191239. lajstromszámú szabadalom • Eljárás olaj kinyerésére földalatti lelőhelyekről emulziós elárasztással
1 191 239 A találmány tárgya új eljárás olaj kinyerésére föld alatti lelőhelyekről. Olaj kinyerésekor olajtartalmú lelőhelyekből általában csak az eredetileg jelenlevő olaj tört részét tudjuk a primer kitermelési eljárással kitermelni. Ennek során az olaj a lelőhely természetes nyomása által kerül a felszínre. A sz.ekunder olajkitermeléskor egy vagy több injektálófuraton keresztül vizet nyomunk az üregbe és így az olajat egy vagy több termelőfuraton keresztül a felszínre hajtjuk. Ez a vízzel történő elárasztás relatíve olcsó és ezért gyakran alkalmazott módszer, azonban a legtöbb esetben csak csekély mennyiségű többletolajtermelést eredményez. Hatásosan kinyerhető az olaj egy drágább, de a jelenlegi olajválságra tekintettel népgazdaságig feltétlenül fontos tercier eljárással.Ez alatt olyan eljárásokat értünk, melyek során vagy az olaj viszkozitását csökkentjük és/vagy az elárasztáshoz hasznlált víz viszkozitását növeljük és/vagy a víz és az olaj közötti felületi feszültséget csökkentjük. A leggyakoribb ilyen eljárások az oldattal vagy keverékkel történő elárasztás, a termikus olajkinyerési eljárás, a tenziddel vagy polimerrel történő elárasztás, illetve ezek kombinációi. A termikus eljárások során gőzt vagy forró vizet fecskendeznek be, illetve az olajat in situ elégetik. Az oldat- vagy keverékeljárás során oldószert fecskendeznek a kőolajat tartalmazó lelőhelybe, ahol ez gáz és/vagy folyadék lehet. A tenzidelárasztásos eljárások lényege, melyeket a tenzid koncentrációja, adott esetben a tenzid fajtája vagy az adalékok alapján feloszthatunk tenziddel segített vizes elárasztásra, szokásos tenzidelárasztásra (Lowtension flooding), micelláris elárasztásra és emulziós elárasztásra, az olaj és a lelőhelyi víz közötti felületi feszültség jelentős csökkentése. Néhány esetben azonban, különösen magas tenzidkoncentrációnál, víz az olajban típusú emulzió keletkezik, melynek viszkozitása lényegesen magasabb az olajénál, így ilyenkor a tenzid adagolásának célja az, hogy az olaj mobilitását javítsuk, és így az olajkiszorítás hatékonyságát növeljük. Ez különösen közepes és magas viszkozitású olajak esetében hatásos, mível itt a vízkihajtás áttörése csökken és így az olajkiszorítás növekszik. A tiszta polimerek adagolásának hatása túlnyomórészt az olaj és az adagolt víz közötti kedvezőbb mozgékonysági viszonyok fent említett effektusán alapszik. A találmány tárgya eljárás olaj kinyerésére emulziós elárasztással, álról enrulgeátorként egy anionos tenzidet használunk. Ez a tenzid alkalmazható magas sótartalmú, többek között földalkáliionokat is tartalmazó vizek esetén is, egészen a 250 g/liter sótartalomig. A vizsgálatok során azt tapasztaltuk, hogy 2—15 g/liter földalkáliiontartalom (itt Ca2+-ként számolva) fokozza a találmány szerinti eljárás hatékonyságát. Az emulziós elárasztás hat egyrészt az olaj mozgékonyságára az olaj felületi feszültségének csökkentésével, amikoris a mikroemulziós elárasztásnál jelentkező fáziskeveredés határesetként fogható fel. Az emulziós elárasztás javítja továbbá az elárasztás térfogati hatékonyságát, mert a hordozó áteresztőképességét egységessé teszi. A többé-kevésbé viszkózus emulzió elsősorban a könynyebben áteresztő hordozóhelyekbe nyomul be, fokozva ezáltal az ezt követő elárasztó folyadék hatékonyságát a csekély áteresztőképességű zónákban. Az irodalomban főleg ezt a második hatást hangsúlyozzák. Így például a 3 527 301 számú USA és a 12 34 646 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírások emulgeátorként zsíralkohol-, illetve alkil-fenol-oxetilátokat ismertetnek, melyek jelentősen fokozzák az olajkinyerési arányt. Ezen vegyületek ismert előnye jó összeférhetőségük sókkal, többek között többértékü fémkationokkal. Magas permeabilitású mesterséges formációkkal végzett alapos laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a fent említett nem-ionos tenzidek felhasználásakor az emulziós elárasztásnál extrém magas nyomásgradiens lép fel, ami lehetetlenné teszi a gyakorlati felhasználást (B. Höfling: Erdoel-Erdgas-Zeitschr. 81, 480 (1965)). Több újabb eljárásnál, mint ezt például a 24 56 860 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat és a 4 192 382 és a 4 194 563 számú USA szabadalmi leírások ismertetik, emulgeátorként bonyolult tenzidkeverékeket használnak, melyek nem túl magas hőmérsékleten magasabb sótartalmú vizekhez is felhasználhatók. Az emulzió részben in situ képződnek, amikoris egymásután fecskendezik be a szerves fázist, majd a vizes emulgeátor oldatot a lelőhelybe. Azok a tenzidkeverékek, melyek lehetővé teszik optimális emulzió képződését, általában nem csökkentik kielégítő mértékben az olaj és víz fázis közötti felületi feszültséget és emiatt a maradék olaj kihajtására nem alkalmasak (lásd a 4 184 549 számú USA szabadalmi leírást). Ezért a fent említett ismert eljárások során az emulziós elárasztásnál az emulgeátorként hatásos tenzidkeverék mellett más tenzideket vagy tenzidkeverékeket is adagolnak, melyek magas felületi aktivitásuk miatt elősegítik az olaj kihajíását. Ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy a különböző tenzidmolekulák különböző kölcsönhatásba lépnek a kőzet felületével, levonhatjuk a következtetést, hogy a tenzidkeverék összetétele állandóan változik a formáción történő áthaladás során, ami megnehezíti a tenzidkombináció gondos illesztését a lelőhelyi tulajdonságokhoz. Az emulziós elárasztás optimális foganatosításához 1 ehát olyan tenzidre van szükség, amely felhasználható mind emulgeátorként stabil emulzió előállításához, mind a víz és olaj közötti felületi feszültség csökkentésére és így az olaj kinyerésére. A tenzid további szükséges tulajdonsága, hogy magas sótartalmú vizekhez is felhasználható legyen, vagyis töldalkálíionok jelenléte ne befolyásolja hátrányosan a tenzid hatását. A tenziddel szemben támasztott további követelmény, hogy hosszú ideig termikusán stabil legyen és a lelőhely falának felületén csak csekély mértékben adszorbeálódjon. Természetesen nem szabad, hogy az emulziós elárasztás során a gyakorlati felhasználás közben kézben nem tartható nyomásgradiens lépjen fel. Ezt a feladatot oldja meg a találmány szerinti eljárás, oly módon, hogy emulgeátorként olyan R-/OCH2 CH2/n-OCH2-COOM általános képletű 30— lOOT-ban karboximetilezett oxetilátot használunk, a képletben R jelentése 8—18 szénatomos elágazó vagy egyenes szénláncú alkilcsoport, alkilrészében 6—12 szénatomos alkil-fenilcsoport vagy alkilrészében 3-12 szénatomos dialkil-fenilcsoport, n jelentése 3—15 közötti egész szám, M jelentése egy alkáli- vagy földalkálifémion vagy ammóniumcsoport, amelynél mind a lelőhelyi olaj /lelőhelyi víz/emulgeátor/ adott esetben adalékanyag rendszer, mind a befecskendezett emulzió fázisinverziós hőmérséklete 0 10°C-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
