190375. lajstromszámú szabadalom • Eljárás olaj kitermelésére földalatti lelőhelyről
1 190 375 2 A találmány tárgya eljárás olaj kinyerésére földalatti lelőhelyekről. Olaj kinyerésekor olajtartalmú lelőhelyekből általában csak az eredetileg jelenlévő olaj tört részét tudjuk a primer kitermelési eljárással kitermelni. Ennek során az olaj a lelőhely természetes nyomása által kerül a felszínre. A szekunder olajkitermeléskor egy vagy több injektálófuraton keresztül vizet nyomunk az üregbe és igy az olajat egy vagy több termelőfuraton keresztül a felszínre hajtjuk. Ez a vízzel való elárasztás relatíve olcsó és ezért gyakran alkalmazott módszer, azonban a legtöbb esetben csak csekély mennyiségű többlet olajtermelést eredményez. Hatásosan kinyerhető az olaj a drágább, de a jelenlegi olajválságra tekintettel népgazdaságilag feltétlenül fontos tercier eljárásokkal. Ezalatt olyan eljárásokat értünk, amelyek szerint vagy az olaj viszkozitását csökkentjük és/vagy az elárasztáshoz használt viz viszkozitását növeljük és/vagy a víz és az olaj közötti felületi feszültséget csökkentjük. A leggyakoribb ilyen eljárások az oldattal vagy eleggyel végzett elárasztás, a termikus olajkinyerési eljárás, a tenziddel vagy polimerrel való elárasztás illetve ezek kombinációi. A termikus eljárások során gőzt vagy forró vizet fecskendeznek be illetve az olajat a helyszínen elégetik. Az oldat- vagy keverék-eljárás során gáz és/vagy folyadék halmazállapotú oldószert fecskendeznek a kőolajat tartalmazó lelőhelybe. A tenzid-elárasztásos eljárások lényege az olaj és a lelőhelyi víz közötti felületi feszültség jelentős csökkentése. Ezeket az eljárásokat - a tenzid koncentrációja, adott esetben a tenzid fajtája vagy az adalékok alapján - feloszthatjuk tenziddel segitett vizes elárasztásra, szokásos tenzidelárasztásra (Lowtension flooding), micelláris elárasztásra és emulziós elárasztásra. Néhány esetben azonban - különösen magas tenzidkoncentráció esetén -, „víz az olajban” típusú emulzió keletkezik, melynek viszkozitása lényegesen magasabb az olajénál, így ilyenkor a tenzid adagolásának célja az, hogy a mozgékonysági viszonyokat csökkentsük és így az olajkiszorítás hatékonyságát növeljük. A tiszta polimerek adagolásának hatása túlnyomórészt az olaj és az adagolt viz közötti kedvezőbb mozgékonysági viszonyok fent említett effektusán alapszik. A találmány tárgya eljárás olaj kinyerésére tenzides elárasztás módszerével. Olajmobilizáló tenzidként eddig főleg szerves szulfonátokat, igy alkil-, alkíl-aril- vagy petróleumszulfonátokat ismertettek. Ezeknek azonban nagyon csekély a tűrőképességük a lelőhelyi vizek sótartalmával szemben. Már 1 000 ppm-es sókoncentráció gondot okozhat; a tenzidek különösen a földalkáliionokkal szemben érzékenyek. Itt felső kritikus koncentrációhatárként körülbelül 500 ppm-t adtak meg (4 110 228. számú USA-beli szabadalmi leírás). Magasabb sókoncentrációnál csapadékképződés léphet fel, amely az alakzat eltömődéséhez vezethet. Minthogy sok lelöhelyi viz sótartalma ennél lényegesen magasabb, Észak-Németországban akár 250 000 ppm is, olyan megoldásokat kerestek, amelyeknek segítségével ki lehet használni e szerves szulfonátok egyébként jó olajmobilizáló tulajdonságait magasabb sótartalmú lelőhelyi vizekben is. Egyéb felületaktív anyagokkal, így alkoholokkal vagy nemionos tenzidekkel keverve a szerves szulfonátok elektrolitérzékenysége csökken. Az ilyen eljárások során általában igen komplikált elegyeket használnak, melyek báziskomponense és petróleumszulfonátja már önmagában is többkomponensű elegy. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a különböző tenzidmolekulák a lelőhely falán különbözőképpen adszorbeálódnak, a tenzidelegy összetétele a lelőhelyen keresztül történő transzport folyamán állandóan változik. Ezért a tenzidkompozíciót nemcsak a lelőhelyi tulajdonságokhoz kell gondosana igazítani, hanem figyelembe kell venni az olajmobilizálást és a lelőhelyi kompatibilitást is. Ezekkel az anyagokkal ellentétben a karboximetilezett alkil- illetve alkil-arjl-etoxilátok jól elviselik az extrém magas sótartalmat is (250 000 ppmig). A földkáliionok mintegy 20 000 ppm koncentrációig nincsenek káros hatással. Mivel a fenti tenzidek olajmobilizáló hatása jó (D. Balzer és K. Kosswig, Tenside Detergens 16, 256 /1979/) és előállításuk egyszerű és gazdaságos, ezek az anyagok felhasználhatók az olaj kiszorítására közepes vagy magas sótartalmú (10 000-250 000k ppm összsótartalom) lelőhelyekről. Számos kísérletet végeztünk modellformációkban a maradékolaj mobilizálásához tenzidként karboximetilezett etoxilátokat alkalmazva, melyek során megfigyeltük, hogy az olaj transzportját a formáción keresztül erős nyomásnövekedés kíséri. így például még relatív magas permeabilitású mesterséges formációknál is mintegy 40 bar/m nyomásgradiens figyelhető meg, amely üzemi méretekre átszámolva messze túllépné a petrosztatikus nyomást és igy ezek a tenzidek a tercier olaj kinyerésére nem használhatók fel. Hasonló nagyságrendű nyomásgradienst ismertet az irodalom is (C. Marx, H. Murtada, M. Burkowsky, Erdőéi Erdgas Zeitschrift 93, 303 /1977/). A szerzők azzal magyarázzák a nyomásgradienst, hogy olyan emulziós zónák alakulnak ki, amelyek az áramlási front körül helyezkednek el. Kísérleteink során azonban a nyomásgradiens helyi korlátozódását nem tudtuk kimutatni. Mivel a karboximetilezett etoxilátokkal stabilizált nyersolajemulzió szerkezetileg viszkózus, a nagy nyomáskülönbség nem csökkenthető az áramlási sebesség csökkentésével. Ennek következtében a karboximetilezett etoxilátokkal végzendő üzemi elárasztásoknál irányíthatatlanul magas nyomásgradienssel kell számolni. A feladat tehát az, hogy a jó olajmobilizáló tulajdonságokkal rendelkező karboximetilezett etoxilátokkal olyan tenzidelárasztásos módszert találjunk, amely nem vezet túl magas nyomásgradienshez. A nyomásgradiens oly módon csökkenthető, hogy a lelőhely ismeretében a tenzidmennyiség megfelelő kiválasztásával erősen lassított tenzidáttörést érünk el. Az az eljárás azonban homogén formációt feltételez, amely mesterséges homoktölteteknél előfordul, azonban valódi lelőhelynél nem adott. Ily módon tehát a feladat nem oldható meg. Ez a feladat úgy lett megoldva, hogy 10-90%-os karboximetilezettségű karboximetilezett alkil- illetve alkil-aril-etoxilátokat alkalmaznak oly módon a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
