6.3.3.1 chemische methoden
chemische methoden omvatten overstroming van polymeren, overstroming van oppervlakteactieve stoffen (micellaire of polymeer en micro-emulsie) en processen voor alkalische overstromingen. Polymer flooding (Polymer augmented waterflowing) is waterflowing waarbij organische polymeren met het water worden geïnjecteerd om de horizontale en verticale sweep-efficiëntie te verbeteren. Het proces is conceptueel eenvoudig en goedkoop, en het commerciële gebruik ervan neemt toe ondanks relatief kleine potentiële incrementele olieproductie. Overstroming van oppervlakteactieve stoffen is complex en vereist gedetailleerde laboratoriumtests om het ontwerp van het veldproject te ondersteunen. Zoals aangetoond door veldtests, heeft het uitstekende potentieel voor het verbeteren van de terugwinning van olie met lage viscositeit tot olie met matige viscositeit. Overstroming van oppervlakteactieve stoffen is duur en is gebruikt in enkele grootschalige projecten. Alkalische overstromingen zijn alleen gebruikt in reservoirs die specifieke soorten ruwe olie met een hoog zuurgehalte bevatten.
micro-emulsie overstroming (micellaire / emulsie overstroming) verwijst naar een vloeistofinjectie waarbij een stabiele oplossing van olie, water en een of meer oppervlakteactieve stoffen samen met elektrolyten van zouten in de vorming wordt geïnjecteerd en wordt verplaatst door een mobiliteitsbufferoplossing (Reed en Healy, 1977; Dreher en Gogarty, 1979). Het injecteren van water verdringt op zijn beurt de mobiliteitsbuffer. Afhankelijk van de omgeving van het reservoir kan een pre-overstroming al dan niet worden gebruikt. De micro-emulsie is de sleutel tot het proces. Olie en water worden verplaatst voor de micro-emulsie slak, en een gestabiliseerde olie-en waterbank ontwikkelt. Het verplaatsingsmechanisme is hetzelfde onder secundaire en tertiaire terugwinningsomstandigheden. In het secundaire geval is water de primaire geproduceerde vloeistof totdat de oliebank de put bereikt.
conventioneel waterlopen kan vaak worden verbeterd door de toevoeging van polymeren (polymer flooding) aan injectiewater om de mobiliteitsverhouding tussen de geïnjecteerde en de in-place vloeistoffen te verbeteren. De polymeeroplossing beïnvloedt de relatieve stroomsnelheden van olie en water en veegt een groter deel van het reservoir dan water alleen, waardoor meer van de olie in contact komt en deze naar productieputten wordt verplaatst. Polymeren die momenteel in gebruik zijn, worden zowel synthetisch (polyacrylamiden) als biologisch (polysacchariden) geproduceerd. De polymeren kunnen ook in situ worden Vernet om zeer viskeuze vloeistoffen te vormen die het later ingespoten water in verschillende reservoirlagen zullen leiden.
polymeeroverstroming heeft zijn grootste nut in heterogene reservoirs en reservoirs die matig viskeuze oliën bevatten. Oliereservoirs met ongunstige waterflood-mobiliteitsratio ‘ s hebben een potentieel voor een verhoogde olieterugwinning door een betere horizontale bezemefficiëntie. Heterogene reservoirs kunnen gunstig reageren als gevolg van verbeterde verticale sweep efficiëntie. Omdat de microscopische verplaatsingsefficiëntie niet wordt beïnvloed, zal de toename in terugwinning over waterflood waarschijnlijk bescheiden en beperkt zijn in de mate dat de sweep-efficiëntie is verbeterd, maar de incrementele kosten zijn ook gematigd. Momenteel wordt polymer flooding gebruikt in een groot aantal commerciële veldprojecten. Het proces kan worden gebruikt om oliën met een hogere viscositeit terug te winnen dan die waarvoor een overstroming van de oppervlakteactieve stof zou kunnen worden overwogen.
overstroming van oppervlakteactieve stoffen is een meerslakproces waarbij oppervlakteactieve chemicaliën aan water worden toegevoegd. Deze chemicaliën verminderen de capillaire krachten die de olie in de poriën van het gesteente vangen. De surfactant slug verplaatst het grootste deel van de olie uit het reservoir volume gecontacteerd, het vormen van een stromende olie–water bank die wordt gepropageerd voor de surfactant slug. De belangrijkste factoren die de oppervlakteactieve slug ontwerp beïnvloeden zijn interfaciale eigenschappen, slug mobiliteit in relatie tot de mobiliteit van de olie–water bank, de persistentie van aanvaardbare slug eigenschappen, en slug integriteit in het reservoir.
alkalische overstroming voegt anorganische alkalische chemicaliën, zoals natriumhydroxide, natriumcarbonaat of natriumorthosilicaat, toe aan het water om de olieterugwinning te verbeteren door middel van een of meer van de volgende mechanismen: vermindering van de interfaciale spanning, spontane emulgering of wijziging van de bevochtigbaarheid (Morrow, 1996). Deze mechanismen steunen op de in situ vorming van surfactanten tijdens de neutralisatie van petroleumzuren in de ruwe olie door de alkalische chemicaliën in de verdringende vloeistoffen. Hoewel emulgering in alkalische overstromingsprocessen de mobiliteit van injectievloeistof tot op zekere hoogte vermindert, biedt emulgering alleen mogelijk geen voldoende sweep-efficiëntie. Soms is polymeer opgenomen als een bijkomende mobiliteitscontrole chemische stof in een alkalische waterflood om elke mobiliteitsratio verbeteringen toe te voegen als gevolg van alkalische gegenereerde emulsies.mengbare vloeistofverplaatsing (mengbare waterverplaatsing) is een olieverplaatsingsproces waarbij een alcohol, een geraffineerde koolwaterstof, een gecondenseerd petroleumgas, kooldioxide, vloeibaar aardgas of zelfs uitlaatgas in een oliereservoir wordt geïnjecteerd, op zodanige drukniveaus dat het geïnjecteerde gas of alcohol en de olie uit het reservoir mengbaar zijn; het proces kan de gelijktijdige, afwisselende of daaropvolgende injectie van water omvatten.
de procedures voor mengbare verplaatsing zijn in elk geval hetzelfde en omvatten de injectie van een kogel oplosmiddel die mengbaar is met de olie van het reservoir, gevolgd door injectie van een vloeistof of een gas om het resterende oplosmiddel op te vegen. Er moet worden erkend dat de mengbare slak oplosmiddel wordt verrijkt met olie als het door het reservoir gaat en de samenstelling ervan verandert, waardoor de effectieve opruimingsactie wordt verminderd. Veranderingen in de samenstelling van de vloeistof kunnen echter ook leiden tot wasafzetting en afzetting van asfalteenbestanddelen. Daarom is voorzichtigheid geboden.
andere parameters die van invloed zijn op het mengbare verplaatsingsproces zijn reservoirlengte, injectiesnelheid, porositeit en permeabiliteit van de reservoirmatrix, grootte en verplaatsingsverhouding van mengbare fasen, gravitatieeffecten en chemische reacties. Mengbare overstromingen met behulp van kooldioxide, stikstof of koolwaterstoffen als mengbare oplosmiddelen hebben hun grootste potentieel voor verbeterde terugwinning van olie met lage viscositeit. Commerciële koolwaterstofmengbare overstromingen worden sinds de jaren vijftig toegepast, maar grootschalige overstromingen met kooldioxide zijn relatief recent en zullen naar verwachting de belangrijkste bijdrage leveren aan een mengbaar verbeterd herstel in de toekomst.
kooldioxide kan veel ruwe oliën verdringen, waardoor het grootste deel van de olie uit het gecontacteerde reservoir kan worden teruggewonnen (kooldioxide-mengbare overstroming). Het kooldioxide is in eerste instantie niet mengbaar met de olie. Aangezien het koolstofdioxide echter in contact komt met de in situ Ruwe olie, extraheert het een deel van de koolwaterstofbestanddelen van de ruwe olie in het koolstofdioxide en wordt ook kooldioxide opgelost in de olie. Mengbaarheid wordt bereikt aan het verplaatsingsfront wanneer er geen raakvlakken bestaan tussen het met koolwaterstoffen verrijkte kooldioxidemengsel en de met kooldioxide verrijkte olie. Dus, door een dynamisch (multiple-contact) proces waarbij interfasemassa overdracht, mengbare verplaatsing overwint de capillaire krachten die anders val olie in poriën van het gesteente.
bij sommige toepassingen, met name in reservoirs voor carbonaat (kalksteen, dolomiet en chert/fijnkorrelig kwarts), waar het waarschijnlijk het vaakst wordt gebruikt, kan kooldioxide voortijdig doorbreken naar bronnen. Wanneer dit gebeurt, kunnen corrigerende maatregelen worden genomen met behulp van mechanische controles in injectie-en productieputten om de productie van kooldioxide te verminderen. Een aanzienlijke productie van kooldioxide wordt echter als normaal beschouwd. Over het algemeen wordt dit geproduceerde kooldioxide opnieuw geïnjecteerd, vaak na verwerking om waardevolle lichte koolwaterstoffen terug te winnen.
voor sommige reservoirs kan mengbaarheid tussen kooldioxide en olie niet worden bereikt en is deze afhankelijk van de olieeigenschappen. Koolstofdioxide kan echter nog steeds worden gebruikt om extra olie terug te winnen. Het koolstofdioxide zwelt ruwe oliën op, waardoor het volume van de poriënruimte die door de olie wordt ingenomen, toeneemt en de hoeveelheid olie die in de poriën wordt gevangen, wordt verminderd. Het vermindert ook de olieviscositeit. Beide effecten verbeteren de mobiliteit van de olie. Zowel in proefprojecten als in commerciële projecten is aangetoond dat er sprake is van een niet-mengbare overstroming van kooldioxide, maar in het algemeen wordt verwacht dat deze een relatief kleine bijdrage aan EOR zal leveren.
de oplossing GOR voor koolzuurhoudende Ruwe olie moet op de normale wijze worden gemeten en worden uitgezet als Gor in volume per volume versus druk. Hoe groter de oplosbaarheid van kooldioxide in de olie, hoe groter de toename van de oplossing GOR. In feite is de toename van de GOR meestal parallel aan de toename van de olievorming volume factor als gevolg van zwelling. Opgemerkt moet worden dat het gas in een Gor-experiment geen kooldioxide is, maar koolwaterstoffen bevat die uit de vloeibare fase zijn verdampt. Bijgevolg moet, ongeacht of de GOR in een Druk–volume–temperatuurcel of in een slanke buisexperiment wordt gemeten, een samenstellingsanalyse worden uitgevoerd om de samenstelling van het gas en die van de evenwichtsvloeistoffase te verkrijgen. Indien geen werkelijke gemeten waarden beschikbaar zijn, kan de correlatie die is ontwikkeld voor ruwe olie die opgeloste gassen bevat, worden gebruikt, maar geeft in het beste geval slechts benaderende waarden. Aangezien de dichtheid van zuivere gassen een functie is van druk en temperatuur, moet voor met gassen verzadigde Ruwe olie de dichtheid in de mengzone worden gespecificeerd als functie van druk en samenstelling van de mengzone.
