DE2323261A1 - Verfahren zur gewinnung von kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen kohlenwasserstoff fuehrenden formation mittels dampffluten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen als einer unterirdischen Kohlenwasserstoff führendenFormation mittels Dampffluten Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, darunter hochviskose Rohöle, aus einer unterirdischen Kohlenwasserstoffe führenden Formation mittels Dampffluten.
• Die Förderung von Kohlenwasserstoffen wird gewöhnlich durch Niederbringen einer Bohrung in eine Kohlenwasserstoff führende Formation und Anwendung einer der bekannten Kohlenwasserstoff-Gewinnungsmothoden ausgeführt. Die derzeit bekannten Methoden führen jedoch im allgemeinen zur Gewinnung von nur einem kleinen Teil des in der F@rmation vorhandenen Erdöls, und dies trifft insbesondere bei Lagerstätten mit viskosen Ölen zu.
• Selbst wenn verbesserte Sekundärgewinnungsmethoden angewandt werden, können 50 - 75 % der ursprünglich vorbandenen Kohlenwasserstoffe und noch nehr im Fall von Lagerstätten mit viskosen Ölen zurückbleiben.
• Viele dem Fachmann bekannte Verfahren, wie Wasserfluten, Dampffluten, Verdrängungsfluten (miscible flooding) u.s.w.
• werden, nachdem der natürliche Austrieb (Auslauf) der Lagerstätte erschöpft ist, angewendet, um weiteres Öl aus der Formation zu gewinners Die Anwendung dieser tíethoden, auch als Sekundärgewinnungsmethoden bezeichnet, ermöglichen die Gewinnung weiterer Kohlenwasserstoffe aus den zun Teil erschöpften Formationen. Eine der häufiger angewandten Sekundärgewinnungsmethoden ist das sogenannte Dampfflutungsverfahren. Dampffluten ist für Sekundärgewinnungen sehr gut geeignet, da die im Strömungsmittel enthaltene Energie die Viskosität der Kohlenwasserstoffe wirksam herabsetzt und die Förderung derselben gestattet. Um die maximale Viskositätsverminderung der Kohlenwesserstoffe zu erzielen, muß der eingedrückte Wasserdampf das Maximum an Wärme, das der Wirtschaftlichkeit der Dampferzeuger entspricht, an die Formation abgeben und eine gleichmäßige Durchdringung der Formation gewährleisten.
• Trotz der Vorteile, die das Dampffiuten besitzt, versagen unter gewissen Umständen in vielen Fällen die heute bekannten Dampfflutungsmethoden, indem große Mengen in der Formation enthaltende Kohlenwasserstoffe nicht gewonnen werden. Demzufoige sind viele modifizierte Dampfflutungsverfahren vorgesch@agen worden, einschließlich die cyclische Damfinjektion und die Durchsatz-Dampfflutungsverfahren, welche in einigen Fällen zu einer beachtlichen zusatziichen Gewinnung von Rohöl aus den Lagerstätten führten. Aber seibst mit den modifizierten Dampfflutungsverfahren, die heute angewendet werden, können große Mengen Cl in den Lagerstätten nach einer längeren Zeitdauer zurückgehalten werden, weil das Rohöl stark an die Formation gebunden ist. Außerdem können Grenzflächenspannungen zwischen den nicht-mischbaren Phasen zum Einschluß von Rohöl in den Poren führen, wodurch die Gewinnung herabgesetzt wird.
• Ein Nachteil des Dampfflutens besteht darin, daß in geringem Umfang Destillation in der Formation stattfindet mit dem Ergebnis, daß leichter flüchtige Lösungen der am Ort befindlichen Kohlenwasserstoffe gewonnen werden, das viskonere Öl mit einem erhöhten Asphalgen- und Aromaten-Gehalt zurücklassend. So ist die Art des Öls, das nach einer Anfangsperiode des Dampfflutens in einer Formation zurückgelassen wird, infolge der Destillationseffekte usw. wahrscheinlich in seiner Zusammensetzung anders als das ursprünglich vorhandene Öl und die Kapazität des Gewinnungsverfahrens nimmt allmählich ab.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile der bekannten Dampfflutungsverfahren zu beseitigen und ein verbessertes leistungsfähigeres Dampfflutungsverfahren zu schaffen.
• Die Auf gabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Kohlenwasserstoffe führenden Formation, in die eine Injektions- und eine Förderbohrung niedergebracht sind, bei welchem iii Stufe (a) Dampf durch die Injektionsbohrung eingedrückt wird, um die Kohlenwasserstoffe zur Förderbohrung zu treiben und in Stufe (b) die Kohlenwasserstoffe durch die Förderbohrung gewonnen werden, weiches dadurch gekennzeichnet ist, daß in Stufe (a) in die warme Formation ein Gemisch von Dampf und einer kleinen Menge eines die Grenzflächenspannung erniedrigenden Mittelseingedrückt wird. Als Grenzflächenspannungserniedriger wird eines der nachstehend aufgefübrten Materialien eirgesetzt: Nitroanisol, Pyridin, Chinolin, Derivate dieser Verbindungen, Kohlenteerfraktionen, die Pyridin und/oder Chinolin enthalten.
• Vorzugsweise wird vor der Stufe(a) Dampf durch die Injektionsbohrung eingedrückt, um die Koblenwasserstoff führende F@rmation in der Nähe der Bohrung zu erwärmen. Es kann schon in dieser Stufe ausreichend Dampf in die Formation eingedruck werden, um Dampfdurchbruch in die Förderbohrung zu bewirken, obwohl vorzugsweise die in dieser Vorwärrnstufe angewandte Dampfmenge vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 0,5% des Porenvolumens der Kohlenwasserstoff fördernden Formation beträgt.
• Bei eirer weiteren Ausführungsform (A) der Erfindung folgt auf die obenbeschriebene Stufe (a) Stufe(a), , in welcher eine Treibflüssigkeit , wie kaltes Wasser, heißes Wasser oder Dampf, wie gewünscht, in die Formation eingedrückt wird Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren auch als ein Kreisprezeß (Ausführungsform B) durchgeführt werden, indem die Stufe;i (a) und (a1) nacheinander wiederholt werden.
• Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen beschrieben Es ist überraschend gefunden worden, daPJ die Einführung von Dampf, de eine kleine Menge eines die Grenzflächenspannung erniedrigenden Mittels enthält, zu einer wesentlichen Erhöhung der ölgewinnung aus einer Öl fiihrenden Formation während eines Dampfflutens führt.
• So können viele verschiedene die Grenzflächenspannung herabsetzenden Materialien bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, wie: Nitroanisol, Pyridin, Chinolin, Derivate dieser Verbindungen, Kohlenteerfraktionen, die Pyridin und/oder Chinolin enthalten. Solche Grenzflächenspannungserniedriger zeigen einen Solubilisierungseffekt und mindestens auf die Äsphaltenanteile im Rohöl der Formation zusätzlich einen Emulgierungseffekt.
• Die Mange Grenzflächenspannungserniedriger, die als eine Komponente des Dampfgemisches zugesetzt wird, kann über einen weiten Bereich variiert erden, der im allgemeinen etwa 0,10 bis 15,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5,0 Gew.-% bezog er auf das Gewicht des Gemisches, reicht. Die Einführung des Grenzflächenspannungser@iedrigers in den Dampf zur Herstellung des gewä@schten Gemisches kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. So kann es z.B. dem Dampf nach dessen Austritt aus dem Dampferzeuger in Form einer alkalischen Lösung zugegeben werden.
• Zur Herstellung der alkalischen Lösung des Grenzflächenspannungsersiedrigers kann eine Vielzahl von alkalischen Mittein verwendet werden, wie z.B. Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide und basische Salze der Alkali-oder Erdalkali-Metalle, die in der Lage sind, in wässrigem Medium unter Bildung einer alkalischen Lösung zu hydrolysieren.
• Um die erforderliche alkalische Lösung zu erhalten, muß die Konzentration des alkalischen Mittels etwa 0,001 - 0,5 molar sein.
• In des vorstehend beschriebenen Ausführungsformen A und B kann die Menge des in Stufe (a) in die Bohrung eingedrückten Dampfes und Grenzflächenspannungserniedrigers in weiten Gr£'nzen sch@anken und hängt von vielen Bedingungen ab, wie der Dicke der Formation, ihrer Eigenschaften und den Bediaguagen der darauf folgenden Injektionen wässrigen Treibmediums (Stufe a1).
• Wo heißes Wasser oder Dampf als Treibmedium verwendet wird, kann die Wassertemperatu bis zu 99°C betragen, während Dampftemperaturen von bis zu etwa 354°C angewendet werden könnern. Die genauen Temperaturen werden durch die optimalen Arbeitsbedingungen festgelegt. Die aus der Formation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Kohlenwasserstoffe werde@ an der Förderbohrung zum Teil in Form von Öl-in-Wasser-Emulsionen gewonnen. Die Abtrennung der Kohlenwasserstoffe aus der Emulsion kann nach irgendeiner der vielen bekannten Emulsions-Aufbrechnethoden erfolgen.
• Der genaue Mechanismus , nach welchem der Dampf, der eine kleine Me@ge Grenzflächenspannungerniedriger in alkalischer Lösung zugesetzt enthält, arbeitet, so daß wesentliche zusätzliche Kohlenwasserstoffmengen aus der Kohlenwasserstoffe führenden Formation gewonnen werden, ist nicht vollständig geklärt; es wird jedoch angenommen, daß der Grenzflächenspannungserniedriger das Rohöl von den Porenoberflächen der Formation ablöst, so daß die Oberflächen dem alkalischen Mittel ausgesetzt werden, welches wiederum die Benetzbarkeit der Oberfläche verbessert und die Gewinnung von weiterem Rohöl gestattet. Ein anderer Vorteil , den die Verwendung des alkalischen Grenzflächenspannungserniedriger-Gemisches mit sich bringt, ist die Fähigkeit dieses Gemisches, mit einem Teil oder allem extrahierten Rohöl eine Emulsion mit besseren Mobilitätseigenschaften zu bilden, abhängig davon, unter welchen Bedingungen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
• Das folgende Beispiel veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, die jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist.
• Beispiel Bei diesem Beispiel wurde eine lineare Strömungszelle, aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl (@47 stainless steel pipe) konstruiert und mit reinem Siliciumdioxid unter Bildung einer Sandpackung einer Länge von 61 cm und einer lichten Weite von 7@,025 mm gefüllt. Die Zelle wurde an jedem Ende mit einer Verteilerplatte versehen, um Injektion und Förderung über die ganze Querschnittsfläche des porösen Mediums zu ermöglichen.
• Ein Dampferzeuger, der überhitzten Wasserdampf liefern konnte, wurde mit den in die lineare Strömungszelle eintretenden Einlaßrohr verbunden. Der Ausstrom oder die Förderung der Dampfflutung der Sandpackung wurde in graduierte Zylinder bei Atmosphärendruck gesammelt; ein Dampfkendensatorsystem wurde bereitgrhalte für den Fall, daß am Auslaende Dampfdurchbruch stattfand. Quecksilberpumpen, die so ausgerüstet waren, daß sie Quecksilber in geeigneten Mengen in Zylinder, die Öl, Wasser und die Additivlösung enthielten, injizieren konnten, wurden zuw Sättigen der Zelle mit Schweröl, zum spritzen von Wasser in den Generator und zur Additivzugabe benutzt.
• In die Strömungszelle wurde Dampf unter konstantem Druck eingespritzt und das Additiv Chinolin in alkalischer Lösung wurde mit koastanter Ceschwindigkeit der Dampfphase während der Dauer der Flutung zugefügt.
• Bei der Durchführung dieses Beispiels wurde die Sandpackung zuerst mit 97,5 %igem Öl (Aldwell Crude) einer Dichte von 16,4 API unter Benutzung des vorher beschriebenen Quecksilber-Pumpensystems gesättigt. Dann wurde der Dampferzeuger mit Wasser beschickt und Dampf konstanten Drucks von 14,1 atü und einer Temperatur von etwa 313°C wurde durch die mit der Strömungszellen verbundene Einlaßleitung eingedrückt. Nachdem Dampf an der Stirnfläche der Injektionssandpackung festgestellt wurde (194°C), wurde der Dampfphase eine alkalische Chinolinlösung (0,02 m NaOH und 0,5 Gew.-% Chinolin) mit einer konstanten Geschwindigkeit von 0,125 ml/min über die Dauer der Flutung zugefügt. Der Dampf und das Additiv wurden über die Dauer von + Stunden in die Zelle eingeleitet und die Ölproduktion in Fcrm einer Emulsion gewonnen, aus der 206,1 g Öl erhalten wurden. Das Öl wurde nach Brechen der Emulsion mittles Hitze und einem Demulgiermittel (Trete-O-Lite R-33 der Firma Petrolite Corporation) gemessen. Die Gesamitmenge gewonnenen Öls betrung 471,3 g. Das zurückgebliebenen Öl, der Sor-Wert, der Sandpackung, bezogen auf das Gesamt-Sandpackungs-Porenvolumen, wurde mit 21,0 Porenvolumen-% bestimmt.
• Bei Wiederholung des Beispiels in gleicher Weise, wobei aber der Dampf allein als Flutungsmittel benutzt wurde, wurde ein Sor-Wert von 25,2 Porenvolumen-% erhalte@. Dies zeigt, daß eine deutliche Verbesserung der Gewinnung um etwa 4 Porenvolumen-% bei Verwendung des Alkali-Chinolin-Additive errcicht wird.
• Die Eigenschaften des im Beispiel benutzten Rohöle werden nachstehend aufgeführt: Aldwell-Rohöl, Sutton County, Texas a) API-Dichte = 16,4° (0,9567 g/ml) b) Öl-Zusammensetzung Paraffin 46,9% Aromaten 39,1% Asphaltene 14,0% c) Öl-Viskosität (233 cps bei 38°C und 15,9 cps bei 99°C) d) Stockpunkt -17,8°C

Claims (11)

1. A n 5 p r ü c h e 1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Kohlenwasserstoffe führenden Formation, in die eine Injektions- und eine Förderbohrung nieder"ebracht sind, bei welchem in Stufe (a) Dampf durch die Injektionsbohrung eingedrückt wird, um die Kohlenwasserstoffe zur lörderbohrung zu treiben, und in Stufe (b) die Kohlenwasserstoffe durch die Förderbohrung gewonnen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß in Stufe (a) in die warme Formation ein Gemisch von Dampf und einer kleinen Menge eines die Grenzflächenspannung erniedrigenden Mittels eingedrückt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Grenzflächenspannungserniedriger eines der nachstehend aufgeführten Materialien eingesetzt wird: Nitroanisol, Pyridin, Chinolin, Derivate dieser Verbindungen, Kohlenteerfraktionen, die Pyridin und/oder chinolin enthalten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Grenzflächenspannungserniedriger Chinolin eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Dampf soviel Grenzflächenspannungserniedriger zugesetzt wird, daß das Dampf-Grenzflächenspannungserniedriger-Gemisch etwa 0,10 bis etwa 15,0 Gew.-% davon enthält.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gemisch durch Zufügen einer wässrigen Lösung eines alkalischen Agens und eines Grenzfl ächenspannungserniedrigers zum Dampf hergestellt wird.
6. 6. Verfahren nach eie der vorhergehenden Ansprüche , d a -d u r G h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Dampf eine wässrige alkalische Lösung des Grenzflächenspannungserniedrigers zugefügt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß dem Dampf eine wässrige Lösung zugefügt wird, die etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Natriumhydroxid und etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew. - Chirje Lir enthält.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r G h g e k e n n -z e i c h n e t , da dem Dampf eine wässrige Lösung zugefügt wird, die etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Natriumhydroxid und etwa 0,1 Gew.-% o-Nitroanisol enthält.
9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a -d u r c h g e k e n ii z e i c h n e t , daß vor Durchführung der Stufe (a) die Formation in den der Injektionsbohrung benachbarten Teilen durch Eindrücke von Dampf über die Injektionsbohrung erwärmt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß vor Durchführung der Stufe ta) etwa 0,01 bis 0,5 % des Perenvolumens der Formation Dampf eingedrückt werden.
11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in einer separaten S@ufe (a1) ein wässriges Strömungsmittel als Treibmittel nach Stufe (a) in die Formation eingedrückt wird.

    'lc.. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Dampf als wässriges Strömungsmittel eingedrückt wird.

    3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n ii z e i c h n e t , daß die Stufen (a) und (a1) nacheinander in einem Kreisprozeß wiederholt werden.