NL8600316A

NL8600316A - Werkwijze voor het winnen van olie door schuim- en impedantie-geleide stoominjectie.

Info

Publication number: NL8600316A
Application number: NL8600316A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-09-01

Description

- 1 -

K 9047 NET

WERKWIJZE VOOR HET WINNEN VAN OLIE DOOR SCHUIM- EN IMPEDANTIE-GELEIDE STOOMINJECTIE

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het winnen van olie door het injecteren van stoom, De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een verbeterde methode voor het injecteren van gas of damp in een 5 ondergrondse reservoirformatie, waarbij het wenselijk is dat een dergelijk gasvormig fluïdum bij voorkeur in een uitgekozen deel van de reservoirformatie wordt geïnjecteerd.

Er zijn talrijke methoden voorgesteld voor het door middel van stoom doorwarmen van reservoirformaties. De eerdere 10 voorstellen omvatten octrooien zoals het Amerikaanse octrooischrift nr. 3.354.958, waarin een stoom-doorwarmingsmethode wordt beschreven waarbij gebruik wordt gemaakt van een pakkingmateriaal voor het afsluiten van de ringvormige ruimte tussen concentrische stijgbuis- en 15 mantelbuisseries boven perforaties in the mantelbuis. Een dergelijke bij voorkeur toegepaste methode voor het injecteren van stoom in het onderste deel van de reservoirformatie hangt af van een goede afsluiting tussen pakkingmateriaal, verhuizing en reservoirformatie. Het Amerikaanse 20 octrooischrift nr. 3.41Q.344 beschrijft een stoom-doorwarmingsmethode die zonder pakkingmateriaal uitgevoerd wordt door het onder druk brengen van een schuimkolom binnen een ringvormige ruimte tussen de stijgbuis en een geperforeerde mantelbuis, en wel zodanig dat de plaats 25 waar de stoom geïnjecteerd wordt bepaald wordt door de diepte van de schuimkolom. Dit blijkt dikwijls moeilijk en kostbaar te zijn aangezien de plaats waar de onderkant van die kolom zich bevindt moeilijk waar te nemen is en bovendien onderhevig is aan grote verschillen ten gevolge van kleine verschillen in i * i ' ;· Λ.

- 2 - de druk van de stoom of het schuim. Het Amerikaanse octrooischrift 4.445.573 beschrijft een stoom-doorwarmingsmethode die zonder pakkingmateriaal uitgevoerd wordt door het vooraf of gelijktijdig injecteren 5 van een niet-condenseerbaar gasschuim teneinde bij voorkeur de meest permeabele zones in de reservoirformatie af te sluiten voordat zij betreden worden door aanzienlijke hoeveelheden stoom.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 10 werkwijze voor het injecteren van een gasvormig fluïdum waarbij het wenselijk is het fluïdum door een stijgbuisserie te injecteren welke omgeven is door een leiding met een permeabele wand, en wel op zodanige wijze dat het gasvormige fluïdum bij voorkeur in een uitgekozen deel van de 15 reservoirformatie wordt geïnjecteerd.

Overeenkomstig de uitvinding worden, op een plaats ten minste nabij doch in elk geval boven de plaats waar het injecteren bij voorkeur dient te worden uitgevoerd, vaste korrels toegevoerd aan de ruimte tussen de leiding met 20 permeabele wand en de reservoirformatie, en wel zodanig dat ervoor gezorgd wordt dat de vertikale permeabiliteit binnen die ruimte niet veel groter is dan de permeabiliteit die verschaft wordt door de nauwe ruimte tussen de deeltjes van een grindmassa. Tussen de stijgbuisserie en de omringende 25 leiding met permeabele wand wordt een mechanische impedantie op de fluïdumstroom aangebracht op een iets hoger gelegen plaats dan die waarop het gasvormige fluïdum bij voorkeur in de formatie dient te worden geïnjecteerd. De impedantie wordt aangebracht teneinde te zorgen voor een aanzienlijk verhoogde 30 weerstand tegen de vertikale stroming door die van impedantie voorziene zone. Een fluïdum dat aanzienlijk Viskeuzer is dan het gasvormige fluïdum wordt in de ringvormige ruimte tussen de stijgbuis en de omringende leiding met permeabele wand geïnjecteerd met een zodanige snelheid en druk dat ten minste 35 nabij de mechanische impedantie de druk op het viskeuze fluïdum groter is dan de druk waarbij het gasvormige fluïdum -¾ - 3 - in de reservoirformatie dient te worden geïnjecteerd. Het gasvormige fluïdum wordt door de stijgbuisserie beneden de mechanische impedantie in de reservoirformatie geïnjecteerd.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de 5 hand van de bijbehorende tekening, welke een schematische weergave is van een put waarin de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt toegepast.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is, ten minste gedeeltelijk, gebaseerd op de volgende ontdekkingen. Er 10 blijkt een onvoorziene correlatie te bestaan tussen (a) uit nagenoeg één component bestaande gasvormig fluïda die nuttig zijn voor het verdringen van olie binnen ondergrondse reservoirformaties, (b) fluïda die aanzienlijk viskeuzer zijn dan dergelijke gasvormige fluïda met betrekking tot het 15 stromen door openingen die ten minste ongeveer even klein zijn als de ruimte tussen de korrels van een nagenoeg homogene grindpakking bij de temperatuur waarbij het gasvormige fluïdum ia de ondergrondse reservoirformatie dient te worden geïnjecteerd en (c) de nauwe ruimten in en rond een 20 mechanische impedantie die aangebracht kan worden tussen een stijgbuisserie en een omringende leiding met permeabele wand binnen het boorgat van een put. Wanneer een nagenoeg homogene massa korrels die ten minste even klein zijn als die van een grindpakking aanwezig is of aangebracht wordt in de ruimte 25 tussen een stijgbuis en leiding, ten minste nabij of boven een dergelijke impedantie, dan kan een dergelijk viskeus fluïdum tegen die massa worden aangedrukt met een druk die groter is dan die waarbij het gasvormige fluïdum dient te worden geïnjecteerd en kan het ervoor zorgen dat nagenoeg al het 50 gasvormige fluïdum de reservoirformatie beneden de impedantie betreedt.

In tegenstelling tot de problemen van vroegere methoden voor het bij voorkeur injecteren van een gasvormig fluïdum, worden er weinig of geen problemen veroorzaakt door 35 afwijkingen die niet groter zijn dan die welke gemakkelijk kunnen worden vermeden in de drukken van de gasvormige en tï - 4 - betrekkelijk viskeuze fluida. Evenzo behoeft de stromingsimpedantie die verkregen wordt door de afsluiting in en rond de impedantie en de putverbuizing niet veel meer te zijn dan die welke verkregen wordt door een zand- of 5 grindpakking.

Wanneer bijvoorbeeld het gasvormige fluïdum stoom is en het betrekkelijk viskeuze fluïdum stoomschuim, dan kan de druk op de kolom van stoomschuim op een gematigde overmaat boven de stoominjectiedruk worden gehouden. Een dergelijke drnk kan 10 ervoor zorgen dat slechts een kleine hoeveelheid van het schuim onder de mechanische impedantie of in de reservoirformatie stroomt terwijl tevens wordt voorkomen dat er stoom door de mechanische impedantie binnen de ruimte tussen de leiding met permeabele wand en de reservoirformatie 15 omhoog stroomt. Het omhoog stromen van het stoom wordt voorkomen door de aanwezigheid van schuim in ten minste de bovenste of binnenste delen van de nauwe ruimten tussen de korrelvormige vaste stoffen en de vaste elementen van de mechanische impedantie. Bovendien zal het schuim, naarmate het 20 de reservoirformatie instroomt, het eventuele oliehoudende deel van de reservoirformatie dat het betreedt verwarmen, en aangezien het een stoomschuim is, zal het mobieler worden door de afkoeling van het deel van de reservoirformatie waarin het zich bevindt. In sommige situaties kan het wenselijk zijn een 25 stoomschuim te gebruiken dat een betrekkelijk geringe hoeveelheid van een stoomschuim-vormende oppervlakactieve stof bevat en de neiging vertoont de reservoirformatie binnen te stromen, waardoor een zich in radiale richting uitzettende schuimmassa wordt gevormd die een belemmering vormt voor de 30 opwaartse beweging van het stoom dat beneden de mechanische impedantie wordt geïnjecteerd.

De tekening toont put 1 die afgewerkt is tot in een tussenruimte binnen een oliehoudend reservoir R dat in het bovenste deel ervan een grotere permeabiliteit heeft ten 35 gevolge van een omringende "met stoom gedraineerde" zone A

welke betrekkelijk vrij van olie is geworden. De put bevat een —. - - » ^ - * - 5 - leiding met een permeabele wand, zoals een van sleuven voorziene zeefpijp 2 welke een stijgbuisserie 3 omgeeft waarin stoom wordt geïnjecteerd. De zeefpijp 2 is omgeven door een grindpafcking 4 waarin nagenoeg de gehele permeabiliteit 5 beperkt is tot de nauwe ruimten tussen de grindpafckingdeeltjes. In het onderste deel van de reservoirtussenruimte is een stromingsimpedantie 5, zoals een pakking of êên of meer rubberkommen» aangebracht in de ringvormige ruimte tussen stijgbuisserie en de zeefpijp.

1q In de getoonde situatie wordt voorgevormd stoomschuim F in de ringvormige ruimte tussen de stijgbuis 3 en de mantelbuis 6 geïnjecteerd en tussen de stijgbuis 3 en de zeefpijp 2 gestuwd met een zodanige snelheid en druk dat de druk op het schuim in de omgeving van de stromingsimpedantie 5 15 groter is dan de druk waarbij de stoom in het reservoir wordt geïnjecteerd. De weerstand van het schuim tegen stroming door de nauwe ruimten tussen de vaste stoffen in de grindpakking 4 en in en rond stromingsimpedantie 5 is zodanig dat de mobiliteit van het schuim kan worden geregeld teneinde het 20 meeste schuim binnen of grenzend aan het boorgat van de put te houden op een diepte die hoger is dan die waarop de stromingsimpedantie is aangebracht.

Desgewenst kan ervoor gezorgd worden dat een deel van stoomschuim F de reservoirformatie binnentreedt boven de 25 plaats van de impedantie. Het is niet kwalijk als enig schuim door de grindpakking heen lekt, zolang het niet de stoomverplaatsing beïnvloedt. Wel belangrijk is, dat er weinig van het stoom S door de grindpakking en rond de impedantie en in het deel van het reservoir boven de impedantie 5 lekt.

30 De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan in het algemeen in nagenoeg elke ondergrondse reservoirformatie worden toegepast. Hij is in het bijzonder geschikt voor gebruik in een reservoirformatie met zware olie, waarin de doeltreffende permeabiliteit ten aanzien van stoom aanzienlijk 35 groter is binnen het bovenste deel van de reservoirformatie, en wel in zodanige mate dat geïnjecteerde stoom de olie zal verdringen.

J'- - 6 -

Korrelvormige vaste stof die, indien nodig, afgezet kan worden in ruimten tussen een leiding met permeabele wand, zoals een zeefpijp, zeef of geperforeerde mantelbuis, behoeft slechts daar te worden gebruikt waar vertikaal uitgestrekte 5 ruimten voorkomen die nagenoeg vrij van vaste stoffen zijn, en wel op zodanige wijze dat de onderkant van een stoomschuimkolom omhoog of omlaag kan in reponse op betrekkelijk geringe verschillen tussen de druk op het stoomschuim en die op de stoom welke in de reservoirformatie 10 wordt geïnjecteerd. Dergelijke korrelvormige stoffen kunnen nagenoeg alle betrekkelijk inerte vaste korrels omvatten, zoals die welke gebruikt worden voor de zand- of grindpakking van putten, enz. Eerder toegepaste zand- of grindpakkingen kunnen opnieuw worden gebruikt zolang zij betrekkelijk 15 homogeen zijn, en wel in die mate dat zij niet belemmerd worden door grote hoeveelheden zich vertikaal uitstrekkende kanalen of holtes die vrij zijn van vaste stoffen.

Een stromingsimpedantie die geschikt is om te worden aangebracht tussen de stijgbuisserie en de omringende 20 geperforeerde leiding volgens de onderhavige uitvinding kan nagenoeg elk type mechanische inrichting omvatten die in een put tot de gewenste plaats kan worden gevoerd en die een aanzienlijke impedantie kan verschaffen aan de vertikale fluïdumstroming; zo kunnen bijvoorbeeld rubber 25 afdichtingskommen, stoombestendige pakkingen of afsluitringen worden gebruikt. Stoombestendige rubber afdichtingskommen zijn in het bijzonder geschikt.

De impedantie en de omringende massa vaste korrels kunnen aan de bovenzijde, de onderzijde of in het midden van een door 30 een put aangeboorde reservoirformatie worden geplaatst.

Het betrekkelijk viskeuze fluïdum dat tegen de korrelmassa die de impedantie omringt wordt aangedrukt, kan nagenoeg elk fluïdum zijn dat (a) aanzienlijk viskeuzer is dan het te injecteren gasvormige fluïdum met betrekking tot de 35 stroming door openingen die ten minste even klein zijn als de nauwe tussenruimte tussen de korrels van een nagenoeg homogene * -7-- grindpakking bij de temperatuur waarbij het gasvormige fluïdum dient te worden geïnjecteerd, en (b) verenigbaar is met de fluïda en vaste stoffen die in en rond de put te verwachten zijn. Schuim en/of emulsies van betrekkelijk inerte gassen 5 zoals stoom, stikstof, CO^, rookgas, enz. met vloeistoffen zoals betrekkelijk inerte waterige vloeistoffen of dampen, koolwaterstofvloeistoffen of -dampen, enz.

Fluïda die in het bijzonder de voorkeur genieten omvatten typen van stoom- of heetwaterschuim zoals die welke beschreven 10 zijn in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.086.964 ingediend R.E. Dilgren, G.J. Hirasaki, D.G. Whitten en H.J. Hillj nr. 4.161.217 ingediend door R.E. Dilgren en K.B. Owens en 4.393.937 ingediend door R.E. Dilgren en K.B. Owens.

In het algemeen kan het volgens de onderhavige werkwijze 15 te injecteren gasvormige fluïdum elk willekeurig nagenoeg niet-viskeus fluïdum omvatten. Het is bij voorkeur een uit nagenoeg.ëën component bestaand fluïdum, zoals een vochtige, droge of oververhitte stoom, dampen van ëën of meer koolwaterstoffen, verdampte enz.

Claims

1. Verbeterde werkwijze bij behandeling van een put binnen een reservoirformatie, waarbij een gasvormig fluïdum op een zodanige wijze door een stijgbuis die omgeven is door een leiding met permeabele wand wordt geïnjecteerd, dat het 5 fluïdum bij voorkeur in een uitgekozen deel van de reservoirformatie stroomt, welke verbetering omvat: het op een plaats nabij doch in elk geval boven de plaats waar het gasvormige fluïdum in de reservoirformatie dient te worden geïnjecteerd toevoeren van vaste korrels aan de ruimte Ί0 tussen de leiding met permeabele wand en de reservoirformatie en wel zodanig dat ervoor gezorgd wordt dat de vertikale permeabiliteit binnen die ruimte niet veel groter is dan de permeabiliteit die verschaft wordt door de nauwe ruimte tussen de deeltjes van een grindmassa; 15 het aanbrengen van een mechanisch fluïdumstromings- impedieermiddel binnen de ringvormige ruimte tussen de stijgbuisserie en de leiding met permeabele wand op een iets hoger gelegen diepte dan die waarop het gasvormige fluïdum in de reservoirformatie dient te worden geïnjecteerd; 20 bet injecteren van een fluïdum dat aanzienlijk viskeuzer is dan het gasvormige fluïdum door de ringvormige ruimte boven het mechanische stromingsimpedieermiddel met een zodanige snelheid en druk dat de schuimdruk nabij de impedantie groter is dan de druk waarbij het gasvormige fluïdum in de 25 reservoirformatie dient te worden geïnjecteerd; en het injecteren van het gasvormige fluïdum door de stijgbuisserie in de reservoirformatie beneden het mechanische s tromings imp edieermiddel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de leiding met 50 permeabele wand ter hoogte van de reservoirtussenruimte een geperforeerde mantelbuis of zeefbuis omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de korrelvormige vaste stoffen die de ringvormige ruimte tussen de leiding met permeabele wand en de reservoirformatie opvullen die van een 55 eerder gebruikte grindpakking zijn. - * \ - . -/ i n - 9 -

4. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij genoemd s tromingsimpedieermiddel gevormd wordt door een paar rubberfcommen.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de leiding met 5 permeabele wand een geperforeerde of van sleuven voorziene zeefpijp is welke omringd is door een geperforeerde mantelbuis.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stromingsimpedantie een pakking of afsluitring is. *10

7. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het fluïdum dat aanzienlijk viskeuzer is dan het gasvormige fluïdum, een stoomschuim is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij het stoomschuim gevormd wordt door een mengsel van stoom, water, 15 oppervlakactieve stof, electrolyt en niet-condenseerbaar gas.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de viscositeit van het stoomschuim zodanig is dat een aanzienlijke hoeveelheid stoomschuim in de reservoirformatie kan stromen.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de 20 putbehandelingsmethode een stoom-doorwarmingsmethode voor het winnen van olie is.