NO346701B1 - Fremgangsmåte for å produsere vedlikeholdsvæsker for oljefelt - Google Patents

Description

Oppfinnelsens fagområde

Denne oppfinnelsen er relatert til en fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæske for oljefelt . Mer spesifikt er denne oppfinnelsen relatert til anvendelsen av enzymbehandlet guar som et effektivt gelédannende middel for hydrauliske frakturerings og stimuleringsvæsker.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Boring av en olje- eller gassbrønn involverer flere trinn før og etter at en brønn er satt i produksjon. Primære oljeutvinningsoperasjoner inkluderer boring av brønnen, sementering av foringen til formasjonen og fullføring av brønnen før olje- eller gassproduksjon. Overhalingsoperasjoner kan være nødvendig under hjelpearbeidet i produserende brønner, vanligvis som et forsøk på å forsterke eller forlenge den økonomiske levetiden av en brønn. Når strømningshastighet av oljen eller gassen er forminsket, kan reservoaret av brønnen bli behandlet på noen måte for å øke strømningen av olje eller gass i borehullet. Denne operasjonen er kalt sekundær utvinning, kjent som frakturerings-/stimuleringsoperasjoner. Frakturerings-/stimuleringsoperasjoner er utført enten ved syrevasking eller hydraulisk frakturering. Når reservoaret er utarmet, kan forsterkede oljeutvinningsoperasjoner være nødvendig for å øke brønnens produksjonshastighet. Denne operasjonen er kalt tertiær utvinning og involverer injeksjon av væsker i formasjonen som omgir produksjonsbrønnen for å øke strømningshastigheten av formasjonsvæsken i borehullet.

For å utføre de ovenfor nevnte operasjonene, er borevæsker benyttet som et integrert element av boringsprogrammer for primær oljeutvinning. De er spesielt designet for å utføre tallrike funksjoner som er kritiske for vellykketheten av boringsoperasjoner. For å utføre disse funksjonene, burde boringsvæsker ha bestemte egenskaper med hensyn på deres reologi, tetthet og filtreringskontroll.

Guar og guarderivater er bredt benyttet i væsker for anvendelse i oljebrønn for frakturering- og stimulering. De er spesielt benyttet i hydrauliske fraktureringsvæsker, for å tilveiebringe filtreringskontroll og reologi til suspendert ”proppant”, som er størrelsesgraderte partikler blandet med den hydrauliske fraktureringsvæsken og er benyttet for å holde frakturer åpne etter en hydraulisk fraktureringsbehandling, og bære proppanten i den sprukkede formasjonen. De er benyttet i kombinasjon med flere andre kjemikalier, og spesielt kryssforbindere for å tilveiebringe optimale kryssforbundne geler, nødvendig for å suspendere proppanten.

Den endelige viskositeten av guar er sterkt avhengig av kvaliteten av guarkjerner. Mens noen få endringer i prosessen kan bidra til å forsterke den endelige viskositeten ved en liten mengde, er en viktig bidragsyter kvaliteten av råmaterialet. I de siste årene har en guar (Variety 365, et utvalg av guarfrø dyrket i overrislede regioner slik som Haryana i India) blitt kommersialisert, og har blitt benyttet for å produsere guarer med ”høy viskositet”. En slik høy kvalitet av guar er nå importert til USA, og alle de største pumpekompaniene har tilpasset dens anvendelse.

For å produsere en slik guar med høy viskositet, er anvendelsen av de nylig konstruerte guarkjernene ikke tilstrekkelig nok til å fullstendig ekstrahere det optimale viskositetspotensiale fra kjernene. Justering av prosessparametere er nødvendig.

Laboratorieeksperimenter belyste viktigheten av de initielle fuktings- og herdingsforholdene for å produsere forsterket maksimal guarviskositet. Imidlertid vil mange av prosessendringene kreve en signifikant kapitalinvestering for å konsekvent produsere den ønskede guaren med høy viskositet.

Produktet av oksidasjonen av vannholdige løsninger av guargummi og andre galaktosebærende polysakkarider ved å benytte galaktoseoksidaseenzym ble angitt i US patent nr.3,297,604. De aldehydbærende oksiderte produktene er separert ved presipitering fra de vannholdige løsningene benyttet for enzymreaksjonene. US patent nr. 3,297,604 angir anvendelsen av de oksiderte produktene i fremstillingen av papir. De aldehydbærende oksiderte produktene ble angitt til også å være egnet for anvendelse for å kryssforbinde polyaminopolymerer, polyhydroksypolymerer og proteiner.

US patent nr.5,554,745 angir (1) fremstillingen av kationiske galaktoseinneholdende polysakkarider og (2) den enzymatiske oksidasjonen i vannholdig løsning av de kationiske galaktoseinneholdende polysakkaridene med galaktoseoksidase. De oksiderte kationiske polysakkaridene er angitt til å forbedre styrkeegenskapene av papir.

US patent nr.6,022,717 angir en fremgangsmåte for oksidasjonen av den oksiderbare galaktosetypen av alkohol i oksiderbar galaktosetype av alkoholkonfigurasjon inneholdende polymer, slik som guar, med galaktoseoksidase i nærvær av oksidasjonsfremmende kjemikalier. Dette patentet angir ikke anvendelsen av slike oksiderte polymerer i vedlikeholdsvæsker i oljefelt.

US patent nr.6,124,124 angir en sammensetning av en oksiderbar galaktosetype av alkoholkonfigurasjon inneholdende en polymer, slik som guar, som er i fast tilstand og galaktoseoksidase. Anvendelse av slike oksiderte polymerer i papirlagingsprosessen resulterer i overlegne papirstyrkeegenskaper. Dette patentet angir ikke anvendelsen av slike oksiderte polymerer i vedlikeholdsvæsker i oljefelt.

US patent nr.6,179,962 angir en fremgangsmåte for å lage papir som har forbedrede styrkeegenskaper ved å tilsette til tremassen vannløselig og/eller vanndispergerbar kationisk polymer og oksidert galaktosetype av alkoholkonfigurasjon inneholdende polymer, slik som guar. Dette patentet angir ikke anvendelse av slik oksidert polymer i vedlikeholdsvæsker i oljefelt.

US patent nr.2003/0054963 angir en fremgangsmåte for å behandle en undergrunnsformasjon ved å benytte en brønnbehandlende væske hvor gelédanningsmidlet inkluderer et raskt hydratiserende guarpulver med høy viskositet. Dette patentet angir ikke noen galaktoseoksidasebehandling for å forsterke viskositeten av guaren.

US patent nr.6,884,884 angir en fremgangsmåte for å depolymerisere galaktomannan og derivater derav med et flytende kløvingsmiddel. Dette patentet beskriver kløvingsmidlene som et kjemisk molekyl som ikke-spesifikt kløver eterbindinger mellom mannoser i galaktomannanryggraden som inkluderer syrer slik som hydrogenhalider i formen av en væske (sur hydrolyse) og oksiderende reagenser (oksidativ degradering), men inkluderer ikke enzymer. Blant hensiktene av dette patentet er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å lage en sammensetning omfattende galaktomannan som har en bestemt molekylær vekt, polydispersitetsindeks og viskositet, som er nyttig i for eksempel behandling eller laging av en fraktur i en undergrunnsformasjon.

US 2002/0076769 A1 beskriver oksydert guar som kan benyttes i oljefeltutvinning.

Høy viskositet er et viktig aspekt for de kryssforbundne gelene. For å øke effektivitet over kommersielt tilgjengelige guarer, er det fortsatt et behov for polymerer med enda høyere viskositet som vil tillate anvendelsen av redusert polymerlastning for å minimalisere nivået av rest etter brudd, som derved øker returpermeabiliteten.

Sammendrag av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt, kjennetegnet ved at den omfatter trinnene:

a) oppnå en guar inneholdende en galaktose;

b) hydratisere guaren inneholdende en galaktose;

c) kontakte og reagere guaren inneholdende en galaktose med galaktoseoksidase for å produsere en aldehydguar;

d) kombinere aldehydguaren med en kontinuerlig fase for å produsere en vedlikeholdsvæske for oljefelt,

hvor den kontinuerlige fasen omfatter vann og et salt valgt fra gruppen bestående av kaliumklorid, natriumklorid, kalsiumklorid, kaliumformat, kaliumkarbonat, kalsiumbromid, tetrametylammoniumklorid og enhver blanding derav.

Det beskrives en aldehydguar produsert fra enzymatisk behandlet guarsammensetning for anvendelse som et effektivt gelédannende middel i vedlikeholdsvæsker i oljefelt slik som frakturerings- og stimuleringsvæsker. Behandlingen av guaren med en veldig liten mengde av galaktoseoksidase resulterer i en aldehydguar som har en signifikant høyere viskositet.

Guarer med høy viskositetsgrad er ønsket for å tilveiebringe tilstrekkelig bæringskapasitet og vannretensjon ved redusert belastning, for å minimalisere restinnholdet, etterlatt av guaren etter frakturering, i frakturene, og derfor for å maksimalisere returen.

US patenter nr.6,022,717; 6,124,124; 6,179,982, angir anvendelsen av galaktoseoksidase i produksjon av en oksidert guar. Det har blitt funnet at behandling av guar med en liten mengde av galaktoseoksidase forsterker viskositeten av guar og guar som er nyttig i vedlikeholdsvæsker i oljefelt.

Den foreliggende oppfinnelsen er relatert til en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt inneholdende en aldehydguar som er oppnådd fra en guar inneholdende en galaktose som er oksidert ved reaksjon med galaktoseoksidase for å tilveiebringe en aldehydgruppe i C6-posisjonen av galaktosen. Aldehydguaren er så kombinert med en kontinuerlig fase, slik som vann og salt,for å produsere vedlikeholdsvæskesammensetningen for oljefelt.

FIG. 1 er en graf av hydratiseringshastigheten 40 pund per tusen gallon (pptg) guar i 2% KCl saltløsning for aldehydguarsammensetninger produsert gjennom enzymatisk behandling så vel som en kontrollguarsammensetning.

FIG. 2 er en graf av hydratiseringshastigheten 40 pund per tusen gallon (pptg) guar i 2% KCl saltløsning for aldehydguarsammensetninger produsert gjennom enzymatisk behandling, både aktivert og uaktivert, så vel som en kontrollguarsammensetning.

FIG. 3 er en graf av den komparative kryssforbundne gelviskositeten over tid for aldehydguarsammensetninger produsert gjennom enzymatisk behandling, både aktivert og uaktivert, så vel som en kontrollguarsammensetning.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen har det overraskende blitt funnet at å behandle guar, fortrinnsvis guarkjerner, under et herdings- eller hydratiseringstrinn med en liten mengde av galaktoseoksidase resulterer i en aldehydguar med en høyere viskositet som er nyttig i vedlikeholdsvæsker for oljefelt, slik som for eksempel frakturerings- og stimuleringsvæsker. Flere behandlinger ble utført ved ulike galaktoseoksidasenivåer (0,5 til 25 internasjonale enheter per gram (IU/g) av guar). Det beskrives midler for å øke den endelige viskositeten av guar ved å benytte standard guarkjerner. Beskrivelsen forbedrer av rett guar, og til slutt guarderivater.

Guar er en klasse av polysakkarider nyttig for å fremstille aldehydholdige derivater og kan være enhver av de galaktoseinneholdende polysakkaridene og spesielt naturlig forekommende galaktoseinneholdende polysakkaridene. Disse er de polysakkaridene som inneholder galaktosekonfigurasjonen ved C6-posisjonen og som kan bli oksidert ved C6-OH posisjonen for å danne en aldehydgruppe. Guar er et heteropolysakkarid bestående hovedsakelig av lange kjeder av mannoseenheter og sidekjeder med enkel enhet av galaktose.

Oksidasjon av guar kan bli utført kjemisk eller fortrinnsvis enzymatisk ved galaktoseoksidase. Fortrinnsvis kan nøytral eller anionisk eller amfotær guar som har blitt oksidert ved galaktoseoksidase, i tillegg til katalase bli benyttet sammen med galaktoseoksidasen. Galaktoseoksidase kan bli benyttet for faste, vellings- eller løsningsformer av guarprodukter; f. eks. revne, pulver-, flak- og pelletformer av nøytral, anionisk eller amfotær guar. Derivatisert guar, slik som dem inneholdende hydroksypropylgrupper, kan også bli benyttet.

Guar inneholder en galaktosekonfigurasjon ved C4-posisjonen og som illustrert nedenfor. Denne galaktosekonfigurasjon eller enhet er oksidert med enzymet galaktoseoksidase for å danne en aldehydgruppe med en spesifikk posisjon av enheten, dvs. C6-OH gruppen.

Oksidasjonen av guaren for anvendelse ifølge fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan fortrinnsvis foregå i fast tilstand hvor enzymet, galaktoseoksidase, bringes i kontaktet med guaren mens guaren er i en partikkelform. Frasen ”fast tilstand” som benyttet i den foreliggende søknaden betyr at polymeren er i en partikkelform, dvs. består av adskilte partikler, som fortrinnsvis er synlig for det blotte øye.

Partikkelformene av guar for anvendelse ifølge fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan bli valgt fra gruppen bestående av kjerner, flakede kjerner og mel.

Galaktoseoksidasen kan være i formen av en løsning og sprayet på overflaten av guar i partikkelform. Alternativt kan galaktoseoksidasen bli tørrblandet med guar i partikkelform.

Guaren kan være en ikke-derivatisert eller rett guar. Alternativt kan guaren være en derivatisert guar valgt fra gruppen bestående av hydroksypropylguar (HPG), karboksymetylguar (CMG), karboksymetylhydroksypropylguar (CMHPG), hydroksyetylguar (HEG), karboksymetylguar (CMHEG), hydrofobisk-modifisert guar (HMG), hydrofobisk-modifisert karboksymetylguar (HMCMG) og hydrofobiskmodifisert hydroksyetylguar (HMHEG).

Som demonstrert i US patent nr.6,022,717, er galaktoseoksidase (EC 1.1.3.9) en kobberoksidase som omdanner den okdiserbare galaktosen i guaren til dens korresponderende aldehydgruppe (som på denne måten produserer oksidert galaktose) ved å redusere oksygen til hydrogenperoksid. Kobberet må være i den korrekte oksidasjonstilstanden (Cu<2+>) for å utføre denne oksidasjon og kobberionene må bli beholdt i galaktoseoksidasen. Om galaktoseoksidaseløsning er lagret anaerobt med ethvert oksiderbart substrat, kan den bli inaktivert. Galaktoseoksidase kan bli reaktivert ved å oksidere kobberet med reagenser slik som kaliumferricyanid. En annen måte å oksidere kobberet i galaktoseoksidase vil være ved elektrokjemisk oksidasjon.

Som demonstrert i US patent nr.8,022,717, kan galaktoseoksidase bli oppnådd ved enhver egnet måte, f. eks. ved å fermentere ulike villtype og klonede sopp, men er vanligvis oppnådd fra Fusarium spp (NRRL 2903). Kulturer kan også bli oppnådd fra American Type Culture Collection under Dactylium dendroides ATCC 46032, og de er vellykket fermentert under prosedyren til Tressel og Kosman, Methods in Enzymology, vol. 89 (1982), s.183-172. Genet for aktive former av enzymet har blitt uttrykt i E. coli og Aspergillus, og denne utviklingen kan føre til mer stabile og aktive former av enzymet så vel som mye større produksjonsnivåer. Genet eller forbedrede former vil også bli uttrykt i planter som kan bli høstet for å gi høyere nivåer av enzym uten trusselen av enzymdestruksjon ved proteaser i en fermenteringskraft.

Enzymet kan også bli uttrykt ved andre mekanismer inkluderende: Gibberella fujikorol, Fusarium graminearum og Bettraniella porticensis.

Oksidasjonen ved galaktoseoksidase er ofte utført i nærvær av katalase. Mengden av katalase kan være minst omkring 1 internasjonal enhet (IU) av katalase/internasjonal enhet (IU) av galaktoseoksidase. Katalase kan være til stede i en mengde av opp til omkring 10.000 IU av katalase/enhet av galaktoseoksidase. Katalasen ødelegger hydrogenperoksid dannet fra galaktoseoksidasereaksjonen. I tillegg kan en mengde av en peroksidase også bli tilsatt til galaktoseoksidase som også fjerner hydrogenperoksid dannet fra galaktoseoksidasereaksjonen.

Aldehydinnholdet av aldehydguaren kan bli uttrykt på vilkår av dekstroseekvivalent (D.E.) som er den reduserende verdien av det dannede aldehydderivatet. Aldehydguaren vil fortrinnsvis ha en reduserende verdi eller aldehydinnhold på minst omkring 5 D.E. og mer foretrukket minst 10 D. E. Den maksimale D.E. verdien eller aldehydinnholdet i tilfelle av guar som vanligvis har et galaktose/mannoseforhold på omkring 38/62 kan nå omkring 40.

En konsentrasjon i størrelsesordenen av 1,5-2,5 IU/g av guar er tilstrekkelig for å oppnå en 10-15% viskositetsøkning i aldehydguaren produsert i galaktoseoksidasebehandlingen av guar når sammenlignet med en korresponderende ubehandlet guar.

Aldehydguarene anvendt ifølge fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen er spesielt anvendelig i boringsvæsker benyttet i olje- og gassindustrien.

Boringsvæsker er klassifisert på basis av deres hovedbestanddel (kontinuerlig fase). Den kontinuerlige fasen kan være vann. De resulterende borevæskene er henholdsvis kalt vannbasert slam. Aldehydguarene anvendt ifølge fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelsen er spesielt nyttige som reologiske modifikatorer for vannbasert slam og skumslam.

I tillegg til å inneholde aldehydguarer, beskrives at den vannholdige kontinuerlige fasen av borevæske også kan inneholde alkalier, salter og overflateaktive stoffer, organiske polymerer (CMC/PAC, xantangummi, HEC, stivelser og andre syntetiske polymerer som kan være nødvendige for dispergerings- eller skifer-inhiberingsegenskaper), dråper av emulgert olje, biocider, korrosjonsinhibitorer og ulike uløselige substanser, slik som barytt, leire og kappede materialer i suspensjon. Flere slam ”typer” eller ”systemer” er kjent og beskrevet i litteraturen, slik som, men ikke begrenset til: hugget slam, dispergert/deflokkulert slam, kalkslam, gipsslam, saltvannslam, ikke-dispergert polymerslam, inhiberende kaliumslam, kationisk slam og blandet metallhydroksid (MMH) slam.

Fullførings- og overhalingsvæsker er spesialiserte væsker benyttet under operasjoner av brønnfullføring og hjelpende overhalingsprosedyrer. Typene av fullførings- og overhalingsvæsker kan bli kategorisert til klare saltløsninger frie for faste stoffer, polymere viskosifiserte saltløsninger med selvstengingsmidler/vektmidler, og andre væsker inkluderende oljebase, vannbase, konvertert slam, skum, osv. Et kriterie for valg av en hensiktsmessig fullførings- eller overhalingsvæske er dens tetthet. Klare saltløsninger frie for faste stoffer er de mest alminnelig benyttede væskene og er gjort viskøse med polymerer (CMC/PAC, xantangummi, ikke-enzymatisk behandlet guar og guarderivater og HEC) og kan inkorporere faste stoffer som kan bli løst opp senere, slik som surt løselig kalsiumkarbonat eller størrelsesgradert natriumkloridsalt, for formål av økt tetthet eller selvstenging. En typisk fullførings-/overhalingsvæske inneholder, men er ikke begrenset til, en base av saltløsning, tykningsmiddel, væsketapsreduserende middel, skiferinhibitor, korrosjonsinhibitor, avleiringsinhibitor, oksygenfjernende middel, selvtømmingsmiddel, termisk stabilisator, biocid- og polymerbrytende middel. Aldehydguarene av den foreliggende oppfinnelsen er spesielt nyttige i å kontrollere reologien og tykkelsen av fullførings- og overhalingsvæsker generelt, og spesielt klare saltløsninger frie for faste stoffer.

De basale saltløsningene for anvendelse i vedlikeholdsvæsker for oljefelt av den foreliggende oppfinnelsen inneholder salt hvor saltet er valgt fra gruppen bestående av kaliumklorid, natriumklorid, kalsiumklorid, kaliumformat, kaliumkarbonat, kalsiumbromid, tetrametylammoniumklorid og enhver blanding derav. Kaliumklorid er et foretrukket salt i den foreliggende søknaden.

De følgende eksemplene tjener til å tilveiebringe spesifikke illustrasjoner av praktiseringen av denne oppfinnelsen. Alle deler og prosentandeler i denne redegjørelsen er ved vekt med mindre på annen måte indikert.

EKSEMPEL 1

Eksperimenter ble utført på en laboratorieskala ved å fortynne galaktoseoksidase i en mengde av herdevann, så tilsette herdevannet inneholdende galaktoseoksidasen til guarkjerner og blande de hydratiserende kjernene i 10-15 minutter. En mengde av guarkjerner ble herdet uten den ytterligere galaktoseoksidasen for komparative formål. Temperaturen av herdevannet ble variert fra 75ºC til 96ºC (167ºF til 205ºF). Fuktigheten av guarkjernene ble holdt omkring 50%. Etter at guarkjernene ble herdet eller hydratisert, ble de våte guarkjernene så flaket opp. Så ble 1% løsninger fremstilt med guarflakene (høy skjæreblanding var nødvendig for å sikre full oppløsning). Alle løsninger ble blandet under de samme forholdene. Etter måling av Brookfield viskositet av guarløsningene ved å benytte en #4 spindel ved 30 rpm ved romtemperatur (omtrentlig 21ºC), ble løsningene så fortynnet med 4% KCl saltløsning, korresponderende til et gjennomsnitt på 4,8 mg/ml (40 pptg) belastning i 2% KCl saltløsning, og målte så den lineære gelviskositeten (Fann 300 rpm avlesning). Dataene målt for dette eksemplet ble registrert i Tabell 1. Hensikten var å sammenligne den behandlede guaren med kontrollprøven.

Dataene i Tabell 1 indikerer at galaktoseoksidasebehandlede guarprøver ga tydelig viskositetsøkning i forhold til kontrollen. Prøver av kjøringer 1 til 3, laget under samme herdingsforhold som kontrollen (75ºC (167ºF) temperatur, omkring 50% fuktighet av kjerner og 15 minutters bløtleggingstid), ga en økning av viskositet i forhold til kontrollen varierende fra omkring 48% til 83% Brookfield viskositet (1% løsning), korresponderende til omkring 12% til 16% Fann viskositet ved 4,8 mg/ml (40 pptg) belastning for prøvene behandlet med henholdsvis 1,5 IU/g og 2,5 IU/g galaktoseoksidase. Å redusere ned bløtleggingstiden til 10 minutter (kjøringer 4 til 6), under opprettholdelse av fuktighet av kjerner og herdingstemperatur, påvirket ikke løsningsviskositeten. Imidlertid gir likevel de behandlede guarprøvene høyere viskositet (10-13% Fann viskositet) enn kontrollen, til og med ved veldig lav enzymbehandling (kjøring 4 med 0,5 IU/g). Å øke herdingstemperaturen til 96ºC (205ºF) (kjøring 7), under opprettholdelse av fuktigheten av kjerner og lav bløtleggingstid (10 minutter), forbedret signifikant viskositeten. Økningen i viskositet var omkring 67% Brookfield viskositet korresponderende til omkring 17% økning i Fann viskositet.

Disse initielle resultatene viser at enzymbehandlingen av guarkjerner signifikant forsterker viskositeten av guaren med en minimal utgift.

Tabell 1

Egenskaper av enzymatisk behandlede guarprøver i laboratoriet

EKSEMPEL 2

Laboratorieresultatene fra Eksempel 1 ble validert på en fabrikkskala. Målet var å produsere en raskt hydratiserende guar med høy viskositet ved behandling av guarkjerner med galaktoseoksidaseenzymer på en større skala. Basert på tidligere laboratoriearbeid ble det initielle nivå av enzymbehandling satt ved 2,5 IU/g av guar for å oppnå et minimumsmål av Fann lineær gelviskositet (300 rpm Dial Reading, ved 25ºC) ved 4,8 mg/ml (40 pptg) belastning i 2% KCl saltløsning. For dette forsøket ble 34 liter av galaktoseoksidaseenzymløsning benyttet.

Enzymløsningen ble kontinuerlig målt inn i en på forhånd blandet beholder, samtidig med herdevann og kjerner. De fuktede kjernene ble så hydratisert i omkring 15 minutter før flakingsprosessen. Under forsøket ble flere herdingsforhold undersøkt. Fuktigheten av kjerner ble variert fra 45% til 51% og vanntemperaturen fra 36º til 44ºC (96º til 111ºF). Melprøver av guar ble tatt på timesbasis og Fann viskositeten ble målt for å følge effekten av behandlingen ved 4,8 mg/ml (40 pptg) belastning i en 2% KCl saltløsning.

Data i Tabell 2 indikerer en økning i viskositet varierende fra 5,5% til 10,9% under forsøket (30 minutter lineær gelviskositet). Den gjennomsnittlige viskositetsøkningen var 7,6% sammenlignet med kontrollprøven tatt før enzymbehandlingen. De mest vellykkede resultatene ble registrert etter den første timen av behandling (kjøring 1BR med 10,9% høyere viskositet) og tredje time av behandling (kjøring 1DR med 9,3%). Variasjonene i viskositeten observert under dette forsøket kan sannsynligvis bli tilskrevet variabiliteten av foringshastigheten av enzym.

Det er overraskende at endelige lineære gelviskositeter på 39-40 cPs kan bli oppnådd med en slik lav vannherdingstemperatur. Det ble forventet at lave temperaturer ikke ville fremme optimal hydratisering av kjernene.

Ved å kombinere lav herdingstemperatur med fuktighet av kjerner på omkring 50%, ble det observert at kjernene var for våte, og synlig ikke tilstrekkelig hydratiserte. Å redusere fuktigheten ned til omkring 46-47% under forsøket hjalp ikke så mye for å forbedre hydratiseringen/fuktingen av kjernene. Som en konsekvens var det et lite fall av den endelige lineære gelviskositeten ned til omkring 38 cPs (kjøring 2AR).

Å gradvis øke vanntemperaturen til 41ºC - 44ºC (105-111ºF), under opprettholdelse av den lave fuktigheten (~46%), forbedret tydelig hydratiseringen av kjernene og følgelig gikk den resulterende endelige lineære gelviskositeten litt opp til omkring 39 cPs (kjøringer 2BR og 2CR).

Under dette forsøket ble det validert at enzymbehandlingen tydelig viser signifikante fordeler for å forsterke viskositeten av guarmelet.

Tabell 2

Egenskaper av enzymatisk behandlede guarprøver i fabrikk

FIG. 1 avbilder hydratiseringshastighet/lineær gelviskositet utviklingsprofil av de behandlede guarprøvene bestemt ved en dosering på 4,8 mg/ml (40 pptg) (pund per tusen gallon) i 2% KCl saltløsning. Viskositetsutviklingsprofilen ble registrert ved 511 sek<-1 >skjærehastighet (300 rpm) og 25ºC (77ºF) ved å benytte Fann 35 viskometer, over en periode på 30 minutter. Viskositetsprofilen demonstrerer tydelig den høyere viskositeten utviklet ved de enzymatisk behandlede guarprøvene i forhold til kontrollen.

EKSEMPEL 3

Ytterligere eksperimenter ble utført i fabrikken ved å benytte en satsvis prosess. Basert på tidligere oppskaleringseksperimenter i Eksempel 2 ved å benytte en kontinuerlig prosess, ble initielt nivå av enzymbehandling satt ved 2,5 IU/g av guar. Senere ble effektiviteten av galaktoseoksidasen (G.O.) økt ved å aktivere G.O. med katalase og peroksidase. Aktiveringen av G.O. ble oppnådd ved å blande G.O. med 8,53% katalase og 1,07% peroksidase (mengde basert på G.O. vekt). Aldehydguarprøvene ble fremstilt ved å tilsette 0,68 kg (1,5 lb) G.O. eller aktivert G.O. Til 226,8 kg (500 lbs) våte kjerner (55-57% fuktighet) og reagert i 30 minutter ved temperatur varierende fra 27ºC til 35ºC (80ºF til 95ºF). Kjernene ble så flaket, tørket og malt. Det resulterende guarmelet ble testet for lineær gelviskositet så vel som for kryssbindende viskositet.

Hydratiseringshastighet/lineær gelutvikling av standard guar og aldehydguarprøver ble bestemt ved en dosering på 4,8 mg/ml (40 pptg) (pund per tusen gallon) i en 2% KCl saltløsning. Viskositetsutviklingsprofilen ble registrert ved 511 sek<-1 >skjærehastighet og 25ºC (77ºF) ved å benytte Fann 35 viskometer, over en periode på 30 minutter.

FIG. 2 illustrerer den høye endelige viskositeten oppnådd etter 30 minutter med aldehydguarprøvene. Som kan bli sett i FIG.2, ble høyere viskositet oppnådd med guar behandlet med galaktoseoksidase aktivert med katalase og peroksidase (aktivert G.O.) når sammenlignet med guar behandlet med galaktoseoksidase uten katalase og peroksidaseenzymene så vel som standard (ubehandlet) guar.

FIG. 3 illustrerer en kryssbundet gelviskositetsutvikling av en typisk fraktureringsvæske inneholdende 20 pptg (pund per tusen gallon) guar eller aldehydguar, 10 pptg (gallon per tusen gallon) Na2S2O3, 5 gptg borsyreblanding, i 1 gptg tetrametylammoniumklorid (TMAC) løsning ved pH 10,5. Testen ble kjørt på Fann 50 viskometer ved ulike skjærehastigheter og 93ºC (200ºF) over en periode på 3 timer. Dataene (ved 106 s<-1>) viser at den kryssbundne gelviskositeten av fraktureringsvæsken forblir relativ stabil over tidsperioden av testing uten noe synlig brudd av gelstrukturen.

Aldehydguarprøvene oppfører seg like godt som standard guarprøver, som indikerer at mens den lineære gelviskositeten ble økt med aldehydguarprøvene produsert gjennom enzymbehandling, ble den kryssbundne gelviskositeten av disse guarene ikke påvirket.

Claims (10)

Patentkrav

1.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter trinnene av:

a) oppnå en guar inneholdende en galaktose;

b) hydratisere guaren inneholdende en galaktose;

c) kontakte og reagere guaren inneholdende en galaktose med galaktoseoksidase for å produsere en aldehydguar;

d) kombinere aldehydguaren med en kontinuerlig fase for å produsere en vedlikeholdsvæske for oljefelt,

hvor den kontinuerlige fasen omfatter vann og et salt valgt fra gruppen bestående av kaliumklorid, natriumklorid, kalsiumklorid, kaliumformat, kaliumkarbonat, kalsiumbromid, tetrametylammoniumklorid og enhver blanding derav.

2.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at galaktoseoksidasen er kombinert med en mengde av katalase.

3.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at galaktoseoksidasen videre er kombinert med en mengde av peroksidase.

4.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at trinn c) er utført imens guaren inneholdende en galaktose er i en fast, vellings- eller løsningsform.

5.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 4, k a r a k t e r i s e r t v e d at trinn c) er utført imens guaren inneholdende en galaktose er i en fast form.

6.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 5, k a r a k t e r i s e r t v e d at den faste formen er et partikkelmateriale valgt fra gruppen bestående av kjerner, flakede kjerner og mel.

7.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 6, k a r a k t e r i s e r t v e d at guaren inneholdende en galaktose er kontaktet med en løsning av galaktoseoksidase.

8.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 7, k a r a k t e r i s e r t v e d at løsningen av galaktoseoksidase er sprayet på guaren inneholdende en galaktose.

9.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 5, k a r a k t e r i s e r t v e d at galaktoseoksidasen er blandet tørr med guaren inneholdende en galaktose.

10.

Fremgangsmåte for å produsere en vedlikeholdsvæskesammensetning for oljefelt ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at guaren inneholdende en galaktose er et guarderivat valgt fra gruppen bestående av hydroksypropylguar (HPG), karboksymetylguar (CMG), karboksymetylhydroksypropylguar (CMHPG), hydroksyetylguar (HEG), karboksymetylguar (CMHEG), hydrofobisk-modifisert guar (HMG), hydrofobisk-modifisert karboksymetylguar (HMCMG) og hydrofobiskmodifisert hydroksyetylguar (HMHEG).