NO20130721A1

NO20130721A1 - Okt oljeutvinning i reservoarer med lav permeabilitet

Info

Publication number: NO20130721A1
Application number: NO20130721A
Authority: NO
Inventors: Dengen Zhou
Original assignee: Chevron Usa Inc
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-05-23
Also published as: MX338358B; US20120125644A1; GB2500828A; BR112013011560A2; WO2012071156A8; AR083950A1; CA2818603A1; GB201308498D0; MX2013005530A; WO2012071156A1; US9033047B2

Abstract

En fremgangsmåte for å øke hydrokarbonutvinning i reservoarer med lav permeabilitet omfatter først tilveiebringelse av et undergrunnsreservoar som inneholder en eller flere hydrokarboner og vann samt et brønnhull i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret. Deretter injiseres en hovedsakelig vannfri sammensetning inn i reservoaret gjennom brønnhullet. Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfatter karbondioksid og ett eller flere overflateaktive stoffer. Sammensetningen er egnet til å danne et skum ved kontakt med vannet inne i reservoaret. Fremgangsmåten resulterer ofte i redusert korrosjon i brønnhullet og hydratdannelse, redusert fingering i reservoaret og forbedret karbondioksidfeiingseffektivitet i forhold til tradisjonelle fremgangsmåter.

Description

TEKNISK OMRÅDE

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å øke hydrokarbonutvinning i reservoarer med lav permeabilitet.

BAKGRUNN OG OPPSUMMERING

[0002] Lønnsom hydrokarbonutvinning fra reservoarer kan noen ganger vise seg vanskelig som følge for eksempel av lave utvinnmgseffektiviteter. For å bedre effektiviteten anvendes typisk stimulert oljeutvinningsprosesser for å øke hydrokarbon-produksjonsmengden fra et undergrunnsreservoar. For eksempel blir karbondioksid noen ganger injisert inn i et undergrunnsreservoar i et forsøk på å fortrenge hydrokarbonene. Hydrokarbonfortrengning oppnås primært gjennom mekanismer som oljesvelling og viskositetsreduksjon. Spesielt er karbondioksid blandbart med de lettere komponentene av hydrokarbonene slik at når de blandes, sammensetningen eller faseoppførselen til hydrokarbonene endrer seg og på den måten forbedrer utvinningen av hydrokarbonene.

[0003] Figur 1 illustrerer karbondioksidflømming av et undergrunnsreservoar 13 i samsvar med kjent teknikk. En injeksjonsbrønn 11 er illustrert som strekker seg til en andel av undergrunnsreservoaret 13 som inneholder hydrokarboner for produksjon. Injeksjonsbrønnen 11 står i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret 13 og hydrokarbonene i dette. En produksjonsbrønn 15 er plassert i en forbestemt avstand vekk fra injeksjonsbrønnen 11 og står også i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret 13 for å motta hydrokarbonene fra dette. Som vil være klart for fagmannen kan det være dannet ytterligere produksjonsbrønner 15 i en avstand fra injeksjons-brønnen 11 på forbestemte steder for optimalt mottak av hydrokarbonene som drives gjennom undergrunnsreservoaret 13 som følge av injeksjoner fra injeksjonsbrønnen 11. Injeksjon av karbondioksid 17 kan resultere i et fenomen kalt "fingering" eller kanalisering hvor injisert karbondioksid 17 preferensielt følger bestemte smale baner 19 gjennom reservoarformasjonen. Denne fingeringen eller kanaliseringen er ofte mer uttalt i reservoarer med lav permeabilitet. Det er et problem at denne ikke-uniforme utbredelsen resulterer i at karbondioksid 17 går utenom betydelige mengder hydrokarboner i undergrunnsreservoaret 13 slik at disse hydrokarbonene ikke settes i bevegelse for utvinning.

[0004] I et forsøk på å redusere fingering kan vann bli injisert sammen med karbondioksidet gjennom injeksjonsbrønnen. Som beskrevet i SPE 113370 kan utvinning av hydrokarboner involvere forskjellige utvinningsmetoder. I en WAG-prosess blir vandige saltløsninger injisert som så etterfølges av C02-injeksjon. Tilsvarende blir i en SAG-prosess vandige overflateaktive løsninger injisert som så etterfølges av C02-injeksjon. I en modifisert WAG-prosess blir vandige saltløsninger injisert som så etterfølges av CO2 med injeksjon av oppløst overflateaktivt stoff.

[0005] Selv om slike WAG- og SAG-prosesser kan forbedre utvinningseffektiviteten i noen tilfeller, kan de i enkelte reseroarer ikke brukes som følge av ugunstige forhold, som for eksempel ekstreme temperaturer eller veldig lav permeabilitet. Dessuten, i tilfellene hvor disse prosessene kan anvendes, fører de også ofte til andre problemer. For eksempel kan blandingen av vann og karbondioksid danne hydrater i brønnhullet, noe som kan være problematisk ved at de hindrer eller forstyrrer strømning - spesielt ved høye hastigheter. I tillegg er blandingen av C02og vann sur ved brønnhullsforholdene og kan derfor virke korroderende for brønnhullet og andre metaller de kommer i kontakt med innenfor systemet.

[0006] Det foreligger derfor et behov for en alternativ prosess for lønnsom hydrokarbonutvinning, spesielt på dypt vann. Det ville være fordelaktig om denne prosessen var anvendelig for reservoarer med lav permeabilitet. Det ville også være fordelaktig om denne prosessen resulterte i redusert korrosjon i brønnhullet og hydratdannelse, redusert fingering i reservoaret og økt feiingseffektivitet for karbondioksidet sammen-liknet med tradisjonelle metoder.

[0007] Oppfinnerne bak foreliggende oppfinnelse har tjenlig oppdaget nye prosesser og sammensetninger som kan dekke ett eller flere av de ovennevnte behov eller også gir andre fordeler. I én utførelsesform vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å øke hydrokarbonutvinning i reservoarer med lav permeabilitet. Fremgangsmåten omfatter først tilveiebringelse av et undergrunnsreservoar som inneholder én eller flere hydrokarboner og vann, og et brønnhull i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret. Deretter injiseres karbondioksid inn i reservoaret gjennom brønnhullet under betingelser tilstrekkelig til i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i og nær brønnhullet. Deretter injiseres en hovedsakelig vannfri sammensetning inn i reservoaret gjennom brønnhullet. Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfatter karbondioksid og ett eller flere overflateaktive stoffer. Sammensetningen er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i undergrunnsreservoaret. Fremgangsmåten resulterer tjenlig ofte i redusert korrosjon i brønnhullet, hydratdannelse, redusert fingering i reservoaret og økt feiingseffektivitet av karbondioksidet i forhold til tradisjonelle fremgangsmåter.

[0008] I en annen utførelsesform vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å øke hydrokarbonutvinning i reservoarer med lav permeabilitet. Fremgangsmåten omfatter først tilveiebringelse av et undergrunnsreservoar som inneholder én eller flere hydrokarboner og vann, et brønnhull i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret, og dehydratisert karbondioksid. Deretter injiseres det dehydratiserte karbondioksidet inn i reservoaret gjennom brønnhullet for i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i og nær brønnhullet. Ett eller flere overflateaktive stoffer tilsettes i det dehydratiserte karbondioksidet etter at en forbestemt mengde dehydratisert karbondioksid har blitt injisert. For eksempel kan de overflateaktive stoffene bli tilsatt etter at omtrent 1% til 2% hydrokarbonporevolumer av dehydratisert karbondioksid har blitt injisert. Tilsetting av det ene eller de flere overflateaktive stoffene i det dehydratiserte karbondioksidet danner en hovedsakelig vannfri sammensetning som er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i undergrunnsreservoaret.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0009] Figur 1 er et skjematisk utsnitt av et reservoar som står i fluidkommunikasjon med en injeksjonsbrønn og en produksjonsbrønn under stimulert oljeutvinnings-operasjoner i samsvar med kjent teknikk.

[0010] Figur 2 er et skjematisk utsnitt av et reservoar som står i fluidkommunikasjon med en injeksjonsbrønn og en produksjonsbrønn under stimulert oljeutvinnings-operasjoner etter injeksjon av en hovedsakelig vannfri sammensetning i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

[0011] Figur 3 er en graf som viser forbedringen av utvinningseffektivitet som forventes i en dypvannsformasjon ved anvendelse av oppfinnelsen.

[0012] Figur 4 er en graf som viser forbedringen av C02-utnyttelseseffektiviteten som forventes i en dypvannsformasjon ved anvendelse av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Generell prosess

[0013] Foreliggende oppfinnelse vedrører i én utførelsesform en fremgangsmåte for å øke utvinning av hydrokarbon, f.eks. olje, i reservoarer med lav permeabilitet. Fremgangsmåten omfatter typisk (a) tilveiebringelse av et undergrunnsreservoar som inneholder én eller flere hydrokarboner og vann, og (b) tilveiebringelse av et brønnhull i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret. Deretter injiseres en karbon-dioksidsammensetning inn i reservoaret under betingelser tilstrekkelig til i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i eller nær brønnhullet. Deretter injiseres en hovedsakelig vannfri sammensetning inn i reservoaret gjennom brønnhullet. Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfatter karbondioksid og ett eller flere overflateaktive stoffer, og sammensetningen er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i reservoaret. I én utførelsesform utføres den foreliggende prosessen på et reservoar i hovesakelig eller komplett fravær av vannflømming. Nærmere bestemt er ikke vann ønsket nær brønnhullet, og derfor skal vannflømming unngås for en forbestemt tidsperiode frem mot utførelse av den foreliggende prosessen, som kan bestemmes basert på reservoarets heterogenitet og vannmetning. Videre er den foreliggende prosessen mest nyttig for reservoarer med lav permeabilitet hvor vannflømming kan vise seg ineffektivt.

[0014] Den foreliggende prosessen er generelt anvendelig for mange undergrunns-reservoarer med behov for økt utvinningseffektivitet uten de ledsagende problemene ofte forbundet med SAG- eller WAG-prosesser. I én utførelsesform er foreliggende oppfinnelse funnet spesielt egnet for reservoarer med lav permeabilitet. Slike lavpermeabilitetsreservoarer kan befinne seg på land eller under vann. Permeabiliteten kan variere sterkt, men er noen ganger mindre enn omtrent 10 millidarcy (md) og noen ganger også mindre enn omtrent 5 md. For landreservoarer kan fremgangsmåten være spesielt nyttig for reservoarer med en permeabilitet som er lavere enn omtrent 5 md, mens den for undersjøiske reservoarer kan være spesielt nyttig for reservoarer med en permeabilitet som er lavere enn omtrent 10 md. I en annen utførelsesform er det funnet at reservoarer med hvilke prosessene kan anvendes ofte har mindre enn omtrent 0,5 %, eller mindre enn omtrent 0,3%, porevolum årlig injiserbarhet (annual injectivity).

[0015] Videre kan prosessene ifølge oppfinnelsen være spesielt nyttige ved veldig lave temperaturer hvor vann ikke kan anvendes, som for eksempel i en WAG- eller SAG-prosess, siden det vil kunne fryse og hindre strømning i brønnhullet eller lengre nedihulls. Prosessene ifølge oppfinnelsen kan også være spesielt anvendelige i de reservoarene hvor injeksjon av vann kan gå for langsomt til å være økonomisk bærekraftig og/eller hvor injeksjon av C02kan være nyttig for å dra fordel av høyere mobilitet. Disse utfordrende forholdene kan finnes offshore.

[0016] Det målte dypet til undergrunnsreservoaret er ikke spesielt kritisk så lenge reservoaret inneholder én eller flere hydrokarboner og vann og den vannfrie sammensetningen velges slik at den oppviser passende oppførsel ved reservoarforholdene, feks. temperatur og trykk. Videre er et brønnhull vanligvis plassert slik at det står i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret. Slik fluidkommunikasjon kan oppnås på en hvilken som helst passende måte, feks. ved hjelp av rør, ledninger, sylindre, kanaler, ganger, så lenge injisert fluid er i stand til å gå i kontakt med hydrokarbonene og vannet i reservoaret på rett måte. Fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen kan tjenlig ofte være anvendelige selv når undergrunnsreservoaret har et målt dyp på minst omtrent 3050 meter (10000 fot) eller mer. I noen utførelsesformer har undergrunnsreservoaret et målt dyp på minst omtrent 6100 meter eller mer. Ved slike dyp kan injeksjonstrykket i bunnen være høyere enn omtrent 1035 bar (15000 psig), eller høyere enn omtrent 1724 bar (25000 psig).

[0017] I én eller flere utførelsesformer injiseres karbondioksidet inn i reservoaret gjennom brønnhullet for i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i og nær brønn-hullet. Ett eller flere overflateaktive stoffer tilsettes så i karbondioksidet etter at en forbestemt mengde karbondioksid er injisert. For eksempel kan de overflateaktive stoffene bli tilsatt etter at omtrent 1 % til 2 % hydrokarbonporevolumer av karbondioksid er injisert. Tilsetning av det ene eller de flere overflateaktive stoffene i karbondioksidet danner en hovedsakelig vannfri sammensetning som er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i undergrunnsreservoaret.

Injeksjon av og bestanddeler i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen

[0018] Prosessen omfatter injeksjon av karbondioksid inn i reservoaret gjennom et brønnhull under betingelser tilstrekkelig til i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i eller nær brønnhullet, etterfulgt av injeksjon av en hovedsakelig vannfri sammensetning inn i reservoaret gjennom brønnhullet. Den innledende karbondioksidinjek-sjonen er typisk hovedsakelig ren karbondioksid, for eksempel minst omtrent 95 %, fortrinnsvis minst omtrent 98% karbondioksid. Injeksjonen må utføres under betingelser som er slik at eventuelt vann i eller nær brønnhullet i betydelig grad reduseres eller fjernes. På denne måten reduseres vannmetningen og eventuelt skum fra den etterfølgende injeksjonen av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen dannes på ønsket sted i reservoaret i stedet for i eller nær brønnhullet. Denne forsinkelsen i skumdannelsen reduserer tjenlig ofte injeksjonstap og øker sannsynligheten for strømning.

[0019] Mengden karbondioksid som injiseres for betydelig å redusere eller fjerne vann varierer avhengig av mange faktorer, så som mengden vann som forefinnes, reservoarets heterogenitet og brønnhullets størrelse. I alminnelighet kan injeksjon av fra omtrent 1 % til omtrent 2 % porevolum av karbondioksid være tilstrekkelig. Karbondioksidet blir typisk dehydratisert før injeksjon slik at det inneholder mindre enn 150 deler per million (ppm) vann. I én utførelsesform blir karbondioksidet dehydratisert slik at det inneholder mindre enn 50 deler per million (ppm) vann.

[0020] Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfatter karbondioksid og ett eller flere overflateaktive stoffer, og sammensetningen er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i reservoaret. Den spesifikke injeksjonsmåten er uviktig så lenge karbondioksidet og de overflateaktive bestanddelene av sammensetningen ikke permanent skilles før kontakt med reservoaret. På denne måten kan bestanddelene og betingelsene ganske enkelt velges slik at bestanddelene ikke skilles i nevneverdig grad. Nærmere bestemt er det ene eller de flere overflateaktive stoffene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen tilstrekkelig løselige i karbondioksid slik at karbondioksidet og ett eller flere overflateaktive stoffer danner en blanding som ikke i nevneverdig grad skilles i brønnhullet. Alternativt eller i tillegg kan en mekanisk eller fysisk mekanisme, feks. en blandeanordning, bli anvendt for å lette prosessen. Injeksjonsmåten er fortrinnsvis slik at skum blir produsert vekk fra høytrykksinjektormekanismen.

[0021] Karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene kan injiseres inn i brønnhullet på en hvilken som helst måte så lenge de er i stand til å danne et passende skum i reservoaret. Karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene kan således bli injisert samtidig eller etter hverandre gjennom samme port eller forskjellige porter. I én utførelsesform injiseres karbondioksidet kontinuerlig inn i reservoaret for i betydelig grad å redusere eller fjerne vann i eller nær brønnhullet. Dette kan for eksempel gjøres inntil fra omtrent 1 % til omtrent 10 % av hydrokarbonporevolumet er injisert. I et annet eksempel anvendes injeksjon av fra omtrent 1 % til omtrent 2 % porevolum av karbondioksid. Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen av ett eller flere overflateaktive stoffer med C02 blir så injisert som nødvendig. Tidspunktet for innledning av injeksjonen av blandingen av CO2og overflateaktivt stoff vil variere avhengig av dens sammensetning og reservoar-parametre. Injeksjonen av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen kan være kontinuerlig eller periodisk. Nærmere bestemt kan det i noen tilfeller være fordelaktig å avbryte injeksjonen av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen med, for eksempel, injeksjon av karbondioksid uten det overflateaktive stoffet.

[0022] På måten angitt over kan en overvåke reservoaret og/eller utvinningen og injisere overflateaktivt stoff når det slås fast at ytterligere skum er påkrevet for å bistå, for eksempel, en mer uniform utbredelse og/eller en sterkere utbredelse av karbondioksidet i reservoaret. På ovennevnte måter kan karbondioksidet mer effektivt drive hydrokarboner fra reservoaret til produksjonsbrønnen og/eller hindre at karbondioksidet fortsetter å strømme gjennom de samme "fingrene" eller områdene i reservoaret og drive frem hydrokarboner med dårlig effektivitet, hvis i det hele tatt.

[0023] Ingrediensene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen er ikke nødvendigvis spesielt avgjørende, så lenge et passende skum dannes ved kontakt med vannet inne i reservoaret. Karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene vil normalt ikke reagere, og i én utførelsesform er derfor den hovedsakelig vannfrie sammensetningen en enkel blanding. I en annen utførelsesform, i den grad det oppstår en reaksjon mellom karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene, er den vannfrie sammensetningen da et reaksjonsprodukt av i hvert fall disse bestanddelene. Som nevnt tidligere er det dessuten ofte ønskelig at det ene eller de flere overflateaktive stoffene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen er tilstrekkelig løselige i karbondioksid slik at karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene danner en blanding som ikke i nevneverdig grad skilles i brønnhullet.

[0024] De relative mengdene av karbondioksid og det ene eller de flere overflateaktive stoffene vil ofte variere sterkt avhengig av det aktuelle overflateaktive stoffet og de ønskede egenskapene til det passende skummet. Skum kan ha varierende dilatans-egenskaper som i sin tur påvirker den endelige hydrokarbonutvinningseffektiviteten. I valget av ønsket skum for en gitt reservoarprosess kan fagmannen betrakte faktorer som reservoarets permeabilitet, mengden vann i reservoaret og reservoarets fysiske egenskaper, så som reservoarets temperatur og trykk. Dersom for eksempel et gitt reservoar er oppsprukket eller har en høy grad av fingering, kan da et skum med høyere dilatans være mer hensiktsmessig.

[0025] Generelt bør det overflateakive stoffet i alminnelighet være et som bidrar til å redusere gjennombruddstiden. Som fagmannen vil vite kan valget av overflateaktivt stoff variere avhengig av faktorer som saltholdighet og leireinnhold. Siden vann skal unngås vil passende overflateaktive stoffer i alminnelighet ikke inneholde eller danne betydelige mengder vann ved blanding med C02. Det er også vanligvis ønskelig å velge et overflateaktivt stoff som ikke i nevneverdig grad forstyrrer eller hindrer påfølgende behandling av de utvunnede hydrokarbonene. Anioniske overflateaktive stoffer, så som sulfonerte overflateaktive stoffer, kan vise seg nyttige i fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen. Slike anioniske overflateaktive stoffer er kjent og beskrevet i teknikken, for eksempel i SPE 129907, som inntas som referanse her i den grad den ikke innebærer selvmotsigelse.

[0026] Tilsvarende vil i alminnelighet den total mengden overflateaktivt stoff i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen variere avhengig av de ønskede resultater, og reservoar- og hydrokarbonbetingelser. Normalt er den totale mengden overflateaktivt stoff i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfattende karbondioksid og det ene eller de flere overflateaktive stoffene fra omtrent 0,01 til omtrent 0,5 vektprosent, eller fra omtrent 0,01 til omtrent 0,3 vektprosent, basert på den totale vekten av karbondioksid.

[0027] Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen kan inneholde ytterligere ingredienser som er gunstige eller ikke i betydelig grad forringer egenskapene i den foreliggende prosessen. Eksempler på slike ingredienser inkluderer oppløsningsmidler og adjuvanter. Den hovedsakelig vannfrie sammensetningen inneholder typisk lite eller ikke noe vann. Nærmere bestemt har ikke sammensetningen så mye vann at nevneverdig hydratdannelse og/eller korrosjon oppstår i brønnhullet under vanlige drifts-betingelser. Denne mengden vann vil variere avhengig av mange faktorer, inkludert, men ikke begrenset til ingrediensene i og mengden av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen, forholdene i brønnhullet samt brønnhullets beskaffenhet. I én utførelsesform inneholder den hovedsakelig vannfrie sammensetningen mindre enn 150 deler per million (ppm) vann. I én utførelsesform inneholder den hovedsakelig vannfrie sammensetningen mindre enn 50 ppm vann.

[0028] Etter injeksjon av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen kan én eller flere hydrokarboner opprinnelig til stede i reservoaret bli utvunnet på en hvilken som helst passende måte. I tillegg eller alternativt kan det i noen tilfeller være fordelaktig å vekselvis injisere karbondioksid og den hovedsakelig vannfrie sammensetningen inn i reservoaret gjennom brønnhullet etter at noe hydrokarbon er utvunnet eller før hydrokarbonutvinning innledes.

[0029] Selv om kun eksempler på utførelser er spesifikt illustrert og beskrevet her, vil det forstås at mange endringer og variasjoner i prosessen og anordningen beskrevet her er mulig i lys av det som er vist over og innenfor rammen til de vedføyde kravene uten å fjerne seg fra idéen og det tiltenkte omfanget av oppfinnelsen det kreves beskyttelse for.

Eksempel 1

[0030] Figur 2 illustrerer en injeksjonsbrønn 21 som strekker seg til en andel av et undergrunnsreservoar 23, som inneholder hydrokarboner som skal produseres. Injeksjonsbrønnen 21 står i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret 23 og hydrokarbonene i dette. En produksjonsbrønn 25 er plassert en forbestemt avstand vekk fra injeksjonsbrønnen 21 og står også i fluidkommunikasjon med reservoaret 23 for å motta hydrokarbonene fra dette. Som vil være klart for fagmannen kan det være dannet ytterligere produksjonsbrønner 25 i en avstand fra injeksjonsbrønnen 21 på forbestemte steder for optimalt mottak av hydrokarbonene som drives gjennom reservoaret 23 som følge av injeksjoner fra injeksjonsbrønnen 21.

[0031] For å bestemme en passende hovedsakelig vannfri sammensetning for injeksjon inn i en gitt reservoar blir parametere for reservoaret vanligvis målt eller betraktet. Slike parametere inkluderer reservoarets permeabilitet, mengden vann i reservoaret og reservoarets fysiske egenskaper, så som reservoarets temperatur og trykk. En kjerneflømmingsmåling med kjernen til målreservoaret kan også bli anvendt ved anvendelse av forskjellige overflateaktive stoffer og mengder med karbondioksid. I tillegg kan en rutinetest for å slå fast om de overflateaktive stoffene og mengdene valgt bli utført. En slik test kan for eksempel inkludere en blakkingspunkttest av den hovedsakelig vannfrie sammensetningen ved reservoarets temperatur og trykk.

[0032] I en utførelsesform av oppfinnelsen injiseres en passende vannfri sammensetning 27 gjennom injeksjonsbrønnen 21 og inn i reservoaret 23. Den passende vannfrie sammensetningen 27 sprer seg fortrinnsvis gjennom reservoaret 23, i det i hvert fall en andel av denne beveger seg mot produksjonsbrønnen 25. Den passende vannfrie sammensetningen 27 danner skum 29 i reservoaret 23 ved kontakt med vann i reservoaret 23. Skummet 29 reduserer fingerdannelse og bedrer feiingseffektiviteten i forhold til tradisjonelle WAG- eller SAG-metoder fra kjent teknikk. Som angitt tidligere oppnås også redusert korrosjon i brønnhullet og hydratdannelse ettersom den passende vannfrie sammensetningen 27 er hovedsakelig fri for vann.

[0033] Selv om det ikke er vist i figur 2 blir tilnærmet ren karbondioksid kontinuerlig eller periodevis injisert gjennom injeksjonsbrønnen 21 og inn i reservoaret 23 før injeksjon av den passende vannfrie sammensetningen 27. For eksempel kan omtrent 1% til omtrent 2% porevolumer av karbondioksid bli injisert. Injeksjon av karbondioksidet vil i betydelig grad redusere eller fjerne vann i reservoaret 23 nær injeksjonsbrønnen 21, og med gi injiserbarhet. Karbondioksidet kan også danne en buffer mellom hydrokarbonene og skummet 29 som produseres av den vannfrie sammensetningen 27 ved kontakt med vann inne i undergrunnsreservoaret 23. Spesielt bidrar bufferet til å redusere nedbrytelse av skummet 29 som følge av direkte kontakt med hydrokarbonene.

[0034] En sektormodell er anvendt for å demonstrere innvkkningen av den ovennevnte prosessen. For formålet med modellen antas hydrokarbonene i reservoaret og karbondioksidet å være fullt blandbare ved reservoarforholdene. Modellene viser at injeksjon av en passende vannfri sammensetning (1) forbedrer utvinningseffektiviteten, som vist i figur 3, og/eller (2) reduserer karbondioksidresirkuleringen, som vist i figur 4. For eksempel viser modellen at injeksjon av den passende vannfrie sammensetningen, som er vist med heltrukket linje i figur 3, gir omtrent 20 % mer oljeutvinning enn ved anvendelse av karbondioksid alene, som er vist med stiplet linje, for dette reservoaret.

[0035] Figur 4 viser det produserte gass/olje-forholdet (GOR) som funksjon av totalt injisert karbondioksid. Med karbondioksid alene (stiplet linje) bryter karbondioksidet gjennom etter at omtrent 0,1 hydrokarbonporevolumer (HCPV) av karbondioksid er injisert. Til forskjell viser modellen at injeksjon av en passende vannfri sammensetning (heltrukket linje) ifølge oppfinnelsen kan resultere i gjennombrudd av karbondioksid etter at omtrent 0,2 HCPV av karbondioksid er injisert. GOR et også et mål på utnyttelseseffektiviteten av karbondioksid. Et høyere GOR innebærer således et større behov for komprimering og behandling av karbon-dioksider, som igjen fører til høyere driftskostnader og krever større behandlings-anlegg. Figurene 3 og 4 viser at foreliggende oppfinnelse kan forbedre oljeutvinning, redusere driftskostnader og redusere innledende kapitalkrav. I sum kan bruk av prosessene ifølge oppfinnelsen vist her noen ganger øke utvinningen fra undersjøiske reservoarer, eller andre reservoarer med vanskelige forhold, til en utvinningsfaktor som nærmer seg tradisjonelle utvinningsfaktorer for landreservoarer. For eksempel kan en inkrementell oljeutvinning på omtrent 10% av opprinnelig oljeforekomst (OOIP) oppnås.

[0036] Som de anvendes i denne beskrivelsen og i de følgende kravene er ordene "omfatte" (og andre former, avledninger eller variasjoner av dette, så som "omfattende" og "omfatter"), "ha" (og andre former, avledninger eller variasjoner av dette, så som "har"), "inkludere" (og andre former, avledninger eller variasjoner av dette, så som "inkluderer") eller "inneholde" (og andre former, avledninger eller variasjoner av dette, så som "inneholdende" og "inneholder") ment inkluderende (dvs. ikke begrensende) og utelukker ikke ytterligere elementer eller trinn. Disse ordene er således ment ikke bare å dekke det eller de angitte elementene eller trinnene, men kan også inkludere andre elementer eller trinn som ikke er angitt eksplisitt. Bruken av ubestemte entallsformer i forbindelse med et element kan bety "én", men er også forenlig med betydningen "én eller flere", "minst én" og "én eller flere enn én". Et element angitt med en ubestemt entallsform skal derfor ikke, uten ytterligere begrensninger, utelukke eksistens av ytterligere identiske elementer. Bruk av adverbet "omtrent" er implisert for alle numeriske verdier, uansett om det er eksplisitt angitt. Omtrent henviser i alminnelighet til et variasjonsområde av tall som fagmannen vil anse som et rimelig avvik fra en angitt numerisk verdi (dvs. som har ekvivalent funksjon eller resultat). For eksempel kan omtrent forstås å inkludere et avvik på ±10 prosent fra en gitt numerisk verdi forutsatt at et slikt avvik ikke endrer den endelige funksjonen eller sluttresultatet av verdien. En verdi på omtrent 1 % kan således forstås å omfatte et variasjonsområde fra 0,9 % til 1,1 %.

Claims

1. Fremgangsmåte for å øke hydrokarbonutvinning i reservoarer med lav permeabilitet, fremgangsmåten omfattende å: (a) tilveiebringe et undergrunnsreservoar som inneholder én eller flere hydrokarboner og vann; (b) tilveiebringe et brønnhull i fluidkommunikasjon med undergrunnsreservoaret; (c) injisere karbondioksid inn i undergrunnsreservoaret gjennom brønnhullet; og (d) injisere en hovedsakelig vannfri sammensetning inn i undergrunnsreservoaret gjennom brønnhullet, hvor den hovedsakelig vannfrie sammensetningen omfatter karbondioksidet og ett eller flere overflateaktive stoffer og er egnet til å danne et skum ved kontakt med vann inne i undergrunnsreservoaret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor omtrent 1 % til omtrent 2 % hydrokarbonporevolumer av karbondioksidet injiseres i trinn (c).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor karbondioksidet omfatter mindre enn omtrent 150 deler per million vann.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor undergrunnsreservoaret er undersjøisk og har en dybde på minst omtrent 3050 meter (10000 fot).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor undergrunnsreservoaret har et bunnhulls-injeksjonstrykk på minst omtrent 1035 bar (15000 psig).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor undergrunnsreservoaret har en permeabilitet som er lavere enn omtrent 10 millidarcy.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor undergrunnsreservoaret har en permeabilitet som er lavere enn omtrent 5 millidarcy.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det ene eller de flere overflateaktive stoffene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen er tilstrekkelig løselige i karbondioksidet til at karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene ikke i nevneverdig grad skilles i brønnhullet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor fremgangsmåten videre omfatter å utvinne hydrokarboner fra undergrunnsreservoaret gjennom en produksjonsbrønn.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene injiseres inn i brønnhullet samtidig.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor karbondioksidet og det ene eller de flere overflateaktive stoffene injiseres inn i brønnhullet etter hverandre.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor karbondioksidet injiseres inn i brønnhullet kontinuerlig og det ene eller de flere overflateaktive stoffene injiseres med jevne mellomrom.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den totale mengden av det ene eller de flere overflateaktive stoffene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen er fra omtrent 0,01 til omtrent 0,5 vektprosent basert på den totale vekten til den hovedsakelig vannfrie sammensetningen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den totale mengden av det ene eller de flere overflateaktive stoffene i den hovedsakelig vannfrie sammensetningen er fra omtrent 0,01 til omtrent 0,3 vektprosent basert på den totale vekten til den hovedsakelig vannfrie sammensetningen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det å injisere den hovedsakelig vannfrie sammensetningen inn i undergrunnsreservoaret gjennom brønnhullet i trinn (d) omfatter å tilsette det ene eller de flere overflateaktive stoffene i karbondioksidet som injiseres i trinn (c) etter at omtrent 1 % til omtrent 2 % hydrokarbonporevolumer av karbondioksidet har blitt injisert inn i undergrunnsreservoaret gjennom brønnhullet.