NO313433B1 - Fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å behandle en underjordisk formasjon for forbedring av styrken av den. Fremgangsmåten er spesielt egnet for behandling av en underjordisk hydrokarbonholdig formasjon fra hvilken det kan produseres hydrokarboner. En slik underjordisk hydrokarbonholdig formasjon kalles et reservoar.

Produksjon av hydrokarboner fra et slikt reservoar utføres vanligvis gjennom en brønn som bores fra overflaten til reservoaret. En slik brønn er foret for forhindring av sammenfalling av veggen i den. For å gjøre det lettere for fluider å strømme inn i brønnen er den del av brønnen som strekker seg inn i eller gjennom reservoaret enten ikke foret, eller når den er foret, er foringsrøret perforert lokalt. Hvis den underjordiske formasjon innbefatter sandstein, kan produksjon av hydrokarboner forårsake at formasjonsmineraler så som sand løsner og medføres av fluidene som strømmer inn i brønnen, spesielt etter vanngjennombryting. De med-førte materialer forårsaker slitasje av produksjonsutstyr gjennom hvilket fluidet passerer, og det er kostbart å separere og å kvitte seg med materialet. For reduk-sjon av mengden av medførte materialer blir formasjonen forsterket under anven-delse av et epoksyharpikssystem.

Man støter på et spesielt problem når den underjordiske formasjon innbefatter «skitten» sand, som er sand dekket med forurensninger så som hydrokarbonolje og vann. Tilstedeværelse av disse forurensninger vil påvirke bindingen mellom sandpartiklene og epoksyharpiksen på uheldig måte, og følgelig styrken av den behandlede formasjon.

USA patentbeskrivelse nr. 3 481 403 beskriver en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, hvilken fremgangsmåte omfatter at den underjordiske formasjon bringes i kontakt med et løsningsmiddel i form av en

alkyleter av en C2-C6-glykol inneholdende minst én CrC6-alkylgruppe, og deretter bringes formasjonen i kontakt med en konsolideringsløsning av en epoksyharpiks og et herdemiddel i et løsningsmiddel av alkohol-kerosen. Før løsningsmidlet kan det anvendes en for-skylling med olje for fjerning av vannblokkeringer. Hvis formasjonen allerede har frembrakt store volumer av sand, kan videre en suspensjon av sand i vann eller olje innsprøytes før behandlingen begynner å supplere den tapte sand.

USA patentbeskrivelse nr. 3 915 232 beskriver en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, omfattende de sekvensielle trinn at man:

(a) bringer formasjonen i kontakt med et vandig medium; (b) bringer formasjonen i kontakt med et hydrokarbonfluid for å fortrenge vann; og (c) bringer formasjonen i kontakt med et løsningsmiddel i form av en glykoleter for å fortrenge rest-hydrokarbonet og -vannet.

Ved den kjente fremgangsmåte anbringes en sandsikt av bundne sandkorn i en brønn i ringrommet mellom foringsrøret og formasjonen. I trinn (a) ved den kjente fremgangsmåte innsprøytes derfor en oppslemning av sand i saltløsning gjennom perforeringer i foringsrøret inn i brønnen for anbringelse av sanden bak foringsrøret i ringrommet. For å binde sandkornene for dannelse av en sikt inn-sprøytes en konsolideringsløsning inneholdende en epoksyharpiks og en katalysa-tor gjennom perforeringene i foringsrøret. Løsningsmidlet som anvendes i konsoli-deringsløsningen, er et annet løsningsmiddel enn glykoleteren som anvendes for å fortrenge rest-hydrokarbonet og -vannet.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en for-bedret fremgangsmåte hvor selve formasjonen konsolideres, og det er et ytterlige-re formål å tilveiebringe en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon hvor det kan anvendes en konsolideringsløsning med høy konsentrasjon av epoksyharpiks.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, omfattende følgende sekvensielle trinn: (a) formasjonen bringes i kontakt med et vandig medium; (b) formasjonen bringes i kontakt med et hydrokarbonfluid for å fortrenge vann; og (c) formasjonen bringes i kontakt med et løsningsmiddel i form av en glykoleter for å fortrenge gjenværende hydrokarboner og vann, hvor trinn (a) utføres for fortrenging av olje som finnes i porene i formasjonen, og at formasjonen etter trinn (c) bringes i kontakt med en konsolideringsløsning på mellom 30 og 60 %m monomere og/eller polymere organiske polyepoksider med mer enn én epoksygruppe pr. molekyl og mellom 5 og 20 %m av et herdemiddel i løsningsmidlet, og at formasjonen deretter bringes i kontakt med et fluid med øket viskositet, inneholdende alifatiske hydrokarboner.

I beskrivelsen og kravene anvendes betegnelsen «glykoleter» i betydningen av en eter av en toverdig C2-C6-alkohol inneholdende minst én CrC6-alkyl-gruppe, og betegnelsen «epoksyharpiks» vil bli anvendt for å angi monomere og/eller polymere organiske polyepoksider med mer enn én epoksygruppe pr. molekyl.

Det vises til europeisk patentsøknad publikasjon nr. 463 664. Denne publikasjon beskriver en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, hvor konsolideringsløsningen omfatter polyepoksider, et herdemiddel, en glykoleter og en polyalkylenglykol. Behandlingen kan følges av en over-spylestrøm av en hydrokarbonløsningsmiddelblanding for fjerning av overskudd av harpiks. Sø-kerne hadde funnet at utelatelse av polyalkylenglykolen gjorde det mulig å øke epoksidinnholdet i konsolideringsløsningen uten at viskositeten ble påvirket. Videre hadde søkerne funnet at valg av et alifatisk hydrokarbon som over-spylestrøm har fordeler.

I beskrivelsen og kravene angir «%m» prosent basert på massen av løs-ningen.

Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse bringes formasjonen i kontakt med tre for-spylestrømmer som innsprøytes i formasjonen etter hverandre. Den første for-spylestrøm er et vandig medium, og det vandige medium innsprøytes i formasjonen for å fortrenge olje som finnes i porene i formasjonen, bort fra sonen som skal behandles. Fortrengingen av olje med det vandige medium er en ikke-blandbar fortrengning, og følgelig vil en del olje ikke bli fjernet. Oljen som ikke fjernes, kalles formasjonsolje («connate oil»). Deretter bringes formasjonen i kontakt med et hydrokarbonfluid for fortrenging av vann som finnes i porene, bort fra sonen som skal behandles. Videre vil hydrokarbonfluidet oppløse all formasjonsolje som ikke er blitt fjernet av det vandige medium. Fortrenging av vann med hydrokarbonoljen er også en ikke-blandbar fortrengning, og følgelig vil en del vann ikke bli fjernet. Siden fortrengningen av formasjonsolje med hydrokarbonoljen er blandbar, fjernes imidlertid hovedsakelig all formasjonsolje. Deretter bringes formasjonen i kontakt med løsningsmidlet i form av blandingen av glykoletere for fortrenging av rest-hydrokarbonfluidene og vann. Siden blandingen av glykoletere er blandbar både med hydrokarboner og vann, er fortrengningen blandbar, og det vil hovedsakelig ikke bli tilbake noen hydrokarboner eller vann i formasjonen. Formasjonen er fullstendig mettet med løsningsmidlet.

Etter at formasjonen er blitt behandlet på denne måte, bringes den i kontakt med konsolideringsløsningen av mellom 30 og 60 %m monomere og/eller polymere organiske polyepoksider med mer enn én epoksygruppe pr. molekyl, og mellom 5 og 20 %m av et herdemiddel i løsningsmidlet.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på det funn at løsningsmiddel i form av blandingen av glykoletere gir blandbar fortrengning av både vann og olje, og at løsningsmidlet er et utmerket løsningsmiddel for epoksyharpiksen og herdemidlet. Sistnevnte faktum muliggjør at formasjonen kan bringes i kontakt med en konsent-rert konsolideringsløsning av epoksyharpiksen, hvilken konsolideringsløsning har akseptabel viskositet. Siden det er den samme væske som væsken som anvendes i den siste for-spylestrøm, er det videre ingen forenlighetsproblemer.

Det vandige medium som anvendes i den første for-spylestrøm, kan være en saltløsning, for eksempel en vandig løsning av 2 %m KCI.

For gjenopprettelse av permeabiliteten blir formasjonen, etter at den er blitt brakt i kontakt med konsolideringsløsningen fra trinn (d), brakt i kontakt med et hydrokarbonfluid som har fått øket viskositet, hvilket hydrokarbonfluid er en blan-ding av alifatiske hydrokarboner. Denne såkalte over-spylestrøm vil fortrenge ho-vedandelen av harpiksfasen og gjenopprette permeabiliteten. Viskositeten av over-spylestrømmen er større enn viskositeten av hydrokarbon-forspylestrømmen.

Oljen kan være hvilken som helst hydrokarbonolje, så som dieselolje eller råolje.

Egnede glykoletere for løsningsmidlet er monoetere av de toverdige alkoho-ler. Glykoleterne valgt fra gruppen som innbefatter metoksypropanol, butoksyetanol, heksoksyetanol og isomerene av disse glykoletere er meget godt egnet.

For justering av løsningsmidlets viskositet kan løsningsmidlet videre inne-holde en mindre mengde, for eksempel mindre enn 10 %m, av en polyetylenglykol med en gjennomsnittlig molekylmasse på ca. 400.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert under henvisning til forsøke-ne.

For å illustrere at konsolideringsløsningen av løsningsmiddel og kombina-sjon av polyepoksider og herdemiddel ikke er viskøs, ble viskositeten av flere kon-solideringsløsninger bestemt i et lav-skjærkraft-viskosimeter av typen CONTRAVES LS-30 ved en temperatur på 25°C. Den anvendte epoksyharpiks var EPIKOTE 828 (handelsnavnet EPIKOTE 828 fås ved omsetting av difenylol-propan med epiklorhydrin; det har en molekylmasse på mellom 30 og 450), og det anvendte herdemiddel var metylendianilin. Resultatene for forskjellige konsolide-ringsløsninger er oppsummert i tabell 1. Betegnelsen «faststoffinnhold» anvendes for omtale av innholdet av epoksyharpiks og herdemiddel.

For å illustrere effekten av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse på den ikke-begrensede trykkfasthet ble det laget flere prøver som ble underkastet to behandlinger, en behandling ifølge oppfinnelsen og en behandling som ikke var ifølge oppfinnelsen. For hver test ble det laget tre prøver av sand av typen Nieuwe Pekela (korndiameter i området fra 0,075 til 0,150 mm) i et glassrør, hvor hver prøve hadde en diameter på 3,5 cm og en lengde på 17 cm. Etter at sanden var blitt anbrakt i røret, ble porøsiteten, <D (i %) bestemt. Sandpakningen ble gjennomstrømmet med butan for fjerning av luft, og deretter ble sandpakningen gjennomstrømmet med et alifatisk hydrokarbon hvor butan oppløses, under fjerning av butanet. Deretter ble begynnelses-permeabiliteten, Kj (i Darcy) bestemt.

For simulering av formasjonsbetingelsene ble følgende fluider innsprøytet: (1) metoksypropanol; (2) saltløsning (2 %m KCI) og (3) ca. 10 porevolumer råolje for opprettelse av ikke-reduserbar vannmetning.

Prøvene ble underkastet to behandlinger, en første ifølge oppfinnelsen og en andre som ikke var ifølge oppfinnelsen.

Behandlingen ifølge oppfinnelsen omfatter at prøvene som er fylt med råolje, ved ikke-reduserbar vannmetning bringes i kontakt med fluider i følgende sek-vens: (a) prøven bringes i kontakt med 2 porevolumer av en 2 %m KCI-saltløsning; (b) prøven bringes i kontakt med 2 porevolumer av gassolje; (c) prøven bringes i kontakt med 2 porevolumer av metoksypropanol; (d) prøven bringes i kontakt med 1 porevolum av en konsolideringsløsning av EPIKOTE 828 (handelsnavn) og metylendianilin i metoksypropanol, idet faststoff-innholdet er 60 %m; og (e) prøven bringes i kontakt med 2 porevolumer av alifatiske hydrokarboner med øket viskositet.

Etter behandlingen ble slutt-permeabiliteten, Ke (i Darcy) og den ikke-begrensede trykkfasthet, IBT (i MPa) bestemt. Resultatene er oppsummert i tabell 2.

Ved behandlingen som ikke er ifølge oppfinnelsen er trinnene (a), (b) og (c) utelatt. Prøvene med råolje ved ikke-reduserbar vannmetning ble således bare behandlet i henhold til trinnene (d) og (e) i ovenstående eksempel.

Etter behandlingen ble slutt-permeabiliteten, Ke (i Darcy) og den ikke-begrensede trykkfasthet, IBT (i MPa) bestemt. Resultatene er oppsummert i tabell 3.

Av ovenstående data kan man trekke den konklusjon av den ikke-begrensede trykkfasthet i forsøket med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er større enn den ikke-begrensede trykkfasthet med fremgangsmåten som ikke er ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, omfattende følgende sekvensielle trinn: (a) formasjonen bringes i kontakt med et vandig medium; (b) formasjonen bringes i kontakt med et hydrokarbonfluid for å fortrenge vann; og (c) formasjonen bringes i kontakt med et løsningsmiddel i form av en glykoleter for å fortrenge gjenværende hydrokarboner og vann, karakterisert vedat trinn (a) utføres for fortrenging av olje som finnes i porene i formasjonen, og at formasjonen etter trinn (c) bringes i kontakt med en konsolideringsløsning på mellom 30 og 60 %m monomere og/eller polymere organiske polyepoksider med mer enn én epoksygruppe pr. molekyl og mellom 5 og 20 %m av et herdemiddel i løsningsmidlet, og at formasjonen deretter bringes i kontakt med et fluid med øket viskositet, inneholdende alifatiske hydrokarboner.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat glykoleteren velges fra gruppen som innbefatter metoksypropanol, butoksyetanol, heksoksyetanol og isomerene av disse glykoletere.