NORGE (i?) [NO] [B] (12, UTLEGNINGSSKRIFT a» JVr 165412 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (JiHm.ci.» E 21 B 13/22, 13/27 (21) Patentsoknad nr. (22) Inngivelsesdag (24) Løpedag 850716 (86) Internasjonal soknad nr. 25.02.85 (86) Internasjonal inngivelsesdag 11.07.84 (85) Videretoringsdag i'cr/sun/./ooo34 11.07.84 25.112.ET; (62) Avdelt/utskilt fra søknad nr. (41) Ålment tilgjengelig Ira 25.1)2. 85 (44) Utlegningsdsg 29.10.91) (7I)(7J) Scker/Patenthaver M0SK0VSKY INSTIIUI (71) Oppfinner DAVID ARONOVICII KAUSIWNSKV NEFTEKIIIM1CHESKU1 I GAZ0V0I Moskva, SU. PR0MY5IILENN051I IMENI I.M. GUBKINA 65 LeninsUy prospekt, Moskva, SU. (74) Fullmektig Bryns Patentkontor A/S, Oslo. (30) Prioritet begjært 12.07.83, SU, nr. 561 1705. (54) Oppfinnelsens benevnelse FREMGANGSMÅTE TIL BEHANDLING AV BUNNFORMASJONEN I BOREHULL. (57) Sammendrag Fremgangsmåte vedrørende oljeutvinning som innbefatter at et bakteriedrepende middel tilføres formasjonssonen i bunnen av et borehull som er under bearbeiding, det bakteriedrepende midlet innbefatter gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad og trykket i sonen i bunnen av hullet holdes i området fra 2 til 50 MPa under bestrålingen. (56) Anførte publikasjoner Ingen.
i Foreliggende oppfinnelse vedrører oljeutvinning, nærmere bestemt vedrører den fremgangsmåter for behandling av bunnformasjonen i borehull. Fremgangsmåter for undertrykking av sulfat-reduserende bakterier i oljeholdige formasjoner som står under vann ved å benytte kjemiske reagenser som tilføres sonen 1 bunnen av hullet sammen med vann er kjente. Den generelle ulempen ved de kjente fremgangsmåtene er at det ikke er mulig å oppnå fullstendig undertrykking av aktiviteten av de sulfat-reduserende bakterlene, av hydrokarbon-oksyderende- og andre mikroorganismer fordi et bakterielt stoff som befinner seg 1 sonen 1 bunnen av hullet vil tilpasse seg til de baktericide reagensene slik at forskjellige typer baktericide stoff vekselsvis bør benyttes. Disse fremgangsmåtene gir utilstrekkelig oljeutvinningshastigheter og høyt innhold av bakterielt slim og biomasse. I tillegg er disse fremgangsmåtene vanskelige å realisere, idet de krever kostnader for produksjonsanlegg med lav kapasitet for fremstilling av baktericider og for frembringelse av additiver med spesifikk virkning som påvirker sulfat-reduserende bakterier; stoffene bør tilfredsstille kravene vedrørende oppløselighet eller kolloidal dispergerbarhet i vandige medier, kompatibilitet med mineralholdig vann; de bør ha et lavt størkningspunkt, lav toksisitet etc. Slike kjemikalier bør kontinuerlig tilføres formasjonene, de kan ikke redusere innholdet av hydrogensulfid i vannet som sprøytes inn, heller ikke kan de redusere dannelsen av jernsulfider og bakterielt slim i veggene i bunnen av hullet. Det er kjent å behandle sonen i bunnen av hullet i en formasjon som bearbeides ved å tilføre et baktericid til sonen i bunnen av hullet (se USSR oppfinnerserfikat nr. 976039, Cl. E 21B 43/22, 1891).
2 Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte til behandling av formasjonssonen i bunnen av hullet son kan sikre undertrykkelse-. ; av aerobe og anaerobe mikroorganismer og forbedre formasjonens;,permeabilitet ved å redusere sulfatreduksjonen og dannelsen av biomasse fra mikroorganismer og bakterielt slim 1 soneveggene i bunnen av hullet. Dette problemet løses ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte for behandling av formasjonssonen i bunnen av hullet som Innbefatter at et baktericid tilføres sonen i tunnen av brønnen. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at det baktriedrepende midlet innbefatter gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, et trykk 1 området fra 2 til 50 MPa opprettholdes i bunnsonen under bestrålingen av sonen. P.g.a. anvendelsen av gamma-bestråling. med en dose på minst 150 krad, sikres undertrykkelse (inaktivering) av sulfatreduserende, hydrokarbon-oksyderende og andre typer anaerobe og aerobe mikroorganismer, hvilken videre gjør det mulig å redusere korrosjonen av utstyret, redusere hydrogensulfidinnholdet i sonen i bunnen av hullet og i oljen som utvinnes og forbedre inntakshastlgheten i injeksjonsbrønner. At trykket holdes innen området fra 2 til 50 MPa under bestrålingen av sonen i bunnen av hullet inaktiverer de sulfatreduserende bakteriene, de hydrokarbon-oksyderende og andre mikroorganismer (Innbefattet bakterier som angriper jern) som er tilstede i fluidene i bunnen av hullet, derved nedsettes mengden hydrogensulfid som dannes, og følgelig mengden av jernsulfider og bakterielt slim. Reduksjonen av mengden bakterlelt slim, hydrogensulfid og jernsulfid resulterer i at formasjonens permeabilitet opprettholdes og forbedres, en forbedring av oljekvaliteten og redusert korrosjon på oljeutvinningsutstyret. For å intensivere undertrykkelsen av anaerobe og aerobe
3 165412 mlkroorganismer behandles sonen i tunnen av hullet fortrinnsvis med jevne mellomrom med et bakteriedrepende middel mens den utsettes for gamma-bestråling. Den samlede virkningen av baktericid, trykk og gamma-bestråling tilveiebringer en reduksjon 1 den strållngsdosen som er nødvendig for å undertrykke de sulfat-reduserende bakterlene slik at undertrykkelsen av sulfat-reduserende bakterler intensiveres. Formasjonssonen i bunnen av hullet spyles fortrinnsvis med en syre som er i stand til å vaske av og løse opp biomasse av mikrobielle celler og gjenopprette flltreringskapasiteten av brønnen under bestrålingen av sonen i bunnen, og bidrar dermed til en forbedring av permeabiliteten og utvinningshastigheten for formasjonen som helhet. Syren ban Innbefatte 12-1556 oppløsning som saltsyre, flusssyre, svovelsyre og syresammensetninger (som f.eks. en blanding av salt- og fluss-syre). Oppfinnelsen skal nå beskrives med referanse til en spesifikk utførelse. En fremgangsmåte for behandling av formasjonssonen i bunnen av et borehull ifølge foreliggende oppfinnelse består av følgende trinn. Formasjonssonen i bunnen av hullet behandles med gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, og trykket i formasjonssonen i bunnhullet holdes innen området fra 2 til 50 MPa under bestrålingen. For å intensivere undertrykkelsen av mlkroorganismer tilføres et baktericid med jevne mellomrom til formasjonssonen i bunnen av hullet i løpet av flere timer..
4 Under bestrålingen av formasjonssonen i bunnen av hullet, for å forbedre permeabiliteten og utvinningshastlgheten for formasjonen, spyles bunnsonen med en syre.:som er 1 stand til å oppløse massen av døde mikrobeceller. Spesifikke eksempler på praktiske utførelser av oppfinnelsen gis nedenfor for å lette forståelsen av oppfinnelsen. Eksempel 1 En lagringskultur av sulfat-reduserende bakterier ble plassert 1 en apparatur hvor det kunne tilveiebringes et trykk i området fra 1 til 50 MPa. Antallet mikroorganismer 8 9 var i området fra 10 til 10 /ml. Apparaturen som inneholdt lagrlngskulturen av sulfat-reduserende bakterier ble utsatt bare for gamma-bestråling med en dose som varierte fra 75 til 1000 krad, bestråling i kombinasjon med.trykk og bestråling i kombinasjon med trykk og baktericid. Kontrollforsøk som ble utført parallelt med de eksperimentelle forsøkene innbefattet samme konsentrasjoner av mikroorganismer pr. ml som ikke ble utsatt for bestråling og trykk; som ble utsatt for trykk uten bestråling og baktericid; som.s ble utsatt for en behandling med et baktericid under bestråling og trykk; eller utsatt for en behandling med et baktericid og trykk uten bestråling. Etter de eksperimentelle forsøkene og kontrollforsøkene ble det foretatt kvantitative målinger av overlevende celler ved å benytte "Postgate" medlene B og C. Utvikling av sulfatreduserende bakterier ble registrert ved en økning i mengden hydrogensulfid målt ved iodometrisk tltrerlng og ved nærvær av mobile celler ved mikroskopundersøkelse av kulturer i et optisk mikroskop. Forsøksresultatene er gjengitt i tabellen. Forsøkene viste at med den kombinerte virkningen av ioniserende stråling og et trykk på 2 MPa - var terskel-strålingsdosen for undertrykkelse av sulfat-reduserende bakterier 300 krad, og med et trykk på 50 MPa var terskeldosen 150 krad. Når bare gamma-bestråling ble benyttet i de ovenfor
5 165412 nevnte dosene var overlevende 1 sulfat-reduserende 4 bakterier tilstede 1 en mengde på 10-10 /ml. Når forsøkene ble utført med et trykk 1 området fra 2 til 50 MPa i løpet av 120 min. (uten bestråling og baktericider) var overlevende celler også tilstede. Ved et trykk under 2 MPa var strålingsdoser på 300 krad og større nødvendig for å oppnå en fullstendig undertrykkelse av aktiviteten av sulfat-reduserende bakterier, og den øvre trykkgrensen (over 50 MPa) bestemmes ved det faktum at det er innenfor dette området at den kombinerte virkningen av den ioniserende strålingen og trykkfaktoren manifesterer seg på mest fordelaktig måte. Følgelig er fremstillingsbetingelsene ifølge oppfinnelsen de eneste som kan sikre tilnærmet fullstendig undertrykkelse av sulfatreduserende bakterier i formasjonssonen 1 bunnen av et borehull. Eksempel 2 Forsøket ble utført under betingelser tilsvarende de som er beskrevet for eksempel 1, men lagringskulturen ble behandlet med kaliumbikromat som ble benyttet i en mengde på 10 mg/l. Det foretrukne forsøket innbefattet den kombinerte virkningen av gamma-strål ing med en dose på 150 krad, et trykk på 2 MPa og et baktericid (som f.eks. kaliumbikromat). I dette tilfellet ble inaktiveringen av mikroorganismene intensiviert, dette bidrar til å redusere den tiden som medgår for behandling av bunnsonen og konsentrasjonen av baktericidene som benyttes kan nedsettes. Denne fremgangsmåten er mest effektiv for sterkt forurensede oljeavleiringer under den innledende perioden ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å oppnå en mer effektiv virkning på bunnsonen. En enkelt behandling eller gjentatte behandlinger med et baktericid kan benyttes (se tabellen). I de forsøkene som innbefattet bare et baktericid, ved anvendelse av samme konsentrasjon av baktericidet, ble sulfat-reduserende bakterieceller ikke undertrykket. Eksempel 3
6 En modell,av en formasjon i form av et rør med horisontal utstrekning fyllt med en fraksjon sandstein ble benyttet. Trykkmålere ble montert på begge endene av røret. Kraner var tilveiebragt ved innløpet og utløpet av formasjonsmodellen. Væske ble pumpet gjennom ved hjelp av en pumpe som sikret en uniform væsketilførsel. Strømningshastigheten for væsken ble målt ved 1 hjelp av en målebeholder. Vann som Ikke inneholdt celler av mlkroorganismer og vann som 8 9 inneholdt 10-10 /ml mlkroorganismer ble ført gjennom røret. Vannpermeabiliteten for prøven av sandstein var 280 md for rent vann og 210 md for vann som inneholdt celler (etter 4 timers pumping). Deretter blir 10 saltsyre ført gjennom røret i løpet av 1 time for å reagere med sandsteinen. Etter syrebehandlingen ble vann som ikke inneholdt celler av mlkroorganismer pumpet gjennom, og vannpermeabiliteten ble målt til 265 md ved benyttelse av gamma-bestråling med en dose på 300 krad. Slden mikroorganlsmecellene ble inaktivert under bestrålingen med gamma-stråler opphørte dannelsen av biomasse (bakterielt slim), og ingen ytterligere tilstopping av formasjonsmodellsteinen fant sted. Vannpermeabiliteten ble følgelig opprettholdt. I tilfeller hvor de strålingsdrepte cellene av mlkroorganismer ble vasket bort ved syrebehandlingen ble vannpermeabiliteten forbedret ytterligere og opprettholdt i et langt tidsrom (gjenopprettingsfaktorene var 1 dette tilfellet 1,25). Anvendelsen av fremgangsmåten Ifølge oppfinnelsen gir følgende fordeler sammenlignet med- tidligere kjent teknikk: korrosjonen av oljeutvinningsutstyret reduseres og dets levetid forlenges; sulfat-reduserende bakterler og andre mlkroorganismer i formasjonssonen i bunnen, av hullet undertrykkes på en mer effektiv måte; permeabiliteten ogutvinningshastigheten for injeksjonsbrønner forbedresjdannelsen av hydrogensulfid i oljeholdigeelag av oljeleiringer som bearbeldes reduseres i betydelig grad; dannelsen av bakterielt slim på veggene av bunnsonen reduseres eller elimineres fullstendig ved visse anvendelser og sulfat-
7 165412 destruerende prosesser undertrykbes; kvaliteten av oljen som utvinnes forbedres; omgivelsene beskyttes bedre. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis benyttes ved behandling av bunnsonene 1 alle, eller i et flertall av, injeksjonsbrønnene på oljefeltene. Bare i et slikt tilfelle kan optimale resultater oppnås. Sonene i bunnen av hullene i utviklingsbrønner kan utsettes for strålebehandling ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
8 Tabell Sammenheng mellom bestrålingsresistens (overlevelse) av sulfat-reduserende bakterler (lagrlngskultur) og gamma-bestrållngsdose, trykk og bakterlcldbehandllng. Behandlings - type Absorbert dose, krad Trykk, MPa Eksponerlngstld. min. Bakterlcldkonsentras.1on mg/l Overlevelse av sulfatreduserende bakterler (tilstedeværelse eller fråvær av levende celler) 1 2 3 4 5 6 Trykk - 2 120 - Ja 20 120 - Ja 40 120 - Ja 50 120 - Ja Baktericid (kaliumbikromat) - - 20 10,0 Ja Baktericid (kaliumbikromat) 2 20 - - 10,0 - Ja Ja Trykk 40 Ja
tabell forts. i Gamma- 5 bestråling 75 150 - - - Ja Ja 300 - - - Ja 500 - - - Ja 800 - - - Nei 1000 - Nei 10 Gammabestråling + trykk 75 2 Ja 20 30 150 2 - - Ja 300 2 - - Nei 500 2 - - Nei 800 2 - - Nei 75 20 - - Ja 150 20 - - Ja 300 20 - - Nei 500 20 - - Nei 800 20 - - Nei 75 40 - - Ja 150 40 Nei 300 40 - - Nei 500 40 Nei 800 40 Nei 40 50 - - Ja 75 60 - - Ja 150 50 - - Nei 300 40 - - Nei 500 50 - - Nei 800 50 - - Nei 35
10 Tabell forts. Gammabestråling + trykk + baktericidpreparat (kaliumbikromat) 30 2-10 Ja 75 2 10 Ja 150 2 10 Nei 300 2 10 Nei 500 2 10 Nei 800 2 10 Nei 30 50 10 Ja 75 50 10 Nei 150 50 10 Nei 300 50 10 Nei 500 50 10 Nei 800 50 10 Nei 25 30 35
P a t e n t k r a v 11 165412 1. Fremgangsmåte for behandling av formasjonssonen 1 bunnen av et borehull som er i drift, som innbefatter at det tilføres et bakteriedrepende middel til sonen, k a r a k t e r i s e r t v e d at det bakteriedrepende midlet innbefatter gamma-bestråling med en dose på minst 150 krad, et trykk i området fra 2 til 50 MPa opprettholdes i bunnsonen under bestrål ingen av sonen. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at sonen i bunnen av hullet med Jevne mellomrom behandles med et baktericid mens den utsettes for gamma-bestråling. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og/eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at sonen i bunnen av hullet spyles mens den utsettes for gamma-bestråling med en syre som er i stand til å vaske av og løse opp mikrobecellene.