201823. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kőolaj kitermelésére javított felületaktív anyag alkalmazásával
HU 201823 B A találmány tárgya eljárás kőolaj kitermelésére javított felületaktív anyag alkalmazásával, különösen homokkő, homok, márgás homokkő tárolókban végzendő kőolaj termelési műveletekhez. A találmány tárgya közelebbről olyan felületaktív anyagos másod- vagy harmadlagos termelési eljárás, amelynek során a kőolajtároló rétegekbe a tárolókőzetek agyagásványait stabilizáló kationokat tartalmazó felületaktív anyagot juttatunk. A másod- vagy harmadlagos kőolajtermelési módszerek egyik legrégebben kutatott és igen széles körű kémiai, fizikai-kémiai ismeretanyagra épülő csoportja a felületaktív anyagok alkalmazási lehetőségeivel foglalkozó eljárás. A felületaktív anyagok alkalmazásának lényege röviden abban áll, hogy a víz-olaj határfelületen, továbbá a víz-olaj-kőzet érintkezési zónájában a határfelületi szabadenergiát lecsökkentjük és így mobilizáljuk a vizes fázisban diszpergált formában levő, továbbá a kapilláris erők által „csapdában” tartott maradék olajat. Ez az egyszerű vízelárasztáshoz viszonyítva további kőolajkészletek kitermelését teszi lehetővé. így például felületaktív anyagos olajkitermelési eljárást ismertet a 4 049 054 számú USA-beli szabadalmi leírás, ahol a határfelületi feszültség csökkentésére például petróleum-szulfonátot alkalmaznak. Petrostep-típusú, vagy alkil-alkoxi-gliceril-éter-szulfátsó felületaktív anyagot alkalmaz a 2 724 490 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás. Különböző, vízoldható kationokat tartalmazó felületaktív anyagokat alkalmaz a 2 853 034 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás. Az ismert eljárások hátránya, hogy a tárolókőzetekben található agyagásványok szorpciós hatással jelentős mennyiségű felületaktív anyagot kötnek meg. Az agyagásványok, különösen a 2:1 rétegszerkezetű duzzadóképes agyagásványok, a szénhidrogéntároló kőzetek, elsősorban a homokkövek, homokok, márgás homokkövek, stb. esetén fontos szerepet játszanak a tárolókőzetek stabilitása, a hidrodinamikai tulajdonságok és a kőzetek szorpciós tulajdonságainak meghatározása terén, amennyiben a felületaktív anyagok funkciós csoportjainak bizonyos fajtái, amelyek szorpciója 6 x 3,9 A méretű szerkezeti csatornában lehetséges, az agyagásványok belső szerkezetében szorbeálódnak, ugyanakkor pedig a felületi szorpciós helyeket is elfoglalják. így kikerülnek az áramló folyadékfázisból és a határfelületi szabadenergia csökkentése szempontjából hatástalanná válnak. Az agyagásványoknak fontos, természetes cementálló szerepe is van a tárolókőzetek konszolidálásában, ezért az agyagásványok esetleges duzzadása csökkenti a kőzetek stabilitását, megindítja a diszpergálódásukat és így növeli a felületi szorpciós helyek számát, és ezáltal a felületaktív anyagok szorpciós veszteségeit. Nyilvánvaló, hogy a felületaktív anyagok szorpciós veszteségeinek vizsgálatánál nemcsak a tisztán adszorpciós, hanem bizonyos kemiszorpciós (agyagásványokban például zárvány-vegyületek kialakulása) fixálódásos veszteségeket is figyelembe kell venni a molekulaszerkezet szempontjából inhomogén felületaktív anyagok kromatográfiás szétválása 1 és a bonyolult, többkomponensű felületaktív kompozíciók egyes alkotóinak specifikus szorpciója mellett. A találmány feladata, hogy a tárolókőzet és a felületaktív anyag között kialakuló kölcsönhatás befolyásolásával, pontosabban az agyagásványok szorpciós és stabilitási állapotának javításával fokozzuk a kőolaj termelési eljárás hatékonyságát. A feladat megoldásra olyan felületaktív anyagot alkalmazunk, amely a határfelületi aktivitás megtartása mellett kedvezően hat az agyagásványok állapotára, és így csökkenti a szorpciós veszteségeket. Felismertük, hogy az olyan felületaktív anyagok, amelyekben a funkciós csoportokhoz disszociálható kálium- vagy ammóniumionok kapcsolódnak, az agyagásványok diszperziójának csökkentése következtében kisebb szorpciós veszteséget szenvednek a tárolókőzetekben, kromatográfiás elkülönülésük jelentésen csökken és aktivitásukat sokkal nagyobb tárolóhosszokon képesek megőrizni, mint az ismert, elsősorban nátrium-kationt tartalmazó felületaktív anyagok. A kémiai struktúrák megtartása mellett tehát újszerű felületaktív anyagok alkalmazására nyílik lehetőség, amelyek lehetővé teszik másod- és harmadlagos eljárások hatásfokának jelentős javítását. A találmány tárgya tehát: eljárás felületaktív anyag besajtolásával végzett kőolajtermelésnél a tárolóban jelentkező felületaktív anyag veszteség csökkentésére, olymódon, hogy a rétegbe kationként kálium- vagy ammóniumiont tartalmazó - és alkil-alkoxi-gliceril-éter-szulfonáttól eltérő - kationos felületaktív anyag 0,01-500 g/1 koncentrációjú vizes vagy vizes-szerves oldatát sajtoljuk be a tárolókőzet pórustérfogatára vonatkoztatva 0,001-1,0-szeres mennyiségben és kívánt esetben a felületaktív anyag besajtolását megelőzően, azzal együtt és/vagy azt követően folyamatosan vagy szakaszosan, egy dugóban vagy több, adott esetben inert fluidum-dugókkal egymástól elválasztott dugókban, állandó vagy folyamatosan vagy lépcsőzetesen változó koncentrációban kálium- vagy ammóniumsó vizes oldatát vagy azok keverékét sajtoljuk be 0,001-500 g/1, előnyösen 0,01-300 g/1 koncentrációban és 0,001-1,0-szeres, előnyösen 0,01-0,5-szörös pórustérfogat mennyiségben. A találmány értelmében felhasználhatók azok a kémiai szerkezetükben ismert, de szervetlen kationjaik minőségét tekintve újszerűnek tekinthető felületaktív anyagok, amelyek kationként kálriumvagy ammóniumiont tartalmaznak. Előnyösen alkalmazhatók például a lúgos kálium-vegyületekkel semlegesített szulfonátok, kálium-szappanok, ammónium-vegyületekkel semlegesített szulfonátok, ammónium-szappanok, különböző szulfatált és szulfonált termékek kálium- és ammóniumsói. Az ilyen típusú felületaktív anyagok micelláinak szerkezete, micelláris viselkedése, kalcium- és magnézium-érzékenysége, szorpciós hajlama stb. jelentősen eltér a szokványos nátriumos felületaktív anyagoktól, és kedvező kolloid-kémiai tulajdonságaik mellett, ami a másod- és harmadlagos eljárások szempontjából fontos, biztosítják az agyag-hatás inhibitálásához szükséges és az agyagásványokban fixálódó kálium- és ammóniumionokat is, 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
