PL53987B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 31.X.1967 53987 KI 5 a, 41 MKP E 21 b IIBLIOlEKA fe//00 Twórca wynalazku: Claude Peter Coppel Wlasciciel patentu: Marathon Oil Company, Findlay (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób wydobywania ropy naftowej przy uzyciu emulsji (Przedmiotem wynalazku jest sposób wtórnego wydobywania ropy naftowej przy uzyciu emulsji jako mieszajacyeh sie materialów wymywajacych we froncie wypierania ropy.W celu uzyskania wysokich wydajnosci produk¬ cyjnych, w sposobie wedlug wynalazku stosuje sie emulsje o zewnetrznej fazie olejowej. Mimo iz emulsje o zewnetrznej fazie olejowej nie mieszaja sie ani z ropa w zlozu, ani z materialem naporo¬ wym, to dziejki posiadanym korzystnym wlasciwo¬ sciom, sa zgodne zarówno z ropa jak i materialem naporowym.Lepkosc emulsji moze sie zmieniac stopniowo od wysokiej wartosci przy czolowej krawedzi frontu wypierania do wartosci niskiej przy jeigo tylnej krawedzi.W celu zwiekszenia zgodnosci frontu wypiera¬ nia z ropa naftowa i woda naporowa emulsyjne plyny przemieszczajace typu W/O moga w sposób ciagly przechodzic od emulsji typu W/O przy czo¬ lowej krawedzi frontu wypierania do emulsji typu O/W przy tylnej krawedzi frontu. Okreslenie „zgod¬ nosc" jest w tym przypadku synonimem okreslenia „mieszalnosc" z zastrzezeniem, ze faza wewnetrzna w zasadzie nie miesza sie z imaterialem fazy ze¬ wnetrznej oleju rozpuszczalnego lub w emulsji, z która ma sie stykac.Sposób wedlug wynalazku polega na wtlaczaniu do podziemnyoh przepuszczalnych zlóz zawieraja¬ cych plyny naftowe, poprzez jeden lub wiecej od- 10 15 25 30 2 wiertów zasilajacych, plynu przemieszczajacego, skladajacego sie z emulsji o zewnetrznej fazie ole¬ jowej (woda w oleju) oraz w nastepnej kolejnosci, na wtloczeniu w zloze materialu naporowego, naj¬ korzystniej — wody. Rope wydobywa sie ze zloza poprzez jeden 'lulb wiecej odwiertów eksploatacyj¬ nych w miare wypierania jej przez material wy¬ pierajacy.Emulsje stosowane w sposobie wedlug wyna¬ lazku sa ruchliwe i trwale w stosunku do jonów zawartych w zlozu. W celu zapewnienia optymal¬ nych warunków eksploatacji, plyny przemieszcza¬ jace moga zawierac dodatki, na przyklad na kwa¬ snych polach naftowych mozna stosowac inhibitory korozji, a w razie potrzeby i srodki bakteriobójcze.Emulsje sporzadza sie z dwu zasadniczo niemie- szajacych sie materialów i emulgatora. Zwykle je¬ den z tych materialów jest polarny, zas drugi — niepolarny. Do niepolarnyoh materialów nadaja¬ cych sie do stosowania w sposobie wedlug wyna¬ lazku naleza weglowodory alifatyczne i aromatycz¬ ne oraz ich mieszaniny, jak oleje mineralne, zwie¬ rzece i roslinne, a zwlaszcza bezsiarkowe ropy naf¬ towe oraz ich frakcje. Odlpowiednie sa równiez rozpuszczalniki chlorowane jak dwuchloroetan, eter dwuchloroetylowy i dwuohloropropan.Najodpowiedniejszym materialem ¦polarnym jest woda. Do innych przydatnych materialów polar¬ nych naleza nisko czasteczkowe alkohole na przy¬ klad metanol i glikol etylenowy, estry na przy- 53 987¦ .y-^ 3 klad octan eylu, i mrówczan metylu, ketony na przyklad aceton i keton metyloetylowy, oraz ami¬ dy jak formamid i acetamid.Srodki powierzohniowo-czynne, emulgatory, od¬ powiednie dla sporzadzania róznych materialów micelarnych, stosowanych w sposobie wedlug wy¬ nalazku moga byc substancjami niejonowymi lub anionoczynnymi albo kationoczynnymi, przy czym moga byc rozpuszczalne albo w oleju albo w wo- ft dzie. Mozna równiez stosowac kompozycje, które * tjedloczesnie zawieraja substancje powierzchniowo- t tc^yjne rozpuszczalne w oleju oraz rozpuszczalne . w* -wodzie. Bardziej odpowiednie sa jednak sub¬ stancje powierzchniowo-czynne rozpuszczalne w oleju.Do substancji powierzchniowo-czynnych stosowa¬ nych w sposobie wedlug wynalazku naleza na przyklad jednolauroiloglycerylosiarczan sodowy, dwuheksylobursztynian sodowy, heksadecylonafta- lenosulfoniana, siarczan glikolu dwuetylenowego, dwusulfooctanomoncimirystynian glicerolu, laury- nian siarczanu p-rboluidyny, laurynian siarczanu pichlOToaniliny, sól sodowa siarczanu oleiloetylo- anilidu, mirystynian trójetanoloaminy, oleiloamid N-metytotauryny, monostearynian pentaerytrytu, monolaurynian poligliceryny, oleinian trójetanolo- amiiny, steryniali mOrfólihy, chlorek heksadecylo- trójmetyloamoniowy, chlorek dwutetradecylodwu- metyloamoniowy, siarczan glikolu n-dodecylodwu- etylenowego, sól sodowa siarczanu monobutylofe- nylofenolu, oraz laurynian trójetanoloaminy albo monolauryniany lulb mirystyiniany glikolu poliety¬ lenowego.W przypadku emulsji weglowodór naftowy — Woda korzystnie jest stosowac substancje aniono- czynne, takie jak rozpuszczalne w oleju wyzsze mnosulfoniany alkiloarylowe, zwlaszcza monosul- foniany alkilonaftylowe, w których rodnik alkilo¬ wy zawiera od okolo 10 do 20 atomów wegla. Rów¬ niez bardzo korzystne do tego celu sa sole sodowe dwualkilobursztynianów, przy czyim rodniki alki¬ lowe tych znaków zawieraja najkorzystniej od okolo 6 do okolo 10 atomów wegla.Emulsje oparte na rozpuszczalnikach (Chlorowa¬ nych uzytych jako faza niepolarna sporzadza sie najkorzystniej przy uzyciu niejonotwórczych sub¬ stancji powierzchniowo-czynnych, takich jak siar- czano sodowe pochodne 3,9-dwuetylktrójdekanolu-6 lub 7-etylo-2-metyloundekanolu-4. Emulgatory ami¬ nowe, na przyklad l-ihydroksyetylo-2-heptadeceny- loglioksalidyna, sa najbardziej odpowiednie w przy¬ padku, igdy woda zlozowa jest kwasna lub gdy zawiera stosunkowo duze ilosci jonów wapnia albo metali ciezkich.. Typ stosowanej substancji powierzchniowo-czyn- s nej zalezy od temperatury zloza, twardoscia zaso¬ lenia i pH wody zwiazanej oraz wody uzytej do sporzadzenia materialu wypierajacego. Uzycie ta¬ kiego detergentu jak oleinian sodowy w zlozu za¬ wierajacym jony wapniowe i magnezowe w sto¬ sunkowo wysokim stezeniu nie daloby pozadanych wyników, bowiem wytracone mydla wapniowe i magnezowe obnizylyby przepuszczalnosc zloza.Podobnie, 'gdy ropa naftowa w zlozu zawiera na¬ turalne detergenty, nalezy stosowac substancje po- J987 4 ' * wierzchniowo-czynna o podobnym ladunku jono^ wym, aby uniknac wytracenia sie nierozpuszczal- - nego produktu reakcji.Do sporzadzania emulsji najbardziej odpowied- 5 nia jest woda miekka. Mozna stosowac równiez zwykla twarda wode z sieci wodo-ciagowej, a nawet wody stosunkowo slonawe, jednak wówczas sto¬ suje sie detergenty trwale wobec jonów zanieczy¬ szczajacych wode. io Emulsje stosowane w sposobie wedlug wyna¬ lazku sporzadza sie wedlug metod ogólnie przyje¬ tych w przemysle przy wytwarzaniu emulsji ta¬ kich jak oleje tnace, srodki polerujace do metali i podlóg, apretury do papierów i tekstylii oraz za- 15 prawy i srodki polerujace do skóry, metali i samo¬ chodów. W zasadzie proces polega na rozpuszcze¬ niu emulgatora w jednym lub obu niemieszaja- cych sie materialach, z których sporzadza sie emulsje, po czym ciagle mieszajac, jeden z mate- 20 rialów wprowadza sie do drugiego.W przypadku stosowania srodków powierzchnio¬ wo-czynnych wrazliwych na jony obecne w wo¬ dzie zwiazanej w zlozu, lub w wodzie naporowej, mozna jako plyn przemieszczajacy zastosowac czy- 25 sta wode w celu odizolowania frontu wypierania od wody zlozowej zawierajacej duzo jonów.Ilosc uzytego plynu przemiieszczajacego wzrasta ze wzrostem objetosci zloza, które podlega wymy¬ waniu nawet jesli obniza sie (procentowa) objetosc 30 porów. Tak wiec, w celu zawodnienia obszaru 16— 20 ha wystarcza 2,5 do 5,0% objetosci kolektora, podczas gdy dla obszaru 2 do 4 ha konieczne jest 5 do 10% jego objetosci. Na uzyta objetosc ma wplyw równiez lepkosc ropy naftowej, istotne 35 zmiany przepuszczalnosci zloza i inne czynniki.Na przyklad, gdy lepkosc ropy naftowej jest.wy¬ soka, konieczne sa wieksze ilosci emulsji, z tego wzgledu, aby ciagly spadek lepkosci od wartosci wysokiej na krawedzi prowadzacej frontu wypie- 40 rania do wartosci niskiej na jego krawedzi tylnej byl lagodny.Korzystnie jest wtlaczac w zloze material wy¬ pierajacy je w ilosci co najmniej od 1 do 20% objetosci porów w zlozu. Mozna równiez stosowac 30% lub wiecej emulsji. Jednak tak duze fronty wypierania moga okazac sie nieekonomiczne.Lepkosc skladnika olejowego decyduje o stop¬ niu lepkosci wszystkich kompozycji zawierajacych ten skladnik. Tak wiec wszystkie kompozycje spo¬ rzadzone ze skladnika naftowego o wysokiej lep¬ kosci beda mialy wyzsza lepkosc niz podobne kom¬ pozycje zawierajace lzejsza rope naftowa.Pozorna lepkosc kompozycji zawierajacych dana 55 rope naftowa mozna regulowac iloscia wody. W miare dodawania wody lepkosc kompozycji wzra¬ sta do pewnej wartosci, po czym dalszy dodatek wody obniza ja. Z tycih powodów, lepkosc mate¬ rialu wypierajacego moze zmieniac sie od wysokiej 60 wartosci w poblizu kontaktu ropa naftowa (front wypierania, do wartosci niskiej w poblizu kon¬ taktu front wypierania) woda.IPo zakonczeniu wtlaczania materialu wypiera¬ jacego w zloze, wtlacza sie nastepnie material na- « porowy, zwykle poprzez te same odwierty zasila-53 987 jace, w celu przetloczenia poprzez zloze materialu wypierajacego i ropy naftowej 'przed nim.Najibardziej odlpowiedndim materialem naporowym jest woda, lecz do tego celu nadaja sie równiez inne materialy jak azot, dwutlenek wegla i gaz 5 ziemny.Opisany wyzej podstawowy proces mozna rów¬ niez modyfikowac. Na przyklad lepkosc emulsji mozna obnizac w sposób ciagly od wartosci równej lepkosci ropy w zlozu — na czolowej krawedzi 10 micelarnego frontu wypierania — do wartosci rów¬ nej lepkosci materialu naporowego — na tylnej krawedzi frontu. Allbo po emulsyjnym plynie prze¬ mieszczajacym moze nastejpowac zageszczony plyn przemieszczajacy i w koncu material naporowy 15 uzyty w celu przytloczenia emulsyjnego i zagesz¬ czonego plynu przemieszczajacego przez zloze.W tym ostatnim przypadku, mozna stosowac wiele materialów w celu sporzadzenia zageszczonego plynu przemieszczajacego. Na przyklad, jako sród- 20 ki zageszczajace przy zawadnianiu proponowano cukry, dekstrany, karboksymetyloceluloze, aminy, polimery, gliceryne, alkohole oraz mieszaniny tych substancji.Znane plyny przemieszczajace mieszajace sie 25 z weglowodorami zawieraja poliizobutylen lub kauczuk, rozpuszczone w benzenie. W szczególnie uzytecznych zageszczonych plynach zawadniaja- cych stosuje sie w stezeniu do 1% wagowo kwas poliakrylowy o ciezarze czasteczkowym okolo 1 do 30 10 milionów. Przy stezeniu 1,0% uzyskuje sie lep¬ kosci powyzej '50 idP.Mozna równiez stosowac rozmaite kombinacje emulsji i zageszczonych plynów zawadniajacych.Ilosc komlbinowanych plynów przemieszczajacych 35 konieczna dla uzyskania dobrego wydobycia ropy wynosi zwykle od okolo 1 do okolo 20% objetosci porów jw zlozu. Z dobrym rezultatem stosuje sie je w ilosci od okolo 2 do okolo 10% objetosciowo.Calkowita ilosc emulsji i zageszczonego plynu 40 przemieszczajacego zadezy od powierzchni obszaru zawadnianego. Udzial poszczególnych plynów w sumarycznej objetosci moze byc dowolny, jednak plyny emulsyjne powinny stanowic okolo 5—60%, a najkorzystniej 10^30% calkowitej objetosci uzy- tych plynów przemieszczajacych emulsyjnych i za¬ geszczonych.(Ponizsze szczególne przyklady dokladniej ilu¬ struja sposób wedlug wynalazku, lecz nie ograni¬ czaja go do zastosowanych naft, skladników, srod¬ ków powierzchniowo-czynnych, alkoholi oraz spo¬ sobów postejpowania.Przyklad ii. Sporzadzono cztery emulsje wody w cetanie wychodzac z 28,5 ml cetanu, 20 ml wody, 1,12 g Atpefu 200 (niepelny ester tluszczo- 5S wy sorbitanu) i 0,38 g G-3300 (sulfonian alkiloary- lowy). Detergenty te rozpuszczono w cetanie i do otrzymanej mieszaniny, ciagle mieszajac wprowa¬ dzono wode. Lepkosc emullsji wynosila 23—27 cP.Emulsja wypierano cetan (lepkosc 3,34 cP) z na- 6o syconego rdzenia elektrokorundowego o dlugosci 2,54 cm i srednicy 1,81 cm i o przepuszczalnosci 300 md. Spadek cisnienia na dlugosci rdzenia wy¬ nosil 0,0703 at. Dla przejscia poprzez rdzen emulsje wymagaly 14,13; 15,0; 30,0 i 18,3 min., przy czym 65 odzyskiwano 102,1; 105,4; 104,7 i 103,8% wypiera¬ nego oleju. Wartosci te przewyzszaja 100%, praw¬ dopodobnie w wyniku tego, ze pozostala w rdzeniu faza emulsyjna nieco -wzbogaca sie w wode.Przyklad II. Przeprowadzono inna serie do-?_ swiadczen odzyskiwania cetanu z rdzenia, stosujac rope naftowa Tip Top w postaci emulsji W/O spo¬ rzadzonej z 25 mil ropy naftowej, 20 ml wody, 2 g Atpefu 200 i 3 g G-3300. Z kolei po emulsji sto¬ sowano zageszczony gliceryna plyn zawadniajacy.Ponizsze wyniki uzyskano przy wypierania cetanu z rdzenia o objetosci porów 10,3 ml.Tablica 1 Objetosc emulsji objetosc porów 1,0 0,30 0,10 Plyn zageszczony — H20 — gliceryna H^O — gliceryna Lepkosc plynu zageszczonego (CP) —. 20,0 20,0 Objetosc cetanu wypartego przy wtlocze¬ niu 10 ml 10,0 10,0 9,7 Próby te wykazuja, ze emulsja ma zdolnosc wy¬ pierania plynu mieszajacego sie z nia przy duzej objetosci plynu przemieszczajacego (30% lub wie¬ cej) i jest skuteczna w prawie równym stopniu jeszcze przy 10%-owej objetosci tego plynu. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wydolbywania ropy naftowej przy uzy¬ ciu emullsji z przepuszczalnych podziemnych zlóz zawierajacych rope, znamienny tym, ze poprzez jeden lub wiecej odwiertów zasilaja¬ cych wtlacza sie w zloze plyn przemieszczajacy skladajacy sie z emulsji o zewnetrznej fazie olejowej w ilosci co najmniej okolo 1 do 20°/o objetosci porów w zawadnianym zlozu, przy czym lepkosc plynu przemieszczajacego przy krawedzi czolowej (frontu wypierania) jest co najmniej równa lepkosci ropy w zlozu, po czym w zloze Wtlacza sie plyn w celu wyparcia emul¬ sji o zewnetrznej fazie olejowej w strone jed¬ nego luib wiecej odwiertów eksploatacyjnych i wydobycia przez nie ropy naftowej w znacz¬ nych ilosciach.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny t#m, ze w zloze wtlacza sie kolejno plyn przemieszcza¬ jacy skladajacy sie z emullsji o zewnetrznej fa¬ zie olejowej, a nastejpnie plyn przemieszczajacy skladajacy sie z emulsji o zewnetrznej fafzie wodnej.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze po wtloczeniu jednego lub wiecej emulsyjnych plynów przemieszczajacych, w zloze wtlacza sie poprzez odwierty zasilajace zageszczony plyn przemieszczajacy.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w zloze wtlacza sie emulsje o zewnetrznej fa¬ zie olejowej w ilosci co najmniej 2—10*/o obje¬ tosciowo w stosunku do objetosci porów w zlozu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w zloze wtlacza sie emulsje o zewnetrznej fa¬ zie olejowej w ilosci co najmniej 2,5—5°/* obje¬ tosciowo w stosunku do objetosci porów w zlozu. PL