WO2012107373A1 - Multistage process for recovering petroleum using microorganisms - Google Patents

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WO2012107373A1
WO2012107373A1 PCT/EP2012/051912 EP2012051912W WO2012107373A1 WO 2012107373 A1 WO2012107373 A1 WO 2012107373A1 EP 2012051912 W EP2012051912 W EP 2012051912W WO 2012107373 A1 WO2012107373 A1 WO 2012107373A1
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microorganisms
oil
water
formation
cycle
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PCT/EP2012/051912
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German (de)
French (fr)
Inventor
Vladimir Stehle
Rajan Hollmann
Robert THUMMER
Original Assignee
Wintershall Holding GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/582Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/5045Compositions based on water or polar solvents containing inorganic compounds
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like
    • E21B33/138Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/32Preventing gas- or water-coning phenomena, i.e. the formation of a conical column of gas or water around wells

Definitions

  • the present invention relates to a method of extracting petroleum from oil reservoirs by injecting aqueous flooding media into a petroleum formation by injection drilling and withdrawal of petroleum through production wells, the method comprising several cycles of process steps alternately involving oil mobilizing microorganisms and flood water injected. It further relates to a process in which one additionally blocks highly permeable regions of the petroleum formation.
  • cavities of porous reservoirs which are closed to the earth's surface by impermeable facings.
  • a deposit will continue to contain more or less saline water.
  • the cavities may be very fine cavities, capillaries, pores or the like, for example those having a diameter of only about 1 ⁇ ; however, the formation may also have areas of larger diameter pores and / or natural fractures.
  • Microbial Enhanced Oil Recovery Another technique of tertiary mineral oil production is known to use microorganisms, in particular bacteria to increase the oil yield. This technique is known as "Microbial Enhanced Oil Recovery” (MEOR), which either injects suitable microorganisms, nutrients for the microorganisms and possibly oxygen into the petroleum formation, or promotes the growth of microorganisms already contained in the petroleum formation by injecting nutrients and possibly oxygen ,
  • MEOR Microbial Enhanced Oil Recovery
  • RU 2 060 371 C1 discloses a method of conveying petroleum using microorganisms from a reservoir of inhomogeneous permeability, which has at least one injection and at least one production well.
  • the reservoir pressure is periodically increased and decreased.
  • a nutrient solution is injected into the petroleum formation to activate microorganisms contained in the petroleum formation.
  • the injection well is closed. By removing oil or water mixtures through the production bore, the pressure is reduced again.
  • RU 2 194 849 C1 discloses a method for conveying petroleum using microorganisms from a reservoir with inhomogeneous permeability, which has at least one injection and at least one production well.
  • the reservoir pressure is periodically increased and decreased.
  • microorganisms and nutrient solution are respectively injected into the formation through the injection and production bores.
  • phases of pressure reduction the injection well is closed and liquid is withdrawn through the production well of the formation.
  • mesophilic bacteria are injected into the injection well and thermophilic bacteria are introduced into the production well.
  • a disadvantage of this method is the low efficiency, since the production well does not produce continuous oil, but is switched off regularly.
  • Ru 2 204 014 C1 discloses a method for pumping petroleum, in which a nutrient solution and carbon-oxidizing bacteria are injected into a petroleum formation and subsequently a biotechnologically produced polyacrylamide together with a crosslinker. When flooding but still more difficulties can occur. Ideally, a water front emanating from the injection well should press the oil evenly across the entire petroleum formation to the production well. In practice, however, a petroleum formation has regions with different high flow resistance. In addition to finely porous, oil-saturated reservoir rocks with a high flow resistance for water, there are also areas with low resistance to flow for water, such as natural or artificial fractures or very permeable areas in the reservoir rock. Such permeable areas may also be de-oiled areas.
  • Consance Control can be achieved by using comparatively low-viscosity formulations of certain chemical substances which can easily be pressed into the formation and their viscosity only after Pressing into the formation under the conditions prevailing in the formation conditions significantly increases.
  • Such formulations contain inorganic or organic or polymeric components which are suitable for increasing the viscosity.
  • the viscosity increase of the pressed-in formulation can easily be delayed.
  • formulations are also known in which the increase in viscosity is essentially triggered by the increase in temperature when the injected formulation in the deposit gradually heats up to the reservoir temperature.
  • Formulations whose viscosity increases only under formation conditions are known, for example, as “thermogels” or “delayed gelling system”.
  • SU 1 654 554 A1 discloses mixtures of aluminum chloride or aluminum nitrate, urea and water, which are injected into the petroleum formation. At elevated temperatures in the formation, the urea hydrolyzes to carbon dioxide and ammonia. The release of the base ammonia significantly increases the pH of the water and precipitates a high viscosity aluminum hydroxide gel which clogs the highly permeable zones.
  • US 4,889,563 discloses the use of aqueous solutions of aluminum hydroxide chloride in combination with urea or hexamethylenetetramine (urotropin) to block subterranean petroleum formations. Again, the hydrolysis of urea or hexamethylenetetramine in the formation leads to an increase in the pH and the precipitation of aluminum hydroxide.
  • US 4,844,168 discloses a method of blocking portions of high temperature petroleum formations comprising passing polyacrylamide and a polyvalent metal ion such as Fe (III), Al (III), Cr (III) or Zr (IV) into a petroleum formation having a reservoir temperature of at least 60 ° C pressed. Under the conditions in the formation, the amide groups -CONH2 partially hydrolyze to -COOH groups, the metal ions crosslinking the formed -COOH groups to form a gel with a certain time delay.
  • a polyvalent metal ion such as Fe (III), Al (III), Cr (III) or Zr (IV)
  • Petroleum formations often do not have a homogeneous temperature distribution, but have more or less severe temperature gradients. Such temperature gradients can be of natural origin, but they can be caused in particular by measures of secondary and / or tertiary mineral oil production.
  • cold water is often injected into the formation for months or even years.
  • the formation temperature in the area around the injection well generally decreases more or less strongly.
  • Table 1 shows the temperature drop of the formation temperature for some deposits in northern Siberia after prolonged flooding:
  • Table 1 Site temperatures of various Siberian deposits S1 to S6 after prolonged flooding.
  • the object of the invention was to provide an improved method for MEOR.
  • a process for extracting oil from subterranean oil reservoirs using microorganisms has been found, with at least one injection well and at least one production well drilled into the reservoir, reservoir temperatures (T ij ranging from 45 ° C to 120 ° C and from the reservoir oil promotes by injecting into the at least one injection well aqueous flood media and promotes oil through the at least one production well, and wherein the method comprises at least m cycles Zi to Z m , wherein
  • Mobilizing petroleum in the formation by injecting at least one aqueous formulation of oil mobilizing microorganisms, nutrients, and optionally an oxygen source, the microorganisms having an optimal growth temperature Tw, and
  • Tw of the injected microorganisms during the implementation of one of the cycles Zi is to Z m not changed and give the m microorganisms used a different optimum growth temperature T w having at each of the process cycles Zi to Z, in the execution of the first process cycle Zi microorganisms are injected with the highest Tw, and each time the process cycle Z is carried out, microorganisms are injected which have a lower optimal growth temperature T w than the microorganisms injected in the preceding process cycle Z.
  • FIG. 1 Schematic representation of water flooding in the course of process step (II).
  • FIG. 1 Schematic representation of the closure of the first flood zone
  • Figure 3 Schematic representation of the formation of a new flood zone after closing the first flood zone.
  • the process of the present invention is applied after the primary oil production has ceased due to the inherent pressure of the reservoir and the pressure in the reservoir is maintained by injecting aqueous flooding media. It is particularly suitable for those deposits in which water flooding does not lead to a satisfactory result, because the oil yield is too low. This may be the case, for example, for deposits which are low permeable and / or the oil is not very mobile, so that it can not or only badly be pushed out by the flood water. However, the method is not limited to use in such deposits. deposits
  • the oil reservoirs may be deposits for all grades of oil, such as those for light or heavy oil, provided that the reservoir temperatures (T L ) are in the range of 45 ° C to 120 ° C, preferably 50 ° C to 100 ° C, more preferably 50 ° C to 80 ° C.
  • reservoir temperature is meant the naturally prevailing temperature in the reservoir. It can be changed by the method steps described below.
  • Drilled production well and at least one injection well As a rule, a deposit is provided with several injection wells and possibly multiple production wells.
  • the injection wells allow aqueous flooding media to be injected into the oil reservoir, and production wells (also called production wells) are used to extract oil from the reservoir.
  • production wells also called production wells
  • the aqueous flooding media used in each of the individual process steps are described below. According to the invention are for Injecting the aqueous flooding media in the process steps described below always used the same injection wells; so it will not be drilled new injection wells.
  • injection well or production well
  • at least one injection well or “at least one production well” should be meant.
  • phase-pure petroleum does not mean phase-pure petroleum, but rather the usual emulsions comprising oil and formation water, which are conveyed from crude oil reservoirs. The oil and water phases are separated from one another after conveying in a manner known in principle ,
  • Process Cycles Z The process according to the invention comprises m process cycles Zi to Z m , where m> 2. In other words, the method comprises at least two process cycles Z.
  • Each of the process cycles Zi to Z m comprises at least two process steps (I) and (II), which are each carried out alternately several times in succession.
  • step (I) suitable microorganisms are injected in formation capable of mobilizing petroleum in the formation.
  • process step (II) oil is pumped by water flooding.
  • the steps (I) and (II) are carried out alternately several times in succession, ie at least twice.
  • Each of the cycles Zi to Z m thus comprises at least the steps (I) - (II) - (I) - (II).
  • step (I) the crude oil formation is treated with suitable microorganisms for the mobilization of crude oil by injecting suitable microorganisms into the deposit.
  • suitable microorganisms are in particular bacteria.
  • first geophysical and biochemical investigations of petroleum formation should be carried out.
  • the temperature distribution of petroleum formation is determined, at least in the area between the injection well and the production well.
  • Methods for determining the temperature distribution of a crude oil deposit are known in principle to the person skilled in the art. It is usually carried out from temperature measurements at specific points of the formation in combination with simulation calculations, which is taken into account in the simulation calculations, inter alia, in the formation of introduced amounts of heat and the amount of heat dissipated from the formation.
  • biochemical A- The presence and amount of aerobic and anaerobic microorganisms in the borehole close to the injection well and the production well can be determined by means of analyzes.
  • injected microorganisms can be both aerobic as well as anaerobic, preferably anaerobic microorganisms.
  • nutrients and optionally an oxygen source are injected into the petroleum formation.
  • the components are formulated in a suitable manner in an aqueous medium for this purpose.
  • the three components, microorganisms, nutrient solution and, optionally, an oxygen-containing gas can be injected together, or also successively in individual portions, so that microorganisms, nutrient solution and, optionally, the oxygen source mix together only in the formation.
  • An oxygen-containing gas may be injected as such or it may preferably be an oxygen-containing flood medium, in particular oxygen-containing water or sols injected.
  • the concentration of dissolved oxygen in the aqueous flooding medium, in particular water may for example be 0.05 to 0.5 m 3 oxygen / m 3 flooding medium.
  • the injection of an oxygen source, preferably an oxygen-containing gas takes place when using aerobic microorganisms and is omitted when using anaerobic microorganisms. Suitable microorganisms for mobilizing petroleum in a petroleum formation are the
  • the mobilization of petroleum may be due to one or more of the following mechanisms: formation of surfactants, reduction of petroleum viscosity by degradation of high molecular weight hydrocarbons, formation of CO2 and / or methane, formation of organic acids capable of attacking the rock formation and thus new ones Creating flow paths or by the separation of the petroleum from the rock surface.
  • suitable microorganisms include anaerobic members of various genera such as Clostridium sp., Bacillus sp., Desulfovibrio sp., Arthrobacter sp., Mycobacterium sp., Micrococcus sp., Brevibacillus sp., Actinomyces sp. or Pseudomonas sp.
  • Suitable nutrient solutions for microorganisms are known in principle to the person skilled in the art. They contain, for example, phosphate or ammonium salts.
  • They may contain as main components, for example NaN0 3 , KN0 3 , NH 4 N0 3 , Na 2 HPO 4 , NH 4 Cl, trace elements such as B, Zn, Cu, Co, Mg, Mn, Fe, Mo, W, Ni, Se, vitamins such as Folic acid, ascorbic acid, riboflavin, electron acceptors such as S0 4 2_ , N0 3 2 , Fe +3 , humic acids, mineral oxides, quinone compounds or combinations thereof.
  • trace elements such as B, Zn, Cu, Co, Mg, Mn, Fe, Mo, W, Ni, Se
  • vitamins such as Folic acid, ascorbic acid, riboflavin
  • electron acceptors such as S0 4 2_ , N0 3 2 , Fe +3 , humic acids, mineral oxides, quinone compounds or combinations thereof.
  • the maximum growth rate of microorganisms depends on the temperature.
  • the temperature at which the growth of microorganisms is greatest will be referred to as Tw.
  • Tw The temperature at which the growth of microorganisms is greatest.
  • the person skilled in the art distinguishes between different classes of microorganisms, namely psychrophilic, mesophilic, thermophilic and hyperthermophilic bacteria, wherein the temperature ranges of maximum growth rate may be slightly differently defined depending on the literature citation. Table 3 below shows a common classification to be used for the present invention.
  • Table 2 Minimum, maximum and optimal growth temperature for different classes of microorganisms.
  • Table 3 shows some microorganisms, each having an optimum growth temperature:
  • the flood water used may be any type of water, for example, fresh water, salt water or brine, and the water may optionally also contain other additives.
  • the flood water used for injection has a temperature of less than 45 ° C, typically less than 25 ° C and, for example, less than 20 ° C. It may, for example, be seawater. The duration of the flood depends on the conditions in the formation; it can take months or even years.
  • steps (I) and (II) are carried out n times successively per cycle, where n> 2 and the number n can assume different values for each cycle.
  • n is a number from 2 to 5, preferably 2 or 3
  • the sequence of the process steps may therefore preferably be (I) - (II) - (I) - (II) or (I) - (II) - (I) - (II) - (I) - (II).
  • Each cycle thus includes at least two M EOR process steps, each followed by water floods.
  • the optimum growth temperature Tw of the microorganisms used during a cycle in the process steps (I) is not changed within one cycle, i. The same microorganisms are used during each cycle.
  • the floodwater pushes the mobilized petroleum in the direction of the production well, through which it can be removed.
  • Water is injected into the injection well (1) from there in the direction of the production well (2) and presses oil from the pores in the direction of the production well.
  • the flow direction is indicated by the arrows (3).
  • oil is at least partially displaced by the water front.
  • the direction of the water front (3) as well as the size and location of the zone (4) are determined by the conditions in the deposit, for example the spatial dynamics of the permeability index, the fracture or local geological disturbances.
  • the zone (4) may have a complicated branched shape, especially if there are multiple injection wells for water and multiple production wells on that section.
  • the flood water usually does not press the crude oil in front of it in a uniform manner. The reason for this is that even in the flow zone the permeability is generally not uniform. If more porous areas are present, for example fine gaps, fractures or cracks, the water preferably flows through these zones of lower flow resistance.
  • the oil may be only partially removed from pores. For example, an oil droplet can remain in a pore, which is no longer carried along by the water flowing through this pore. With increasing duration of water flooding, More and more preferential flood paths for the water are forming.
  • the method according to the invention comprises m process cycles Zi to Z m . At least two of the process cycles are carried out, ie m> 2 applies.
  • m is a number from 2 to 5, preferably 2 or 3.
  • the microorganisms injected in each process cycle Zi to Z m have a different optimal growth temperature Tw.
  • Tw optimal growth temperature
  • the optimum growth temperature Tw of the first injected portion of microorganisms is expediently dimensioned such that it corresponds approximately to the natural reservoir temperature TL, which lies between 45 ° C. and 120 ° C.
  • Tw and TL are about the same, the microorganisms in the formation grow fastest and thus oil in the formation is also well mobilized.
  • thermophilic and / or hyperthermophilic microorganisms can be used, depending on the TL.
  • thermophilic bacteria such as a strain selected from the group of Streptococcus thermophilus, Geobacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus, Streptomyces thermogriseus, Clostridium stercorarium, Thermovorax subterraneus or Geothermobacter ehrlichii.
  • the flood water used for injection is comparatively cold and has a temperature of less than 45 ° C, as a rule, less than 25, as shown above ° C and, for example, less than 20 ° C.
  • the temperature distribution in the crude oil formation changes with increasing duration of the flooding.
  • the temperature of the deposit at the location of the injection well decreases from the originally prevailing reservoir temperature TL.
  • the flood water in the direction of the production well ie the zone (4)
  • other areas of the flow-through zone can cool down.
  • the cooling effect at the injection well is strongest and decreases with increasing distance from the production well.
  • the temperature of the flooded zone may well drop to 25 to 45 ° C over time.
  • microorganisms having a lower optimum growth temperature Tw than in the first cycle are used in order to take account of this cooling of the petroleum formation in the flooded region.
  • T w should therefore be chosen to be about TF.
  • mesophilic microorganisms can be injected.
  • a storage temperature TL in the range of 50 to 80 ° C as described above, one can select the method after lowering the temperature to 30 ° C to 40 ° C, for example, with mesophilic bacteria selected from the group of Escherichia coli, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida, Salmonella enterica or Micrococcus luteus.
  • mesophilic bacteria selected from the group of Escherichia coli, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida, Salmonella enterica or Micrococcus luteus.
  • a new cycle Z 3 can be started again, in which microorganisms are used with a further reduced Tw.
  • microorganisms for example, psychrophilic microorganisms can be used.
  • the method can be selected after the temperature has dropped below 25 ° C., for example using psychrophilic bacteria from the group of Flavobacterium antarcticum, Photobacterium profundum , Shewanella benthica, Chlamydomonas nivalis, Flavobacterium frigidarium, Leptothrix mobilis or Bacillus marinus.
  • the cycles can, in principle, be executed repeatedly m times, reducing Tw every time compared to Twe's previous cycle.
  • the process cycles Z are preferably carried out two or three times in succession, more preferably twice.
  • the formation is treated in accordance with the decreasing temperature of the flood zone TF, respectively, with microorganisms adapted Tw and thus achieves a particularly good de-oiling.
  • the method optionally comprises an additional process step (III).
  • process step (III) highly permeable regions of the formation can be blocked.
  • the highly permeable regions are essentially the zone through which flows through in the region between the at least one injection bore and the at least one production bore, that is to say the zone which has only formed by carrying out the process cycles Z.
  • aqueous formulations are injected through the injection well into the formation, which can cause the highly permeable regions to become closed.
  • the blocking of highly permeable regions of the formation is preferably carried out by injecting at least one aqueous, gel-forming formulation (F) through the injection well, the formulations forming highly viscous gels after being pressed into the deposit under the influence of the reservoir temperature. After being injected into the formation, the formulations (F) naturally flow essentially through the highly permeable regions and close them after the gel has formed. This is shown schematically in Figure 2.
  • a gel plug (5) seals the high permeability areas between the injection and production wells.
  • the aqueous gel-forming formulations (F) comprise, in addition to water, one or more different water-soluble or water-dispersible chemical components which are responsible for gelation. It is preferably at least two different components. These may be both inorganic components and organic components, and of course also combinations of inorganic and organic components.
  • these may be formulations based on water-soluble polymers, as disclosed, for example, in US Pat. No. 4,844,168, US Pat. No. 6,838,417 B2 or US Pat. No. 2008/0035344 A1, or formulations based essentially on inorganic components, such as, for example, SU 1 654 554 A1, US Pat. No. 4,889,563, RU 2 066 743 C1, WO 2007/135617, US Pat. No. 7,273,101 B2 or RU 2 339 803 C2. Suitable formulations are also commercially available.
  • the temperature starting from gelation (hereinafter referred to as TGei) and the time at which this happens (hereinafter called tGei) can be influenced, for example, by the nature and concentration of the components. They can be adjusted so that between 20 ° C and 120 ° C, preferably 30 to 120 ° C and more preferably 40 to 120 ° C gels are formed. The cited citations contain information. The formulations can thus be adjusted so that the formulations form gels at the desired location of the highly permeable areas and block the high-permeability areas.
  • formulation (F) is an acidic aqueous formulation, preferably having a pH ⁇ 5, which comprises at least
  • a water-soluble activator comprising, at a temperature T> TG, an increase in the pH of the aqueous solution.
  • the formulation may optionally include other water-miscible organic solvents. Examples of such solvents include alcohols.
  • the formulations (F) should comprise at least 80% by weight of water with respect to the sum of all solvents of the formulation, preferably at least 90% by weight and more preferably at least 95% by weight. Most preferably, only water should be present.
  • the dissolved metal compound is preferably aluminum compounds, in particular dissolved aluminum (III) salts, such as, for example, aluminum (III) chloride, aluminum (III) nitrate, aluminum (III) sulfate, aluminum (III) acetate or aluminum (III ) acetylacetonate.
  • dissolved aluminum (III) salts such as, for example, aluminum (III) chloride, aluminum (III) nitrate, aluminum (III) sulfate, aluminum (III) acetate or aluminum (III ) acetylacetonate.
  • it may also be partially hydrolyzed aluminum (III) salts, such as, for example, aluminum (III) hydroxychloride.
  • the pH of the formulation is generally ⁇ 5, preferably ⁇ 4.5.
  • Suitable water-soluble activators are all compounds which, on heating to a temperature T> TGei, release bases in an aqueous medium or bind acids and thus ensure an increase in the pH of the solution.
  • water-insoluble gels are formed, which comprise metal ions, hydroxide ions and optionally further components.
  • an aluminum hydroxide or oxide hydrate gel can form, in which, of course, further components, such as for example the anions of the aluminum salt used, may comprise.
  • urea substituted ureas such as ⁇ , ⁇ '-alkyl ureas, in particular ⁇ , ⁇ '-dimethylurea, Hexamethylentetra- min (urotropin) or cyanates
  • urea substituted urea substances or hexamethylenetetramine urea, for example hydrolyzed in aqueous Medium to ammonia and CO2.
  • mixtures of several different activators can be used. It is preferably urea and / or hexamethylenetetramine.
  • the formulations may further comprise other components which can accelerate or retard gelation. Examples include other salts or naphthenic acids.
  • concentrations of the metal compounds used are selected by the skilled person so that a gel forms with the desired viscosity. He will therefore use the activator in such a concentration that a sufficient amount of base can be formed to lower the pH so much that a gel can actually precipitate. Furthermore, it is also possible to determine the gel formation time tGei by way of the amounts or the proportions. The higher the concentration of the activator, the greater the rate of gelation at a given metal compound concentration. This connection can the
  • Gel-forming formulations which are particularly suitable for low storage temperatures, can be obtained by replacing urea as an activator in whole or in part by urotropin (hexamethylenetetramine) as an activator. Urotropin also releases ammonia under reservoir conditions. Such gel-forming formulations also lead
  • Typical aqueous formulations may comprise 4 to 16% by weight of urea, 2 to 8% by weight of urotropin and 2 to 4% by weight of aluminum chloride or nitrate (calculated as the anhydrous salt) and water or salt water.
  • Such formulations are disclosed, for example, in RU 2 066 743 C1.
  • Table 6 below presents some of the formulations disclosed in RU 2,066,743 C1, pages 5 to 7 and their gelation at different temperatures.
  • the described preferred formulations based on dissolved metal compounds, in particular aluminum salts and activators have the advantage that inorganic gels are formed.
  • the gels are stable up to temperatures of 300 ° C.
  • the inorganic gels can also be removed from the formation very easily by injecting acid into the formation and dissolving the gels.
  • process step (I II) After the optional execution of process step (I II), the oil production is continued, for example by flooding.
  • the oil production is carried out by repeatedly executing process cycles Z. This is shown schematically in Figure 3. It forms a new Flutzone (6), from which oil is now extracted.
  • the process cycles Z to Z m - are carried out, where m '> 2, preferably 2 to 5 and particularly preferably 2 or 3.
  • the new flood zone (6) initially has the storage temperature or at least approximately the storage temperature and T w is set accordingly.

Abstract

Process for recovering petroleum from petroleum reservoirs by injection of aqueous flooding media into a petroleum formation through injection wells and extraction of petroleum through production wells, where the process comprises a plurality of cycles of process steps in which oil-mobilizing microorganisms and flooding water are alternately injected into the reservoir. Processes in which highly permeable regions of the petroleum formation are additionally blocked.

Description

Mehrstufiges Verfahren zur Förderung von Erdöl unter Verwendung von Mikroorganismen  Multi-stage process for the extraction of petroleum using microorganisms
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus Erdöllagerstätten durch Injizieren von wässrigen Flutmedien in eine Erdölformation durch Injektionsbohrungen und Entnahme von Erdöl durch Produktionsbohrungen, wobei das Verfahren mehrere Zyklen von Verfahrensschritten umfasst, bei dem man in die Lagerstätte abwechselnd Öl mobilisierende Mikroorganismen sowie Flutwasser injiziert. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren, bei dem man zusätzlich hochpermeable Bereiche der Erdölformation blockiert. The present invention relates to a method of extracting petroleum from oil reservoirs by injecting aqueous flooding media into a petroleum formation by injection drilling and withdrawal of petroleum through production wells, the method comprising several cycles of process steps alternately involving oil mobilizing microorganisms and flood water injected. It further relates to a process in which one additionally blocks highly permeable regions of the petroleum formation.
In natürlichen Erdölvorkommen liegt Erdöl in Hohlräumen poröser Speichergesteine vor, welche zur Erdoberfläche hin von undurchlässigen Deckschichten abgeschlossen sind. Neben Erdöl, inklusive Anteilen von Erdgas enthält eine Lagerstätte weiterhin mehr oder weniger stark salzhaltiges Wasser. Bei den Hohlräumen kann es sich um sehr feine Hohlräume, Kapillaren, Poren oder dergleichen handeln, beispielsweise solche mit einem Durchmesser von nur ca. 1 μΐη; die Formation kann daneben aber auch Bereiche mit Poren größeren Durchmessers und/oder natürliche Brüche aufweisen. In natural oil deposits, petroleum is present in cavities of porous reservoirs which are closed to the earth's surface by impermeable facings. In addition to crude oil, including natural gas, a deposit will continue to contain more or less saline water. The cavities may be very fine cavities, capillaries, pores or the like, for example those having a diameter of only about 1 μΐη; however, the formation may also have areas of larger diameter pores and / or natural fractures.
Nach dem Niederbringen der Bohrung in die ölführenden Schichten fließt das Öl zunächst auf- grund des natürlichen Lagerstättendruckes zu den Förderbohrungen und gelangt eruptiv an die Erdoberfläche. Diese Phase der Erdölförderung wird vom Fachmann Primärförderung genannt. Bei schlechten Lagerstättenbedingungen, wie beispielsweise einer hohen Ölviskosität, schnell abfallendem Lagerstättendruck oder großen Fließwiderständen in den ölführenden Schichten, kommt die Eruptivförderung schnell zum Erliegen. Mit der Primärförderung können im Durch- schnitt nur 2 bis 10 % des ursprünglich in der Lagerstätte vorhandenen Öles gefördert werden. Bei höher viskosen Erdölen ist eine eruptive Produktion in der Regel überhaupt nicht möglich. After the hole has been drilled into the oil-bearing strata, the oil first flows to the production wells due to the natural deposit pressure and reaches the earth surface eruptively. This phase of crude oil production is called by the specialist primary production. With poor reservoir conditions, such as a high oil viscosity, rapidly decreasing reservoir pressure or large flow resistance in the oil-bearing layers, the eruption promotion comes to a halt quickly. With primary production, on average only 2 to 10% of the oil originally present in the deposit can be extracted. For higher-viscosity petroleum eruptive production is usually not possible.
Um die Ausbeute zu steigern, werden daher die so genannten sekundären Förderverfahren eingesetzt. In order to increase the yield, therefore, the so-called secondary production methods are used.
Das gebräuchlichste Verfahren der sekundären Erdölförderung ist das Wasserfluten. Dabei wird durch so genannte Injektionsbohrungen Wasser in die ölführenden Schichten eingepresst. Hierdurch wird der Lagerstättendruck künstlich erhöht und das Öl von den Injektionsbohrungen aus zu den Förderbohrungen gedrückt. Durch Wasserfluten kann der Ausbeutungsgrad unter bestimmten Bedingungen wesentlich gesteigert werden. The most common method of secondary oil production is water flooding. In the process, water is injected into the oil-carrying layers through so-called injection bores. This artificially increases the reservoir pressure and forces the oil from the injection wells to the production wells. By flooding, the degree of exploitation can be significantly increased under certain conditions.
Es ist bekannt, die Erdölausbeute durch den Einsatz geeigneter Chemikalien als Hilfsmittel zur Ölförderung zu steigern. Mithilfe dieser Maßnahmen soll die Mobilität des Erdöls in der Formation erhöht werden, so dass es beim Wasserfluten leichter aus der Formation herausgedrückt werden kann. Diese Phase der Erdölförderung wird häufig als„Tertiäre Ölförderung" oder„En- hanced Oil Recovery" (EOR) bezeichnet. Beispielsweise kann man hierzu die Grenzflächenspannung σ zwischen dem Erdöl und der wässrigen Phase durch den Zusatz von geeigneten Tensiden absenken und dadurch die Mobilität der Ölphase erhöhen. Diese Technik ist auch als „Tensidfluten" bekannt. Eine Übersicht von Techniken zur tertiären Ölförderung findet sich beispielsweise im Journal of Petroleum Science and Engineering 19 (1998) 265-280. It is known to increase the oil yield by using suitable chemicals as auxiliaries for oil production. These measures are designed to increase the mobility of the oil in the formation so that it can be more easily pushed out of the formation as it floods. This phase of oil production is often referred to as "tertiary oil recovery" or "enhanced oil recovery" (EOR). For example, one can lower for this purpose the interfacial tension σ between the petroleum and the aqueous phase by the addition of suitable surfactants and thereby increase the mobility of the oil phase. This technique is also called A review of tertiary oil production techniques can be found, for example, in the Journal of Petroleum Science and Engineering 19 (1998) 265-280.
Als eine weitere Technik der tertiären Erdölförderung ist bekannt, zur Steigerung der Erdölaus- beute Mikroorganismen, insbesondere Bakterien einzusetzen. Diese Technik ist als„Microbial Enhanced Oil Recovery" (MEOR) bekannt. Hierbei injiziert man entweder geeignete Mikroorganismen, Nährstoffe für die Mikroorganismen sowie gegebenenfalls Sauerstoff in die Erdölformation oder man fördert das Wachstum bereits in der Erdölformation enthaltender Mikroorganismen durch Injektion von Nährstoffen sowie gegebenenfalls Sauerstoff. Another technique of tertiary mineral oil production is known to use microorganisms, in particular bacteria to increase the oil yield. This technique is known as "Microbial Enhanced Oil Recovery" (MEOR), which either injects suitable microorganisms, nutrients for the microorganisms and possibly oxygen into the petroleum formation, or promotes the growth of microorganisms already contained in the petroleum formation by injecting nutrients and possibly oxygen ,
Es sind verschiedene Mechanismen bekannt, aufgrund derer Bakterien die Mobilität von Erdöl erhöhen können, wie beispielsweise durch die Bildung von Tensiden, Reduktion der Viskosität des Erdöls durch Abbau von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, Bildung von CO2, Bildung organischer Säuren, welche die Gesteinsformation angreifen können und somit neue Fließwege schaffen oder durch die Ablösung des Erdöls von der Gesteinsoberfläche. Verfahren zu MEOR sowie hierzu geeignete Mikroorganismen sind beispielsweise in US 4,475,590, US 4,905,761 oder US 6,758,270 B1 offenbart. There are several known mechanisms by which bacteria can increase the mobility of petroleum, such as by the formation of surfactants, reducing the viscosity of petroleum by degradation of high molecular weight hydrocarbons, formation of CO2, formation of organic acids, which can attack the rock formation and thus create new flow paths or by the separation of the petroleum from the rock surface. Processes for MEOR and microorganisms suitable for this purpose are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 4,475,590, 4,905,761 or 6,758,270 B1.
RU 2 060 371 C1 offenbart ein Verfahren zum Fördern von Erdöl unter Verwendung von Mikro- Organismen aus einer Lagerstätte mit inhomogener Permeabilität, welche mindestens eine Injektions- und mindestens eine Förderbohrung aufweist. Bei dem beschriebenen Verfahren wird der Lagerstättendruck periodisch erhöht und erniedrigt. In Phasen der Druckerhöhung wird zum Aktivieren von in der Erdölformation enthaltenen Mikroorganismen eine Nährlösung in die Erdölformation injiziert. Anschließend wird die Injektionsbohrung geschlossen. Durch die Entnahme von Erdöl bzw. Wasser-Gemischen durch die Produktionsbohrung reduziert sich der Druck wieder. RU 2 060 371 C1 discloses a method of conveying petroleum using microorganisms from a reservoir of inhomogeneous permeability, which has at least one injection and at least one production well. In the described method, the reservoir pressure is periodically increased and decreased. In phases of pressure increase, a nutrient solution is injected into the petroleum formation to activate microorganisms contained in the petroleum formation. Subsequently, the injection well is closed. By removing oil or water mixtures through the production bore, the pressure is reduced again.
RU 2 194 849 C1 offenbart ein Verfahren zum Fördern von Erdöl unter Verwendung von Mikroorganismen aus einer Lagerstätte mit inhomogener Permeabilität, welche mindestens eine In- jektions- und mindestens eine Förderbohrung aufweist. Bei dem beschriebenen Verfahren wird der Lagerstättendruck periodisch erhöht und erniedrigt. In Phasen der Druckerhöhung werden jeweils durch die Injektions- und die Produktionsbohrung Mikroorganismen sowie Nährlösung in die Formation eingepresst, in Phasen der Druckerniedrigung wird die Injektionsbohrung verschlossen und durch die Produktionsbohrung der Formation Flüssigkeit entnommen. Bevorzugt werden mesophile Bakterien in die Injektionsbohrung eingepresst und thermophile Bakterien in die Produktionsbohrung. Nachteilig an diesem Verfahren ist die geringe Effizienz, da die Produktionsbohrung nicht durchgehend Öl produziert, sondern regelmäßig abgeschaltet wird. RU 2 194 849 C1 discloses a method for conveying petroleum using microorganisms from a reservoir with inhomogeneous permeability, which has at least one injection and at least one production well. In the described method, the reservoir pressure is periodically increased and decreased. In phases of pressure increase, microorganisms and nutrient solution are respectively injected into the formation through the injection and production bores. In phases of pressure reduction, the injection well is closed and liquid is withdrawn through the production well of the formation. Preferably, mesophilic bacteria are injected into the injection well and thermophilic bacteria are introduced into the production well. A disadvantage of this method is the low efficiency, since the production well does not produce continuous oil, but is switched off regularly.
Ru 2 204 014 C1 offenbart ein Verfahren zum Fördern von Erdöl, bei dem man eine Nährlösung sowie Kohlenstoff oxidierende Bakterien in eine Erdölformation injiziert und anschließend ein biotechnologisch hergestelltes Polyacrylamid zusammen mit einem Vernetzer. Beim Wasserfluten können aber noch weitere Schwierigkeiten auftreten. Im Idealfalle soll eine von der Injektionsbohrung ausgehende Wasserfront das Öl gleichmäßig über die gesamte Erdölformation zur Produktionsbohrung drücken. In der Praxis weist eine Erdölformation aber Bereiche mit unterschiedlich hohem Fließwiderstand auf. Neben feinporösen ölgesättigten Spei- chergesteinen mit einem hohen Fließwiderstand für Wasser existieren auch Bereichen mit niedrigem Fließwiderstand für Wasser, wie beispielsweise natürliche oder künstliche Brüche oder sehr permeable Bereiche im Speichergestein. Bei derartigen permeablen Bereichen kann es sich auch um bereits entölte Bereiche handeln. Beim Wasserfluten fließt das eingepresste Flutwasser naturgemäß hauptsächlich durch Fließwege mit niedrigem Fließwiderstand von der In- jektionsbohrung zur Produktionsbohrung. Dies hat zur Folge, dass die feinporösen ölgesättigten Lagerstättenbereiche mit hohem Fließwiderstand nicht mehr geflutet werden, und dass über die Produktionsbohrung zunehmend mehr Wasser und weniger Erdöl gefördert wird. Der Fachmann spricht in diesem Zusammenhang von einer„Verwässerung der Produktion". Die genannten Effekte sind bei schweren bzw. viskosen Erdöle besonders ausgeprägt. Je höher die Erdöl- Viskosität, desto wahrscheinlicher ist die schnelle Verwässerung der Produktion. Ru 2 204 014 C1 discloses a method for pumping petroleum, in which a nutrient solution and carbon-oxidizing bacteria are injected into a petroleum formation and subsequently a biotechnologically produced polyacrylamide together with a crosslinker. When flooding but still more difficulties can occur. Ideally, a water front emanating from the injection well should press the oil evenly across the entire petroleum formation to the production well. In practice, however, a petroleum formation has regions with different high flow resistance. In addition to finely porous, oil-saturated reservoir rocks with a high flow resistance for water, there are also areas with low resistance to flow for water, such as natural or artificial fractures or very permeable areas in the reservoir rock. Such permeable areas may also be de-oiled areas. In the case of water flooding, the injected flood water naturally flows mainly through flow paths with low flow resistance from the injection well to the production well. As a result, the fine-pored, high-resistance, oil-saturated reservoir regions are no longer flooded, and increasingly more water and less oil are being pumped through the production well. In this context, the expert speaks of a "dilution of production." The above effects are particularly pronounced in heavy or viscous petroleum: the higher the petroleum viscosity, the more likely the rapid dilution of production.
Im Stand der Technik sind daher Maßnahmen bekannt, derartige hoch permeable Zonen zwischen Injektionsbohrungen und Produktionsbohrungen mittels geeigneter Maßnahmen zu schließen. Hierdurch werden hoch permeable Zonen mit geringem Fließwiderstand blockiert und das Flutwasser dazu gedrängt, wieder die ölgesättigten, niedrig permeablen Schichten zu durchströmen. Derartige Maßnahmen sind auch als so genannte„Conformance Control" bekannt. Einen Überblick über Maßnahmen zur„Conformance Control" geben Borling et al. In the prior art, therefore, measures are known to close such highly permeable zones between injection wells and production wells by means of suitable measures. This blocks highly permeable zones with low resistance to flow and forces the flood water back through the oil-saturated, low-permeability layers. Such measures are also known as "conformance control." An overview of measures for "conformance control" is given by Borling et al.
„Pushing out the oil with Conformance Control" in Oilfield Review (1994), Seiten 44 ff.. Zur„Conformance Control" können vergleichsweise niedrig viskose Formulierungen bestimmter chemischer Stoffe eingesetzt, die sich leicht in die Formation einpressen lassen, und deren Viskosität erst nach dem Einpressen in die Formation unter den in der Formation herrschenden Bedingungen deutlich ansteigt. Derartige Formulierungen enthalten zur Viskositätssteigerung geeignete anorganische oder organische bzw. polymere Komponenten. Die Viskositätssteige- rung der eingepressten Formulierung kann einerseits einfach zeitverzögert auftreten. Es sind aber auch Formulierungen bekannt, bei denen die Viskositätssteigerung im Wesentlichen durch den Temperaturanstieg ausgelöst wird, wenn sich die eingepresste Formulierung in der Lagerstätte allmählich auf die Lagerstättentemperatur erwärmt. Formulierungen, deren Viskosität erst unter Formationsbedingungen ansteigt, sind beispielsweise als„Thermogele" oder„delayed gelling System" bekannt. Oilfield Review (1994), pages 44 et seq. "Conformance Control" can be achieved by using comparatively low-viscosity formulations of certain chemical substances which can easily be pressed into the formation and their viscosity only after Pressing into the formation under the conditions prevailing in the formation conditions significantly increases. Such formulations contain inorganic or organic or polymeric components which are suitable for increasing the viscosity. On the one hand, the viscosity increase of the pressed-in formulation can easily be delayed. However, formulations are also known in which the increase in viscosity is essentially triggered by the increase in temperature when the injected formulation in the deposit gradually heats up to the reservoir temperature. Formulations whose viscosity increases only under formation conditions are known, for example, as "thermogels" or "delayed gelling system".
SU 1 654 554 A1 offenbart Mischungen aus Aluminiumchlorid oder Aluminiumnitrat, Harnstoff und Wasser, welche in die Erdölformation injiziert werden. Bei den erhöhten Temperaturen in der Formation hydrolysiert der Harnstoff zu Kohlendioxid und Ammoniak. Durch die Freisetzung der Base Ammoniak wird der pH-Wert des Wassers deutlich erhöht und es fällt ein hochviskoses Aluminiumhydroxidgel aus, welches die hoch permeablen Zonen verstopft. US 4,889,563 offenbart die Verwendung von wässrigen Lösungen eines Aluminiumhydroxidchlorids in Kombination mit Harnstoff oder Hexamethylentetramin (Urotropin) zum Blockieren unterirdischer Erdölformationen. Auch hier führt die Hydrolyse von Harnstoff oder Hexamethylentetramin in der Formation zu einer Erhöhung des pH-Wertes und dem Ausfällen von Alumini- umhydroxid. SU 1 654 554 A1 discloses mixtures of aluminum chloride or aluminum nitrate, urea and water, which are injected into the petroleum formation. At elevated temperatures in the formation, the urea hydrolyzes to carbon dioxide and ammonia. The release of the base ammonia significantly increases the pH of the water and precipitates a high viscosity aluminum hydroxide gel which clogs the highly permeable zones. US 4,889,563 discloses the use of aqueous solutions of aluminum hydroxide chloride in combination with urea or hexamethylenetetramine (urotropin) to block subterranean petroleum formations. Again, the hydrolysis of urea or hexamethylenetetramine in the formation leads to an increase in the pH and the precipitation of aluminum hydroxide.
US 4,844,168 offenbart ein Verfahren zum Blockieren von Abschnitten von Hochtemperatur- Erdölformationen, bei dem man Polyacrylamid und ein mehrwertiges Metallion, beispielsweise Fe(lll), Al(lll), Cr(lll) oder Zr (IV) in eine Erdölformation mit einer Reservoirtemperatur von min- destens 60°C einpresst. Unter den Bedingungen in der Formation hydrolysieren die Amidgrup- pen -CONH2 teilweise zu -COOH-Gruppen, wobei die Metallionen die gebildeten -COOH- Gruppen vernetzen, so dass mit einer gewissen Zeitverzögerung ein Gel gebildet wird. US 4,844,168 discloses a method of blocking portions of high temperature petroleum formations comprising passing polyacrylamide and a polyvalent metal ion such as Fe (III), Al (III), Cr (III) or Zr (IV) into a petroleum formation having a reservoir temperature of at least 60 ° C pressed. Under the conditions in the formation, the amide groups -CONH2 partially hydrolyze to -COOH groups, the metal ions crosslinking the formed -COOH groups to form a gel with a certain time delay.
Weitere geeignete Mischungen zur„Conformance Control" sind beispielsweise von RU 2 066 743 C1 , WO 2007/135617, US 7,273,101 B2, US 6, 838,417 B2 oder US 2008/0035344 A1 offenbart. Further suitable mixtures for "conformance control" are disclosed, for example, by RU 2 066 743 C1, WO 2007/135617, US Pat. No. 7,273,101 B2, US Pat. No. 6,838,417 B2 or US 2008/0035344 A1.
Erdölformationen haben häufig keine homogene Temperaturverteilung, sondern weisen mehr oder weniger starke Temperaturgradienten auf. Derartige Temperaturgradienten können natür- liehen Ursprungs sein, sie können aber insbesondere durch Maßnahmen der sekundären und/oder tertiären Erdölförderung hervorgerufen werden. Beim Wasserfluten wird häufig mona- te- oder gar jahrelang kaltes Wasser in die Formation eingepresst. Hierdurch sinkt die Formationstemperatur in Bereich um die Injektionsbohrung in der Regel mehr oder weniger stark ab. Als typisches Beispiel ist in Tabelle 1 der Temperaturabfall der Formationstemperatur für einige Lagerstätten in Nordsibirien nach längerem Wasserfluten dargestellt: Petroleum formations often do not have a homogeneous temperature distribution, but have more or less severe temperature gradients. Such temperature gradients can be of natural origin, but they can be caused in particular by measures of secondary and / or tertiary mineral oil production. During flooding, cold water is often injected into the formation for months or even years. As a result, the formation temperature in the area around the injection well generally decreases more or less strongly. As a typical example, Table 1 shows the temperature drop of the formation temperature for some deposits in northern Siberia after prolonged flooding:
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Tabelle 1 : Lagerstättentemperaturen verschiedener sibirischer Lagerstätten S1 bis S6 nach längerem Wasserfluten. Aufgabe der Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren für MEOR bereitzustellen. Table 1: Site temperatures of various Siberian deposits S1 to S6 after prolonged flooding. The object of the invention was to provide an improved method for MEOR.
Dementsprechend wurde ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus unterirdischen Erdöllagerstätten unter Verwendung von Mikroorganismen gefunden, wobei mindestens eine Injektions- bohrung und mindestens eine Produktionsbohrung in die Lagerstätte abgeteuft sind, die Lagerstättentemperaturen (Tij im Bereich von 45°C bis 120°C liegen und man aus der Lagerstätte Erdöl fördert, indem man in die mindestens eine Injektionsbohrung wässrige Flutmedien injiziert und durch die mindestens eine Produktionsbohrung Erdöl fördert, und wobei das Verfahren mindestens m Verfahrenszyklen Zi bis Zm umfasst, wobei Accordingly, a process for extracting oil from subterranean oil reservoirs using microorganisms has been found, with at least one injection well and at least one production well drilled into the reservoir, reservoir temperatures (T ij ranging from 45 ° C to 120 ° C and from the reservoir oil promotes by injecting into the at least one injection well aqueous flood media and promotes oil through the at least one production well, and wherein the method comprises at least m cycles Zi to Z m , wherein
• jeder der Verfahrenszyklen Zi bis Zm die Verfahrensschritte • each of the process cycles Zi to Z m the process steps
Mobilisierung von Erdöl in der Formation durch Injizieren von mindestens einer wässrigen Formulierung von Öl mobilisierenden Mikroorganismen, Nährstoffen sowie optional einer Sauerstoffquelle, wobei die Mikroorganismen eine optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen, und Mobilizing petroleum in the formation by injecting at least one aqueous formulation of oil mobilizing microorganisms, nutrients, and optionally an oxygen source, the microorganisms having an optimal growth temperature Tw, and
(II) Injizieren von Flutwasser mit einer Temperatur < 45°C umfasst, (II) injecting flood water having a temperature <45 ° C,
• die Zahl der Zyklen m > 2 ist, • the number of cycles m> 2,
• man pro Zyklus Zi bis Zm die Verfahrensschritte (I) und (II) jeweils mehrfach nacheinander alternierend ausführt, und • one per cycle Zi to Z m, the process steps (I) and (II) in each case repeatedly alternately performs, and
• Tw der injizierten Mikroorganismen während der Durchführung jeweils eines der Zyklen Zi bis Zm nicht verändert wird, und wobei man die bei jedem der Verfahrenszyklen Zi bis Zm eingesetzten Mikroorganismen eine andere optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen, bei der Ausführung des ersten Verfahrenszyklus Zi Mikroorganismen mit der höchsten Tw injiziert werden, und bei jeder erneuten Ausführung des Verfahrenszyklus Z Mikroorganismen injiziert, die eine niedrigere optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen als die im vorangegangenen Verfahrenszyklus Z injizierten Mikroorganismen. Verzeichnis der Abbildungen: • Tw of the injected microorganisms during the implementation of one of the cycles Zi is to Z m not changed and give the m microorganisms used a different optimum growth temperature T w having at each of the process cycles Zi to Z, in the execution of the first process cycle Zi microorganisms are injected with the highest Tw, and each time the process cycle Z is carried out, microorganisms are injected which have a lower optimal growth temperature T w than the microorganisms injected in the preceding process cycle Z. List of pictures:
Abbildung 1 Schematische Darstellung des Wasserflutens im Zuge von Verfahrensschritt (II). Figure 1 Schematic representation of water flooding in the course of process step (II).
Abbildung 2 Schematische Darstellung des Verschließens der ersten Flutzone Figure 2 Schematic representation of the closure of the first flood zone
durch Gele.  through gels.
Abbildung 3 Schematische Darstellung der Ausbildung einer neuen Flutzone nach dem Verschließen der ersten Flutzone. Figure 3 Schematic representation of the formation of a new flood zone after closing the first flood zone.
Zu der Erfindung ist im Einzelnen das Folgende auszuführen: More specifically, the following is to be accomplished for the invention:
Das erfindungsgemäße Verfahren wird angewandt, nachdem die primäre Erdölförderung aufgrund des Eigendrucks der Lagerstätte zum Erliegen gekommen ist, und der Druck in der Lagerstätte durch Injizieren von wässrigen Flutmedien aufrecht erhalten wird. Es eignet sich insbesondere für solche Lagerstätten, bei denen Wasserfluten zu keinem befriedigenden Ergebnis führt, weil die Ölausbeute zu gering ist. Dies kann beispielsweise bei Lagerstätten der Fall sein, welche niedrig permeabel sind und/oder das Öl wenig mobil ist, so dass es durch das Flutwasser nicht oder nur schlecht herausgedrückt werden kann. Das Verfahren ist aber nicht auf die Anwendung in solchen Lagerstätten beschränkt. Lagerstätten The process of the present invention is applied after the primary oil production has ceased due to the inherent pressure of the reservoir and the pressure in the reservoir is maintained by injecting aqueous flooding media. It is particularly suitable for those deposits in which water flooding does not lead to a satisfactory result, because the oil yield is too low. This may be the case, for example, for deposits which are low permeable and / or the oil is not very mobile, so that it can not or only badly be pushed out by the flood water. However, the method is not limited to use in such deposits. deposits
Bei den Erdölagerstätten kann es sich um Lagerstätten für alle Sorten von Öl handeln, beispielsweise um solche für leichtes oder für schweres Öl, mit der Maßgabe, dass die Lagerstättentemperaturen (TL) im Bereich von 45°C bis 120°C, bevorzugt 50°C bis 100°C, besonders bevorzugt 50°C bis 80°C. Unter Lagerstättentemperatur ist die natürlich vorherrschende Temperatur in der Lagerstätte gemeint. Sie kann durch die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte verändert werden. The oil reservoirs may be deposits for all grades of oil, such as those for light or heavy oil, provided that the reservoir temperatures (T L ) are in the range of 45 ° C to 120 ° C, preferably 50 ° C to 100 ° C, more preferably 50 ° C to 80 ° C. By reservoir temperature is meant the naturally prevailing temperature in the reservoir. It can be changed by the method steps described below.
Verfahren method
Zur Ausführung des Verfahrens werden in die Erdöllagerstätte mindestens eine To carry out the process at least one
Produktionsbohrung und mindestens eine Injektionsbohrung abgeteuft. In der Regel wird eine Lagerstätte mit mehreren Injektionsbohrungen und gegebenenfalls mit mehreren Produktionsbohrungen versehen. Durch die Injektionsbohrungen können wässrige Flutmedien in die Erdöllagerstätte injiziert werden, und durch die Produktionsbohrungen (auch Förderbohrung genannt) wird der Lagerstätte Erdöl entnommen. Die in den einzelnen Verfahrensschritten jeweils eingesetzten wässrigen Flutmedien werden nachfolgend beschrieben. Erfindungsgemäß werden zum Injizieren der wässrigen Flutmedien in den nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten immer die gleichen Injektionsbohrungen verwendet; es werden also nicht neue Injektionsbohrungen gebohrt. Es soll nachfolgend nicht darauf ankommen, ob die Begriffe„Injektionsbohrung" bzw.„Produktionsbohrung" nachfolgend im Singular oder Plural verwendet werden, sondern es soll jeweils„mindestens eine Injektionsbohrung" bzw.„mindestens eine Produktionsbohrung" gemeint sein. Drilled production well and at least one injection well. As a rule, a deposit is provided with several injection wells and possibly multiple production wells. The injection wells allow aqueous flooding media to be injected into the oil reservoir, and production wells (also called production wells) are used to extract oil from the reservoir. The aqueous flooding media used in each of the individual process steps are described below. According to the invention are for Injecting the aqueous flooding media in the process steps described below always used the same injection wells; so it will not be drilled new injection wells. In the following, it will not be important whether the terms "injection well" or "production well" are used below in the singular or plural, but in each case "at least one injection well" or "at least one production well" should be meant.
Mit dem Begriff„Erdöl" ist hier selbstverständlich nicht phasenreines Erdöl gemeint, sondern gemeint sind die üblichen, Öl und Formationswasser umfassenden Emulsionen, welche aus Erdöllagerstätten gefördert werden. Die Öl- und die Wasserphase werden nach dem Fördern in prinzipiell bekannter Art und Weise voneinander getrennt. The term "petroleum", of course, does not mean phase-pure petroleum, but rather the usual emulsions comprising oil and formation water, which are conveyed from crude oil reservoirs.The oil and water phases are separated from one another after conveying in a manner known in principle ,
Verfahrenszyklen Z Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst m Verfahrenszyklen Zi bis Zm, wobei m > 2 ist. Mit anderen Worten umfasst das Verfahren mindestens zwei Verfahrenszyklen Z. Process Cycles Z The process according to the invention comprises m process cycles Zi to Z m , where m> 2. In other words, the method comprises at least two process cycles Z.
Jeder der Verfahrenszyklen Zi bis Zm umfasst mindestens zwei Verfahrensschritte (I) und (II), welche jeweils mehrfach nacheinander alternierend ausgeführt werden. In Verfahrensschritt (I) werden geeignete Mikroorganismen in Formation injiziert, welche in der Lage sind, Erdöl in der Formation zu mobilisieren. In Verfahrensschritt (II) wird durch Wasserfluten Erdöl gefördert. Each of the process cycles Zi to Z m comprises at least two process steps (I) and (II), which are each carried out alternately several times in succession. In step (I), suitable microorganisms are injected in formation capable of mobilizing petroleum in the formation. In process step (II) oil is pumped by water flooding.
Erfindungsgemäß führt man die Schritte (I) und (II) mehrfach nacheinander alternierend durch, also zumindest zweimal. Jeder der Zyklen Zi bis Zm umfasst also zumindest die Schritte (I) - (II) - (l) - (ll). According to the invention, the steps (I) and (II) are carried out alternately several times in succession, ie at least twice. Each of the cycles Zi to Z m thus comprises at least the steps (I) - (II) - (I) - (II).
Verfahrensschritt (I) Process step (I)
Im Verfahrenschritt (I) wird die Erdölformation mit geeigneten Mikroorganismen zur Mobilisie- rung von Erdöl behandelt, indem man geeignete Mikroorganismen in die Lagerstätte injiziert. Bei den Mikroorganismen handelt es sich insbesondere um Bakterien. In step (I), the crude oil formation is treated with suitable microorganisms for the mobilization of crude oil by injecting suitable microorganisms into the deposit. The microorganisms are in particular bacteria.
Zur Vorbereitung von Verfahrensschritt (I) sollten zweckmäßigerweise zunächst geophysikalische und biochemische Untersuchungen der Erdölformation durchgeführt werden. Zum wird die Lagerstättentemperatur sowie gegebenenfalls die Temperaturverteilung der Erdölformation ermittelt, und zwar zumindest im Bereich zwischen Injektionsbohrung und der Produktionsbohrung. Methoden zur Ermittlung der Temperaturverteilung einer Erdöllagerstätte sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Sie wird in der Regel aus Temperaturmessungen an bestimmten Stellen der Formation in Kombination mit Simulationsrechnungen vorgenommen, wobei man bei den Simulationsrechnungen unter anderem in die Formation eingebrachte Wärmemengen sowie die aus der Formation abgeführte Wärmemengen berücksichtigt. Mittels biochemischer A- nalysen können Vorhandensein und Menge aerober und anaerober Mikroorganismen im bohr- lochsolennahen Bereich der Injektionsbohrung und der Förderbohrung festgestellt werden. Hierzu werden der Formation Proben entnommen. Bei den im Zuge von Verfahrensschritt (I) injizierten Mikroorganismen kann sich sowohl um aerobe wie um anaerobe, bevorzugt um anaerobe Mikroorganismen handeln. Weiterhin werden Nährstoffe sowie optional eine Sauerstoffquelle, bevorzugt ein sauerstoffhaltiges Gas in die Erdölformation injiziert. Die Komponenten werden hierzu auf geeignete Art und Weise in einem wässrigen Medium formuliert. Die drei Komponenten, Mikroorganismen, Nährlösung sowie op- tional ein Sauerstoff enthaltendes Gas können gemeinsam injiziert werden, oder auch nacheinander in einzelnen Portionen, so dass sich Mikroorganismen, Nährlösung sowie optional die Sauerstoffquelle erst in der Formation miteinander vermischen. Ein sauerstoffhaltiges Gas kann als solches injiziert werden oder es kann bevorzugt ein sauerstoffhaltiges Flutmedium, insbesondere sauerstoffhaltiges Wasser bzw. Sole injiziert werden. Die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im wässrigen Flutmedium, insbesondere Wasser kann beispielsweise 0,05 bis 0,5 m3 Sauerstoff / m3 Flutmedium betragen. Die Injektion einer Sauerstoffquelle, bevorzugt eines sauerstoffhaltigen Gases erfolgt bei der Verwendung aerober Mikroorganismen und unterbleibt bei Verwendung anaerober Mikroorganismen. Geeignete Mikroorganismen zur Mobilisierung von Erdöl in einer Erdölformation sind demFor the preparation of process step (I) expediently first geophysical and biochemical investigations of petroleum formation should be carried out. For the storage temperature and, where appropriate, the temperature distribution of petroleum formation is determined, at least in the area between the injection well and the production well. Methods for determining the temperature distribution of a crude oil deposit are known in principle to the person skilled in the art. It is usually carried out from temperature measurements at specific points of the formation in combination with simulation calculations, which is taken into account in the simulation calculations, inter alia, in the formation of introduced amounts of heat and the amount of heat dissipated from the formation. By means of biochemical A- The presence and amount of aerobic and anaerobic microorganisms in the borehole close to the injection well and the production well can be determined by means of analyzes. For this purpose, the formation samples are taken. In the course of process step (I) injected microorganisms can be both aerobic as well as anaerobic, preferably anaerobic microorganisms. Furthermore, nutrients and optionally an oxygen source, preferably an oxygen-containing gas, are injected into the petroleum formation. The components are formulated in a suitable manner in an aqueous medium for this purpose. The three components, microorganisms, nutrient solution and, optionally, an oxygen-containing gas can be injected together, or also successively in individual portions, so that microorganisms, nutrient solution and, optionally, the oxygen source mix together only in the formation. An oxygen-containing gas may be injected as such or it may preferably be an oxygen-containing flood medium, in particular oxygen-containing water or sols injected. The concentration of dissolved oxygen in the aqueous flooding medium, in particular water, may for example be 0.05 to 0.5 m 3 oxygen / m 3 flooding medium. The injection of an oxygen source, preferably an oxygen-containing gas, takes place when using aerobic microorganisms and is omitted when using anaerobic microorganisms. Suitable microorganisms for mobilizing petroleum in a petroleum formation are the
Fachmann prinzipiell bekannt, beispielsweise aus der eingangs zitierten Literatur. Die Mobilisierung von Erdöl kann aufgrund eines oder mehrerer der nachfolgend genannten Mechanismen erfolgen: Bildung von Tensiden, Reduktion der Viskosität des Erdöls durch Abbau von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, Bildung von CO2 und/oder Methan, Bildung organischer Säuren, welche die Gesteinsformation angreifen können und somit neue Fließwege schaffen oder durch die Ablösung des Erdöls von der Gesteinsoberfläche. Expert in principle known, for example from the literature cited above. The mobilization of petroleum may be due to one or more of the following mechanisms: formation of surfactants, reduction of petroleum viscosity by degradation of high molecular weight hydrocarbons, formation of CO2 and / or methane, formation of organic acids capable of attacking the rock formation and thus new ones Creating flow paths or by the separation of the petroleum from the rock surface.
Beispiele von geeigneter Mikroorganismen sind beispielsweise in„The Phylogenetic Diversity of Aerobic Organotrophic Bacteria from the Dagang High-Temperature Oil Field" Examples of suitable microorganisms are described, for example, in "The Phylogenetic Diversity of Aerobic Organotropic Bacteria from the Dangang High-Temperature Oil Field".
T N. Nazina, D. Sh. Sokolova, N. M. Shestakova, A. A. Grigoryan,E. M. Mikhailova, T L. Ba- bich, A. M. Lysenko, T. P. Tourova, A. B. Poltaraus, Qingxian Feng, Fangtian Ni, and S. S. Bel- yaev Microbiology, Vol. 74, No. 3, 2005, pp. 343-351. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 74, No. 3, 2005, pp. 401-409 oder "Use of Microorganisms in the Biotechnology T N. Nazina, D. Sh. Sokolova, N.M. Shestakova, A.A. Grigoryan, E. M. Mikhailova, T.L.Bambich, A.M. Lysenko, T.P. Tourova, A.B. Poltaraus, Qingxian Feng, Fangtian Ni, and S.S. Belyaev Microbiology, Vol. 3, 2005, pp. 343-351. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 3, 2005, pp. 401-409 or "Use of Microorganisms in Biotechnology
for the Enhancement of Oil Recovery. S. S. Belyaev, I. A. Borzenkov, T. N. Nazina, E. P. Ro- zanova, I. F. Glumov, R. R. Ibatullin, and M. V. Ivanov, Microbiology, Vol. 73, No. 5, 2004, pp. 590-598" genannt. for the Enhancement of Oil Recovery. S.S. Belyaev, I.A. Borzenkov, T.N.Nazina, E.P. Rozanova, I.F. Glumov, R.R. Ibatullin, and M.V. Ivanov, Microbiology, Vol. 5, 2004, pp. 590-598 ".
Beispiele geeigneter Mikroorganismen umfassen anaerobe Vertreter verschiedener Genera wie beispielsweise Clostridium sp., Bacillus sp., Desulfovibrio sp., Arthrobactersp., Mycobacterium sp., Micrococcus sp., Brevibacillus sp., Actinomyces sp. oder Pseudomonas sp.. Geeignete Nährlösungen für Mikroorganismen sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Sie enthalten beispielsweise Phosphat- oder Ammoniumsalze. Sie können als Hauptkomponenten beispielsweise NaN03, KN03, NH4N03, Na2HP04, NH4CI, Spurenelemente wie beispielsweise B, Zn, Cu, Co, Mg, Mn, Fe, Mo, W, Ni, Se, Vitamine wie Folsäure, Ascorbinsäure, Riboflavin, Elektronenacczeptoren wie S04 2_, N03 2, Fe+3, Huminsäuren, Mineraloxide, Chinonverbindun- gen oder Kombinationen davon enthalten. Examples of suitable microorganisms include anaerobic members of various genera such as Clostridium sp., Bacillus sp., Desulfovibrio sp., Arthrobacter sp., Mycobacterium sp., Micrococcus sp., Brevibacillus sp., Actinomyces sp. or Pseudomonas sp. Suitable nutrient solutions for microorganisms are known in principle to the person skilled in the art. They contain, for example, phosphate or ammonium salts. They may contain as main components, for example NaN0 3 , KN0 3 , NH 4 N0 3 , Na 2 HPO 4 , NH 4 Cl, trace elements such as B, Zn, Cu, Co, Mg, Mn, Fe, Mo, W, Ni, Se, vitamins such as Folic acid, ascorbic acid, riboflavin, electron acceptors such as S0 4 2_ , N0 3 2 , Fe +3 , humic acids, mineral oxides, quinone compounds or combinations thereof.
Die maximale Wachstumsrate von Mikroorganismen hängt von der Temperatur ab. Die Temperatur, bei der das Wachstum der Mikroorganismen am größten ist, soll nachfolgend Twgenannt werden. Der Fachmann unterscheidet hierbei verschiedene Klassen von Mikroorganismen, nämlich psychrophile, mesophile, thermophile sowie hyperthermophile Bakterien, wobei die Temperaturbereiche maximaler Wachstumsrate je nach Literaturzitat leicht unterschiedlich definiert sein können. Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt eine übliche Klassifizierung, welche für die vorliegende Erfindung zugrunde gelegt werden soll. The maximum growth rate of microorganisms depends on the temperature. The temperature at which the growth of microorganisms is greatest will be referred to as Tw. The person skilled in the art distinguishes between different classes of microorganisms, namely psychrophilic, mesophilic, thermophilic and hyperthermophilic bacteria, wherein the temperature ranges of maximum growth rate may be slightly differently defined depending on the literature citation. Table 3 below shows a common classification to be used for the present invention.
Minimaltemperatur Optimum MaximaltemperaturMinimum temperature optimum maximum temperature
Psychrophile - 5 °C 12 bis 15 °C 25 °C Psychrophile - 5 ° C 12 to 15 ° C 25 ° C
Mesophile 15 °C 30 bis 40 °C 47 °C  Mesophiles 15 ° C 30 to 40 ° C 47 ° C
Thermophile 40 °C 55 bis 75 °C 90 °C  Thermophiles 40 ° C 55 to 75 ° C 90 ° C
Hyperthermophile 70 °C 80 bis 90 °C 1 10 °C  Hyperthermophilic 70 ° C 80 to 90 ° C 1 10 ° C
Tabelle 2: Minimale, maximale und optimale Wachstumstemperatur für verschiedene Klassen von Mikroorganismen. Table 2: Minimum, maximum and optimal growth temperature for different classes of microorganisms.
In der nachfolgenden Tabelle 3 sind einige Mikroorganismen, jeweils mit optimaler Wachstumstemperatur zusammengestellt: Table 3 below shows some microorganisms, each having an optimum growth temperature:
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Tabelle 3 : Optimale Wachstumstemperatur verschiedener Mikroorganismen  Table 3: Optimum growth temperature of various microorganisms
Verfahrensschritt (II) Process step (II)
Im Anschluss an das Mobilisieren von Erdöl in der Formation mittels Verfahrensschritt (I) wird Erdöl durch Injizieren von Flutwasser in die Injektionsbohrung und Entnahme von Erdöl durch die Produktionsbohrung gefördert. Das durch die Mikroorganismen mobilisierte Öl wird nun also durch weiteres Wasserfluten gefördert. Bei dem verwendeten Flutwasser kann es sich um alle Arten von Wasser handeln, beispielweise Süßwasser, Salzwasser oder Sole, wobei das Wasser gegebenenfalls auch noch weitere Zusätze enthalten kann. Das zum Injizieren verwendete Flutwasser weist eine Temperatur von weniger als 45°C auf, in der Regel weniger als 25°C und beispielsweise weniger als 20°C. Es kann sich beispielsweise um Meerwasser handeln. Die Dauer des Wasserflutens richtet sich nach den Verhältnissen in der Formation, sie kann durchaus Monate oder gar Jahre dauern. Subsequent to mobilizing petroleum in the formation by process step (I), petroleum is conveyed by injecting flood water into the injection well and extracting petroleum through the production well. The mobilized by the microorganisms oil is now so promoted by further water flooding. The flood water used may be any type of water, for example, fresh water, salt water or brine, and the water may optionally also contain other additives. The flood water used for injection has a temperature of less than 45 ° C, typically less than 25 ° C and, for example, less than 20 ° C. It may, for example, be seawater. The duration of the flood depends on the conditions in the formation; it can take months or even years.
Kombination der Schritte (I) und (II) Erfindungsgemäß führt man die Schritte (I) und (II) pro Zyklus n-mal nacheinander durch, wobei n > 2 ist und die Zahl n für jeden Zyklus unterschiedliche Werte annehmen kann. Im Regelfalle ist n eine Zahl von 2 bis 5, bevorzugt 2 oder 3, Die Abfolge der Verfahrensschritte kann also bevorzugt (I) - (II) - (I) - (II) oder (I) - (II) - (I) - (II) - (I) - (II) sein. Jeder Zyklus umfasst also mindestens zwei M EOR-Verfahrensschritte, jeweils gefolgt von Wasserfluten. Die optimale Wachstumstemperatur Tw der während eines Zyklus in den ausgeführten Verfahrensschritten (I) eingesetzten Mikroorganismen wird innerhalb eines Zyklus nicht verändert, d.h. es werden während eines Zyklus jeweils die gleichen Mikroorganismen eingesetzt. Combination of Steps (I) and (II) According to the invention, steps (I) and (II) are carried out n times successively per cycle, where n> 2 and the number n can assume different values for each cycle. As a rule, n is a number from 2 to 5, preferably 2 or 3, The sequence of the process steps may therefore preferably be (I) - (II) - (I) - (II) or (I) - (II) - (I) - (II) - (I) - (II). Each cycle thus includes at least two M EOR process steps, each followed by water floods. The optimum growth temperature Tw of the microorganisms used during a cycle in the process steps (I) is not changed within one cycle, i. The same microorganisms are used during each cycle.
Nach der Mobilisierung von Erdöl in Verfahrenschritt (I) wird die Förderung durch Injizieren von Flutwasser (Verfahrenschritt (II)) fortgesetzt. After the mobilization of petroleum in process step (I), the production is continued by injecting flood water (process step (II)).
Im Zuge von Verfahrensschritt (II) drückt das Flutwasser das mobilisierte Erdöl in Richtung der Produktionsbohrung, durch welche es entnommen werden kann. Es bildet sich hierbei eine Strömungszone zwischen der Produktions- und der Injektionsbohrung aus. Dies ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt. In die Injektionsbohrung (1 ) wird Wasser injiziert strömt von dort aus in Richtung der Förderbohrung (2) und drückt hierbei Erdöl aus den Poren in Richtung der Förderbohrung. Die Strömungsrichtung ist durch die Pfeile (3) angedeutet. Innerhalb der (grau unterlegten) Zone (4) wird Erdöl zumindest teilweise durch die Wasserfront verdrängt. Die Richtung der Wasserfront (3) sowie die Größe und Lage der Zone (4) werden durch die Gegeben- heiten in der Lagerstätte bestimmt, beispielsweise die räumliche Dynamik der Permeabilitätskennzahl, die Zerklüftung oder lokale geologische Störungen. Die Zone (4) kann eine komplizierte verzweigte Form besitzen, insbesondere wenn mehrere Injektionsbohrungen für Wasser und mehrere Förderbohrungen auf diesem Abschnitt vorhanden sind. In der Strömungszone (4) drückt das Flutwasser das Erdöl in der Regel nicht gleichförmig vor sich her. Grund hierfür ist, dass auch in der Strömungszone die Permeabilität im Regelfalle nicht gleichförmig ist. Sofern porösere Bereiche vorhanden sind, beispielsweise feine Spalten, Brüche oder Risse, strömt das Wasser bevorzugt durch diese Zonen geringeren Fließwiderstandes. Außerdem wird das Öl unter Umständen nur teilweise aus Poren entfernt. Beispiels- weise kann ein Oltröpfchen in einer Pore verbleiben, welches vom diese Pore durchströmenden Wasser nicht mehr mitgenommen wird. Mit zunehmender Dauer des Wasserflutens bilden kön- nen sich immer mehr bevorzugte Flutwege für das Wasser ausbilden. Hierdurch erreicht immer mehr Wasser die Produktionsbohrung und dem entsprechend steigt der Anteil von Wasser im geförderten Öl-Wasser-Gemisch mit zunehmender Dauer des Wasserflutens an. Diesen Effekt nennt der Fachmann„Produktionsverwässerung". Die Verwässerung der Produktion ist daher ein Anzeichen dafür, dass das wässrige Flutmedium nicht mehr gleichmäßig von der Injektionsbohrung zur Produktionsbohrung durch die Formation fließt, sondern bevorzugte Flutwege durch überdurchschnittlich permeable Zonen der Formation gefunden hat. Das bevorzugte Flutwege durchströmende Flutwasser mobilisiert kein Öl mehr oder zumindest nur unzureichend. Es können noch erhebliche Mengen von Öl in der durchströmten Zone (4) verbleiben. Außerdem verbleibt außerhalb der Zone (4) noch weiteres Erdöl in der Erdölformation. In the course of process step (II), the floodwater pushes the mobilized petroleum in the direction of the production well, through which it can be removed. This forms a flow zone between the production and the injection well. This is shown schematically in Figure 1. Water is injected into the injection well (1) from there in the direction of the production well (2) and presses oil from the pores in the direction of the production well. The flow direction is indicated by the arrows (3). Within the (gray-shaded) zone (4) oil is at least partially displaced by the water front. The direction of the water front (3) as well as the size and location of the zone (4) are determined by the conditions in the deposit, for example the spatial dynamics of the permeability index, the fracture or local geological disturbances. The zone (4) may have a complicated branched shape, especially if there are multiple injection wells for water and multiple production wells on that section. In the flow zone (4), the flood water usually does not press the crude oil in front of it in a uniform manner. The reason for this is that even in the flow zone the permeability is generally not uniform. If more porous areas are present, for example fine gaps, fractures or cracks, the water preferably flows through these zones of lower flow resistance. In addition, the oil may be only partially removed from pores. For example, an oil droplet can remain in a pore, which is no longer carried along by the water flowing through this pore. With increasing duration of water flooding, More and more preferential flood paths for the water are forming. As a result, more and more water reaches the production well and accordingly increases the proportion of water in the extracted oil-water mixture with increasing duration of water flooding. The dilution of the production is therefore an indication that the aqueous flooding medium no longer flows evenly from the injection well to the production well through the formation, but has found preferential flooding paths through above-average permeable zones of the formation Flood water flowing through flood channels no longer mobilizes oil, or at least only insufficiently, and can still leave significant amounts of oil in the zone (4) that is flown through, and there is still some oil left in the crude oil formation outside zone (4).
Weiteres Erdöl wird daher durch erneute Durchführung von Verfahrensschritt (I) gefolgt von der erneuten Durchführung von Verfahrensschritt (II) gewonnen. Kombination der Verfahrenszyklen Zi bis Zm Further petroleum is therefore recovered by re-performing process step (I) followed by re-performing process step (II). Combination of the process cycles Zi to Z m
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst m Verfahrenszyklen Zi bis Zm. Es werden zumindest zwei der Verfahrenszyklen ausgeführt, d.h. es gilt m > 2. Im Regelfalle ist m eine Zahl von 2 bis 5, bevorzugt 2 oder 3. The method according to the invention comprises m process cycles Zi to Z m . At least two of the process cycles are carried out, ie m> 2 applies. As a rule, m is a number from 2 to 5, preferably 2 or 3.
Erfindungsgemäß weisen die in jedem Verfahrenszyklus Zi bis Zm injizierten Mikroorganismen eine andere optimale Wachstumstemperatur Tw auf. Es werden also in jedem Zyklus Zi bis Zm andere Mikroorganismen eingesetzt, während innerhalb eines jeden Zyklus jeweils die gleichen Mikroorganismen eingesetzt werden. According to the invention, the microorganisms injected in each process cycle Zi to Z m have a different optimal growth temperature Tw. Thus other microorganisms are used in each cycle Zi to Z m, while the same microorganisms are used during each cycle, respectively.
Hierbei werden bei der Ausführung des ersten Verfahrenszyklus Zi Mikroorganismen mit der höchsten optimalen Wachstumstemperatur Tw injiziert. Bei jeder erneuten Durchführung eines Verfahrenszyklus werden Mikroorganismen injiziert, die eine niedrigere optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen als die Mikroorganismen, welche bei dem zuvor ausgeführten Verfah- renszyklus injiziert wurden. In this case, in the execution of the first cycle Zi microorganisms having the highest optimal growth temperature Tw are injected. Each time a process cycle is repeated, microorganisms are injected which have a lower optimal growth temperature T w than the microorganisms injected in the previously performed process cycle.
Die optimale Wachstumstemperatur Tw der ersten injizierten Portion von Mikroorganismen wird dabei zweckmäßigerweise so bemessen, dass sie etwa der natürlichen Lagerstättentemperatur TL entspricht, welche zwischen 45°C und 120°C liegt. Wenn Tw und TL etwa gleich sind, wach- sen die Mikroorganismen in der Formation am schnellsten und somit wird Erdöl in der Formation auch gut mobilisiert. Bei der Ausführung eines ersten Zyklus Zi können also je nach TL insbesondere thermophile und/oder hyperthermophile Mikroorgansimen eingesetzt werden. The optimum growth temperature Tw of the first injected portion of microorganisms is expediently dimensioned such that it corresponds approximately to the natural reservoir temperature TL, which lies between 45 ° C. and 120 ° C. When Tw and TL are about the same, the microorganisms in the formation grow fastest and thus oil in the formation is also well mobilized. In the execution of a first cycle Zi, in particular thermophilic and / or hyperthermophilic microorganisms can be used, depending on the TL.
Bei einer bevorzugten Lagerstättentemperatur TL im Bereich von 50°C bis 80°C beginnt man in der Regel mit thermophilen Bakterien, beispielsweise einem Stamm ausgewählt aus der Gruppe von Streptococcus thermophilus, Geobacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus, Streptomyces thermogriseus, Clostridium stercorarium, Thermovorax subterraneus oder Geo- thermobacter ehrlichii. At a preferred storage temperature TL in the range of 50 ° C to 80 ° C is usually started with thermophilic bacteria, such as a strain selected from the group of Streptococcus thermophilus, Geobacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus, Streptomyces thermogriseus, Clostridium stercorarium, Thermovorax subterraneus or Geothermobacter ehrlichii.
Bei der oben geschilderten alternierenden Ausführung der Verfahrensschritte (I) und (I I) ist zu beachten, dass das zum Injizieren verwendete Flutwasser -wie bereits oben dargestellt- vergleichweise kalt ist und eine Temperatur von weniger als 45°C, in der Regel weniger als 25°C und beispielsweise weniger als 20°C aufweist. Durch das Injizieren von Flutwasser verändert sich somit mit zunehmender Dauer des Flutens die Temperaturverteilung in der Erdölformation. Als Folge des fortgesetzten Injizierens kalten Flutwassers sinkt zunächst die Temperatur der Lagerstätte am Ort der der Injektionsbohrung gegenüber der ursprünglich vorherrschenden Lagerstättentemperatur TL ab. Durch das Strömen das Flutwassers in Richtung der Produktionsbohrung (also der Zone (4)) können sich auch weitere Bereiche der durchströmten Zone abkühlen. Naturgemäß ist der abkühlende Effekt an der Injektionsbohrung am stärksten und nimmt mit zunehmender Entfernung von der Produktionsbohrung ab. In der durchströmten Zone (4) zwischen der Injektionsbohrung (1 ) und der Produktionsbohrung (2) bildet sich also ein Temperaturgradient aus, wobei die Temperatur in Richtung der Produktionsbohrung tendenziell ansteigt, aber wobei die Temperatur innerhalb der durchströmten Zone -je nach den Strömungsverhältnissen- nicht zwingend gleichförmig ansteigen muss. Die durchschnittliche Temperatur innerhalb der Flutzone (nachfolgend TF) genannt ist also geringer als die Lagerstättentemperatur TL. Bei einer ursprünglichen Lagerstättentemperatur von 50 bis 90°C kann die Temperatur der gefluteten Zone im Laufe der Zeit durchaus auf 25 bis 45°C absinken. In the above-described alternate embodiment of process steps (I) and (II), it should be noted that the flood water used for injection is comparatively cold and has a temperature of less than 45 ° C, as a rule, less than 25, as shown above ° C and, for example, less than 20 ° C. As a result of the injection of flood water, the temperature distribution in the crude oil formation changes with increasing duration of the flooding. As a result of the continued injection of cold flood water, first the temperature of the deposit at the location of the injection well decreases from the originally prevailing reservoir temperature TL. By flowing the flood water in the direction of the production well (ie the zone (4)), other areas of the flow-through zone can cool down. Naturally, the cooling effect at the injection well is strongest and decreases with increasing distance from the production well. In the flow-through zone (4) between the injection well (1) and the production well (2) thus forms a temperature gradient, the temperature tends to increase in the direction of the production well, but wherein the temperature within the flow-through zone-depending on the flow conditions- does not necessarily have to rise uniformly. The average temperature within the flood zone (hereinafter called TF) is thus less than the reservoir temperature TL. At an original reservoir temperature of 50 to 90 ° C, the temperature of the flooded zone may well drop to 25 to 45 ° C over time.
Bei der geschilderten Abfolge der Verfahrensschritte (I) und (I I) innerhalb eines Zyklus werden -wie oben geschildert- jeweils die gleichen Mikroorganismen eingesetzt, d.h. Tw der Mikroorganismen ist unverändert, wobei Tw beim ersten Zyklus Zi möglichst gut an die Temperatur der Lagerstätte angepasst sein sollte, um ein schnelles Wachstum der Mikroorganismen und damit eine gute Mobilisierung des Erdöls zu erreichen. Mit absinkender Temperatur TF innerhalb der Flutzone wird die optimale Wachstumstemperatur Tw der während des ersten Zyklus eingesetzten Mikroorganismen immer stärker unterschritten. Dementsprechend verlangsamt sind auch das Wachstum der Mikroorganismen immer stärker und kommt im Extremfalle schließlich völlig zum Erliegen. Es ist dann keine Mobilisierung von Erdöl mehr möglich. In the case of the described sequence of process steps (I) and (II) within one cycle, the same microorganisms are used, as described above, ie T w of the microorganisms is unchanged, where Tw is adapted as well as possible to the temperature of the deposit during the first cycle Zi should be to achieve a rapid growth of microorganisms and thus a good mobilization of petroleum. With decreasing temperature TF within the cladding zone, the optimum growth temperature Tw of the microorganisms used during the first cycle is increasingly undershot. Accordingly, the growth of microorganisms is slowing down more and more and finally comes to an extreme halt in the extreme case. It is then no longer possible to mobilize oil.
Erfindungsgemäß setzt man daher für die Wiederholung des ersten Zyklus Zi , d.h. für den Zyklus Z2, Mikroorganismen mit einer niedrigeren optimalen Wachstumstemperatur Tw als im ersten Zyklus ein, um dieser Abkühlung der Erdölformation im gefluteten Bereich Rechnung zu tragen. Tw sollte daher so gewählt werden, dass sie etwa TF entspricht. Bei der ersten Wieder- holung des Zyklus Z kann man beispielsweise mesophile M ikroorganismen injizieren. Hat man wie oben beschrieben bei einer Lagerstättentemperatur TL im Bereich von 50 bis 80°C begonnen, so kann man das Verfahren nach dem Absinken der Temperatur auf 30°C bis 40°C beispielsweise mit mesophilen Bakterien ausgewählt aus der Gruppe von Escherichia coli, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida, Salmonella enterica oder Micrococcus luteus fortsetzen. According to the invention, therefore, for the repetition of the first cycle Zi, ie for the cycle Z2, microorganisms having a lower optimum growth temperature Tw than in the first cycle are used in order to take account of this cooling of the petroleum formation in the flooded region. T w should therefore be chosen to be about TF. For the first repetition of cycle Z, for example, mesophilic microorganisms can be injected. If one has started at a storage temperature TL in the range of 50 to 80 ° C as described above, one can select the method after lowering the temperature to 30 ° C to 40 ° C, for example, with mesophilic bacteria selected from the group of Escherichia coli, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, Pseudomonas putida, Salmonella enterica or Micrococcus luteus.
Nach weiterem Absinken der Temperatur TF aufgrund fortgesetzten Injizierens von Wasser kann abermals ein neuer Verfahrenszyklus Z3 gestartet werden, bei dem Mikroorganismen mit einer erneut verringerten Tw eingesetzt werden. Bei der erneuten Wiederholung des Zyklus Z können beispielsweise psychrophile Mikroorgansimen eingesetzt werden. After further dropping of the temperature TF due to continued injection of water, a new cycle Z 3 can be started again, in which microorganisms are used with a further reduced Tw. In the repetition of the cycle Z, for example, psychrophilic microorganisms can be used.
Hat man wie oben beschrieben bei einer Lagerstättentemperatur TL im Bereich von 50 bis 80°C begonnen, so kann man das Verfahren nach dem Absinken der Temperatur auf unter 25°C beispielsweise mit psychrophilen Bakterien ausgewählt aus der Gruppe von Flavobacterium an- tarcticum, Photobacterium profundum, Shewanella benthica, Chlamydomonas nivalis, Flavobacterium frigidarium, Leptothrix mobilis oder Bacillus marinus fortsetzen. If one has started at a storage temperature TL in the range from 50 to 80 ° C. as described above, then the method can be selected after the temperature has dropped below 25 ° C., for example using psychrophilic bacteria from the group of Flavobacterium antarcticum, Photobacterium profundum , Shewanella benthica, Chlamydomonas nivalis, Flavobacterium frigidarium, Leptothrix mobilis or Bacillus marinus.
Die Zyklen können prinzipiell m-mal wiederholt ausgeführt werden, wobei Twjedes Mal gegenüber Twdes vorangehenden Zyklus verringert wird. Bevorzugt werden die Verfahrenszyklen Z zwei- oder dreimal nacheinander durchgeführt, besonders bevorzugt zweimal. The cycles can, in principle, be executed repeatedly m times, reducing Tw every time compared to Twe's previous cycle. The process cycles Z are preferably carried out two or three times in succession, more preferably twice.
Durch das m-malige Ausführen der Zyklen Z, wird die Formation entsprechend der absinkenden Temperatur der Flutzone TF jeweils mit Mikroorgansimen angepasster Tw behandelt und somit eine besonders gute EntÖlung erreicht. By executing the cycles Z times, the formation is treated in accordance with the decreasing temperature of the flood zone TF, respectively, with microorganisms adapted Tw and thus achieves a particularly good de-oiling.
Optionaler Verfahrensschritt (III) Optional process step (III)
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren optional einen zusätzlichen Verfahrensschritt (III). In a further embodiment, the method optionally comprises an additional process step (III).
In Verfahrensschritt (III) können hochpermeable Bereiche der Formation blockiert werden. Bei den hochpermeablen Bereichen handelt es sich im Wesentlichen um die durchströmte Zone im Bereich zwischen der mindestens einen Injektionsbohrung und der mindestens einen Produktionsbohrung, also die Zone, welche sich erst durch das Durchführen der Verfahrenszyklen Z gebildet hat. In process step (III), highly permeable regions of the formation can be blocked. The highly permeable regions are essentially the zone through which flows through in the region between the at least one injection bore and the at least one production bore, that is to say the zone which has only formed by carrying out the process cycles Z.
Techniken zur Blockierung hoch permeabler Bereiche von Erdölformationen sind dem Fachmann prinzipiell bekannt, beispielsweise aus der eingangs zitierten Literatur. Hierbei werden geeignete wässrige Formulierungen durch die Injektionsbohrung in die Formation injiziert, wel- che ein Verschließen der hoch permeablen Bereiche bewirken können. Die Blockierung hoch permeabler Bereich der Formation erfolgt bevorzugt durch Injizieren von mindestens einer wässrigen, gelbildenden Formulierung (F) durch die Injektionsbohrung, wobei die Formulierungen nach dem Einpressen in die Lagerstätte unter dem Einfluss der Lagerstättentemperatur hochviskose Gele bilden. Die Formulierungen (F) strömen nach dem Injizieren in die Formation naturgemäß im Wesentlichen durch die hochpermeablen Bereiche und verschließen diese nachdem sich das Gel gebildet hat. Dies ist schematisch in Abbildung 2 gezeigt. Ein Gelpfropfen (5) verschließt die hochpermeablen Bereiche zwischen der Injektionsund der Produktionsbohrung. Die wässrigen, gelbildenden Formulierungen (F) umfassen neben Wasser eine oder mehrere verschiedene wasserlösliche oder wasserdispergierbare chemische Komponenten, welche für die Gelbildung verantwortlich sind. Bevorzugt handelt es sich um mindestens zwei verschiedene Komponenten. Hierbei kann es sich sowohl um anorganische Komponenten als auch um organische Komponenten handeln sowie selbstverständlich auch Kombinationen anorganischer und organischer Komponenten. Techniques for blocking highly permeable regions of petroleum formations are known in principle to those skilled in the art, for example from the literature cited above. Here, suitable aqueous formulations are injected through the injection well into the formation, which can cause the highly permeable regions to become closed. The blocking of highly permeable regions of the formation is preferably carried out by injecting at least one aqueous, gel-forming formulation (F) through the injection well, the formulations forming highly viscous gels after being pressed into the deposit under the influence of the reservoir temperature. After being injected into the formation, the formulations (F) naturally flow essentially through the highly permeable regions and close them after the gel has formed. This is shown schematically in Figure 2. A gel plug (5) seals the high permeability areas between the injection and production wells. The aqueous gel-forming formulations (F) comprise, in addition to water, one or more different water-soluble or water-dispersible chemical components which are responsible for gelation. It is preferably at least two different components. These may be both inorganic components and organic components, and of course also combinations of inorganic and organic components.
Beispielsweise kann es sich um Formulierungen auf Basis wasserlöslicher Polymere handeln, wie beispielsweise von US 4,844,168, US 6,838,417 B2 oder US 2008/0035344 A1 offenbart, oder um Formulierungen im Wesentlichen auf Basis anorganischer Komponenten, wie bei- spielsweise von SU 1 654 554 A1 , US 4,889,563, RU 2 066 743 C1 , WO 2007/135617, US 7,273,101 B2 oder RU 2 339 803 C2 offenbart. Geeignete Formulierungen sind auch kommerziell erhältlich. For example, these may be formulations based on water-soluble polymers, as disclosed, for example, in US Pat. No. 4,844,168, US Pat. No. 6,838,417 B2 or US Pat. No. 2008/0035344 A1, or formulations based essentially on inorganic components, such as, for example, SU 1 654 554 A1, US Pat. No. 4,889,563, RU 2 066 743 C1, WO 2007/135617, US Pat. No. 7,273,101 B2 or RU 2 339 803 C2. Suitable formulations are also commercially available.
Die Temperatur ab der Gelbildung einsetzt (nachfolgend TGei genannt) sowie die Zeit, nach der dies geschieht (nachfolgend tGei genannt), können beispielsweise durch die Art und Konzentration der Komponenten beeinflusst werden. Sie können so eingestellt werden, dass zwischen 20°C und 120°C, bevorzugt 30 bis 120°C und besonders bevorzugt 40 bis 120°C Gele gebildet werden. Die genannten Zitate enthalten dazu Angaben. Die Formulierungen lassen sich also so einstellen, dass die Formulierungen an der gewünschten Stelle der hochpermeablen Bereiche Gele bilden und die hochpermeablen Bereiche verstopfen. The temperature starting from gelation (hereinafter referred to as TGei) and the time at which this happens (hereinafter called tGei) can be influenced, for example, by the nature and concentration of the components. They can be adjusted so that between 20 ° C and 120 ° C, preferably 30 to 120 ° C and more preferably 40 to 120 ° C gels are formed. The cited citations contain information. The formulations can thus be adjusted so that the formulations form gels at the desired location of the highly permeable areas and block the high-permeability areas.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Formulierung (F) um eine saure wässrige Formulierung, bevorzugt mit einem pH-Wert < 5, welche mindestens · Wasser, In a preferred embodiment, formulation (F) is an acidic aqueous formulation, preferably having a pH <5, which comprises at least
• eine darin gelöste Metallverbindung, die beim Versetzen mit Basen Gele bilden kann, sowie  • a metal compound dissolved in it, which can form gels when mixed with bases, as well as
• einen wasserlöslichen Aktivator welcher bei einer Temperatur T > TGei eine Erhöhung des pH-Wertes der wässrigen Lösung bewirkt umfasst. Neben Wasser kann die Formulierung optional noch weitere, mit Wasser mischbare organische Lösemittel umfassen. Beispiele derartiger Lösemittel umfassen Alkohole. In der Regel sollten die Formulierungen (F) aber mindestens 80 Gew. % Wasser bezüglich der Summe aller Lösemittel der Formulierung umfassen, bevorzugt mindestens 90 Gew. % und besonders bevorzugt mindestens 95 Gew. %. Ganz besonders bevorzugt sollte nur Wasser anwesend sein. A water-soluble activator comprising, at a temperature T> TG, an increase in the pH of the aqueous solution. In addition to water, the formulation may optionally include other water-miscible organic solvents. Examples of such solvents include alcohols. In general, however, the formulations (F) should comprise at least 80% by weight of water with respect to the sum of all solvents of the formulation, preferably at least 90% by weight and more preferably at least 95% by weight. Most preferably, only water should be present.
Bei der gelösten Metallverbindung handelt es sich bevorzugt um Aluminiumverbindungen, insbesondere gelöste Aluminium(lll)salze, wie beispielsweise Aluminium(lll)chlorid, Alumini- um(lll)nitrat, Aluminium(lll)sulfat, Aluminim(lll)acetat oder Aluminium(lll)acetylacetonat. Es kann sich aber auch um bereits teilweise hydrolysierte Aluminium(lll)salze, wie beispielsweise Alumi- nium(lll)hydroxychlorid handeln. Selbstverständlich können auch Gemische mehrerer verschiedener Aluminiumverbindungen eingesetzt werden. Der pH-Wert der Formulierung ist in der Regel < 5, bevorzugt < 4,5. Bevorzugt handelt es sich um Aluminium(lll)chlorid, Alumini- um(lll)nitrat oder Aluminium(lll)sulfat, ganz besonders bevorzugt um Aluminium(lll)chlorid. Als wasserlösliche Aktivatoren kommen alle Verbindungen in Frage, welche beim Erwärmen auf eine Temperatur T > TGei in wässrigem Medium Basen freisetzen bzw. Säuren binden und somit für eine Erhöhung des pH-Wertes der Lösung sorgen. Durch die Erhöhung des pH-Wertes bilden sich hochviskose, wasserunlösliche Gele, welche Metallionen, Hydroxid-Ionen sowie ggf. noch weitere Komponenten umfassen. Im Falle der Verwendung von Aluminiumverbindungen kann sich ein Aluminiumhydroxid bzw. -oxidhydratgel bilden, in welches selbstverständlich noch weitere Komponenten, wie beispielsweise die Anionen des eingesetzten Aluminiumsalzes umfassen können. Als wasserlösliche Aktivatoren können beispielsweise Harnstoff, substituierte Harnstoffe wie Ν,Ν'-Alkylharnstoffe, insbesondere Ν,Ν'-Dimethylharnstoff, Hexamethylentetra- min (Urotropin) oder Cyanate eingesetzt werden, insbesondere Harnstoff, substituierte Harn- Stoffe oder Hexamethylentetramin Harnstoff beispielsweise hydrolysiert in wässrigem Medium zu Ammoniak und CO2. Selbstverständlich können auch Gemische mehrerer verschiedener Aktivatoren eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich um Harnstoff und/oder Hexamethylentetramin. Die Formulierungen können darüber hinaus noch weitere Komponenten umfassen, welche die Gelbildung beschleunigen oder verlangsamen können. Beispiele umfassen weitere Salze oder Naphthensäuren. The dissolved metal compound is preferably aluminum compounds, in particular dissolved aluminum (III) salts, such as, for example, aluminum (III) chloride, aluminum (III) nitrate, aluminum (III) sulfate, aluminum (III) acetate or aluminum (III ) acetylacetonate. However, it may also be partially hydrolyzed aluminum (III) salts, such as, for example, aluminum (III) hydroxychloride. Of course, mixtures of several different aluminum compounds can be used. The pH of the formulation is generally <5, preferably <4.5. Preference is given to aluminum (III) chloride, aluminum (III) nitrate or aluminum (III) sulfate, very particularly preferably aluminum (III) chloride. Suitable water-soluble activators are all compounds which, on heating to a temperature T> TGei, release bases in an aqueous medium or bind acids and thus ensure an increase in the pH of the solution. By increasing the pH value, highly viscous, water-insoluble gels are formed, which comprise metal ions, hydroxide ions and optionally further components. In the case of the use of aluminum compounds, an aluminum hydroxide or oxide hydrate gel can form, in which, of course, further components, such as for example the anions of the aluminum salt used, may comprise. As water-soluble activators, for example, urea, substituted ureas such as Ν, Ν'-alkyl ureas, in particular Ν, Ν'-dimethylurea, Hexamethylentetra- min (urotropin) or cyanates can be used, in particular urea, substituted urea substances or hexamethylenetetramine urea, for example hydrolyzed in aqueous Medium to ammonia and CO2. Of course, mixtures of several different activators can be used. It is preferably urea and / or hexamethylenetetramine. The formulations may further comprise other components which can accelerate or retard gelation. Examples include other salts or naphthenic acids.
Die Konzentrationen der eingesetzten Metallverbindungen werden vom Fachmann so gewählt, dass sich ein Gel mit der gewünschten Viskosität bildet. Er wird daher den Aktivator in einer solchen Konzentration einsetzen, dass sich eine ausreichende Menge Base bilden kann, um den pH-Wert so weit abzusenken, dass tatsächlich ein Gel ausfallen kann. Weiterhin kann man über die Mengen bzw. die Mengenverhältnisse auch die Gelbildunsgzeit tGei bestimmt werden. Je höher die Konzentration des Aktivators, desto größer ist -bei gegebener Konzentration der Metallverbindung- die Geschwindigkeit der Gelbildung. Diesen Zusammenhang kann derThe concentrations of the metal compounds used are selected by the skilled person so that a gel forms with the desired viscosity. He will therefore use the activator in such a concentration that a sufficient amount of base can be formed to lower the pH so much that a gel can actually precipitate. Furthermore, it is also possible to determine the gel formation time tGei by way of the amounts or the proportions. The higher the concentration of the activator, the greater the rate of gelation at a given metal compound concentration. This connection can the
Fachmann nutzen, um die Gelbildungszeit TGei gezielt zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Die Geschwindigkeit der Gelbildung wird nach dem Überschreiten von TGei naturgemäß auch von der in der Formation herrschenden Temperatur bestimmt. Im Falle von Aluminium hat sich eine Menge von 0,2 bis 3 Gew. % Aluminium(lll) bezogen auf die wässrige Formulierung bewährt. Die Menge des Aktivators sollte zumindest so bemessen werden, dass 3 mol Base pro mol Al(lll) freigesetzt werden. Expert use, to speed up or slow down the gelation time TGei targeted. The rate of gel formation, after exceeding TGei, is naturally also determined by the temperature prevailing in the formation. In the case of aluminum, an amount of from 0.2 to 3% by weight of aluminum (III) based on the aqueous formulation has been proven. The amount of activator should be at least such that 3 moles of base per mole of Al (III) are released.
In der nachfolgenden Tabelle 4 ist exemplarisch die Zeit bis zur Gelbildung für eine Mischung aus 8 Gew. % AlC (gerechnet als wasserfreies Produkt, entspricht 1 ,6 Gew. % Al(lll)), 25 Gew. % Harnstoff sowie 67 Gew. % Wasser dargestellt.
Figure imgf000019_0001
In Table 4 below, the time until gel formation is exemplary for a mixture of 8 wt.% AlC (calculated as anhydrous product, corresponds to 1, 6 wt.% Al (III)), 25 wt.% Urea and 67 wt.%. Water shown.
Figure imgf000019_0001
Tabelle 4: Zeit bis zur Gelbildung bei verschiedenen Temperaturen Table 4: Time to gelation at different temperatures
In der nachfolgenden Tabelle 5 ist die Zeit bis zur Gelbildung für verschiedene Mischungen aus AlC (gerechnet als wasserfreies Produkt), Harnstoff und Wasser bei 100°C bzw. 100°C dargestellt. In Table 5 below, the time to gelation for various mixtures of AlC (calculated as anhydrous product), urea and water at 100 ° C and 100 ° C is shown.
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Tabelle 5: Zeit bis zur Gelbildung („-„ keine Messung)  Table 5: Time to gelation ("-" no measurement)
Man sieht, dass mit abnehmender Menge der Aktivators Harnstoff die Zeit zur Bildung des Gels sowohl für die Reihe 8 Gew. % AICI3 als auch die Reihe mit 4 Gew. % AICI3 mit abnehmender Menge an Harnstoff immer länger wird. Die Gelbildungszeit lässt sich also über das Verhältnis Aluminiumsalz / Harnstoff gezielt verändern. It can be seen that as the amount of activator urea decreases, the time to form the gel for both the 8 wt.% AICI 3 series and the 4 wt.% AICI 3 series becomes increasingly longer as the amount of urea decreases. The gelation time can thus be changed in a targeted manner via the ratio aluminum salt / urea.
Gelbildende Formulierungen, welche sich besonders für niedrige Lagerstättentemperaturen eignen, können erhalten werden, indem man Harnstoff als Aktivator ganz oder teilweise durch Urotropin (Hexamethylentetramin) als Aktivator ersetzt. Urotropin setzt unter Lagerstättenbe- dingungen ebenfalls Ammoniak frei. Derartige gelbildende Formulierungen führen auch beiGel-forming formulations, which are particularly suitable for low storage temperatures, can be obtained by replacing urea as an activator in whole or in part by urotropin (hexamethylenetetramine) as an activator. Urotropin also releases ammonia under reservoir conditions. Such gel-forming formulations also lead
Temperaturen unterhalb von 50°C zur Gelbildung. Typische wässrige Formulierungen können 4 bis 16 Gew. % Harnstoff, 2 bis 8 Gew. % Urotropin sowie 2 bis 4 Gew. % Aluminiumchlorid oder -nitrat (gerechnet als wasserfreies Salz) sowie Wasser bzw. Salzwasser umfassen. Derartige Formulierungen sind beispielsweise von RU 2 066 743 C1 offenbart Die nachfolgende Tabelle 6 stellt einige in RU 2 066 743 C1 , Seite 5 bis 7 offenbarte Formulierungen und deren Gelbildung bei verschiedenen Temperaturen zusammen.
Figure imgf000021_0001
Temperatures below 50 ° C for gelation. Typical aqueous formulations may comprise 4 to 16% by weight of urea, 2 to 8% by weight of urotropin and 2 to 4% by weight of aluminum chloride or nitrate (calculated as the anhydrous salt) and water or salt water. Such formulations are disclosed, for example, in RU 2 066 743 C1. Table 6 below presents some of the formulations disclosed in RU 2,066,743 C1, pages 5 to 7 and their gelation at different temperatures.
Figure imgf000021_0001
Tabelle 6: Gelbildung in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit Table 6: Gelation as a function of temperature and time
Die beschriebenen bevorzugten Formulierungen auf Basis von gelösten Metallverbindungen, insbesondere Aluminiumsalzen und Aktivatoren haben den Vorteil, dass anorganische Gele gebildet werden. Die Gele sind bis zu Temperaturen von 300°C stabil. Weiterhin können die anorganischen Gele bei Bedarf auch wieder sehr leicht aus der Formation entfernt werden, in- dem man Säure in die Formation injiziert und die Gele löst. The described preferred formulations based on dissolved metal compounds, in particular aluminum salts and activators have the advantage that inorganic gels are formed. The gels are stable up to temperatures of 300 ° C. Furthermore, if necessary, the inorganic gels can also be removed from the formation very easily by injecting acid into the formation and dissolving the gels.
Vorgehensweise nach Durchführung von Verfahrensschritt (I I I) Procedure after carrying out process step (I I I)
Nach der optionalen Durchführung von Verfahrensschritt (I II) wird die Ölförderung fortgesetzt, beispielsweise durch Wasserfluten. After the optional execution of process step (I II), the oil production is continued, for example by flooding.
Bevorzugt wird die Ölförderung durch wiederholtes Ausführen von Verfahrenszyklen Z ausgeführt. Dies ist schematisch in Abbildung 3 gezeigt. Es bildet sich eine neue Flutzone (6) aus, aus der nun Erdöl gefördert wird. Preferably, the oil production is carried out by repeatedly executing process cycles Z. This is shown schematically in Figure 3. It forms a new Flutzone (6), from which oil is now extracted.
Hierbei ist zu beachten, dass bei der erneuten Ausführung der Verfahrenszyklen Z auch die Abfolge der optimalen Wachstumstemperaturen Tw wieder von vorne beginnt. It should be noted that in the renewed execution of the process cycles Z and the sequence of optimal growth temperatures Tw starts again from the beginning.
Für die Wiederholung werden die Verfahrenszyklen Z bis Zm- durchgeführt, wobei m' > 2, be- vorzugt 2 bis 5 und besonders bevorzugt 2 oder 3 ist. For the repetition, the process cycles Z to Z m - are carried out, where m '> 2, preferably 2 to 5 and particularly preferably 2 or 3.
Für die erstmalige Durchführung eine Zyklus Zr nach Verfahrensschritt (II I) beginnt man mit der höchsten Tw und reduziert dann Tw von Zyklus zu Zyklus schrittweise entsprechend der fallenden Temperatur in der Flutzone. Im Regelfalle weist die neue Flutzone (6) anfänglich die Lager- Stättentemperatur oder zumindest annähernd die Lagerstättentemperatur auf und Tw wird entsprechend festgesetzt. For the first time execution of a cycle Zr after process step (II I) one starts with the highest Tw and then reduces Tw step by step from cycle to cycle according to the falling temperature in the flood zone. As a rule, the new flood zone (6) initially has the storage temperature or at least approximately the storage temperature and T w is set accordingly.
Selbstverständlich sind noch weitere Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Beispielsweise kann man Verfahrensschritt (I I I) ein zweites Mal und erneut eine Serie von Ver- fahrenszyklen Zr bis Zm" durchführen. Of course, further variants of the method according to the invention are possible. For example, it is possible to carry out method step (III) a second time and again a series of method cycles Zr to Z m ".

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Förderung von Erdöl aus unterirdischen Erdöllagerstätten unter Verwendung von Mikroorganismen, wobei mindestens eine Injektionsbohrung und mindestens eine Produktionsbohrung in die Lagerstätte abgeteuft sind, die Lagerstättentemperaturen (TL) im Bereich von 45°C bis 120°C liegen und man aus der Lagerstätte Erdöl fördert, indem man in die mindestens eine Injektionsbohrung wässrige Flutmedien injiziert und durch die mindestens eine Produktionsbohrung Erdöl fördert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens m Verfahrenszyklen Zi bis Zm umfasst, wobei A method for extracting oil from subterranean oil reservoirs using microorganisms, wherein at least one injection well and at least one production well have sunk into the reservoir, the reservoir temperatures (T L ) are in the range of 45 ° C to 120 ° C, and one of the oil reservoir promotes by injecting into the at least one injection well aqueous flood media and promotes oil through the at least one production well, characterized in that the method comprises at least m cycles Zi to Z m , wherein
• jeder der Verfahrenszyklen Zi bis Zm die Verfahrensschritte • each of the process cycles Zi to Z m the process steps
(I) Mobilisierung von Erdöl in der Formation durch Injizieren von mindestens einer wässrigen Formulierung von Öl mobilisierenden Mikroorganismen, Nährstoffen sowie optional einer Sauerstoffquelle, wobei die Mikroorganismen eine optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen, und (I) mobilizing petroleum in the formation by injecting at least one aqueous formulation of oil mobilizing microorganisms, nutrients and optionally an oxygen source, the microorganisms having an optimal growth temperature Tw, and
(II) Injizieren von Flutwasser mit einer Temperatur < 45°C umfasst, (II) injecting flood water having a temperature <45 ° C,
• die Zahl der Zyklen m > 2 ist, • the number of cycles m> 2,
• man pro Zyklus Zi bis Zm die Verfahrensschritte (I) und (II) jeweils mehrfach • one per cycle Zi to Z m, the process steps (I) and (II) in each case several times
nacheinander alternierend ausführt, und  one after the other alternately, and
• Tw der injizierten Mikroorganismen während der Durchführung jeweils eines der Zyklen Zi bis Zm nicht verändert wird, und wobei man • Tw of the injected microorganisms during the execution of each of the cycles Zi to Z m is not changed, and wherein
die bei jedem der Verfahrenszyklen Zi bis Zm eingesetzten Mikroorganismen eine andere optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen, the m microorganisms used a different optimum growth temperature T w having at each of the process cycles Zi to Z,
bei der Ausführung des ersten Verfahrenszyklus Zi Mikroorganismen mit der höchsten Tw injiziert werden, und when performing the first cycle Zi microorganisms are injected with the highest Tw, and
bei jeder erneuten Ausführung des Verfahrenszyklus Z Mikroorganismen injiziert, die eine niedrigere optimale Wachstumstemperatur Tw aufweisen als die im vorangegangenen Verfahrenszyklus Z injizierten Mikroorganismen. each time the process cycle Z is carried out, microorganisms are injected which have a lower optimum growth temperature T w than the microorganisms injected in the preceding process cycle Z.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flutwasser eine Temperatur < 25°C aufweist. A method according to claim 1, characterized in that the flood water has a temperature <25 ° C.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass m = 2 ist. Method according to claim 1 or 2, characterized in that m = 2.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man im ersten Verfahrenszyklus Zi thermophile oder hyperthermophile und im zweiten Verfahrenszyklus Z2 mesophi- le M ikroorganismen einsetzt. 4. Process according to claim 3, characterized in that in the first process cycle Zi thermophilic or hyperthermophilic and in the second process cycle Z2 mesophilic microorganisms are used.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sauerstoffquelle um ein sauerstoffhaltiges Gas handelt. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is the oxygen source is an oxygen-containing gas.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Durchführung eines ersten Zyklus Zi hoch permeable Bereiche der Erdölformation mittels eines weiteren Verfahrensschritts (II I) ganz oder teilweise blockiert und man im An- schluss an Schritt (I II) die Ölförderung fortsetzt, indem man mindestens eine wässrige, gelbildende Formulierung (F) in die Formation injiziert, wobei die Formulierungen (F) Wasser sowie eine oder mehrere wasserlösliche oder wasserdispergierbare Komponenten enthal- ten, welche nach dem Einpressen in die Lagerstätte unter dem Einfluss der Lagerstättentemperatur hochviskose Gele bilden. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that after performing a first cycle Zi highly permeable regions of the petroleum formation by means of a further process step (II I) completely or partially blocked and subsequent to step (I II) the oil production continues by injecting at least one aqueous, gel-forming formulation (F) into the formation, wherein the formulations (F) contain water and one or more water-soluble or water-dispersible components which after being injected into the deposit under the Influence of the reservoir temperature to form highly viscous gels.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der wässrigen, gelbildenden Formulierung (F) um eine saure wässrige Formulierung handelt, welche min- destens umfasst: 7. A method according to claim 6, characterized in that the aqueous gel-forming formulation (F) is an acidic aqueous formulation which comprises at least:
• Wasser, • Water,
• darin gelöste Aluminium(ll l)verbindungen, die beim Versetzen mit Basen Gele bilden können, sowie  • Aluminum (II) compounds dissolved in it, which can form gels when mixed with bases, as well as
· einen wasserlöslichen Aktivator welcher oberhalb einer Temperatur TGei eine Erhöhung des pH-Wertes der wässrigen Lösung bewirkt, ausgewählt aus der Gruppe von Harnstoff, substituierten Harnstoffen, Hexamethylentetramin oder Cyanaten. 8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Alumini- um(l l l)verbindung um mindestens eine ausgewählt aus der Gruppe von Alumi- nium(ll l)chlorid, Aluminium(l ll)nitrat, Aluminium(l l l)sulfat, Aluminim(ll l)acetat oder Alumini- um(l l l)acetylacetonat handelt. 9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ölförderung im Anschluss an Verfahrensschritt (I I I) mittels Wasserfluten fortsetzt.  A water-soluble activator which raises the pH of the aqueous solution above a temperature TGei selected from the group consisting of urea, substituted ureas, hexamethylenetetramine or cyanates. 8. Process according to claim 7, characterized in that the aluminum (III) compound is at least one selected from the group of aluminum (III) chloride, aluminum (II) nitrate, aluminum (III) sulfate, aluminum (III) acetate or aluminum (III) acetylacetonate. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the oil production continues after step (I I I) by means of water flooding.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ölförderung im Anschluss an Verfahrensschritt (I I I) oder ein Verfahrensschritt (I I I) nachfol- gendes Wasserfluten durch erneute Ausführung von m' Verfahrenszyklen Zr bis Zm- fortsetzt, wobei m' > 2 ist. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass m' = 2 ist und man im ersten Zyklus Zr thermophile oder hyperthermophile und im zweiten Zyklus Z2' mesophile Mikroorganismen einsetzt. 10. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that following the oil transfer in step (III) or a process step (III) subsequent water flooding by renewed execution of m 'process cycles Zr to Z m - continues m '> 2 is. A method according to claim 10, characterized in that m '= 2 and in the first cycle Zr thermophilic or hyperthermophilic and in the second cycle Z2' mesophilic microorganisms used.
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