201593. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogéntárolók térfogati elárasztási hatásfokának javítására az agyagásványok egyidejű stabilizálásával
1 HU 201593 B 2 A találmány tárgya agyagásványokat, különösen 2:1 rétegszerkezetű duzzadóképes angyagásványokat tartalmazó szénhidrogéntároló formációkban valamely kiszorítási eljárás térfogati elárasztósi hatásfokénak javítására az agyagásványok egyidejű stabilizálásával. Régóta ismeretes, hogy az elsődleges köolajtermelésí eljárások után még jelentős mennyiségű olaj marad a tárolóközetekben. Az olajkitermelés növelése érdekében általános gyakorlat, hogy az olajat tartalmazó kőzetet roáso.d- vagy harmadlagos kőolajtermelési eljárásoknak vetik alá. Ezek az eljárások lehetnek kiszorítási eljárások, kútkörnyéki zóna kezelési eljárások, rétegserkentési eljárások, stb. A kőolajtermelési hatásfokot a mikroszkopikus kiszorítási hatásfok, a térfogati elárasztási hatásfok és a vertikális elárasztási hatásfok szorzataként definiálják. A mikroszkópikus kiszorítási hatásfok nagysága attól függ, hogy adott homogén pórustérböl egy adott kiszorító közeggel mekkora olajhányadot tudunk kitermelni. A térfogati elárasztási hatásfokot az határozza meg, hogy adott tároló térfogat milyen mértékben árasztható el a kiszorító fluidummal. A vertikális elárasztási hatásfok a függőleges dimenzióban a tárolórészek vagy rétegek eláraszthatóságának mértéke. Minél nagyobb mértékben tudjuk növelni a mikroszkopikus kiszorítási, a térfogati elárasztási és a vertikális elárasztási hatásfokot, annál nagyobb hányada termelhető ki a formációban lévő kőolajkészletnek. A kiszorítási eljárások közé tartoznak a különböző vízbesajtolási módszerek (állandó, illetve változó ütemű besajtolás, forszírozott besajtolások, stb.), gázhalmazállapotú kiszorító közegek besajtolása (szén-dioxid, szénhidrogén gázok, nitrogén, füstgázok, stb. besajtolása). A viz- és gázbesajtolásos módszerekkel elsősorban a mikroszkopikus kiszorítási hatásfokokat növelhetjük. A kiszorítási eljárások különböző kombinációval a térfogati elárasztási hatásfokot növelhetjük, ezek a megoldások azonban egy új eljáráscsoportot képeznek. A térfogati elárasztási hatásfok javítását kútkörnyéki zónák, illetve nagyobb mezórészek esetén különböző módon kell végrehajtani, ezért ezek az eljárások ismét új eljáráscsoportot alkotnak. A kőolajtermelési eljárások között külön helyet foglalnak el a termikus eljárások, amelyek lehetnek alacsony, hőmérsékletű (katalitikus) égetések, magas hőmérsékletű in situ égetések és görbesajtolásos megoldások. A kiszorítási eljárások további nagy csoportját képezik az úgynevezett kémiai eljárások, amelyek közé tartoznak a felületaktív anyagos, mikroemulziós, polimeres, lúgos felületaktív anyagos (kausztikus anyagok felületaktív anyagokkal kombinálva), stb. módszerek. A kiszorítási eljárások során a kiszorító közeget egy vagy több besajtoló kúton keresztül injektáljuk a formációba, amelynek hatására a tárolókózetben visszamaradt kőolaj egy része mobilizálódik, a kiszorító közeg hatására egy vagy több termelőkút felé áramlik, amelyeken keresztül azokat a felszínre termeljük. A kiszorítási eljárások hatásfoka akkor javítható leginkább, ha a térfogati elárasztási hatásfok növelésére alkalmas kémiai adalékokat juttatunk a kiszorító közeggel együtt a formációba. Kísérleti tapasztalatok alapján kimutatható, hogy bármely másod-, illetve harmadlagos köolajtermelésí eljárásban (kivételt képeznek természetesen az in situ égetéses eljárások) rendkívül fontos szerep jut a viszszasajtolt fluidum és a tárolókőzet kölcsönhatásainak, az anyag-hatásoknak, amelyeknek a szorpciós folyamatok csak részei. Ennek a meglehetősen összetett, fontos problémának ezideig nem tulajdonítottak fontosságának megfelelő jelentőséget. Amikor a felszínről valamilyen fluidumot a rétegbe sajtolunk, a fluidum az esetek nagy többségében vizes fázisú, és a természetes ionos egyensúly a tároló érintett részeiben felborul, és a kőzetben nemkívánatos folyamatok indulnak meg. A vizbesajtolás hatására a következő lényeges változások jelentkeznek, amelyeket együttesen .agyag-hatásnak ’ neveznek: 1) Az anyagok Si-Al rétegei közötti cserehelyekre az agyagásványok duzzadását okozó nátrium- és hidrogénionok lépnek be, míg az agyagásványok leadják kalcium- és megnéziumionjaikat. 2) A 2:1 rétegszerkezetek a C-tengely irányában fellazulnak, és megindul az agyagok duzzadási diszpergálódási, azaz az agyagszerkezetek szétesése. 3) Az agyagásványok jelentős része nemcsak mint kísérő ásvány van jelen, hanem természetes cementálási funkciót is betölt. A duzzadésos diszpergálódás következtében tehát a konszolidált tárolókőzet szétesése is bekövetkezik, a kőzetstabilitás jelentősen lecsökken, és a diszpergálódás során keletkezett új törési felületek a szorpciós veszteségeként is jelentősen növelik. 4) Megindul a diszpergálódott agyag- és közetszemcsék átrendeződése, vándorlása, ami - az áramlás irányában - új, csökkent áteresztőképességű zónák kialakulásához vezet, vagyis a heterogenitás növekszik. A tárolókőzetek, különösen pedig a 2:1 rétegszerkezetű duzzadóképes agyagásványokat tartalmazó szénhidrogéntároló kőzetek, különösen az agyagtartalmú homokkövek, homokok, márgás homokkövek, márgák stabilitása - nem megfelelő beavatkozások következményeként - leromlik, elsősorban az agyagok diszpergálódása következtében. A porózus kőzetben szemcseáramlás indul, így a kőzet a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
