DE2419540B2

DE2419540B2 - Verfahren zur sekundaergewinnung von kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen lagerstaette

Info

Publication number: DE2419540B2
Application number: DE19742419540
Authority: DE
Inventors: Bruce L.; Rhudy John S.; Littleton CoI. Knight (V.St.A.)
Priority date: 1973-04-26
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1976-06-24
Also published as: AR200314A1; AU6826774A; FR2227422B1; NL162169C; HU167489B; GB1429583A; NL162169B; IT1009980B; DE2419540A1; RO66379A; US3844350A; FR2227422A1; SU648130A3; NL7405684A; ATA345774A; BR7403313D0; CA995580A; AT327133B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sekundärgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Lagerstätte, welche Formationswasser mit einem Gehalt an zweiwertigen Kationen von mindestens ppm enthält, wobei die Kohlenwasserstoffe durch eine fließfähige Verdrängungsmasse, deren Eigenschaften durch die zweiwertigen Kationen des Formationswassers negativ beeinflußbar sind, aus der Lagerstätte gepreßt und danach über Tage gefördert werden.

Auf dem einschlägigen Gebiet ist es bekannt, vor einer Mikroemulsion eine wäßrige Vorlaufmasse mit einem gesteuerten lonengehalt einzupressen. Diese Vorlaufmasse weist vorzugsweise denselben Ionenge- O₀ halt wie das Wasser in der Mikroemulsion auf und isoliert das Mizellsystem von den Ionen in dem Formations wasser.

Es ist weiterhin nach der US-PS 34 82 631 bekannt, vor einer Mizelldispersion eine wäßrige Vorlaufmasse einzupressen, die ein viskositätserhöhendes Mittel, einen Flektrolyten und/oder eine semipolare organische .ig erhält. Das viskositätserhöhende Mittel

trachtet , .

1 Adsorptionsplätze auf Sandschichten zu sattigen und dadurch zu gewährleisten, daß in nachfolgenden Körpern enthaltende, viskositätserhöhende Mittel aus den nachfolgenden Körpern nicht ausgelaugt werden, und

2. der Vorlaufmasse eine hohe Viskosität zu vermitteln und dadurch eine beständigere Verdrängung des Porenwassers zu gewährleisten. Zu den Viskositätserhöhenden Mitteln gehören beispielsweise hydrolysierte Polyacrylamide, Polysaccharide, Carboxymethylcellulose von hohem Molekulargewicht und ähnliche Substanzen.
Weiterhin ist es auf dem einschlägigen Gebiet bekannt (US-PS 37 04 990) einen wäßrigen polymerisathaltigen Korper vor dem Einpressen eines »mischbaren« Lösungsmittels einzupressen. Dieses »mischbare« Lösungsmittel kann eine Mikroemulsion sein, in der das öl eine geschlossene Phase bildet. Der wäßrige polymerisathaltige Körper enthält Wasser mit einem Salzgehalt unter 50 ppm. Das Polyamid kann aus teilweise hydrolysieren Polyacrylamiden, Acrylsäureacrylamid-Mischpolymerisat, Acrylsäure-Acrylamiddiaceton, Acrylamid-Terpolymerisaten, Hydroxyäthylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyacrylamiden, Polyxyäthylenen und Polysacchariden bestehen. Es wird nicht behauptet, daß Lagerstätten, die zweiwertige Kationen in hohen Konzentration enthalten, geflutet werden können.

Es ist weiterhin nach der US-PS 35 81 824 bekannt geworden, ein Verdickungsmittel in Form von Polysaccharid zwecks Verstopfen zu großer Durchlässe in der Lagerstätte anzuwenden. Hierbei arbeitet man dergestalt, daß zunächst in die Lagerstätte eine wäßrige Lösung eingedrückt wird, die eine höhere Konzentration an zweiwertigen Kationen aufweist als diejenige des Wassers der Formation. Die zweiwertigen Kationen werden aus dem Lagerstättengestein über einen Austauschermechanismus absorbiert. Sodann wird eine wäßrige Lösung eingedrückt, die ein Verdickungsmittel in Form eines ionischen Polysaccharides enthält, das in Gegenwart der zweiwertigen Kationen agglomeriert wird. Im Anschluß hieran kommt das Treibmittel bzw. die Verdrängungsmasse zur Anwendung.

Insbesondere ist es nach der US-PS 37 07 187 bekanntgeworden, eine durch in dem nachfolgenden Treibwasser enthaltene zweiwertige Kationen beeinflußbare Verdrängungsmasse mittels einer zwischengeschalteten wäßrigen Lösung eines Biopolymers zu schützen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Zusammenhang mit der Sekundär- und Tertiärgewinnung von öl aus Lagerstätten, deren Porenwasser mindestens 500 ppm zweiwertige Kationen enthält, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß vor der durch das Formationswasser beeinflußbaren Verdrängungsmasse eine wäßrige Lösung, die 50 bis 2000 ppm eines Biopolymerisats enthält, in einer Menge von 1 bis 50% des Porenvolumens der Formation in die Lagerstätte eingepreßt wird. Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile werden an Hand einer Reihe Ausführungsbeispiele weiter unten erläutert. Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile sind insoweit überraschend, als bereits vielfach Versuche unternommen worden sind, die Verdrängungsmassen durch vorausgeschickte Schutzflaide gegen den Einfluß zweiwertiger Kationen des Formationswassers abzusi-

ehern, ohne daß dabei die besondere Eignung der erfindungsgemäß in Anwendung kommenden Biopolymerisate erkannt worden ist

Die gegenüber hohen Konzentrationen von zweiwertigen Kationen empfindlichen, mischbaren oder ähnlichen Verdrängungsmittel enthalten Tensid. Wasser, vorzugsweise Kohlenwasserstoff und gegebenenfalls ein Hilfstensid und/oder einen Elektrolyten sowie weitere Bestandteile. Als Beispiele seien Mizelldispersionen (darunter fallen Mizell-Lösungen, Mikroemulsionen, »durchsichtige« Emulsionen, wasserhaltige lösliche öle, usw.) mit geschlossener öl- oder Wasserphase, Emulsionen mit geschlossener öl- oder Wasserphase, lösliche Öle usw. genannt. Zu diesen Mitteln gehören beispielsweise auch jene gemäß den US-PS 32 54 714 ,c 32 75 075, 35 06 070, 37 06 071, 34 97 006, 33 30 344* 3348 611, 33 73 809, 3149 669, 3163 214, 32 08 515 32 08 517, 33 54 953, 35 12 586, 33 48 611, 36 97 424, 37 14 062 und 35 00 919. In den vorgenannten Patentschriften sind Zusammensetzungen von brauchbaren Verdrängungsmitteln und bevorzugte Bestandteile angegeben. Eine Mizelldispersion wird als Verdrängungsmittel bevorzugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als vorteilhaft bei Vorliegen der zweiwertigen Kationen, wie z. B. Calcium- und/oder Magnesiumkationen, in einer Menge von etwa 500 bis 25 000 ppm oder mehr. Besondere Beispiele dieser Lagerstätten sind solche, die das zweiwertige Kationen in einer Menge von etwa 1000 bis 10 000 ppm, im allgemeinen etwa 2000 bis 5000 ppm enthalten.

Die vor dem Einpressen der Verdrängungsmasse eingepreßte Vorlaufmasse enthält ein Biopolymerisat, das gegenüber den schädlichen Wirkungen der hohen Konzentration der zweiwertigen Kationen in dem Porenwasser im wesentlichen unempfindlich ist und die Mizelldispersion gegenüber dem Porenwasser isoliert, dessen zweiwertige Kationen sonst die Mizelldispersion schädigen würden. Zu diesen Polymerisa\en gehören beispielsweise Biopolymerisate, wie ein Heteropolysaccharid, das durch die Wirkung der Bakterienart Xanthomonas campestris auf ein Kohlehydrat erzeugt wird. Zur Erzeugung von Biopolymerisaten kann man auch folgende andere Arten der Gattung Xanthomonas heranziehen: Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas hederae und Xanthomonas papavericola. Diese Biopolymerisate haben im allgemeinen Molekulargewichte im Bereich von 200 000 bis 3 000 000. Das Biopolymerisat ist in Konzentrationen von etwa 50 bis 2000 ppm, vorzugsweise etwa 100 bis 1500 und insbesondere bevorzugt etwa 200 bis 1000 ppm, vorhanden. Die wäßrige Vorlauf masse wird in einer Menge von etwa 1 bis 50%, vorzugsweise etwa 2 bis 25% und insbesondere bevorzugt von etwa 5 bis 20% des Formationsporenvolumens, angewandt. Die wäßrige Verdrängungsmasse kann andere Zusatzstoffe enthalten, die der Lagerstätte oder der der Vorlaufmasse folgenden Verdrägungsmasse gewünschte Eigenschaften verleihen. Beispielsweise kann sie Tenside, Hilfstenside und/oder Elektrolyts enthalten, ferner reaktionsfähige Mittel zum Besetzen von Adsorptionsplätzen des Lagerstättengesteins usw.

Vorteilhaft verwendet man die Verdrängungsmasse in einer Menge von etwa 1 bis 75%, vorzugsweise etwa 1 bis 20%. Der Verdrängungsmasse kann gegebenen- _6$ falls ein Beweglichkeitspuffer in einer Menge von z. B. etwa 5 bis 100% und vorzugsweise etwa 10 bis 75% des Formationsporenvolumens folgen. Im allgemeinen verwendet man zum Verdrängen der vorher eingepreßten Massen zu der Produktionsbohrung, aus der das Rohöl gefördert werden soll, einen Druckwasserstrom. Der Beweglichkeitspuffer besteht vorzugsweise aus einer wäßrigen Lösung, die ein die Beweglichkeit herabsetzende«: Mittel enthält, das beispielsweise die Durchlässigkeit des Lagerstättengesteins herabsetzt und/oder die Viskosität der wäßrigen Lösung erhöht. Beispiele von beweglichkeitspuffernden Strömungsmitteln sind in den vorgenannten Patentschriften angegeben.

Ein wichtiger erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, daß eine weniger aufwendige Verdrängungsmasse verwendet werden kann, weil bei deren Zusammensetzung nicht berücksichtigt zu werden braucht, daß sie vor den nachteiligen Wirkungen der in dem Porenwasser enthaltenen, zweiwertigen Kationen geschützt werden muß. Beispielsweise kann man eine weniger aufwendige Mizell-Lösung verwenden, wenn bekannt ist, daß das Porenwasser die Phasenstabilität der Mizell-Lösung oder deren Viskosität nicht beeinträchtigen kann.

Die Konzentration des Biopolymerisats in der Vorlaufmasse darf nicht so hoch sein, daß es die Beweglichkeit herabsetzt. Das heißt, es soll zwischen der vorlaufenden wäßrigen Masse und der eingepreßten Verdrängungsmasse kein ungünstiges Beweglichkeitsverhältnis vorhanden sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Reihe Ausführungsbeispiele erläutert. Soweit nicht anders angegeben, verstehen sich alle Prozentsätze auf der Gewichtsgrundlage.

Aus Berea-Sandstein bestehende Kerne mit einer Länge von 122 cm und einem Durchmesser von 76 mm wurden zunächst mit Wasser geflutet, das 15 000 ppm CaCb enthielt, dann mit Rohöl (Viskosität 7 cP bei 23° C) bis zur nichtreduzierbaren Sättigung mit Wasser und dann mit Wasser, das 15 000 ppm CaCb (5410 ppm des Ca^{+ +} -Kations) enthielt, bis zur Sättigung des restlichen Öls. Dann wurden die Kerne mit folgenden Systemen geflutet:

System 1

In den Kern wurde in einer Menge von 2% des Porenvolumens eine Mizell-Lösung mit geschlossener ölphase eingepreßt. Diese Mizell-Lösung hatte folgende Zusammensetzung:

Bestandteile Gewichts

prozent

Kohlenwasserstoff, Rohöl mit einer Viskosität von 7 cP bei 23° C 38

Erdölsulfonat, Äquivalentgewicht 420,

Aktivität 60% 7,6 (aktive

Substanz) Wasser mit einem Gehalt von insgesamt

400 ppm an gelösten Feststoffen 52

Hilfstensid (primärer Amylalkohol) 2.4

Der Mizell-Lösung folgte Wasser, das 700 ppm eines teilhydrolysierten Polyacrylamids von hohem Molekulargewicht enthielt. Das Wasser enthielt insgesamt 500 ppm an gelösten Feststoffen. Das Wasser wurde eingepreßt, bis die ölproduktion aufhörte.

System 2

Dieses war mit dem System 1 identisch, doch wurde vor der Mizell-Lösung eine wäßrige Vorlaufmasse in einer Menge von 20% des Porenvolumens eingepreßt.

Diese Vorlaufmasse enthielt 500 ppm eines Heteropolysaccharids, das in Wasser gelöst war, das insgesamt 500 ppm gelöste Feststoffe enthielt.

System 3

Dieses war mit dem System 2 identisch, d h„ es wurde vor der Mizell-Lösung eine wäßrige Vorlaufmasse in

Tabelle

einer Menge von 2C% des Porenvolumens eingepreßt, doch enthielt diese wäßrige Vollaufmasse kein Bio oder sonstiges Polymerisat

In der Tabelle sind die Daten betreffend die mit den drei vorstehend erläuterten Systemen erzielte ölgewinnung angegeben.

System	Vorlaufmasse	Gesamtmenge	öl-
		des einge	gewin
		preßten Poly	nung
		merisats
		Porenvolumen
		χ ppm	%
1	ohne	840	30
2	20% des Poren	737	39
	volumens; mit
	Biopolymerisat
3	20% des Poren	836	31
	volumens; ohne
	Biopolymerisat

Man erkennt aus dieser Tabelle, daß durch die Verwendung der ein Biopolymerisat enthaltenden Vorlaufmasse die relative ölgewinnung um 30% erhöht wurde. Gegenüber dem System 3 wurde die ölgewinnung um 26% erhöht. Der Vergleich des Systems 3 mit dem System 2 zeigt, daß die erhöhte ölgewinnung nicht nur auf die Verwendung der wäßrigen Vorlaufmasse, sondern insbesondere auf das darin enthaltene Polymerisat zurückzuführen ist. Infolge des günstigen Beweglichkeitsverhältnisses war die polymerisathaltige Vorlaufmasse des Systems 2 hinsichtlich der Verdrängung des Poren-Salzwassers wirksamer als die wäßrige Vorlaufmasse des Systems 3; sie bewirkte ferner eine Herabsetzung der Wechselwirkung zwischen dem zweiwertigen Kation und der Mizell-Lösung. Man erkennt außerdem, daß in dem System 2 eine geringere Gesamtmenge des Polymerisats erforderlich war. Diese Gesamtmenge umfaßt in dem System 2 sowohl das Biopolymerisat der Vorlaufmasse als auch das Polymerisat in dem Beweglichkeitspuffer. Ein weiterer Vorteil bestand darin, daß der Polymerisatbedarf in dem System 2 um mindestens 12% niedriger war als in den Systemen 1 und 2.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sekundä^rgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Lagerstätte, weiche Formationswasser mit einem Gehalt an zweiwertigen Kationen von mindestens 500 ppm enthält, wobei die Kohlenwasserstoffe durch eine fließfähige Verdrängungsmasse, deren Eigenschaften durch die zweiwertigen Kationen des Forma- ίο tionswassers negativ beeinflußbar sind, aus der Lagerstätte gepreßt und danach über Tage gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der durch das Formationswasser beeinflußbaren Verdrängungsmasse eine wäßrige Lösung, die 50 bis 2000 ppm eines Biopolymerisats enthält, in einer Menge von 1 bis 50% des Porenvolumens der Formation in die Lagerstätte eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Verdrängungsmasse in die Lagerstätte ein Beweglichkeitspuffer eingepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorausmasse etwa 100 bis 1500 ppm des Biopolymerisats enthält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorausmasse in die Lagerstätte in einer Menge von etwa 2 bis 25% des Porenvolumens der Formation eingepreßt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Biopolymerisat ein PoIysaccharid ist.

6. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 im Zusammenhang mit Verdrängungsmassen in Form einer mizellaren Dispersion, bestehend aus Kohlenwasserstoff, Erdölsulfonat, Wasser und gegebenenfalls kooberflächenaktivem Mittel und/oder Elektrolyt.

7. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 5 im Zusammenhang mit Verdrängungsmassen in Lagerstätten, die wenigstens 1000 ppm eines zweiwertigen Kations in dem fossilen Wasser enthalten.