186866. lajstromszámú szabadalom • Eljárás termelő és besajtoló kutak, valamint szénhidrogéntermelő rétegek kombinált polimeres-szilikátos kezelésére
1 186 866 2 Minden szénhidrogéntároló mező ill. réteg termeléstörténetében előbb-utóbb bekövetkezik az az állapot, amikor az eredetileg csak szénhidrogént termelő kutak termelvényében víz jelenik meg. A vízáttörést követően a vízhányad fokozatosan - a tároló szerkezetétől, a fluidumok mozgékonyságviszonyaitól és a termelési módszertől függően lassúbb vagy gyorsabb ütemben - növekszik, míg végül 98-100%-ot ér el. Nem kíván különösebb magyarázatot, hogy a vízhányad növekedésével a termelő kutak üzemben tartása mind műszaki, mind gazdasági értelemben egyre kedvezőtlenebb. A termelő kutak elvizesedése rendszerint nem a szénhidrogénvagvon kimerülésének a következménye. Kialakulásában egyrészt meghatározó szerepe van a pórusos tárolók szerkezeti inhomogenitásának és rétegezett felépítésének, másrészt az olaj és a víz mozgékonyságában meglévő, olykor nagyon tekintélyes különbségnek. E két tényező eredményeként a kiszorítófázis (víz) a legkisebb ellenállású irányokban a termelő kút felé előretör, miközben a tároló ill. a termelő kút környezetének jelentős térfogata az áramlásból kizáródik, lefűződik. Ennek következtében tetemes mennyiségű olaj marad vissza a tárolóban, amely az adott termelési módszerrel már nem hozható a felszínre. A probléma jellegéből adódóan a műszaki feladat az említett vízáteresztő rétegek és csatornák szelektív és lehetőleg tartós kizárásában, általános értelemben a fluidumok ún. beáramlási profiljának javításában fogalmazható meg. Technikai értelemben az ilyen célra kifejleszte tt módszerek a termelő kutak vegyszeres kezelésére épülnek, amely után a kutakat ismételten termelésbe állítják. Sikeres művelet esetén a termelvény vízhányada tartósan csökken, vagy csökkentett értéken mozog huzamos ideig. A kút-, vagy rétegkezelési eljárások hatása mindaddig tart, amíg az újonnan kialakult beáramlási irányok is elvízesednek. Ebben az esetben rendszerint ismételt kezelésre kerülhet sor. A kezelések periódusát és számát a vállalkozás műszaki-gazdasági megfontolásai határozzák meg A tároló heterogenitása és a kedvezőtlen víz-olaj mozgékonyságarány nemcsak a termelő kutak, hanem a besajtoló kutak környezetében is aszimmetrikus, a kőolajtermelés hatékonyságát nagymértékben csökkentő, ún. elárasztási profil kialakulásához vezethet. Ennek javítása a már említett elvi alapon és lényegében megegyező technológiai megoldásokkal lehetséges. A különbség legfeljebb abból adódik, hogy az elárasztási profilkiegyenütést célzó kútkezelések folyamán a kezelőfolyadék, valamint a kezelést követő elárasztó fluidum (víz vagy különböző vegyszerekkel pl. felületaktív anyagokkal, polimerekkel, lúgos kémhatású anyagokkal adalékolt víz) áramlási iránya megegyezik. A szénhidrogéntárolók művelésekor gyakori megoldás, hogy az olaj vagy gáz termelése ugyanazon kút esetében egyidejűleg több - egymás felett elhelyezkedő, egymással hidrodinamikai kapcsolatban lévő vagy nem lévő, szerkezetileg (elsősorban áteresztőképesség szempontjából) különböző - rétegből történik. Az aktív rétegek eltérő hidrodinamikai ellenállása következtében ilyen esetben igen nagy problémát okoz, hogy a nagy áteresztőképességű réteg elvizesedése után a kisebb áteresztőképességű rétegben vagy rétegekben az eredetileg tárolt szénhidrogén nagyrésze vagy akár teljes egésze visszamarad. A rétegek közötti nagy heterogenitásbeli különbség természetesen nemcsak termelő kutaknál, hanem a több rétegre megnyitott besajtoló kutaknál is kedvezőtlen következménnyel jár. Ezekben az esetekben a besajtolt kiszorító fluidum (víz, kezelt víz, C02, gőz stb.) csak a legnagyobb áteresztőképességű réteget árasztja el, miközben a többi réteget nem vagy csak alig érinti. A vázolt termelési probléma áthidalására jelenlegi ismereteink szerint az előbbiekben vázolt szelektív gátképzési módszerek alkalmasak. A kút- vagy rétegkezelés mechanizmusát tekintve abból áll, hogy a szelektíven elvizesedett tárolótérfogatot (csatornákat, ujjasodást, vízkúpot) termelő kutaknál a természetes folyadékáramlás ellentétes irányban, besajtoló kutaknál a természetes folyadékáramlással azonos irányban olyan vízzel megegyező vagy attól alig különböző mozgékonyságú kezelőoldattal árasztjuk el szelektíven, amely a behelyezés után - térhálósodás vagy gélesedés révén - nagyviszkozitásúvá válik és gátképzést eredményez. A termelő és besajtoló kutak, valamint szénhidrogéntermelő rétegek kezelésére számos vegyszeres eljárást dolgoztak ki és szabadalmaztattak az elmúlt két évtizedben. Ezekben közös, hogy döntő többségük vízoldható polimerek alkalmazásán alapszik. Technikai értelemben a legegyszerűbb eljárásnak a láncpolimerek (pl. poliakrilamidok, polietilén-oxidok stb.) híg vizes oldatával történő kúttalpkezelések tekinthetők (SPARLIN, D. D.: J. Pét. Tech., 8, 906 1976). Tekintettel arra, hogy a porózus rendszer vízzel szembeni áteresztőképességének csökkenése ebben az esetben csak a szorpciós úton kötött makromolekuláknak köszönhető, ez a módszer mind a hatékonyság, mind a kezelés tartósság szempontjából elmarad a későbbiekben ismertetésre kerülő eljárásokhoz képest, noha történtek kísérletek az erdetileg szabadalmazott technológia intenzifikálására (pl. RYAN, R. C.: US Patent 3,841,399 [1973].) Az iparilag legszélesebb körben alkalmazott kúttalpkezelési módszerek csoportját az in situ térhálósításon alapuló eljárások alkotják, amelyek esetenként speciális elnevezést is kaptak. Ilyen pl. a Dow Chemical Co. által szabadalmaztatott „Channelblock” módszer. A technikai megoldást tekintve változatos eljárások az anionos karakterű vízoldható polimerek (többnyire részlegesen hidrolizált poliakrilamidok) többértékű kationokkal (általában Al3+, Cr®+, Mn7+, ionokkal) a porózus közegben történő térhálósításán alapulnak (WHITE, J.L., GODDARD, J.E., PHILLIPS, H.M.: J. Pét. Tech., 4, 373 [1973]). A polimer és a térhálósító anyag oldatát egymástól elkülönítve egy vagy több ciklusban sajtolják a kezelendő rétegbe, amelyben a hidrodinamikai diszperzió eredményeként nagyviszkozitású, a porózus rendszerben elmozdulásra alig hajlamos, tehát jó eltömő hatású gél keletkezik, amely alkalmas a vízbeáramlás megakadályozásara, vagy az elárasztó fluidumok divertálására. Amennyiben a polimer térhálósítása nagy oxidáci-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
