201595. lajstromszámú szabadalom • Eljárás az agyagásványok stabilizálására gőzbesajtolásos kőolajtermelés esetén
1 HU 201595 B 2 A találmány tárgya eljárás kőolajtároló kőzetek agyagásványainak, különösen homokkövek, homokok, márgás homokkövek agyagásványainak stabilizálására, duzzadási és elektrosztatikus diszpergálódásának kizárására gőzbesajtolásos kőolajtermelési módszer alkalmazása esetén. Az agyagásványok szerepének, jelentőségének kérdésével a termikus kőolajtermelési módszerekkel kapcsolatban rendkívül keveset, vagy egyáltalán nem foglalkoznak (Ch. R. Smith: Mechanics of Secondary Oil Recovery, Reinhol’d Publ. Co., New York, 1966), még olyan esetekben is, amikor egy termelési eljárás alapja éppen a gőzbesajtolás (2 063 336 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás). Az agyagásványok duzzadásénak akkor is van szerepük, ha a vízgőzbesajtoléssal együtt például oldószert is alkalmaznak (4 026 358 USA-beli szabadalmi leírás), vagy a gőzbesajtolást előmelegített folyadék injektálása kiséri (4 034 812 számú USA-beli szabadalmi leirás), azonban ha felismerik is károsító hatásaikat, az ellenük való védekezésre nem fordítanak gondot. Ennek - feltehetően - az az egyszerű magyarázata, hogy a termikus kőolajtermelési módszerekkel együttjáró magas tárolóhőmérsékletek, az elterjedt és ismert, szerves vegyületekre épülő módszerek alkalmazását nem teszik lehetővé (4 366 073 és 4 393 939 Bzámú USA-beli szabadalmi leírások). Majdnem hasonló helyzet jellemzi általánosságban a másod- és harmadlagos kóolajtermelési eljárások egész sorát is (G.L. Langnes, J.O. Robertson, G.V. Chilingar: Secondary Recovery and Carbonate Reservoirs, Elsevier, New York, 1972). A másod-, harmadlagos kőolajtermelési eljárások jelentős csoportját képezik az ún. termikus eljárások, amelyekben részint in situ oxidációval (égetéssel), részint pedig vízgőz, gózelegyek besajtolásával próbálják mobilizálni a hagyományosan már ki nem termelhető maradék olajkészletek lehetőleg minél nagyobb hányadét. Ez utóbbi módszer kiterjed a gőz, gózelegyek, szén-dioxidos gőz, szén-dioxidos gózelegyek besajtolésára. ( Ismeretesek, hogy a 2:1 rétegszerkezetű agyagásványok, amelyek közül példaként a montmorillonitokat szokás megnevezni, erősen ' hidratálódnak, minek következtében C-tengely irányú cellaméretük megnő, stabilitásuk csökken, diszpergálódósuk megindul. Az agyag-diszpergálódás során, a kőzet interkonnektív pórusrendszerében áramló fluidumok (elsősorban a viz és az olaj) lebegőanyag tartalma megnő, ami a kőzet bizonyos szakaszain (mechanikai kiszüródés vagy kolloidkémiai okok miatt) akkumulálódik, lokálisan áramlási gátakat alkotva, rontva az étla- 60 gos áteresztőképességet, növelve a kóros heterogenitást. A duzzadás, diszpergólódós, különösen veszélyes akkor, ha a tároló eredeti fluidumai által meghatározott ionos hátteret, a természetes egyensúlyt olyan, viszonylag drasztikus módszerrel zavarjuk meg, mint amilyen a gőzbesajtolás. Nyilvánvaló, hogy a gőzbesajtolás során nem csak az agyagásványok állapotát, hanem 5 az egész környezet termodinamikai állapotát változtatjuk meg, és ezek a változások nagy hatással vannak a pórusos rendszer hidrodinamikai sajátságaira, mégpedig általában kedvezőtlen irányú változásokon keresztül, a 10 kózetpermeabilitás fent írott módosulása következtében. A vízgőz vagy szerves vegyületeket is tartalmazó vízgőz besajtolása során, természetszerűleg, többé-kevésbé túlhevitett gőz- 15 fázist kell injektálni, de ily módon sem kerülhető el a kőzeten belüli kondenzálódás, vagyis a vizes fázis gyors, számottevő felhígulása, az eredeti ionos háttér elszegényedése. Minthogy a vízmolekulák az agyagásvá- 20 nyokba könnyen, nagy energiával épülnek be, az agyagok természetes iontartalmát lecserélik, az agyagok duzzadni, diszpergálódni kezdenek, amely jelenség - magas agyagtartalmú kőzetek esetén - egészen a kútkör- 25 nyéki zónák beomlásóig, szerkezeti kollapszusáig is eljuthat. Az elmondottak értelmében - egyebek mellett - elsőrendű fontosságú az agyagásványok változásainak, az úgynevezett agyagha- 30 tásnak inhibitálása, kiküszöbölése. Gyakran megtévesztő lehet az, hogy egyes homokkövek, márgás homokkövek duzzadóképes agyagtartalma - a kőzet össztömegéhez viszonyítva - nem számottevő, csupán 35 néhány (3-5) százalék, ami amúgy is diszperz állapotban van jelen, tehát várható szerepüket, hatásukat alábecsüljük. Kimutatható azonban, hogy az agyagásványok szemcséinek igen fonLos szerep jut az egyéb ásvó- 40 nyos kőzetalkotók konszolidálásában, természetes cementálásában. Ily módon az agyagok nemcsak az önmaguk díszpergólódásával hatnak, hanem az egész kőzet stabilitását befolyásolják, mivel cementáló szerepük saját 45 diszpergólódásukkal megszűnik, a kőzet eredeti óteresztőképességi tulajdonságai pedig drasztikusan megváltoznak. A gőz, gózelegy, gőz-gáz (például CO2) keverékek besajtolésára épülő módszerekkel 50 kapcsolatosan emlékeztetni kell arra, hogy a fellazult, diszpergált agyagok szorpciós sajátságai igen előnytelenül változnak, jelentősen megnőnek. Ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy bizonyos szerves csoportok, mo- 55 lekulók, ugyancsak beépülhetnek az agyagokba (gyakran nagyobb duzzadási energiával, mint a viz), a szilárd felületek olajnedves irányban való eltolódása ugyancsak káros jelenség lehet. Kutatómunkánk során kimutattuk, hogy az agyagásványok, elsősorban a 2:1 rétegszerkezetű, duzzadóképes agyagásványok (például monlmorillonit, bentonit, nontronit, vermikulit, stb.) C-tengely irányú cellamérete 65 csökkenthető, az Si-Al rétegek egymáshoz 3
