NO882325L - Fremgangsmaate for aa redusere permeabiliteten av en undergrunnsformasjon. - Google Patents

Description

Problement med væsketap til høyporøse undergrunns-formasjoner som gjennomtrenges av en brønn har selvsagt vært kjent i lang tid. Disse sterkt gjennomtrengelige soner kalles ofte tyvsoner. I fremgangsmåter hvor for eks. vann eller damp brukes som hjelpemidler oppstår ofte et alvorlig problem fordi en svært liten del av den totale produksjonssone kan ta opp 80 % eller mer av den totalt injiserte væske. I slike tilfeller kan fordelen ved injeksjonsprosjektet bli borte eller i vesentlig grad reduseres.

En isolert sone eller et bruddsted med høy gjennomtrengelighet kan tilstoppes mot brønnens borehull ved hjelp av et tynt lag av påført sement. Imidlertid er en slik permanent fremgangsmåte, hvor omgjøring er relativt vanskelig, uønsket. Mer ønskelig er det å tette en forbindelsessone med høy gjennomtrengelighet til en viss dybde for å forhindre overfyllingsvann fra bare å flyte rundt en liten, grunn plugg og tilbake til sonen med høy gjennomtrengelighet. En plugging som går dypt ned i en sone med relativt høy gjennomtrengelighet forvandler den til en sone med mye lavere gjennomtrengelighet. Deretter vil injeksjon av overfyllingsvann eller annen væske tendere til å gå inn i de hydrocarbon-holdige soner som tidligere ble forbigått, men som nå er relativt mer gjennomtrengelige, og på denne måte bevege en økt mengde av hydrocarboner fra disse.

Forskjellige metoder er tidligere blitt brukt til

å oppnå gelering som går i dybden, så som gelerbare systemer hvor geleringen utløses av en påfølgende injeksjon av en vandig sur oppløsning for etterfølgende pH-justering. Injeksjon av en sur oppløsning etter den polymere oppløsning kan imidlertid resultere i at geleringen finner sted for hurtig til at en tilstrekkelig plugging i dybden kan oppnås på en effektiv måte i de mest gjennomtrengelige områder hvor det er ønsket. Ved en annen metode blandes vann med en polymer og et tverrbindingsmiddel som er i stand å gelere polymeren, så som et komplekst, polyvalent metallkation, og så tilsettes en syre til denne like før injeksjonen i den underjordiske formasjon for å gi gelering. Hvis syren

imidlertid er forblandet med det gelerbare materiale, kan geleringen finne sted for hurtig, noe som gjør det nødvendig å utsette den gelerte polymer for skjærekrefter for å oppnå tilfredsstillende injeksjon. Dette reduserer gelens effek-tivitet .

Dyptgående gelering er også blitt utført ved kontrollert gelering av natriumsilikat. Likeledes er polymerer tidligere blitt gelert i gjennomtrengelige soner ved hjelp av borationer tilført på forskjellige måter.

Ifølge denne oppfinnelse reduseres gjennomtrengeligheten av sterkt gjennomtrengelige soner i en undergrunnsformasjon ved at formasjonen tilsettes en vandig oppløsning av en vannoppløselig polymer som tverrbindes for å danne en gel ved hjelp av borationer og en borsyre-alkoxyaminester som hydrolyserer tilstrekkelig langsomt til at polymeren og esteren trenger inn i formasjonen før borsyre settes fri og omdannes til borationer som tverrbinder og gelerer polymeren.

I US patent 3 800 872 angies at tverrbinding av polyvinylalkohol ved pH-verdi over 8 ved hjelp av borationer resulterer i tverrbinding og plugging av gjennomtrengelige soner.

I US patent 3 794 115 angies at plugger av borat-tverrbundet polyvinylalkohol kan dannes dypt inne i formasjonen ved tilsetting av boratet i form av borax-glass (vannfritt natriumborat) som oppløses og setter fri borat-ionet. Borax-glass som oppløser seg påvirker også alkali-teten.

Tegningen er et skjematisk strømningsdiagram (delvis i tverrsnitt) av et arrangement som illustrerer fremgangsmåten for utførelse av oppfinnelsen.

Tegningen viser en blandetank 8 som tilføres en vannoppløselig polymer, en base og en borsyre-alkoxyaminester gjennom henholdsvis rør 2, 4 og 6. Blandingen som forlater tank 8 gjennom rør 10, går via pumpe 12 og rør 14 inn i et brønnborehull 20 som gjennomtrenger en jordformasjon 16 og et lag eller en sone 18 med høy gjennomtrengelighet. Brønn 20 er fortrinnsvis utstyrt med pakningsinnretninger 24 for å isolere sone 18. Blandingen som føres inn i brønnen, strømmer nedover gjennom rørstreng 22 og inn i formasjon 18. Inne i formasjonen hydrolyserer borsyre-alkoxyaminesteren langsomt og frigir borsyre. I den basiske oppløsning som finnes i formasjonen omdannes borsyre til boration. Dette ion tverrbinder den vannløselige polymer under dannelse av en gel som i vesentlig grad reduserer gjennomtrengeligheten av sone 18.

I en vannoverfyllingsoperasjon hvor sonen 18 tidligere har befordret en stor del av væskene injisert i formasjonen, presses disse nå inn i andre soner som inneholder olje, og derved øker oljeproduksjonen fra formasjonen.

Polymerene som brukes ved utøvelsen av oppfinnelsen, er polygalactomannanharpikser, hydroxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, carboxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, disses depolymeriserte motparter, polyvinylalkohol og blandinger av disse. Uttrykket "polygalactomannan" som her benyttes, omfatter den generelle klasse av poly-saccharider som inneholder både galactose- og mannose-enheter. "Polygalactomannanene" finnes vanligvis i frøhvitedelene i belgplantefrø så som frø av guar, johannesbrød, tara, korstorn, flammetre og cassia occidentalis.

Med hydroxylethere av polygalactomannaner menes derivater som fås ved omsetning av polygalactomannan med et alkylenoxyd i nærvær av en alkalisk katalysator. Alkylenoxydet danner en etherbinding med en hydroxylgruppe i galactoman-nanenheten.

Carboxyalkyl-polygalactomannaner er derivater som fås ved omsetning av en polygalactomannanharpiks med en halogenalifatisk syre eller et salt av en halogenalifatisk syre. Vanligvis gjøres dette ved å behandle polygalactomannanet med en vandig oppløsning av et alkali så som natriumhydroxyd og deretter behandle alkaliharpiksen med en halogenalifatisk syre eller med et salt av en haloalifatisk syre.

De depolymeriserte motstykker av ovennevnte polygalactomannanharpikser og deres derivater fremstilles ved behandling av harpiksen med en blanding av et alkali så som natriumhydroxyd og hydrogenperoxyd eller et alkalimetallper-oxyd og oppvarming av blandingen til en temperatur på 60 - 90° C som ved fremstilling av carboxyalkyl- eller hydroxy-alkylderivater. Ved fremstilling av depolymeriserte carboxyalkyl- eller hydroxyalkylethere av polygalactomannan-harpikser kan polygalactomannan-harpiksen først depolymeriseres og deretter bringes til reaksjon med den halogenalifatiske syre eller med alkylenoxydet.

Polyvinylalkohol er en velkjent polymer som vanligvis fremstilles ved å hydrolysere polyvinylacetat. Polyvinylalkoholer som vanligvis benyttes ved utførelsen av denne oppfinnelse, er slike hvor 70 - 95 % av acetatgruppene er blitt hydrolysert til hydroxylgrupper. Den foretrukne hydrolyseringsgrad er 80 - 90 %. Molekylvekten av polyvinyl-alkoholen skal vanligvis gi viskositeter på 1 - 200 centi-poise ved en temperatur på 25° C i en vandig dispersjon som inneholder 4 vekt% polyvinylakohol.

De ovenfor beskrevne vannoppløselige polymerer benyttes vanligvis i denne oppfinnelse i mengder på 1 - 10 vekt%, basert på vekten av kombinasjonen av polymer og vann. De langkjedede galactomannan-harpikser og deres derivater benyttes fortrinnsvis i mengder fra 1 til 3 vekt% og deres depolymeriserte motstykker fortrinnsvis i mengder fra 2 til 4 vekt%, begge basert på vekten av harpiks-vann-kombinasjonen. Polyvinylalkohol brukes vanligvis i mengder på 1 - 10 vekt%, basert på vekten av polymer-vann-kombinasjonen og fortrinnsvis i mengder på 2 - 10 vekt%.

Videre detaljer i forbindelse med fremstillingen

av disse polymerer kan finnes i US-patent 3 794 115.

De langsomt hydrolyserbare borsyrealkoxyaminestere som er benyttet i sammensetningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, representeres ved følgende formel:

hvor R-| , R2og R3 er rettkjedede eller forgrenede alkylgrupper med 2-5 carbonatomer og hvor Ri, R2og R3kan være like eller forskjellige. Spesifikke eksempler på forbindelser som kan benyttes, er tripropanolaminborat, ethanoldipropanolamin-borat, triisopropylaminborat og diethanol-butanolaminborat.

Estrene kan benyttes i mengder fra 1 til 200 vekt% av polymeren, men benyttes fortrinnsvis i mengder mellom 5 og 10 vekt%.

Dersom formasjonen ikke er tilstrekkelig basisk til å omdanne borsyre til borationer, er det nødvendig å tilsette basisk materiale til systemet. Dersom base benyttes, er denne vanligvis et alkalimetallhydroxyd så som natriumhydroxyd, kaliumhydroxyd eller lithiumhydroxyd. Ammoniumhydroxyd kan imidlertid også benyttes. I tillegg til den uorganiske base er det også mulig å benytte sterke organiske baser, for eks. ethtylamin, propylamin eller triethanolamin. Vanligvis er det på grunn av kostnader og tilgjengelighet foretrukket å benytte en kaustisk oppløsning laget av natriumhydroxyd eller ammoniumhydroxyd.

Den basiske oppløsening som vanligvis leveres i konsentrasjoner mellom 10 og 50 % i vann, benyttes i en mengde som avhenger av formasjonens basisitet. Mengden varierer vanligvis fra 15 til 50 vekt% i forhold til polymeren.

Tegningen viser tilsetning av basen til polymeren og esteren. Det faller imidlertid innenfor rammen av oppfinnelsen å injisere base i formasjonen før injeksjon av polymeren og esteren foretas. Alternativt kan polymer og ester først injiseres i formasjonen, fulgt av injeksjon av basen. Om ønsket kan også polymer og ester føres inn i formasjonen hver for seg.

Volumet av materiale (polymer, ester og base) som injiseres i sonen med høy gjennomtrengelighet som skal behandles, bestemmes av sonens størrelse. Vanligvis benyttes volumer fra 5 til 100 % av porevolumet av den sone som skal behandles. Straks mengden av materiale som skal injiseres er blitt bestemt og injeksjonshastigheten er fastsatt, kan behandlingstiden beregnes. Polymer, ester og base velges da slik at det fremkommer et materiale som er stabilt i et tidsrom som er lik det tidsrom som kreves for behandling.

De følgende eksempler viser resultatene som er oppnådd ved utførelsen av oppfinnelsen:

Eksempel 1

Forskjellige borsyre-alkoxyaminestere ble tilsatt til en 3 % oppløsning av polyvinylalkohol hvortil det tidligere var blitt tilsatt 0,5 ml 5 % NaOH-oppløsning. Hver enkelt oppløsning ble iakttatt for å måle tiden som krevdes for gelering. Resultatene er vist i følgende tabell.

Det er tydelig at borsyrealkoxyaminestere kan forsinke geleringen av polyvinylalkohol.

Eksempel 2

I en vannoverfyIling i en oljebærende formasjon ble saltvann injisert i 6 måneder. På slutten av denne tidsperiode ble brønnen logget og, det ble funnet at 70 % av injeksjonsvannet var gått tapt inn i en tyvsone.

318 000 liter av en blanding av en vandig oppløsning av guar-harpiks, triisopropanolaminborat (10 vekt%) og 2 vekt% av en 5 % natriumhydroxydoppløsning føres inn i injeksjonsbrønnen i løpet av en 36 timers periode. Etter avslutningen av injeksjonen, fortrenges den del av blandingen som er igjen i brønnborehullet inn i formasjonen med fersk-vann .

I løpet av to dager etter injeksjonen hydrolyserer esteren og danner borsyre som omdannes til borationer i den alkaliske oppløsning. Borationene tverrbinder og gelerer guarharpikspolymeren, og dermed tilstoppes hele tyvsonen.

Ved logging av injeksjonsbrønnen for annen gang, viser det seg at tyvsonen nå tar bare 10 % av det injiserte vann. På denne måte er gjennomtrengeligheten av tyvsonen vesentlig redusert ved hjelp avfremgangsmåten og blandingen ifølge oppfinnelsen.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for å redusere gjennomtrengeligheten av en underjordisk formasjon som gjennomtrenges av et brønnborehull, karakterisert ved at det gjennom brønn-borehullet tilsettes formasjonen en vandig oppløsning av en vannoppløselig polymer som tverrbindes ved hjelp av borationer for å danne en gel, og en borsyrealkoxyaminester som hydrolyserer tilstrekkelig langsomt til at polymeren og esteren kan trenge inn i formasjonen før borsyre settes fri og omdannes til borationer som tverrbinder og gelerer polymeren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer velges fra gruppen som består av polygalactomannan-harpikser, hydroxyalkyletere av polygalactomannanharpikser, carboxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, deres depolymeriserte motstykker, polyvinylalkohol og blandinger av disse.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at borsyrealkoxyaminet har formelen

hvor R-| , R-| og R2 er rettkjedede eller forgrenede alkylgrupper med 2-5 carbonatomer og R-j , R2 og R3 kan være like eller forskjellige.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer og borsyrealkoxyaminesteren føres inn i formasjonen hver for seg.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer og borsyre-alkoxyaminesteren forenes før de tilføres formasj onen.

6. Fremgangsmåte for reduksjon av strømmen inn i en porøs tyvsone som gjennomtrenges av et brønnborehull for vanninjeksjon, karakterisert ved at det injiseres ned i nevnte brønnborehull og inn i nevnte porøse tyvsone en vandig oppløsning av en vannoppløselig polymer valgt fra gruppen som består av polygalactomannanharpikser, hydroxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, carboxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, deres depolymeriserte motstykker, polyvinylalkohol og blandinger av disse, samt en vandig dispersjon av en borsyrealkoxyaminester som hydrolyserer tilstrekkelig langsomt til at polymeren og esteren kan trenge inn i tyvsonen før borsyre settes fri og omdannes til borationer som tverrbinder og gelerer polymeren, og at esteren har formelen

hvor R-| , R2 og R3 er rettkjedede eller forgrenede alkylgrupper med 2-5 carbonatomer og R-] , R2 og R3 kan være like eller forskjellige.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at også en base føres inn i formasjonen for å omdanne borsyre til borationer.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer og borsyrealkoxyaminesteren føres inn i formasjonen hver for seg.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer er polyvinylalkohol og borsyrealkoxyaminesteren er tripropanolaminborat.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer og borsyrealkoxyaminesteren forenes før de føres inn i formasjonen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer er polyvinylalkohol og borsyre-alkoxyaminesteren er tripropanolaminborat.

12. Blanding som undergår tidsforsinket gelering, karakterisert ved at den består av en vandig oppløsning av en vannoppløselig polymer som tverrbindes ved hjelp av borationer og en langsomt hydrolyserbar borsyre-alkoxyaminester.

13. Blanding ifølge krav 12, karakterisert ved at den inneholder en base som omdanner borsyre til borationer.

14. Blanding ifølge krav 13, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer er valgt fra gruppen som består av polygalactomannan-harpikser, hydroxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, carboxyalkylethere av polygalactomannanharpikser, deres depolymeriserte motstykker, polyvinylalkohol og blandinger av disse.

15. Blanding ifølge krav 14, karakterisert ved at borsyrealkoxyaminesteren har formelen

hvor R-| , R2 og R3 kan være like eller forskjellige.

16. Blanding ifølge krav 15, karakterisert ved at den vannoppløselige polymer er polyvinylakohol, borsyrealkoxyaminesteren er tripropanolaminborat og basen er natriumhydroxyd.