201822. lajstromszámú szabadalom • Eljárás felületaktiv anyagok alkalmazásával végzett másod- és harmadlagos olajkitermelés szorpciós veszteségeinek csökkentésére az agyagásványok egyidejü inhibitálásával
HU 201822 B A találmány tárgya eljárás felületaktív anyagok alkalmazásával 2:1 rétegszerkezetű, duzzadó agyagásványokat tartalmazó tárolókőzeteken végzett másod- és harmadlagos olajtermelési eljárások szorpciós veszteségeinek csökkentésére az agyaghatások egyidejű inhibitálásával. A kőolajiparban már régóta ismeretes, hogy a tárolókőzetekben levő olajnak csak egy része termelhető ki az elsődleges kőolajkitermelési eljárások során, mivel az olaj jelentős része (az eredeti geológiai készletek 60-75%-a) a tárolókőzet pórusaiban marad. A pórusokban maradt olajat másod-, illetve harmadlagos műveletekkel termelik ki, amelynek során igyekeznek a pórusokban maradt olajat koldani vagy kiszorítani. A másod-, illetve harmadlagos eljárások során a tárolókőzetekben levő fluidum mobilitását, illetve a tárolókőzet permeabilitását igyekneznek javítani a kútkömyéki zóna kezelésével, rétegserkentési eljárásokkal, kiszorítási eljárásokkal stb. A különböző mások-, illetve harmadlagos termelési módszerek, megoldások nagy száma jelzi, hogy a maradék olajkészletek kitermelhetőségének milyen nagy gazdasági súlyt kell tulajdonítani. A kiszorítási eljárások közé tartoznak a különböző vízbesajtolási módszerek (állandó, illetve változó ütemű besajtolás, forszirozott besajtolások stb.), gázhalmazállapotú kiszorító közegek besajtolása (szén-dioxid, szénhidrogén gázok, nitrogén, füstgázok stb. besajtolása). A kiszorítási eljárások különböző kombinációival a mikroszkopikus kiszorítási, illetve térfogati elárasztási hatásfokot növelhetjük, ezek azonban egy új eljáráscsoportot képeznek. A térfogati elárasztási hatásfok javítását kútkörnyéki zónák, illetve nagyobb mezőrészek esetén is alkalmazhatjuk azonban, ezek az eljárások ismét új eljáráscsoportot alkotnak. A kőolajtermelési eljárások között külön helyet foglalnak el a termikus eljárások, amelyek lehetnek alacsony hőmérsékletű (katalitikus) égetések, magas hőmérsékletű in situ égetések és gőzbesajtolásos megoldások. A kiszorítási eljárások további nagy csoportját képezik az úgynevezett kémiai eljárások, amelyek közé tartoznak a felületaktív kémiai eljárások, amelyek közé tartoznak a felületaktív anyagos, mikroemulziós, polimeres, lúgos felületaktív anyagos (kausztrikus anyagok felületaktív anyagokkal kombinálva) stb. módszerek. A szorpciós veszteségek ezen eljárások alkalmazása esetén jelentkeznek számottevően, ezért a jelen találmány célja a kémiai kiszorítási eljárások javítása. A kémiai kiszorítási eljárások során a segédanyagokat tartalmazó adalékot kiszorító közeget egy vagy több besajtoló kúton keresztül injektáljuk a formációba, amelynek hatására a tárolókőzeten visszamaradt kőolaj egy része mobilizálódik, a kiszorító közeg hatására egy vagy több termelőkút felé áramlik, amelyeken keresztül azokat a felszínre termeljük. A kémiai kiszorítási eljárások hatásfoka akkor javítható leginkább, ha a térfogati eljárasztási hatásfok növelésére alkalmas kémiai adalékokat is 1 juttatunk a kiszorító közeggel együtt a formációba. A kémiai tapasztalatok alapján kimutatható, hogy bármely másod-, illetve harmadlagos kőolajtermelési eljárásban (kivételt képeznek természetesen az in situ égetéses eljárások) rendkívül fontos szerep jut a visszasajtolt fluidum és a tárolókőzet kölcsönhatásainak, amelyeknek a szorpciós folyamatok csak részei. Ennek a meglehetősen összetett, fontos problémának ezideig nem tulajdonítottak fontosságának megfelelő jelentőséget. Amikor a felszínről valamilyen fluidumot a rétegbe sajtolunk, a fluidum az esetek nagy többségében vizes fázisú, és a természetes ionos egyensúly a tároló érintett részeiben felborul, és a kőzetben nemkívánatos folyamatok indulnak meg. A vízbesajtolás hatására a következő lényeges változások jelentkeznek, amelyeket együttesen „agyag-hatásnak” neveznek: 1) Az agyagok Si-Al rétegei közötti cserehelyekre az agyagásványok duzzadását okozó nátrium- és hidrogénionok lépnek be, míg az agyagásványok leadják kalcium- és magnéziumionjaikat. 2) A 2:1 rétegszerkezetek a C-tengely irányában fellazulnak, és megindul az agyagok duzzadási diszpergálódása, azaz az agyagszerkezetek szétesése. 3) Az agyagásványok jelentős része nemcsak mint kísérő ásvány van jelen, hanem természetesen cementálási funkciót is betölt. A duzzadásos diszpergálódás következtében tehát a konszolidált tárolókőzet szétesése is bekövetkezik, a kőzetstabilitás jelentősen lecsökken, és a diszpergálódás során keletkezett új törési felületek a szorpciós veszteségeket is jelentősen növelik. A duzzadási diszpergálódás első szakaszában a belső hidrátréteg vastagsága jelentősen megnő, akár 2,1-2,5 nm-re is, új, belső szorpciós helyek jelentkeznek, sőt az agyagásvány „kinyílik” bizonyos szerves molekulák, funkciós csoportok befogadására is. A következő szakaszban új felületi szorpciós helyek alakulnak ki, amelyek újabb szerves molekulákat képesek megkötni. 4) Megindul a diszpergálódott agyag- és kőzetszemcsék átrendeződése, vándorlása, ami - az áramlás irányában - új, csökkent áteresztőképességű zónák kialakulásához vezet, vagyis a heterogenitás növekszik. A tárolókőzetek, különösen pedig a 2:1 rétegszerkezetű duzzadóképes agyagásványokat tartalmazó szénhidrogéntároló kőzetek, különösen az agyagtartalmú homokkövek, homokok, márgás homokkövek, márgák, stabilitása - nem megfelelő beavatkozások következményeként - leromlik, elsősorban az agyagok diszpergálódása következtében. A porózus kőzetben szemcseáramlás indul meg, vagyis a kőzet a vizet igen nehezen ereszti át, így a vízbesaj tolást nagy nyomás alkalmazásával kell végrehajtani. A nagy nyomás nemcsak költségnövelő tényező, de bizonyos esetekben alkalmazása a kút vagy a tárolókőzet ellenállóképességének hiánya miatt csak korlátozottan lehetséges. A szakirodalomban már számos módszert javasoltak a másodlagos, illetve harmadlagos kőolajtermelési eljárások javítására. Gőzbesajtolásos termikus eljárás 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
