-
Beschreibung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Abbauverfahren von Kohlenwasserstofflagern
und insbesondere Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus Sedimentgestein der Erdrinde.
-
Die Erfindung kann zur Erdölgewinnung mit Hilfe von Bohrlöchern verwendet
werden, die sowohl von der Erdoberfläche wie auch bei einem Schachtabbau der erdölführenden
Schichten erbohrt werden.
-
Die Erfindung kann sowohl für Leichtöl wie auch fiir hochviskoses
Schweröl und auch bei der Gewinnung von Eohlenwasserstoffkondensat aus Gaskondensatlagern
verwendet werden.
-
Im ganzen gestattet die Erfindung die Gewinnung von Erdölfraktionen
und von Erdöl mit hohem Koeffizienten einer Erdöl abgabe der Schicht.
-
Die bekannten Verfahren zur Gewinnung von erdöl unter Verwendung
von das Erdöl desorbierenden Stoffen (beispiels weise unter Verwendung von Alkali
und Säurelösungen) gestatten die Eztraktion von höchstens 50% Erdölkohlenwasserstoffen
des potentiellen Gehalts im Lager und sehen die Verwendung einer Lösung des Wärmeträgers
mit einem Desorbens der Erdölkohlenwasserstoffe vor, die in die Schicht über Bohrunter
Druck löcher gepreßt werden. In diesem Falle wird vorangehend eine schwache Lösung
<beispielsweise eine Alkalilösung vorbereitetp als Desorbens der Erdölkohlenwasserstoffe,
welche die erdölführende Schicht durchtränkt haben,/<-> Die gemeinsame Verwendung
des Wärmeträgers und einer Lösung des Deorbens, wie oben beschrieben, gestattet
die Erdölabgabe der Schicht um 10-15% zu steigern und einen ein wenig höheren Zufluß
des
Erdöls zur Exploitations-Eohrlochsoe zu gewährleisten. Im obenbeschriebenen
Verfahren zur Gewinnung von Erdöl offenbart die Alkalilösung Eigenschaften eines
oberflächenaktiven Stoffes, der als Desorbens der Kohlenwasserstoffe verwendet wird,
was durch Verringerung der Oberflächenspannung an der Grenze "Wasser-Erdöl" und
"Erdöl-Gestein" erfolgt.
-
In der Praxis wird jedoch eine Steigerung der Erdölabgabe der Schicht
lediglich um 5-7% beobachtet, was die erwarteten Ergebnisse nicht erreicht und deshalb
hat das beschriebene Verfahren in der erdölgewinnenden Industrie keine Anwendung
gefunden.
-
Zu den Nachteilen des obenbesch@iebenen Verfahrenggehört die niedrige
Effektivität der Erdölabgabe der Schicht und die relativ niedrige Leistungsfähigkeit
der Bohrungen wegen der schwach desorbierenden Eigenschaften der wäßrigen Schwefelsäruelösung,
infolge einer geringen Herabsetzung der intermolekularen Kohäsionsräfte zwischen
den Erddlkohlenwasserstoffen und dem Gestein und einer ungenügende@ Erdölzufluß
zur Exploitationsbohrlochsohle.
-
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren der
Erdölgewinnung zu entwickeln, das eine Steigerung der Erdölabgabe der erdölführenden
Schicht dadurch Zugabe eines Stoffes zum Wärmeträger gewährleistet welcher die Desorptionseigenschaft
des Erdöls bei seiner Extraktion aus der erdölrührenden Schicht bedeutend steigern.
-
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Verfahren zur Gewinnung
von Erdöl durch Bohren von Förderbohrlöchern
und Erschließen der
Erdölschicht, Eindrücken durch eines das Bohrloch<in die Schicht> / wärmeträgers
mit einem Arbeitsmedium<>, das das Erdöl aus dem erdölführenden Gestein der
Erdölschicht desorbiert wird, und durch anschließende Gewinnung des dadurch verdrängten
Erdöl, erfindungsgemäß als Arbeitsmedium dem Wärmeträger Naphthensäuren bzw. synthetische
Bettsäuren,gewählt aus der Reihe der Karbonsäuren, und Lauge in solch einer Menge
zugegeben werden, daß im Gemisch des Wärme trägers und des Arbeitsmediums eine alkalische
Reaktion überwiegt. Die Erdölgewinnung mit hoher Erdölabgabe der erdölführenden
Schicht wird durch Offenbarung aufweisenden eines höhere desorbierende Eigenschaften
/ zu verwendenden Stoffes, Intensivierung des Erdölzuflusses zur Exploitationsbohrlochsohle
durch bedeutende Verringerung der Viskosität des Erdöls und Erzeugung eines mobileren
Stroms gewährleistet.
-
Die empfohlenen Säuren werden von der chemischen Industrie hergestellt.
sind erhältlich und billig.
-
Die Aufwendungen für/die Anschaffung und Verwendung der Naphthensäuren
bzw. synthetischen Fettsäuren pro Tonne gewonnenen Erdöls führen zu einer geringen
Steigerung der zysten und machen sich durch bedeutende Lilhöhung der Erdölabgabe
der Schicht bezahlt. was bei relativem Vergleich gleichbedeutend mit der Entdeckung
neuer Lager mit gleichwertigen Erdölvorräten ist. Zusätzliche Ersparnisse erfolgen
dabei auch durch die wegfallenden Ausgaben Mir Sucharbeiten, für Erkundung und Einrichtung
neuer Erdölbohrbetriebe.
-
Im Verfahren zur Gewinnung von Erdöl ist es vorbei lhaft, Naphthensäuren
bzw. synthetische Fettsäuren mit einer Kohlenwasserkette
mit 15
bis 30 C-Atomen zu verwenden. Dabei muß in Betracht gezogen werden, daß die niedriger
molekularen Säuren keine hohe Erdölabgabe der Schicht bewirken.
-
bs ist eine Konzentration der Säuren in einer Menge von 0,5 bis 6
Gew.%, bezogen auf die Menge des verwendeten Wärmetragers zu empfehlen. Das Intervall
der angeführten Konzentration hat einen wirtschaftlichen Sinn. So ist fur Erdöl
einem mitlspezifischem Gewicht von 0,8 - 0,9 g/cm3 wirtschaftlich vorteilhaft Konzentrationen
von höchstens 3 in der Lösung des Wärmeträgers und IEr Erdöl mit einem spezifischen
Gewicht von 0,9 bis 1,1 g/cp von 3-6 Gew.% zu verwenden. Das führt zur Vermeidung
eines unpxoduktiven Aufwandes an Desorbens, beeinfluBt jedoch nicht die Vollständigkeit
der Extrak tion des Erdöls aus der erdölführenden Schicht.
-
Eine intensive Einführung des Lösungsgemisches des Wärmeträgers wird
dabei jedoch durch die Porosität der Erdölschicht beeinflußt. Die Aufnahme der Flüssigkeit
durch die Schicht muß jedoch ihre Verlagerungsgeschwindigkeit in der Erdöl schicht
in einem Bereich von 0,3 bis 0,8 cta/s gewährleisten.
-
Das Verfahren wird durch Realisierung der nachfolgenden Arbeitsgänge
durchgeführt.
-
Die erdölfuhrende Struktur wird durch ein System Druck- und Exploitationsbohrlöchcr
von der krdoberfläche bzw.
-
aus einem Erdölschacht aufgebohrt.
-
Als Druckbohrlöcher ist es zweckmäßig, schräg gerichtete BohrLöcher
mit vielen Sohlen zu verwenden, und einen Kanal längs des produktiven Teils der
erdölführenden auszuführen Schicht von 50 bis zu einigen 100 Metern/.Die Strecke
des
Druckbohrlochs, welche über den unteren Teil der produktiven
Schicht führt, soll maximal perforiert sein. Das gewährleistet eine maximale Kontaktfläche
des Wärmeträgers mit dem Erdöllager, was eine effektiver Verwendung des eingepumpten
Wärmeträgers gewährleistet und als Grundlage ftir die Intensivierung des Erdölzuflusses
zur Sohle des Exploitationsbohrlochs dient.
-
Danach wird durch die Druckbohrlöcher der Wärmeträger mit dem Arbeitsmedium
in die Erdölschicht eingefLhrt, um sie bis zu einer Temperatur zu erwärmen, bei
welcher das Erdöl die notwendige Fließfähigkeit gewinnt. Für verschiedene Erdöl
lager kann diese Temperatur in einem bedeutenden Bereich von +50°C bis +350°C schwanken.
-
Als Arbeitsmedium, das das Erdöl aus der erdölführenden Schicht desorbiert,
werden Natriumsalze der Naphthensäuren bzw. der synthetischen Fettsäuren verwendet,
gewählt aus der Reille höherer Karbonsäuren mit e iner Kohlenwasserstoffkette mit
15 bis 30 C-Atomen.
-
Die Natriumsalze der Naphthensäuren gewinnt man im Wärmeträger, in
den Lauge und höhere natürliche bzw.
-
künstliche Fettsäuren der Karbonreihe eingepumpt werden.
-
I>ie Laugen pumpt man in solch einer Menge ein, damit im Gemisch
des Wärmeträgers und des Desorbens die alkalische Reaktion überwiegt.
-
1)ie Lösung des Wärmeträgers mit der Lauge und dem Desorbens wird
vor dem Einpumpen zubereitet, wozu rechtzeitig konzentrierte wäßrige Lösungen der
Lauge und der Naphthensäuren bzw. synthetischen Fettsäuren in
verschiedenen
Behältern zubereitet werden und der Konzentrationsgrad sowohl der Lauge wie auch
der Karbonsäuren bestimmt wird, was für die Berechnung des notwendigen Gemisches
vor seiner Zugabe zum Wärmeträger erforderlich ist.
-
Bei der Umsetzung der Lauge mit den Naphthensäuren bzw.
-
synthetischen Fettsäuren erfolgt die Bildung von Salzen der Naphthensäuren,
Die Reaktion geht nach folgendem Schema vor sich.
-
Die Salze der Naphthensäuren sind Lösungsmittel der im Erdöl enthaltenen
schweren Kohlenwasserstoffe. Bei der Einwirkung durch Wärme auf die Schicht erfolgt
diese Reaktion schneller. Gleichzeitig verringert sich die Zähflsigkeit des Erdöls
unter einwirkung des Wärmeträgers, steigt die Mobilität des Erdöl, was zur Erhöhung
der Leistungsfähigkeit des Bohrlochs und zur Vergrößerung der Erdölabgabe der Schicht
beiträgt.
-
Bei der Auflösung von Salzen der Naphthensäuren bildet sicht im Wärmeträger
ein oberflachenaktiver Stoff. In der Schicht erfolgt dabei die Bildung einer emulsion
vom Typ "Erdöl-Wasser" wie auch eine Veränderung des Netzvermögens des Gesteins
von hydrophob zum hydrophil.
-
Die Oberflächenspannung an der Grenze "Erdöl-Wasser" verringert sich
von 25-30 dyn/cm bis 0,01-0,001 dyn/cm und schafft feindisperse Systeme, die fähig
sind, sich durch die dichten, scher permeablen Gesteine der erdölführenden
Schicht
zu bewegen.
-
Das Emulgieren des Erdöls vergrößert die Beweglichkeit des Erdöls
und verringert die Beweglichkeit des Wassers.
-
Das trägt auch zur Vergrößerung der Entnahme des Erdöl aus dem Bohrloch
und zur Erdölabgabe der Schicht bei.
-
Die Veränderung des Charakters des Netzvermögens des Gesteins und
die starke Verringerung des Wertes der Oberflächen-Spannung im System "Erdöl-Wasser"
ist im Falle eines bestimmten Verhältnisses der Konzentrationen von auge und Säuren
in der Lösung möglich. Zum Einpumpen in die Schicht ist es wünschenswert Wasser
zu verwenden, das keine vielwertigen Ionen (beispielsweise des Kalziums) enthält.
-
Durch Verwendung höherer Fettkarbonsäuren mit einer Kohlenwasserstoffkette
von C5 bis 030 erzielt man eine höhere Erdölabgabe der Erdölschicht.
-
Die Karbonsäuren mit niedrigerem Molekulargewicht gewährleisten keine
hohe Erdölabgabe, obwohl sie sie auch steigern, d.h. Je niedriger das Molekulargewicht
der Karbonsäure ist, desto niedriger ist die Erdölabgabe.
-
Zur Emulgierung des Erdöls in der Schicht ist die Konzentration der
Alkalilösung in einem Bereich von 0,3-0,5 Gew.% bestimmt, um den Charakter der Benetzbarkeit
des Gest;eins in der Schicht im Bereich 0,5 - 5,0 Gew,% zu verändern.
-
I)ie Konzentration der Lauge im Wärmeträger liegt in direkt proportionaler
Abhängigkeit von der Menge der eingepumpten Naphthensäuren (synthetischen Fettsäuren),
deren Konzentration für jedes Erdöl individuell festgestellt werden soll.
-
Ursprünglich wird in den Wärmeträger die konzentrierte Laugenlösung
eingeführt und ihre Konzentration bis auf 0,3-5,0 Gew.%, bezogen auf die Menge des
Wärmeträgers, gebracht.
-
Vor dem Einpumpen der Alkalilösuxig des Wärmeträgers in die Erdölschicht
wird in die Lösung eine konzentrierte Lösung von Naphthensäurenb@w.synthetischen
Fettsäuren der Eohlenstoffreihe Cl530 in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.%, bezogen
auf die Menge des Wärmeträgers, eingeführt, wobei der pil - Wert der gewonnenen
Spülung alkalisch sein muß.
-
Die alkalische Reaktion der Spülung ist für die Gewährleistung eines
stabilen Vorhandenseins der sich bildenden Salze der Karbonsäure notwendig, die
ein wesentlich stärkerer Desorbens sind und eine größere Vollständigkeit der Extraktion
von Erdölkohlenwasserstoffen gewährleisten als nur eine wäßrige Lösung der Lauge.
-
nie untere Grenze der Konzentration von Karbonsäuren und entsprechend
der Lauge ist für Erdöl mit leichterem spezifischem Gewicht bestimmt, , beispielsweise
bis 0,9 g/cm3, mittlere Konzentrationen dienen für Erdöl mit einem spezifischen
Gewicht bis 0,95 und die obere Grenze ist für Erdöl mit einem spezifischen Gewicht
über 0,95 g/cm3 bestimmt.
-
Das quantitative Verhältnis eines Gemisches des Arbeitsmediums nach
seinen Komponenten ist in Tabelle 1 angeführt.
-
Die Geschwindigkeit des Einpumpens der Spülung ist durch die Aufnahmefähigkeit
der Erdölsohicht begrenzt. Bei ihrer Verlagerung in der Schicht wird die Geschwindigkeit
Jedoch
in einem Bereich von 0,3 bis 0,8 cm/s aufrechterhalten.
-
Eine Geschwindig@eit unter 0,3 cm/s ist unerwünscht, da der notwendige
dynamische Druck für die Verdrängung des zu desorbierenden Erdöls nicht gewährleistet
wird, und solch eine Geschwindigkeit der Bewegung der Spülung durch die erdölführende
Schicht kann zur Bildung einer stabilen Wassererdölemulsion führen, was unerwünscht
ist.
-
Beim Einpumpen der Spülung in die Erdölschicht; wird der pH-Wert
und die Verlagerungsgeschwindigkeit der Spülung in der Schicht durch Berechnung
bestimmt.
-
Tabelle 1 Quantitative Verhältnisse des Arbeitsmediums (dei Spülung)
nach Komponenten Benennung der Komponenten des Aufwand in % Arbeitsmediums minimaler
maximaler 1. Für Erdöl mit spezifischem Gewicht von 0,8 bis 0,9 g/cS 1. Lauge 0,3
2,0 2. Naphthensäuren bzw synthetische Säuren 0, 3,0 3. Wärmeträger 99,2 95,0 Insgesamt
100 100 II. Für Erdöl mit spezifischem Gewicht von 0,9 bis 1,1 g/cm3 1. Lauge 2,0
5,0 2. Naphthensäuren bzw. synthetische Fettsäuren 3,0 6,0
1 2
3 3. Wärmeträger 95,0 89,0 Insgesamt 100 100 Eine Prüfung der Laugenkonzentration
erfolgt durch Entnahme eines Teils der mit dem Erdöl extrahierten Spülung genommen
aus dem Separator an der Erdoberfläche.
-
bie Spülung wird zur Eezirkulation geleitet, nachdem sie mit frischer
konzentrierter Spülung der Karbonsäuren und Laugen bis zur erwünschten Qualität
aufgefüllt ist.
-
Das auf solche Weise extrahierte Gemisch stellt eine Zusammensetzung
dar, bestehend aus Erdöl und verbrauchter Spülung von Salzen der Karbonsäure, welche
zur Separation begleitet werden.
-
Vor der Zuleitung des gewonnenen Gemisches vDn Erdöl und verbrauchter
Spülung zur separation ist es zweckmäßig, sie durch eine heihe von Wärmeaustauschern
zu leiten, um einen Teil der Wärme zur Erwärmung des wassers zu verwenden, welches
für die Zubereitung des Wärmeträgers verwendet wird, wie auch zwecks Kondensation
der Dämpfe.
-
In den Separatoren läßt sich das Gemisch leicht in Erdöl und die
wäßrige Lösung des Desorbens trennen.
-
Es ist wünschenswert, die Separation in zwei Stufen durchzuführen.
Das ermöglicht das Rohöl sorgfältiger zu entwässern.
-
In der Regel erfordert das dadurch gewonnene Rohöl
keine
Entsalzung und kann zur Verarbeitung zwecks Gewinnung der erforderlichen Fraktionen
bzw. qualitativer Brennstoffe und Schmiermittel weitergeleitet werden.
-
die den Die Aufwände für/zusätzliche Ausstattung und/Ankauf von Reagenzien
betragen für einen Erdölbohrbetrieb pro Tonne des extrahierten Erdöls nach dem erfindungsgemäßen
Erdölgewinnungsverfahren nicht viel. Um ein Fluten der Bohrlöcher durch Schichtwässer
zu verhindern muß der Druck in der Bohrlochsohle auf dem Niveau des ursprünglichen
Druckes bei Erschließung der Erdölschicht während der ganzen Betriebszeit aufrechterhalten
werden.
-
Es muß berücksichtigt werden, daß eine obersteigung des ursprünglichen
Drucks des Erdöllagers zu unproduktivem Abluß der Spülung führen kann, was unerwünscht
ist.