.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor en eller flere av oljeutvinningssyklusene videre inkluderer; å stanse strømningen av det overkritiske karbondioksid; å stanse den reduserte strømning av surfaktanten; og å hydratisere det olje-inneholdende reservoar med en vanninjeksjon.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, hvor strømningen av surfaktanten i en etterfølgende oljeutvinningssyklus har en verdi som er forskjellig fra strømningen av surfaktanten i en forutgående oljeutvinningssyklus.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, hvor verdien av strømningen av surfaktanten i den etterfølgende oljeutvinningssyklus er mindre enn strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, hvor verdien av strømningen av surfaktanten i den etterfølgende oljeutvinningssyklus er større enn strømningen av surfaktanten i den forutgående oljeutvinningssyklus.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, hvor et forhold av porevolumer av overkritisk karbondioksid injisert til det olje-inneholdende reservoar til porevolumer av vann injisert til det olje-inneholdende reservoar er minst 1:1.

14. Fremgangsmåte for oljeutvinning, som omfatter: å utføre en eller flere oljeutvinningssykluser som utvinner olje fra et olje-inneholdende reservoar, hvor en eller flere av oljeutvinningssyklusene inkluderer; å tilveiebringe en strømning av overkritisk karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar; å injisere en strømning av en surfaktant til strømningen av overkritisk karbondioksid, hvor det overkritiske karbondioksid og surfaktanten danner en blanding; å danne en emulsjon av blandingen i vann innen det olje-inneholdende reservoar for å styre mobilitet av det overkritiske karbondioksid i det olje-inneholdende reservoar; å redusere strømningen av surfaktanten til en redusert strømning under opprettholdelse av strømningen av det overkritiske karbondioksid til det olje-inneholdende reservoar slik at en strømningsrate av det overkritiske karbondioksid forblir under en forutbestemt verdi; og å utvinne oljen fortrengt fra det olje-inneholdende reservoar.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, hvor surfaktanten er oppløselig i det overkritiske karbondioksid og er valgt fra gruppen bestående av ikke-ioniske surfaktanter, kationiske surfaktanter, anioniske surfaktanter, amfotere surfaktanter, og kombinasjoner derav.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, hvor blandingen har en surfaktantkonsentrasjon på 100 deler per million til 5.000 deler per million.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, hvor den reduserte strømningen har en verdi som er null vektprosent til femti vektprosent av strømningen av surfaktanten.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, hvor en eller flere av oljeutvinningssyklusene videre inkluderer; å stanse strømningen av det overkritiske karbondioksid; å stanse den reduserte strømningen av surfaktanten; og å hydratisere det olje-inneholdende reservoar med en vanninjeksjon.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, hvor strømningen av surfaktanten i en etterfølgende oljeutvinningssyklus har en verdi som er forskjellig fra strømningen av surfaktanten i en forutgående oljeutvinningssyklus.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, hvor et forhold av porevolumer av overkritisk karbondioksid til vann er minst 1:1.