6.3.3.1 kemiske metoder
kemiske metoder inkluderer oversvømmelse af polymer, overfladeaktivt middel (micellær eller polymer og mikroemulsion) og alkaliske oversvømmelsesprocesser. Polymer oversvømmelse (Polymer augmented Vandflod) er Vandflod, hvor organiske polymerer injiceres med vandet for at forbedre vandret og lodret fejningseffektivitet. Processen er konceptuelt enkel og billig, og dens kommercielle anvendelse er stigende på trods af relativt lille potentiel inkrementel olieproduktion. Overfladeaktivt stof oversvømmelse er kompleks og kræver detaljeret laboratorietest for at understøtte feltprojektdesign. Som demonstreret ved feltforsøg har det fremragende potentiale til at forbedre genvindingen af olie med lav viskositet til moderat viskositet. Oversvømmelse af overfladeaktivt stof er dyrt og er blevet brugt i få store projekter. Alkalisk oversvømmelse er kun blevet brugt i de reservoirer, der indeholder specifikke typer råolier med højt syreindhold.
microemulsion flooding (micellar/emulsion flooding) henviser til en væskeinjektionsproces, hvor en stabil opløsning af olie, vand og et eller flere overfladeaktive stoffer sammen med elektrolytter af salte injiceres i formationen og forskydes af en mobilitetsbufferopløsning (Reed and Healy, 1977; Dreher og Gogarty, 1979). Injektion af vand fortrænger igen mobilitetsbufferen. Afhængigt af reservoirmiljøet kan en præ-oversvømmelse muligvis ikke bruges. Mikroemulsionen er nøglen til processen. Olie og vand forskydes foran mikroemulsionsneglen, og der udvikles en stabiliseret olie-og vandbank. Forskydningsmekanismen er den samme under sekundære og tertiære genopretningsbetingelser. I det sekundære tilfælde er vand den primære producerede væske, indtil oliebanken når brønden.
konventionel vandflodning kan ofte forbedres ved tilsætning af polymerer (polymeroversvømmelse) til injektionsvand for at forbedre mobilitetsforholdet mellem de injicerede og in-place væsker. Polymeropløsningen påvirker de relative strømningshastigheder for olie og vand og fejer en større brøkdel af reservoiret end vand alene og kontakter således mere af olien og flytter den til produktionsbrønde. Polymerer, der i øjeblikket er i brug, fremstilles både syntetisk (polyacrylamider) og biologisk (polysaccharider). Polymererne kan også være tværbundne in situ for at danne stærkt viskøse væsker, der vil aflede det efterfølgende injicerede vand i forskellige reservoirlag.
Polymer oversvømmelse har sin største nytte i heterogene reservoirer og dem, der indeholder moderat viskøse olier. Oliereservoirer med ugunstige vandflodmobilitetsforhold har et potentiale for øget oliegenvinding gennem bedre vandret fejningseffektivitet. Heterogene reservoirer kan reagere positivt som følge af forbedret vertikal fejningseffektivitet. Da den mikroskopiske forskydningseffektivitet ikke påvirkes, vil stigningen i genvinding over Vandflod sandsynligvis være beskeden og begrænset i det omfang, at fejeeffektiviteten forbedres, men de trinvise omkostninger er også moderate. I øjeblikket anvendes polymeroversvømmelser i et betydeligt antal kommercielle feltprojekter. Processen kan anvendes til at genvinde olier med højere viskositet end dem, for hvilke en overfladeaktivt stof oversvømmelse kan overvejes.
overfladeaktivt stof oversvømmelse er en multiple-slug proces, der involverer tilsætning af overfladeaktive kemikalier til vand. Disse kemikalier reducerer kapillærkræfterne, der fanger olien i porerne i klippen. Den overfladeaktive slug fortrænger størstedelen af olien fra det kontaktede reservoirvolumen og danner en flydende olie–vandbank, der formeres foran den overfladeaktive slug. De vigtigste faktorer, der påvirker det overfladeaktive slug–design, er grænsefladeegenskaber, slug-mobilitet i forhold til olie-vandbankens mobilitet, vedholdenheden af acceptable slugegenskaber og slugintegritet i reservoiret.
alkalisk oversvømmelse tilføjer uorganiske alkaliske kemikalier, såsom natriumhydroksid, natriumcarbonat eller natriumorthosilikat, til vandet for at forbedre oliegenvindingen ved hjælp af en eller flere af følgende mekanismer: reduktion af grænsefladespænding, spontan emulgering eller befugtningsændring (morgen, 1996). Disse mekanismer er afhængige af in situ dannelse af overfladeaktive stoffer under neutralisering af petroleumsyrer i råolien af de alkaliske kemikalier i de fortrængende væsker. Selvom emulgering i alkaliske oversvømmelsesprocesser nedsætter injektionsvæskemobilitet til en vis grad, emulgering alene giver muligvis ikke tilstrækkelig fejningseffektivitet. Nogle gange er polymer inkluderet som et supplerende mobilitetskontrolkemikalie i en alkalisk Vandflod for at øge eventuelle forbedringer af mobilitetsforholdet på grund af alkaliske genererede emulsioner.blandbar væskeforskydning (blandbar forskydning) er en olieforskydningsproces, hvor en alkohol, et raffineret carbonhydrid, en kondenseret kulbrintegas, kulsyre, flydende naturgas eller endda udstødningsgas injiceres i et oliereservoir ved trykniveauer, således at den injicerede gas eller alkohol og reservoirolie er blandbar; processen kan omfatte samtidig, skiftevis eller efterfølgende injektion af vand.
procedurerne for blandbar forskydning er de samme i hvert tilfælde og involverer injektion af en slug af opløsningsmiddel, der er blandbar med reservoirolien efterfulgt af injektion af enten en væske eller en gas for at feje eventuelt resterende opløsningsmiddel op. Det må erkendes, at den blandbare slug af opløsningsmiddel bliver beriget med olie, når den passerer gennem reservoiret, og dens sammensætning ændres, hvilket reducerer den effektive rensningsvirkning. Ændringer i væskens sammensætning kan imidlertid også føre til voksaflejring såvel som aflejring af asfaltenbestanddele. Derfor anbefales forsigtighed.
andre parametre, der påvirker den blandbare forskydningsproces, er reservoirlængde, injektionshastighed, porøsitet og permeabilitet af reservoirmatricen, størrelse og mobilitetsforhold for blandbare faser, gravitationseffekter og kemiske reaktioner. Blandbare oversvømmelser, der bruger kulsyre, nitrogen eller kulbrinter som blandbare opløsningsmidler, har deres største potentiale for forbedret genvinding af olier med lav viskositet. Kommercielle carbonhydrid-blandbare oversvømmelser er blevet opereret siden 1950 ‘ erne, men kulsyre-blandbar oversvømmelse i stor skala er relativt nylig og forventes at yde det mest betydningsfulde bidrag til blandbar forbedret opsving i fremtiden.
kulsyre er i stand til at fortrænge mange råolier, hvilket muliggør genvinding af det meste af olien fra den reservoirsten, der kontaktes (kulsyre-blandbar oversvømmelse). Kulsyre er ikke oprindeligt blandbar med olien. Da kulsyre imidlertid kommer i kontakt med råolien in situ, ekstraherer den nogle af kulbrintebestanddelene i råolien ind i kulsyre, og kulsyre opløses også i olien. Blandbarhed opnås ved forskydningsfronten, når der ikke findes nogen grænseflader mellem den carbonhydridberigede kulsyre-blanding og den kulsyre-berigede olie. Ved en dynamisk (multiple-kontakt) proces, der involverer interfasemasseoverførsel, overvinder blandbar forskydning de kapillære kræfter, der ellers fanger olie i stenens porer.
i nogle applikationer, især i karbonat (kalksten, dolomit og chert/finkornet kvarts) reservoirer, hvor det sandsynligvis vil blive brugt hyppigst, kan kulsyre for tidligt bryde igennem til at producere brønde. Når dette sker, kan der træffes afhjælpende foranstaltninger ved hjælp af mekaniske kontroller i injektions-og produktionsbrønde for at reducere kulsyre-produktionen. Imidlertid betragtes en betydelig produktion af kulsyre som normal. Generelt injiceres dette producerede kulsyre igen, ofte efter forarbejdning for at genvinde værdifulde lette kulbrinter.
for nogle reservoirer kan blandbarhed mellem kulsyre og olien ikke opnås og afhænger af olieegenskaber. Kulsyre kan dog stadig bruges til at genvinde yderligere olie. Kulsyre svulmer råolier, hvilket øger mængden af poreplads besat af olien og reducerer mængden af olie fanget i porerne. Det reducerer også olieviskositeten. Begge effekter forbedrer oliens mobilitet. Både pilotprojekter og kommercielle projekter har vist, at der ikke er blandbare oversvømmelser, men generelt forventes det at yde et relativt lille bidrag til EOR.
opløsningen GOR for kulsyreholdig råolie skal måles på normal måde og afbildes som GOR i volumen pr.volumen versus tryk. Jo større opløseligheden af kulsyre i olien er, desto større er stigningen i opløsningen GOR. Faktisk er stigningen i GOR normalt parallel med stigningen i oliedannelsesvolumenfaktoren på grund af hævelse. Det skal bemærkes, at gassen i ethvert gor-eksperiment ikke er kulsyre, men indeholder kulbrinter, der er fordampet fra væskefasen. Uanset om GOR måles i en tryk–volumen-temperaturcelle eller fra et slankt røreksperiment, skal der derfor udføres kompositionsanalyse for at opnå sammensætningen af gassen såvel som ligevægtsvæskefasen. Hvis de faktiske målte værdier ikke er tilgængelige, kan den korrelation, der er udviklet for råolie indeholdende opløste gasser, anvendes, men giver i bedste fald kun omtrentlige værdier. Da tætheden af rene gasser er en funktion af tryk og temperatur, for råolie mættet med gasser, skal densiteten i blandingsområdet specificeres som en funktion af tryk og blandingsområdesammensætning.
