6.3.3.1 kemiska metoder
kemiska metoder inkluderar polymer översvämning, ytaktivt medel (micellär eller polymer och mikroemulsion) översvämning, och alkaliska översvämningsprocesser. Polymer översvämning (Polymer augmented waterflooding) är waterflooding där organiska polymerer injiceras med vattnet för att förbättra horisontell och vertikal sopa effektivitet. Processen är konceptuellt enkel och billig, och dess kommersiella användning ökar trots relativt liten potentiell inkrementell oljeproduktion. Ytaktivt översvämning är komplex och kräver detaljerad laboratorietestning för att stödja fältprojektdesign. Som demonstreras av fälttester har den utmärkt potential för att förbättra återhämtningen av olja med låg viskositet till måttlig viskositet. Ytaktiva översvämningar är dyra och har använts i få storskaliga projekt. Alkalisk översvämning har endast använts i de reservoarer som innehåller specifika typer av råoljor med högt syratal.
microemulsion flooding (Micellar / emulsion flooding) avser en vätskeinjektionsprocess där en stabil lösning av olja, vatten och ett eller flera ytaktiva ämnen tillsammans med elektrolyter av salter injiceras i bildningen och förskjuts av en mobilitetsbuffertlösning (Reed och Healy, 1977; Dreher och Gogarty, 1979). Injektion av vatten förskjuter i sin tur mobilitetsbufferten. Beroende på reservoarmiljön kan en pre-flood användas eller inte. Mikroemulsionen är nyckeln till processen. Olja och vatten förskjuts före mikroemulsionssnigeln och en stabiliserad olje-och vattenbank utvecklas. Förskjutningsmekanismen är densamma under sekundära och tertiära återhämtningsförhållanden. I sekundärfallet är vatten den primära producerade vätskan tills oljebanken når brunnen.
konventionell vattenflöde kan ofta förbättras genom tillsats av polymerer (polymerflod) till injektionsvatten för att förbättra rörlighetsförhållandet mellan de injicerade och på platsvätskorna. Polymerlösningen påverkar de relativa flödeshastigheterna för olja och vatten och sveper en större fraktion av behållaren än enbart vatten och kontaktar därmed mer av oljan och flyttar den till produktionsbrunnar. Polymerer som för närvarande används produceras både syntetiskt (polyakrylamider) och biologiskt (polysackarider). Polymererna kan också vara tvärbundna in situ för att bilda mycket viskösa vätskor som kommer att avleda det därefter injicerade vattnet i olika reservoarskikt.
Polymer flooding har sin största nytta i heterogena reservoarer och de som innehåller måttligt viskösa oljor. Oljereservoarer med negativa vattenflödesmobilitetsförhållanden har potential för ökad oljeåtervinning genom bättre horisontell sopeffektivitet. Heterogena reservoarer kan reagera positivt som ett resultat av förbättrad vertikal svepeffektivitet. Eftersom den mikroskopiska förskjutningseffektiviteten inte påverkas kommer ökningen av återhämtningen över vattenflödet sannolikt att vara blygsam och begränsad i den utsträckning som svepeffektiviteten förbättras, men den inkrementella kostnaden är också måttlig. För närvarande används polymerflod i ett betydande antal kommersiella fältprojekt. Processen kan användas för att återvinna oljor med högre viskositet än de för vilka en ytaktivt översvämning kan övervägas.
Surfactant flooding är en process med flera slug som involverar tillsats av ytaktiva kemikalier till vatten. Dessa kemikalier minskar kapillärkrafterna som fångar oljan i bergets porer. Den ytaktiva snigeln förskjuter majoriteten av oljan från den kontaktade reservoarvolymen och bildar en flytande oljevattenbank som förökas före ytaktiva snigeln. De viktigaste faktorerna som påverkar den ytaktiva snigeldesignen är gränssnittsegenskaper, snigelrörlighet i förhållande till oljevattenbankens rörlighet, beständigheten av acceptabla snigelegenskaper och snigelintegritet i behållaren.
alkalisk översvämning lägger till oorganiska alkaliska kemikalier, såsom natriumhydroxid, natriumkarbonat eller natriumortosilikat, till vattnet för att förbättra oljeåtervinningen genom en eller flera av följande mekanismer: gränssnittsspänningsreduktion, spontan emulgering eller vätbarhetsförändring (Morrow, 1996). Dessa mekanismer är beroende av in situ-bildning av ytaktiva ämnen under neutralisering av petroleumsyror i råoljan av de alkaliska kemikalierna i de förskjutande vätskorna. Även om emulgering i alkaliska översvämningsprocesser minskar injektionsvätskans rörlighet till en viss grad, kan emulgering ensam inte ge tillräcklig svepeffektivitet. Ibland ingår polymer som en tillhörande mobilitetskontrollkemikalie i en alkalisk vattenflod för att öka eventuella förbättringar av rörlighetsförhållandet på grund av alkaliska genererade emulsioner.
blandbar vätskeförskjutning (blandbar förskjutning) är en oljeförskjutningsprocess där en alkohol, ett raffinerat kolväte, en kondenserad petroleumgas, koldioxid, flytande naturgas eller till och med avgaser injiceras i en oljebehållare, vid trycknivåer så att den injicerade gasen eller alkoholen och reservoaroljan är blandbara; processen kan innefatta samtidig, alternerande eller efterföljande injektion av vatten.
procedurerna för blandbar förskjutning är desamma i varje enskilt fall och involverar injektion av en lösningsmedelssnigel som är blandbar med reservoaroljan följt av injektion av antingen en vätska eller en gas för att sopa upp kvarvarande lösningsmedel. Det måste inses att den blandbara lösningsmedelsslangen berikas med olja när den passerar genom behållaren och dess sammansättning förändras, vilket minskar den effektiva rensningsverkan. Förändringar i vätskans sammansättning kan emellertid också leda till vaxavsättning såväl som avsättning av asfaltenbeståndsdelar. Därför rekommenderas försiktighet.
andra parametrar som påverkar den blandbara förskjutningsprocessen är reservoarlängd, injektionshastighet, porositet och permeabilitet för reservoarmatris, storlek och rörlighetsförhållande för blandbara faser, gravitationseffekter och kemiska reaktioner. Blandbara översvämningar med koldioxid, kväve eller kolväten som blandbara lösningsmedel har sin största potential för förbättrad återvinning av oljor med låg viskositet. Kommersiella kolväteblandbara översvämningar har drivits sedan 1950-talet, men koldioxidblandbara översvämningar i stor skala är relativt nyligen och förväntas ge det viktigaste bidraget till blandbar förbättrad återhämtning i framtiden.
koldioxid kan förskjuta många råoljor, vilket möjliggör återvinning av det mesta av oljan från reservoarstenen som kontaktas (koldioxid-blandbar översvämning). Koldioxiden är inte initialt blandbar med oljan. Men eftersom koldioxiden kommer i kontakt med råoljan in situ extraherar den några av kolvätebeståndsdelarna i råoljan i koldioxiden och koldioxid löses också i oljan. Blandbarhet uppnås vid förskjutningsfronten när inga gränssnitt finns mellan den kolväteberikade koldioxidblandningen och den koldioxidberikade oljan. Således, genom en dynamisk (multipelkontakt) process som involverar interfasmassöverföring, övervinner blandbar förskjutning kapillärkrafterna som annars fångar olja i porerna i berget.
i vissa tillämpningar, särskilt i karbonat (kalksten, dolomit, och chert/finkornig kvarts) reservoarer där det är sannolikt att användas oftast, koldioxid kan i förtid bryta igenom för att producera brunnar. När detta inträffar kan avhjälpande åtgärder med hjälp av mekaniska kontroller i injektions-och produktionsbrunnar vidtas för att minska koldioxidproduktionen. Betydande koldioxidproduktion anses dock vara normal. I allmänhet injiceras denna producerade koldioxid, ofta efter bearbetning för att återvinna värdefulla lätta kolväten.
För vissa reservoarer kan blandbarheten mellan koldioxiden och oljan inte uppnås och är beroende av oljeegenskaperna. Koldioxid kan dock fortfarande användas för att återvinna ytterligare olja. Koldioxiden sväller råoljor, vilket ökar volymen av porutrymme som upptas av oljan och minskar mängden olja som fångas i porerna. Det minskar också oljeviskositeten. Båda effekterna förbättrar oljans rörlighet. Koldioxid-oblandbar översvämning har visats i både pilot-och kommersiella projekt, men totalt sett förväntas det ge ett relativt litet bidrag till EOR.
lösningen GOR för kolsyrad råolja bör mätas på normalt sätt och ritas som GOR i volym per volym kontra tryck. Ju större lösligheten av koldioxid i oljan desto större är ökningen i lösningen GOR. Faktum är att ökningen i GOR vanligtvis är parallell med ökningen av oljebildningsvolymfaktorn på grund av svullnad. Det bör noteras att gasen i något gor-experiment inte är koldioxid utan innehåller kolväten som har förångats från vätskefasen. Följaktligen, oavsett om GOR mäts i en tryck–volym–temperaturcell eller från ett slim-rörförsök, måste kompositionsanalys utföras för att erhålla gasens sammansättning såväl som jämviktsvätskefasen. Om faktiska uppmätta värden inte är tillgängliga kan den korrelation som utvecklats för råolja som innehåller upplösta gaser användas men ger endast ungefärliga värden i bästa fall. Eftersom densiteten hos rena gaser är en funktion av tryck och temperatur, för råolja mättad med gaser, måste densiteten i blandningszonen specificeras som en funktion av tryck-och blandningszonkompositionen.
