201590. lajstromszámú szabadalom • Eljárás agyagásványokat tartalmazó fluidumtároló közetekben, elsősorban homokkövek, homok, márgás homokkövek alkotta szénhidrogén tárolókban végrehajtandó vízbesajtolás javítására
1 HU 201590 B 2 A találmány tárgya eljárás agyagásványokat tartalmazó fluidumtároló kőzetekben, elsősorban homokkövek, homokok, márgás homokkövek alkotta szénhidrogén tárolókban, víztároló kőzetekben, cirkulációs geotermikus tárolókban végrehajtandó vizbesajtolás javítására. Ismeretes, hogy a szénhidrogéntároló kőzetekben, a primer termelés után, az eredeti (geológiai) szénhidrogén készletek jelentős hányada (60-75%) kitermeletlenül viszszamarad. A maradék szénhidrogének, elsősorban a maradék kőolajkészlet további kitermelésére alkalmasan kiképzett kutakon keresztül, legelterjedtebben a felszíntől történő fluidum visszasajtolást, vagy egyéb, vizes tárolószakaszokból történő fluidumátfejtést alkalmaznak. Annak ellenére, hogy a másod-, harmadlagos termelési módszerek igen nagy számát dolgozták ki, legelterjedtebb és legolcsóbb megoldásnak az egyszerű vizvisszanyomás (vizbesajtolás) bizonyult ezideig. A megoldás gazdasági szempontból előnyös, technikai megvalósítása tekintetében azonban nem minden esetben egyszerű, mert a vizbesajtolhatóság mind a tárolókózet sajátságaitól, mind pedig a visszasajtolásra rendelkezésre álló viz minőségétől jelentősen függ. A vizvisszasajtolásnak már az első szakaszában (megfelelően gondos tervezés esetén már a megvalósítás előtt) felmerült az a probléma, amivel viszonylag keveset foglalkoznak a szakirodalomban, nevezetesen a tárolókózet és az injektált víz, vizes oldatok kompatibilitásának kérdésével, ami alatt nem csupán azt kell értenünk, hogy a visszanyomott kémiai anyagok szorpciós és degradációs veszteségeket szenvednek, hanem ide értendő a közet-fluidum találkozásának pillanatától, a kőzetstabilitás, az agyagásványok állapota és stabilitása, az injektálhatóság fenntartása, stb. vagyis a természetes egyensúly (vagy kvázi egyensúly) megbomlása, megváltozása, illetve ennek következményei. Ismeretes, hogy a tárolókőzetek, különösen pedig az agyagásványokat mindig tartalmazó homokkövek és homokok, márgás homokok áteresztőképessége a pórusszerkezettől függ. Az agyagásványok jelenléte azonban bonyolítja ezt az egyszerű helyzetet, mivel azok kémiai és fizikai állapota alapvetően az ionos környezettel függ, különösképpen a duzzadóképes agyagásványoké, amelyek nemcsak pórusszerkezetüket, hanem kémiai állapotukat is változtatják a vizes fázisban lejátszódó ioncsere folyamatok során. A 2:1 rétegszerkezetű agyagásványok duzzadóképesek, ami a C-tengely irányában vett cellaméretek növekedését vagy csökkenését jelenti, és a változás attól függ, hogy az agyagásványok rétegszerkezetében milyen ionok foglalják el (kötik le) a szabad negatív töltéseket. Amennyiben az agyagásványok nagyméretű duzzadása azok diszpergálódását eredményezi, nyilvánvalóan hatással vannak a kőzet hidrodinamikai sajátságaira is, mégpedig károsan. Ebből a szempontból analizálva az említett problémákat, megállapítható, hogy - néhány gázvisszanyomásos (például etán, etándús gáz, stb.) eljárástól eltekintve - szintén minden esetben szükséges lenne mind a szorpciós jelenségek szabályozása, mind pedig az agyagduzzadásból, szerkezeti kollapszusból eredő, káros hidrodinamikai hatások megszüntetése. Ismeretes, hogy csupán az ioncseréról, a szorpcióról, a duzzadási diszpergálódásról vagy elektrosztatikai diszpergálódásról nem lehet említést tenni, mivel ezek a folyamatok szimultán játszódnak le, ezért kedvező irányú módosításuk is többféle hatást eredményez. Ha tehát az agyagásványok változásairól, azok módosításáról esik szó, célszerű egységesen agyag-hatásról beszélni, ezek aktivitásának csökkentését, szabályozósát (kizárását) pedig összefoglalóan agyag-hatás inhibitálásnak nevezhetjük. A technika állásához tartozik a 4 393 939. számú USA-beli szabadalmi leírás szerinti megoldás, amelynél a kútfúrási műveletek folyamán az agyagok stabilitásának megvalósítását 400-600 000 molekulatömegű polikationos polimerekkel kívánjuk megoldani. Ezen vegyületek hatásmechanizmusának, illettve a szóbanforgó eljárásnak jellemzője, illetve hiányossága, hogy az agyag-hatás strukturális inhibitálását nem képesek megvalósítani. A 4 366 073 számú USA-beli szabadalmi leírás szerinti megoldásnál organikus polikationos polimereket alkalmaznak, amelyek az agyagásványokba nem épülnek be, csupán felületi Bzorpcióval kötődnek. Az agyagszerkezetek duzzadását, diszpergálását úgy akadályozzák meg, hogy adszorpcióval lezárják a szerkezeti .csatornákat’ és Így a viz nem képes az agyaghoz hozzáférni. Hiányossága, hogy az agyag-hatás inhibitálás más típusú, illetve jobb hatásfokú változataira egyáltalán nem terjed ki a megoldás. A 3 920 074 számú USA-beli szabadalmi leírás szerinti megoldás a vizoldható szilikátok alkalmazására épít és az injektivitás növelését tűzi ki célul. Konkrétan Na-ortoszilikátot ajánl, amely felhasználás a duzzadóképes agyagásványok tekintetében kifejezetten veszélyes a kialakuló vegyi reakciók következtében, ezért a szóbanforgó megoldásnak elsősorban nedvesíthetőség beállítási, valamint hidrodinamikai áramláscsökkentő funkciója van, az agyag-hatások teljes figyelmen kívül hagyásával. Nyilvánvaló, hogy minden fluidum besajtolás esetén, de különösképpen viz vagy vizes oldatok besajtolása során, a természetes ionos egyensúly felbomlik, amely egyensúly-felbomlásban az agyagásványok is részt vesznek, mégpedig annál nagyobb mértékben, minél kevésbé kompatibilis a besajtolt viz a rendszer eredeti ionos hátterével, illetve az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
