190822. lajstromszámú szabadalom • Eljárás korlátozott szénhidrogén-vaporizációs,szén-dioxidos olajkitermelésre
1 2 190 822 A találmány korlátozott szénhidrogén-vaporizációs, szén-dioxidos olajtermelési eljárásra vonatkozik, amelynek során megakadályozzuk, illetve csökkentjük az ismert szén-dioxidos művelési eljárásoknak azt a kedvezőtlen hatását, hogy a besajtolt szén-dioxid magával ragadja (sztrippelje) a könnyű szénhidrogéneket - például az etánt, propánt és a butánt -, amelyeknek az olajkihozatal növelésében sokkal nagyobb szerepük van, mint a szén-dioxidnak. A szén-dioxid olaj termelési hasznosításának első felvetése (Russel, W. L. 1932) óta eltelt fél évszázad alatt világszerte intenzíven kutatták a szén-dioxidos olajkiszorítás hatásmechanizmusát. Ennek során számos tudományos elemzést publikáltak, új eljárásokat dolgoztak ki, üzemi kísérleteket végeztek és több országban az új módszerek nagyüzemi alkalmazására került sor. A hatásmechanizmusra vonatkozóan a vélemények lényegében megegyeznek abban, hogy a széndioxid kedvező kiszorítási tulajdonságai az alábbiakra vezethetők vissza: 1. A szén-dioxid megfelelő tároló viszonyok, termodinamikai állapotok mellett igen jól oldódik a kőolajban, ezáltal növeli annak térfogatát, ennek következtében növekszik a pórusok olajtelítettsége és az olajra vonatkozó áteresztőképesség, ugyanakkor csökken a kőolaj viszkozitása. 2. A szén-dioxid jól oldódik a rétegvízben is, aminek következtében növekszik a víz viszkozitása. 3. Az említett fizikai-kémiai állapotok megváltozásának hatására a porózus rendszerben csökken az M mozgékonyság és ezáltal javulnak az olajkiszorítás feltételei, melyet az alábbi képlet fejez ki : ahol kv = a vízre vonatkoztatott áteresztőképesség, kQ = az olajra vonatkoztatott áteresztőképesség, g0 = az olaj viszkozitása pv = a víz viszkozitása, 4. Az említett fizikai-kémiai állapotváltozás azzal magyarázható, hogy a szén-dioxid lényegesen jobban oldódik a kőolajban, mint a vízben, ezáltal a megoszlási egyensúly kialakulása közben lejátszódó határfelületi jelenségek (molekuláris diffúzió) kedvezően hatnak a kiszorítás folyamatára. Kedvezőnek ítélik meg a szén-dioxid oldódása következtében lejátszódó kémiai reakciók szerepét is. 5. Kedvezőnek tartják, hogy a szén-dioxid kiszorítja, elgőzölögteti (vaporizálja) a könnyű szénhidrogéneket a kőolajból, mert ezáltal a maradékolajtelítettség jelentősen lecsökken. 6. Kedvezőnek tartják, hogy a szén-dioxid bizonyos feltételek mellett elegyedik a kőolajjal. Egyes vélemények szerint ezáltal 100%-ot megközelítő olajkihozatal érhető el. 7. Az egyes elemzések a fentieken kívül a szabadgáz-telítettség és a diffúzió által létrejövő kiegyenlítődés kedvező hatását emelik ki. Az egyes szerzők az ismert eljárások kidolgozásánál arra törekedtek, hogy a különböző kedvezőnek vélt fizikai-kémiai hatásokat felerősítsék, ezáltal biztosítsák a nagyobb olajkihozatalt. 1941-ben Pirson, később 1963-ban Menzie és c Nielsen a visszamaradt olaj kitermelésére az úgynevezett elgőzölögtetéses módszert javasolta, amelynek lényege, hogy a szén-dioxid az olaj könnyebb frakcióit vaporizálja és bizonyos esetekben ilyen módon a tároló teljes olajkészletét ki lehet termelni, mert nagyobb nyomáson tartós szén-dioxid- 0 áramoltatással vagy a szén-dioxid többszöri besajtolásával a kitermelésénél a nehezebb olajfrakciók is vaporízálódnak. Erre vonatkozóan laboratóriumi kísérleteket is végeztek. Ezek a kísérletek bizonyították a kőolajok fokozatos vaporizációját, kü- 5 lönösen nagyobb nyomásoknál (140-210 bar), de kisebb mértékben lejátszódott ez a kisebb nyomásoknál is. A kísérletek azt mutatták, hogy könnyű termékek fokozatosan eltávoztak, a visszamaradt olaj pedig egyre nehezebb frakciókból állt. Az elgőzölögtetéses módszer mellett a széndioxidos olajkiszorítás különböző módszereit dolgozták ki. Az első közlemények és szabadalmak (1951, 1952) Martin, J. W. Whorton és társai nevéhez fűződnek. Később sok szerző foglalkozott 25 újabb eljárások kifejlesztésével. Ezek az eljárások az alábbiak szerint csoportosíthatók : 1. Tiszta szén-dioxiddal végzett folyamatos kiszorítás. 2. Vízben oldott szén-dioxiddal végzett kiszorí- 30 tás. 3. Szén-dioxid-dugós kiszorítás. A vaporizációs olajkitermelés szempontjából Holm, L. W. kísérleteit (1959-63.) emeljük ki. A szén-dioxid besajtolása közben megfigyelték, 35 hogy az olaj és szén-dioxid között könnyű szénhidrogén-dugó képződik. A szénhidrogén-dugó nagy mennyiségű etánt, propánt, butánt, pentánt és C6+-t tartalmazott. Azt is megállapították, hogy a termelt olaj sűrűsége kisebb, mint az eredetileg a 40 rétegben lévő olaj sűrűsége és így a visszamaradt olaj besürűsödik. Whorton és társai (1952) szén-dioxid és inert gáz keverékét alkalmaztak olaj kiszorítás céljára, és kimutatták, hogy mintegy 50% szén-dioxid-tartalmú 45 gázzal végzett kiszorítás még hatásos lehet. A 3 623 552. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a szén-dioxid a gáz kritikus nyomása közelében a besajtolás közben elegyedő dugót hoz létre, ami jó kiszorítást biztosít. 50 A 3 811 501. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint szén-dioxidot és könnyű szénhidrogéneket sajtolnak be, ami által az elegyedés feltételei létrejönnek. Az 1 916 748. sz. amerikai egyesült államokbeli 55 szabadalmi leírás szerint legalább 85%-os gázelegyet kell a rétegbe benyomni úgy, hogy a telepnyomás ne legyen nagyobb a fedőkőzet nyomásánál. A gázt felmelegítik, úgy nyomják be. A visszatermelésnél a szén-dioxidot leválasztják és újra hasz- 60 nosítják. A 167 349. Isz. magyar szabadalmi leírás eljárása alapvetően azon a fizikai-kémiai jelenségen alapul, hogy a kőolajban oldott tiszta szén-dioxid kedvezőbb feltételeket hoz létre az olajkiszorításnál. Az 65 eljárás során a kőolajban eredetileg jelenlévő szén2
