DEG0012424MA

DEG0012424MA - Process for increasing the oil yield when flooding petroleum deposits

Info

Publication number: DEG0012424MA
Application number: DE1953G0012424
Authority: DE
Inventors: Wolf Von Engelhardt; Walter Tunn
Original assignee: Gewerkschaft Elwerath
Current assignee: Gewerkschaft Elwerath
Filing date: 1953-08-10
Publication date: 1956-04-19

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 10. August 1953 Bekanntgemacht am 19. April 1956Registration date: August 10, 1953. Advertised on April 19, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Olausbeute beim Wasserfluten von Erdöllagerstätten. Unter Wasserfluten sollen alle Operationen verstanden werden, bei denen in den Ölträger Wasser mit Hilfe von Einpreß-Sonden eingebracht wird, um einen vermehrten Zustrom von Öl zu den Fördersonden zu erzeugen.The invention relates to a method for increasing the oil yield when flooding petroleum deposits. All operations involving water in the oil carrier are to be understood under water floods is introduced with the help of press-fit probes in order to increase the flow of oil to the production probes to create.

Aus Laboratoriums- und Feldbeobachtungen ist bekannt, daß die Verdrängung des Öls aus dem ölhaltigen Gestein bzw. aus Ölsanden nicht einfach in dem Sinne erfolgt, daß das Wasser den Ölinhalt des Trägergesteins etwa kolbenartig vor sich herschiebt. Das Wasser eilt dem Öl zum Teil voraus, so daß in den Fördersonden bereits Wasser zutage tritt, wenn das Trägergestein noch beträchtliche Ölmengen enthält. Der Periode reiner Ölproduktion folgt mehr oder minder rasch eine solche, in der Öl mit Wasser zusammen gefördert wird, wobei der Wassergehalt des Gemisches laufend zunimmt, bis die Grenze der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erreicht ist. Bei der laboratoriumsmäßigen Nachahmung der beim Wasserfluten oder auch beim natürlichen Wassertrieb ablaufenden Vorgänge gilt daher der bis zum ersten Wasserdurchbruch erzielte Entölungsgrad einer Probe, nämlich der Volumanteil Öl in Prozenten der ursprünglichen Ölmenge, als die bei dem betreffenden Gestein und Öl in der Lagerstätte erzielbare Entölung, die, wie bekannt, außer von dem Viskositäts-From laboratory and field observations it is known that the displacement of the oil from the oil-containing Rock or oil sands are not simply made in the sense that the water contains the oil content of the Carrier rock pushes forward like a piston. Some of the water precedes the oil, so that in water is already exposed to the production probes when the carrier rock still contains considerable amounts of oil. The period of pure oil production is followed more or less quickly by one in oil with water is promoted together, the water content of the mixture increasing continuously until the limit of Economic efficiency of the process is achieved. In the laboratory-like imitation of the Floods or processes occurring in natural water drift therefore apply up to the first Water breakthrough achieved the degree of oil removal of a sample, namely the volume fraction of oil as a percentage of the original Amount of oil than the de-oiling achievable with the rock and oil in question in the deposit, which, as is known, apart from the viscosity

609 506/72609 506/72

G 12424 VI15aG 12424 VI15a

verhältnis von Öl zu Wasser auch von der Durchlässigkeit des Trägergesteins in mdy (Millidarcy) abhängt. Bei nicht zu geringer Durchlässigkeit des Trägergesteins ist der Entölungsgrad nur noch von dem Viskositätsverhältnis der beiden Phasen des Systems abhängig. Er nimmt einen um so höheren Wert an, je mehr sich das Viskositätsverhältnis dem Wert ι nähert, und erreicht erfahrungsgemäß seine untere Grenze bei einem Viskositätsverhältnis desThe ratio of oil to water also depends on the permeability of the carrier rock in mdy (millidarcy). If the permeability of the carrier rock is not too low, the degree of oil removal is only of the viscosity ratio of the two phases of the system dependent. He takes one all the higher The closer the viscosity ratio approaches the value ι, and experience shows that it reaches its value lower limit for a viscosity ratio of the

ίο Öles zum Flutwasser von 30 : 1.ίο oil to flood water of 30: 1.

Die Erfindung geht von der bekannten Erkenntnis aus, daß man auch bei Lagerstätten mit zähflüssigen Ölen, deren naturgegebene Voraussetzungen für das Fluten mit Wasser nach den vorstehenden Erläuterungen ungünstig sind, den Flutungsprozeß verbessern und den Entölungsgrad erhöhen kann, wenn man dem Flutwasser lösliche Stoffe zusetzt, die geeignet sind, seine Viskosität zu steigern.The invention is based on the known knowledge that even with deposits with viscous Oils whose natural prerequisites for flooding with water according to the explanations above are unfavorable, can improve the flooding process and increase the degree of oil removal, if soluble substances are added to the flood water that are suitable are to increase its viscosity.

Die Verwendung verdünnter Lösungen anorganischer Salze zum Fluten von Erdöllagerstätten ist bekannt. Sie werden als Flutmedium dazu verwendet, wenn auf den Ölfeldern, was bekanntlich oft der Fall ist, nur salzhaltige Wässer zu Verfügung stehen, oder in solchen Fällen, wenn die geologische Beschaffenheit der Gesteine bei Verwendung salzfreien Wassers Quellungserscheinungen hervorrufen würde, die ein ausreichendes Eindringen des Wassers verhindern. Auch wurde schon in Erwägung gezogen, solche Salzlosungen höherer Konzentration oder Dispersionen kolloidaler Substanzen mit genügend hoher Konzentration zum Fluten zu verwenden. Diese Vorschläge vermochten wegen der hohen, damit verbundenen Kosten bzw. wegen der Gefahr der Verstopfung des porösenGest eins keinen Eingang in dieTechnik zu finden.The use of dilute solutions of inorganic salts for flooding petroleum deposits is known. They are used as a flood medium when in the oil fields, which is known to be often the case is, only salty waters are available, or in such cases, if the geological condition the rocks would cause swelling phenomena if salt-free water was used, which a prevent sufficient ingress of water. It has also been considered Salt solutions of higher concentration or dispersions of colloidal substances with a sufficiently high concentration to use for flooding. These proposals succeeded because of the high levels associated with them Costs or because of the risk of clogging of the porous structure one cannot find its way into technology.

Man hat auch bereits versucht, durch Zusatz oberflächenspannungserniedrigender Stoffe, wie Saponinen, eine bessere Benetzung des ölführenden Gesteins und dadurch eine Erhöhung der Ölausbeute zu erzielen. Mit der gleichen Zielsetzung wurde auch der Zusatz von Polyglykoläthern zum Flutwasser in sehr geringen Konzentrationen vorgeschlagen, die ebenfalls durch Herabsetzung der Oberflächenspannung, unter gleichzeitiger Ausbildung eines Films an der Grenzfläche Wasser-Öl, bewirken sollen, daß das Öl besser vom Gestein gelöst wird. Bei diesen bekanntgewordenen Verfahren besitzt das Flutmedium meist keine wesentlich höhere Viskosität als reines Wasser. In manchen Fällen kann sogar eine verminderte Viskosität angenommen werden. Dagegen sind Verfahren vorgeschlagen und auch praktisch ausgeübt worden, das Viskositätsverhältnis durch Senkung der Viskosität des Öles zu beeinflussen, so z. B. mittels Einpressen von Gas oder durch Erwärmen.Attempts have also been made to reduce surface tension by adding Substances such as saponins improve the wetting of the oil-bearing rock and thereby increase the oil yield achieve. The addition of polyglycol ethers to the flood water in suggested very low concentrations, which can also be achieved by reducing the surface tension, with the simultaneous formation of a film at the water-oil interface, should have the effect that the oil is better loosened from the rock. In this process that has become known, the flood medium possesses usually not a much higher viscosity than pure water. In some cases, even a reduced viscosity can be assumed. Against this, methods are proposed and also practical been exercised to influence the viscosity ratio by lowering the viscosity of the oil, so z. B. by injecting gas or by heating.

Es wurde nun gefunden, daß man das Ölausbringen wesentlich verbessern kann, indem man zur Erhöhung der Viskosität des Flutwassers in einem solchen Maße, daß das Verhältnis der Viskosität des zu fördernden Öles zu der des Flutwassers nur noch höchstens 30 : 1 beträgt, leichtlösliche Salze organischer Säuren oder organische Stoffe höheren Molekulargewichts, wie Stärke, Stärkederivate, Eiweißstoffe und Cellulosederivate, verwendet.It has now been found that you can improve the oil output significantly by increasing the viscosity of the flood water to such an extent that the ratio of the viscosity of the to be pumped Oil to that of the flood water is no more than 30: 1, easily soluble salts of organic acids or organic substances with a higher molecular weight, such as starch, starch derivatives, proteins and cellulose derivatives, used.

Auf diese Art und Weise gelingt es, das Ausbringen von Öl bis zum Wasser durchbrach z. B. aus einem gegebenen ölhaltigen Gestein von 15 °/₀ auf 26 % zu erhöhen, wenn man dessen Viskosität erhöht und dadurch das Viskositätsverhältnis öl zu Wasser von 40 auf 21 senkt.In this way it is possible to spread the oil until the water broke through z. B. from a given oil-containing rock from 15 ° / ₀ to 26% if you increase its viscosity and thereby lower the viscosity ratio of oil to water from 40 to 21.

In Fällen, in denen eine Lagerstätte bereits teilweise mit Wasser, sei es durch vorausgegangenes Fluten, sei es durch natürlichen Wassertrieb, überflutet ist, wird man zweckmäßig höherkonzentrierte Lösungen verwenden, als nach den sonst gegebenen Bedingungen erforderlich wäre. Durch die Verdünnung mit dem bereits im ölführenden Gestein vorhandenen Wasser stellt sich von selbst eine niedrigere Konzentration und Viskosität des Flutungsmediums ein, die bei Wahl geeigneter Ausgangskonzentrationen und -mengen den gewünschten Bedingungen entspricht.In cases where a deposit is already partially filled with water, it may be through previous Floods, be it by natural water drift, is flooded, one is expediently more concentrated Use solutions than would be necessary under the otherwise given conditions. Through the dilution with the water already present in the oil-bearing rock, a lower concentration and viscosity of the flooding medium, which is the case with the selection of suitable starting concentrations and amounts corresponds to the desired conditions.

Besonders vorteilhaft verfährt man erfindungsgemäß, wenn man dem Flutwasser solche höhermolekulare, wasserlösliche organische Stoffe zusetzt, deren Moleküle Kettenstruktur aufweisen. Durch den Zusatz solcher Stoffe wird die Viskosität von Wasser beträchtlich erhöht, so daß es möglich ist, mit verhältnismäßig geringem Aufwand an gelöstem Stoff, d. h. etwa 1 °/₀ und weniger, auszukommen. Es kommen hierfür praktisch alle Stoffe mit Kettenmolekülen in Frage. Zusätzliche Vorteile lassen sich erzielen, wenn man dem Flutwasser solche höhermolekulare organische Stoffe zusetzt, deren wäßrige Lösungen strukturviskos sind, z. B. Seifen, wasserlösliche Celluloseabkömmlinge, wasserlösliche Kunstharze vom Typus der Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharze und andere Kunststoffe, die wasserlösliche Kettenpolymerisate bilden. Da bekanntlich bei Lösungen dieser Art ihre Viskosität mit der Fließgeschwindigkeit zunimmt, ergeben sich durch ihre Anwendung bei den geringen Fließgeschwindigkeiten des Flutungsprozesses im Gestein besonders große Ölausbeuten.The procedure according to the invention is particularly advantageous if such higher molecular weight, water-soluble organic substances whose molecules have a chain structure are added to the flood water. By adding such substances, the viscosity is considerably increased by water so that it is possible with relatively little effort of the solute, ie about 1 ° / ₀ and less to manage. Practically all substances with chain molecules can be used for this. Additional advantages can be achieved if such higher molecular weight organic substances are added to the flood water, the aqueous solutions of which are structurally viscous, eg. B. soaps, water-soluble cellulose derivatives, water-soluble synthetic resins of the urea-formaldehyde synthetic resin type and other plastics that form water-soluble chain polymers. Since, as is well known, in solutions of this type their viscosity increases with the flow rate, their use at the low flow rates of the flooding process in the rock results in particularly high oil yields.

Als hervorragend geeignet haben sich hierfür die Alkalisalze der Polyacrylsäuren erwiesen, die schon in geringen Konzentrationen die Viskosität von Wasser sehr stark erhöhen. Flutversuche mit Lösungen von polyacrylsaurem Natrium ergeben, entsprechend der höheren Viskosität dieser Lösungen, einen wesentlich besseren Entölungsgrad als reines Wasser, wie die folgenden Beispiele zeigen.The alkali salts of polyacrylic acids, which have already been used in low concentrations greatly increase the viscosity of water. Flood tests with solutions from Sodium polyacrylic acid result in a substantial amount, corresponding to the higher viscosity of these solutions better degree of oil removal than pure water, as the following examples show.

Die Versuche wurden mit zylindrischen Proben eines Unterkreidesandsteins ausgeführt, dessen Porenraum ganz mit Öl ausgefüllt war. Dieselben Proben wurden einmal mit Wasser und nach erneuter Sättigung mit Öl mit einer Lösung von 0,2 °/₀ Natriumpolyacrylat bis zum Wasserdurchbruch geflutet. Die Versuchstemperatur betrug 20⁰.The tests were carried out with cylindrical samples of an under chalk sandstone, the pore space of which was completely filled with oil. The same samples were flooded once with water and after re-saturation with oil with a solution of 0.2 ° / ₀ sodium polyacrylate to the water breakthrough. The test temperature was 20 ^° .

Öl oil

Wasser water

Na-Polyacrylat-LösungNa polyacrylate solution

Viskosität
cpviscosity
cp

7777

IOIO

Viskositätsverhältnis Viscosity ratio

7777 7,77.7

506/72506/72

G 12424 VI/5aG 12424 VI / 5a

Probesample

Nr.No.

Durchlässigkeit Permeability

mdymdy

8₃2
1300
52608 ₃ 2
1300
5260

Porositätporosity

7o7o

25,8
25,8
28,425.8
25.8
28.4

Entölungsgrad
beim Fluten mit
Acrylat-Degree of oil removal
when flooding with
Acrylate

Wasserwater

l6,0
14,5
13,5l6.0
14.5
13.5

lösungsolution

44.0
34,244.0
34.2

42,142.1

Wie erwähnt, ändert sich bei Lösungen von Stoffen, die langkettige Moleküle bilden und strukturviskos sind, die Viskosität mit der Fließgeschwindigkeit in dem Sinne, daß sie um so größer wird, je kleiner die Fließgeschwindigkeit ist. Da diese durch die Einpreßgeschwindigkeit bzw. den Einpreßdruck reguliert werden kann, bietet diese Ausführungsform überraschenderweise den zusätzlichen großen Vorteil, daß durch Abstimmung des an das System angelegtenAs mentioned, changes in solutions of substances that form long-chain molecules and which are structurally viscous are, the viscosity with the flow rate in the sense that it becomes greater the smaller the Flow rate is. Since this is regulated by the injection speed or the injection pressure can be, this embodiment surprisingly offers the additional great advantage that by coordinating the created in the system

ao Druckgradienten die Fließgeschwindigkeit und damit die Viskosität des Flutmediums in weiten Grenzen geregelt werden kann. So ergab sich z. B. bei Versuchen an einer ölhaltigen Gesteinsprobe, unter Verwendung einer o,2prozentigen Na-Polyacrylatlösung als Flutmedium, daß die Fließgeschwindigkeit bei Senkung des Druckgradienten von 0,17 auf 0,005 at/cm, also auf ^x/₃₄ des ursprünglichen Wertes, sich auf ¹Z₂₃₈ des Ausgangs wert es verringerte. Das bedeutet, daß die Viskosität der Lösung bei dem niedrigeren Druckgradienten den siebenfachen Wert besaß. Infolgedessen kann mit solchen Lösungen die Ölausbeute noch weiter gesteigert werden, indem man das Fluten langsam, also unter niedrigem Druck durchführt. Das folgende Beispiel zeigt deutlich, in welchem Maße die Ergebnisse vom angelegten Druckgradienten abhängig sind.ao pressure gradient, the flow rate and thus the viscosity of the flood medium can be regulated within wide limits. So z. B. in tests on an oil-containing rock sample, using a 0.2 percent Na polyacrylate solution as the flooding medium, that the flow rate when the pressure gradient is reduced from 0.17 to 0.005 at / cm, i.e. to ^x / _{34 of} the original value, is ¹ Z _{238 of} the output worth it reduced. This means that the viscosity of the solution at the lower pressure gradient was seven times the value. As a result, the oil yield can be increased even further with such solutions by carrying out the flooding slowly, i.e. under low pressure. The following example clearly shows the extent to which the results depend on the applied pressure gradient.

Example:

Zylindrische Probestücke von Bentheimer Sandstein wurden mit Öl getränkt und bei verschiedenen Druckgradienten geflutet. Es wurden bis zum Wasserdurchbruch die folgenden Entölungsgrade erzielt:Cylindrical specimens of Bentheim sandstone were soaked in oil and used at various Flooded pressure gradient. The following degrees of oil removal were achieved up to the water breakthrough achieved:

Probe Nr.Sample no.

0,07 at/cm0.07 at / cm

Entölung beiDeoiling at

42,3 33,742.3 33.7

2 34,2 25,12 34.2 25.1

3 36,5 32,33 36.5 32.3

Das vorstehend beschriebene Verfahren eröffnet einen neuen und überraschenden Weg, um auch beiThe method described above opens up a new and surprising way to work with

0,13 at/cm
% solchen Erdöllagerstätten, die infolge der Beschaffenheit der darin enthaltenen Ölkomponente für das normale Fluten mit Wasser nicht zugänglich sind bzw. zu geringe Ölausbeuten ergeben, das Fluten mit einfachen und verhältnismäßig billigen Mitteln bei beträchtlich gesteigertem Ausbringen an Öl durchzuführen und so einen sonst vielleicht aus wirtschaftlichen Gründen notwendigen vorzeitigen Abbruch der Förderung zu vermeiden. Besonders in ölarmen Gebieten ist das erfindungsgemäße Verfahren dazu berufen, eine sonst nicht erreichbare Mehrausbeute an Öl sicherzustellen.0.13 at / cm
% of those oil reservoirs which, due to the nature of the oil components contained therein, are not accessible for normal flooding with water or which result in insufficient oil yields, flooding with simple and relatively cheap means with a considerably increased output of oil and otherwise perhaps for economic reasons To avoid premature discontinuation of funding for reasons necessary. Particularly in oil-poor areas, the method according to the invention is intended to ensure an additional oil yield that would otherwise not be attainable.

Claims

Patent claims:

1. Process to increase the oil yield when water is flooded from oil reservoirs with flood water, the water-soluble substances that are capable of being per unit of solute a considerable To bring about an increase in viscosity, added in amounts such that the ratio the viscosity of the oil to be pumped to that of the flood water is not more than 30: 1, characterized in that readily soluble salts of organic acids or organic salts are used as additives Substances of higher molecular weight, such as starch, starch derivatives, proteins, cellulose derivatives, be used.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the flood water such higher molecular weight, water-soluble organic substances, their Molecules have chain structure, e.g. B. soaps, cellulose derivatives, water-soluble synthetic resins, in Quantities up to 1% can be added.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the flood water is alkali metal salts of polyacrylic acids added.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the soluble substances containing flood water with a low pressure gradient, d. H. at low speed presses into the deposit.

5. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that one is wholly or partially flooded reservoirs the flood water containing the soluble substances with a higher concentration of dissolved material than in non-flooded deposits.

Cited references: U.S. Patent Nos. 2,233,381, 2,533,546; Walter Rühl, Deoiling of petroleum deposits by secondary processes, 1952, pp. 35 to 39; "Bohrtechnik - Brunnenbau", 1953, pp. 137 to 142.