DK177735B1 - Tætning af thief zoner - Google Patents

Abstract

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en fremgangsmåde til selektivt at tætne en thief zone i et carbonhydridreservoir, der er beliggende i en calciumrig formation og er gennemtrængt af et borehul, hvilken fremgangsmåde omfatter at injicere en tætningsvæske i thief zonen, hvilken tætningsvæske omfatter en blanding af hydroniumioner (H+) og en kilde til sulfationer (SO4 2- ), hvilken blanding kan tilvejebringe udfældning af en designeret calciumsulfatforbindelse.

Description

DK 177735 B1 Tætning af thief zoner Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår produktion af carbonhydrider fra et 5 underjordisk reservoir. Den foreliggende opfindelse angår i særdeleshed en fremgangsmåde til reduktion af permeabiliteten af udvalgte dele af et reservoir for at forhindre bypass af fluider.

Opfindelsens baggrund 10 Indvinding af carbonhydrider fra underjordiske reservoirer involverer boring af en eller flere brønde ned til carbonhydridreservoirets dybde. Når brønden er færdig, kan reservoiret drænes for carbonhydridvæsker, der transporteres til overfladen.

15 Reservoiret har typisk forskellige zoner med forskellig permeabilitet. Hvis permeabiliteten af én zone er højere end gennemsnitspermeabiliteten i reservoiret, betegnes den undertiden en “thief zone”.

En thief zone er en permeabel zone, der støder op til en mindre permeabel 20 zone. Typisk klassificeres en thief zone som en zone, der har højere permeabilitet end gennemsnittet i sammenligning med resten af reservoiret.

En thief zone kan være et naturligt forekommende område i reservoiret, såsom lag og frakturer, der er dannet i løbet af den naturlige geologiske proces. Thief zoner kan også være menneskeskabte, såsom ormehuller 25 skabt ved syreinjektion (der injiceres ofte syre i et forsøg på at øge hydraulisk konduktivitet ved forbedret olieindvinding, se for eksempel Rege & Fogler, AIChE Journal 35(7), 1989, 1177-1185, og Singurindy & Berkowitz, Water Resources Research 39(1), 2003, 8.1-8.14; Emmanuel & Berkowitz, Advances in Water Research 28, 2005, 337-344; Singurindy & Berkowitz, 30 Advances in Water Research 28, 2005, 507-521; der citerer Rege & Fogler), eller induceret frakturering (som beskrevet for eksempel i WO 02/095188 A1).

DK 177735 B1 2

Thief zoner i form af bælter med høj permeabilitet er almindelige i carbonat-reservoirer og kan fremskynde og øge risikoen for, at produktionsbrønden producerer store mængder vand, hvis en sådan thief zone forbinder produktionsbrønden med en kilde til vand.

5

Thief zoner er også skadelige for sweep-effektiviteten, når der injiceres fluid ind i reservoiret fra injektionsbrønde for at fortrænge olie. Hvis reservoiret er kompromitteret af en thief zone, der forbinder injektionsbrønden med produktionsbrønden, så vil produktionsbrønden producerer store mængder af 10 den injicerede væske. En sådan kortslutning i reservoiret bypasser endvidere betydelige mængder carbonhydrider, da thief zonen vil forhindre et effektivt sweep af området uden for thief zonen. Eksistensen af thief zoner kan således forårsage ineffektiv produktion af carbonhydrider fra et reservoir og yderligere reducere indvinding af carbonhydrider.

15

Der er derfor blevet gjort en stor indsats for at udvikle fremgangsmåder og produkter til reduktion af permeabiliteten af thief zoner.

Mange af disse har forsøgt at reducere permeabilitet enten ved brønd-20 hovedet eller inden for et par meter fra boringen under anvendelse af f.eks.

cement-squeezere. Hvis thief zonen kun er tætnet nær brønden, vil thief zonens flowopførsel fortsætte til lige ud over det tætnede område, som om tætning ikke havde fundet sted. Da den typiske thief zone ikke er begrænset til et nogle få meter, men kan snarere strække sig over en stor afstand fra 25 brønden, har foranstaltninger, der tætner thief zonen nær brønden, begrænset værdi.

Tidsforsinkede gelerings- og in situ polymerisationsmetoder har tidligere været forsøgt inden for området for at tilproppe thief zoner. Disse metoder 30 lider typisk af, at det er vanskeligt at placere monomeren og katalysatoren det ønskede sted, og af kompleksiteten ved at opnå den rette timing. Et andet problem, der er associeret med tidsforsinkede gelerings- og in situ polymerisationsmetoder, er den omstændighed, at fronten af en injiceret væske vil ekspandere radialt fra injektionsstedet. Dette kan derfor resultere i, DK 177735 B1 3 at gelen og polymeren tætner andre områder end thief zonen, hvilket også er skadeligt for sweep-effektivitet.

US patent 4 809 780 i navnet Shen beskriver en fremgangsmåde til selektiv 5 tætning af thief zoner i en formation, der er gennemtrængt af en injektions brønd og en produktionsbrønd. Dette gøres ved at injicere en varmefølsom tætningsvæske i injektionsbrønden. Som vist i figur 1, bevæger den injicerede væske sig fortrinsvis i zonen med høj permeabilitet. Men den bevæger sig også ind i zonen med lav permeabilitet. Injektion af 10 tætningsvæske efterfølges af injektion af et skubbevand med højt saltindhold.

Induktion af elektrisk modstandsopvarmning opvarmer fortrinsvis thief zonerne. Da det meste af tætningsvæsken passerer gennem thief zonen, opvarmes de selektivt og tætnes dermed. Selektiviteten af denne fremgangsmåde afhænger af timing og, at tætningen ikke signifikant er 15 diffunderet ind i de tilstødende mindre permeable zoner, før opvarmning påbegyndes. Følgelig forekommer det sandsynligt, at fremgangsmåden lider af mindst nogle af de nævnte ulemper ved de tidsforsinkede gelerings- og in situ polymerisationsmetoder.

20 SU 775 294 A1 beskriver en fremgangsmåde til isolering af vandmættede formationer, der støder op til olie- og gasforekomster, under anvendelse af en tætningsopløsning, der indeholder affald fra alkylering af paraffiner, i nærvær af koncentreret svovlsyre. Effektiviteten af tætningen af lavpermeable formationer ved en temperatur over 100 QC forbedres ved 25 anvendelse af alkyleret svovlsyre som tætningsmiddel. Alkyleret svovlsyre kan opnås som affald fra alkylering af paraffiniske carbonhydrider med olefiner i nærvær af koncentreret svovlsyre som katalysator. Calciumforbindelser i de vandbærende formationer reagerer med svovlsyre, der passerer en uopløselig barriere. Processen tager ca. 5 timer. Skakten skal 30 være lukket i denne periode.

Dette dokument beskriver ikke anvendelse af en syre uden et indhold af carbonhydrider.

35 SU 1 709 071 beskriver en fremgangsmåde til tilpropning af bundzonen i brønde ved interaktion mellem en kalksuspension og en leropløsning, der er DK 177735 B1 4 præliminært forbehandlet, og som indeholder vandstabile forbindelser, f.eks. aluminiumsulfat. Brøndvæsken substitueres med en leropløsning, der er blevet behandlet med et kemisk reagens, der med opløsningens calciumoxid danner forbindelser, som er stabile i vand, f.eks. AI2(SC>4)3, Fe2(S04)2, 5 Na2SiF6. Derefter udsættes den nederste hulzone for indvirkningen af strømme af suspension indeholdende kalk. Strømmene driver leropløsningen ind i sømmen, hvor en del af den koagulerer på grund af tilstedeværelse af Ca-ioner og kompakterer den. Overskuddet af kalk danner sammen med leret hydrater, der forøger screenens effektivitet.

10

Der er derfor et behov for en fremgangsmåde til tætning af en thief zone, der tilvejebringer en enkel driftsmåde. Der er endvidere et behov for en fremgangsmåde, der ved injektion ind i en underjordisk formation i hovedsagen vil fylde en thief zone. Der er endvidere et behov for en 15 fremgangsmåde til tætning af en zone med høj permeabilitet, der strækker sig ud til en betydelig afstand fra brønden. Der er endvidere et behov for en fremgangsmåde, der efter hærdning i en zone med høj permeabilitet yder modstand mod strømning ved trykgradienter, der opleves i reservoiret under normal drift.

20

Resumé af opfindelsen

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en enkel fremgangsmåde, der er i stand til mindst delvist at tætne udvalgte underjordiske zoner.

25

Til løsning af problemet tilvejebringer den foreliggende opfindelse en fremgangsmåde til selektiv tætning af en thief zone i en calciumrig formation, der er gennemtrængt af et borehul, omfattende injektion i thief zonen af en tætningsvæske, der omfatter sulfationer (SO42') i en mængde, der er 30 tilstrækkelig til mindst delvist at tætne thief zonen ved reaktion med opløste calciumioner (Ca2+), der er til stede i thief zonen, til udfældning af en calciumsulfatforbindelse. I en udførelsesform for fremgangsmåden er borehullet en injektionsbrønd. I en yderligere udførelsesform er thief zonen yderligere gennemtrængt af en produktionsbrønd, således at injektions-35 brønden og produktionsbrønden er "kortsluttet".

DK 177735 B1 5 I en anden udførelsesform for fremgangsmåden indeholder tætningsvæsken endvidere hydroniumioner (H+), hvilket forøger de opløste calciumioner.

I en anden udførelsesform for fremgangsmåden er calciumsulfatforbindelsen 5 overvejende anhydrit; denne type calciumsulfatforbindelse er almindelig ved reservoirtemperaturer omkring 80 °C.

I en anden udførelsesform for fremgangsmåden kan tætningen modstå et differenstryk på mindst 40 bar, og i en anden udførelsesform for fremgangs-10 måden kan tætningen modstå et tryk over formationens brudtryk.

I en anden udførelsesform for fremgangsmåden består tætningsvæsken af en vandig opløsning indeholdende sulfationer (S042') og hydroniumioner (H+), og i en udførelsesform kan [H+]/[S042'-forhoidet være designet på basis 15 af den calciumrige formations beskaffenhed og thief zonens beskaffenhed. I

en anden udførelsesform er forholdet højere end 2, og i endnu en anden udførelsesform er forholdet lavere end 2,5.

I en anden udførelsesform er injektionstrykket større end 200 bar.

20 I en anden udførelsesform for fremgangsmåden øges tætningsvæskens ionstyrke ved tilsætning af vandopløselige salte. I én udførelsesform er tætningsvæskens ionstyrke større end 20 M, hvilket mindsker opløseligheds-produktet for calciumsulfat.

25 I en anden udførelsesform resulterer den delvise tætning i reduktion af vandcut på mindst 30 %.

Kort beskrivelse af tegningerne 30 Figur 1 viser et skematisk lodret snit af en brønd og fronten af injiceret væske ved tiden tn. Dette illustrerer injektion i en thief zone taget fra US 4 809 780 (Shen), hvor borehullet er blevet mekanisk tætnet med pakkeelementer, således at injektionen selektivt sker i thief zonen. Figuren viser yderligere den blokerende effekt med tiden på zoner med lav 35 permeabilitet på grund af vertikal tværstrømning.

DK 177735 B1 6

Figur 2 viser et P-T-fasediagram, der viser stabilitetsområderne for tre former for calciumsulfat (H. Yamamoto, GC Kennedy, Am. J. Sci 267A, 1969 550-557). De tre former er gips (Gp, CaS04 2H20), basanit (Bas, CaS04, 1/2H20) og anhydrit (Anh, CaS04).

5

Figur 3 viser et tværsnit af en kalkkerne, der afslører et ormehul som følge af syreinjektion.

Figur 4 angår de statiske forsøg, der er beskrevet i eksempel 1, og viser et 10 plot af vægtændringen i procent for forskellige H7S042'-forhold af tætningsvæsken.

Figur 5 angår de statiske forsøg, der er beskrevet i eksempel 1, og viser et plot af mol af dannet anhydrit for forskellige H7S042'-forhold af tætnings-15 væsken.

Figur 6 angår de statiske forsøg, der er beskrevet i eksempel 1, og viser et plot af vægtprocenten af sulfat for forskellige H7S042'-forhold af tætningsvæsken baseret på røntgenfluorescens (XRF)-spektroskopianalyse.

20

Figur 7 viser et skematisk diagram af forsøgs-setuppet for flowforsøgene.

Det aktuelle setup begrænser differenstrykket mellem tryktransducer 1 og 2 til 40 bar.

25 Figur 8 viser trykdata fra flowforsøg 10 udført under anvendelse af det i figur 7 viste setup. "Trykl" registreres ved tryktransducer 1, "Tryk2" registreres ved tryktransducer 2, og "Tryk3" er ringrumstrykket/kerneholdertrykket, der registreres ved tryktransducer 3. "Dp40Bar" er differenstrykket (ΔΡ) mellem injektionssiden og produktionssiden (Dp40Bar = Trykl - Tryk2). Grundet 30 midlertidig funktionsfejl i dataopsamlingen er der nogle tidslommer i de registrerede data.

Figur 9 viser et fotografi af kernen efter injektion af syreblandingen i flowforsøg 10. Der findes adskillige ormehuller, vist med sort.

35 DK 177735 B1 7

Figur 10 viser trykdata fra flowforsøg 19 udført under anvendelse af det i figur 7 viste setup.

Figur 11 viser trykdata fra flowforsøg 20 udført under anvendelse af det i 5 figur 7 viste setup.

Figur 12 viser CT-scan stykke nr. 96 af en induceret horisontal fraktur parallelt med flowretningen. En lille plastskive er synlig, som holder de to dele af den frakturerede kerne mindst 2 mm fra hinanden.

10

Figur 13 viser en 3D-gengivelse af CT-scanninger, der visualiserer kernen i figur 12 efter, at injektion af tætningsvæsken fuldstændigt tætnede den horisontale fraktur. Der er blevet skabt et ormehul, som spænder over hele kernen fra injektionssiden til produktionssiden. Ved afslutningen af forsøget 15 frakturerede et stort overtryk kernen to steder vinkelret på den oprindelige fraktur.

Figur 14 viser et brasiliansk test setup til måling af brudstyrke, (a) viser et stykke af den frakturerede og gentætnede kerne, der er placeret i test-20 setuppet, udøvende kraft i vertikal retning (pile), (b) viser et stykke af den frakturerede og gentætnede kerne efter forsøget.

Figur 15 viser resultaterne af brasiliansk test setuppet, hvor det kan ses, at brudstyrken af de frakturerede og gentætnede kerner (som målt under 25 anvendelse af brasiliansk test metoden i eksempel 15) ikke er måleligt forskellig fra brudstyrken af kalk, som ikke er blevet fraktureret og gentætnet.

Figur 16 viser et billede af den i FE43 anvendte frakturerede kerne før injektion af syreopløsningen indeholdende sulfat (a) og efter (b), at 30 syreopløsningen har tætnet frakturen.

Figur 17 viser en frakturtest på gentætnet FE43. Trykforskel mellem injektions- og produktionssiden (Pinj-Pprod) er vist som det nederste spor mærket (test 1; test 1 forsøg 2; test 2; test 3; test 4; test 5; test 6; test 7; test 35 8; test 9), og det øverste spor viser, at ringrumstrykket er ca. 320 bar (Pann), DK 177735 B1 8 og det midterste spor viser, at slutkomprimeringen af kernen er ca. 3,5 mm (Disp). Forsøget foregår i løbet af 2 timer (7200 sekunder).

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen 5 Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en fremgangsmåde til selektiv tætning af en thief zone i et carbonhydridreservoir, der er beliggende i en calciumrig formation og er gennemtrængt af et borehul, hvilken fremgangsmåde omfatter at injicere en tætningsvæske i thief zonen, hvilken tætningsvæske omfatter sulfationer (S042') i en mængde, der er tilstrækkelig 10 til mindst delvist at tætne thief zonen ved reaktion med opløste calciumioner (Ca2+), der er til stede i thief zonen, til udfældning af en calcium sulfatforbindelse.

Thief zonen skal tætnes selektivt på en sådan måde, at permeabiliteten af de 15 tilstødende mindre permeable zoner ikke ændres signifikant. Selektiv tætning af thief zonen opnås ved at tilvejebringe en tætningsvæske, der omfatter sulfationer (S042'). Da de mindre permeable zoner også indeholder calciumioner, vil der også der udfældes en udfældet calciumsulfatforbindelse.

Da de permeable zoner, der støder op til thief zonen, i selve deres 20 beskaffenhed er mindre permeable end selve thief zonen, vil de tætnes hurtigere end den tilsvarende thief zone, og tab af tætningsvæske til de tilstødende mindre permeable zoner minimeres. Dette kan yderligere visualiseres ved henvisning til figur 1, hvor fronten af den injicerede væske ved tiden tn vil være mindre udtalt i zonerne med lav permeabilitet end i 25 zonen med høj permeabilitet. Figur 1 er taget fra US 4 809 780 (Shen), hvor borehullet er blevet mekanisk tætnet med pakkeelementer, således at injektion af væske sker selektivt i thief zonen, dvs. zonen med høj permeabilitet. Fig. 1 viser endvidere den blokerende effekt med tiden på zoner med lav permeabilitet på grund af vertikal tværstrømning.

30

Carbonhydridreservoiret er en underjordisk masse af bjergarter med tilstrækkelig porøsitet og permeabilitet til at lagre og overføre carbonhydridvæsker. Reservoiret skal være placeret i en calciumrig formation, som indeholder en tilstrækkelig mængde calcium til at muliggøre, 35 at en thief zone kan tætnes ved udfældning af en calciumsulfatforbindelse.

Typisk består den underjordiske masse af bjergarter udelukkende af DK 177735 B1 9 mineraler, der indeholder calcium med mindre urenheder. Som anvendt heri betyder calciumrig formation i sin bredeste forstand en formation af ét eller flere mineraler, der indeholder calcium. Gruppen af calciumrige bjergarter omfatter carbonatsten, såsom calcit (CaC03) og dolomit (CaMg(C03)2).

5

Thief zonen skal være gennemtrængt af et borehul, eller mindst være i nærheden af et borehul, på sådan måde at det er teknisk muligt at injicere tætningsvæsken i thief zonen.

10 Injektion i thief zonen kan udføres på flere måder. Et eksempel på en fremgangsmåde kan være at lukke for borehulsadgang fra injektionsrøret til de tilstødende mindre permeable zoner ved anvendelse af pakkeelementer, som illustreret i fig. 1. Dette arrangement giver mulighed for injektion af tætningsvæske primært i thief zonen. Et andet eksempel på en fremgangs-15 måde kan være injektion under anvendelse af en spolerørstreng med bunden placeret ved thief zonen. Forskellen i permeabilitet kan anvendes til at injicere væskerne i thief zonen.

Tætningsvæsken indeholder mindst én kilde til sulfationer (S042'), som kan 20 være i form af ethvert vandopløseligt sulfatsalt, for eksempel svovlsyre (H2S04), natriumhydrogensulfat (NaHS04), dinatriumsulfat (Na2S04) såvel som andre for fagmanden velkendte vandopløselige sulfatsalte. En anden kilde til sulfat er fra oxidation af hydrogensulfid, der ofte optræder som et uønsket biprodukt i olieindustrien. Hydrogensulfid kan katalytisk oxideres til 25 sulfat ved fremgangsmåden, der er beskrevet i US 6 017 501 i navnet Waycuilis. Typisk er et bæremedium, såsom vand, en del af tætningsvæsken.

Sulfationerne i den injicerede mængde tætningsvæske skal være nok til 30 mindst delvist at tætne thief zonen. Ved delvist tætnet skal forstås, at thief zonen skal tætnes i et sådant omfang, at det er muligt at køre reservoiret med en reduktion af de negative virkninger af thief zonen, for eksempel ved at forbedre sweep-effektiviteten fra en injektorbrønd til en produktionsbrønd. Metoder til evaluering af kvaliteten af tætningen er kendt for fagfolk inden for 35 området. For eksempel kan der køres et produktions-logningsværktøj, som måler mængden af flow fra en roterende og translaterende spinner i DK 177735 B1 10 borehullet. Et eksempel på en acceptabel delvis tætning kan være, hvis den oprindelige carbonhydrid-faldkurve er genoprettet. Dette kan fastslås ved flere produktionstest over en periode på et par uger. Et andet eksempel på en acceptabel delvis tætning kunne måles som en reduktion i vand-cut, som 5 er forholdet mellem produceret vand sammenlignet med mængden af totalt producerede væsker. Ved reduktion af det initiale vand-cut med mindst 30 %, f.eks. 96 %, blev initialt vand-cut reduceret til 67 % eller lavere efter delvis tætning af zonen. Det er fordelagtigt, at vand-cuttet er næsten elimineret såsom for eksempel en reduktion i vand-cut på 70 til 100 %, 10 f.eks. mindst 80, 90, 95 %. Men andre reduktioner i vand-cut er også acceptable, såsom en overvejende reduktion, såsom for eksempel en reduktion i vand-cut på 40-70 %, f.eks. mindst 45, 55, 65 %, eller en signifikant reduktion, såsom for eksempel en reduktion i vand-cut på 15 til 40 %, f.eks. mindst 20, 25, 30, 35 %, eller en lille reduktion, såsom for eksempel 15 en reduktion i vand-cut på 5-15 %, f.eks. mindst 7, 10, 12 %.

De injicerede sulfationer vil reagere med opløste calciumioner fra den calciumrige formation. En calciumrig formation, såsom calcit (CaC03), kan opløses af vand, der strømmer i formationen. Mængden af opløste 20 calciumioner afhænger af flere faktorer, herunder vandtemperatur, pH og koncentrationer af opløste ioner. Calcit udviser en usædvanlig egenskab kaldet retrograd opløselighed, hvor det bliver mindre opløseligt i vand, efterhånden som temperaturen stiger. Det kan være nødvendigt at tilføje en kilde til H+ til tætningsvæsken for at opløse en tilstrækkelig mængde af 25 calcium til mindst delvist at tætne thief zonen ved reaktion med sulfationerne, der er til stede i tætningsvæsken. Tilsætning af en kilde til H+ til tætningsvæsken omtales i en yderligere udførelsesform ifølge opfindelsen.

Hvis opløselighedsproduktet for calciumsulfat overskrides, vil der udfældes 30 calciumsulfat. Afhængigt af trykket og temperaturen i reservoiret kan calciumsulfat udfældes som gips (Gp, CaS04, 2H20), basanit (Bas, CaS04,1/2H20) eller anhydrit (Anh, CaS04). Figur 2 illustrerer de forskellige stabilitetsområder for disse tre former for calciumsulfat, da fig. 2 viser et PT-fasediagram, so, viser stabilitetsområderne for de tre former calciumsulfat, 35 dvs. gips, basanit og anhydrit (H. Yamamoto, G.C. Kennedy, Am. J. Sci 267A, 1969, 550-557). De udfældede calciumsulfatforbindelser cementerer DK 177735 B1 11 de eksisterende stenkorn sammen og/eller udfylder frakturer og tætner derved thief zonen.

I én udførelsesform er calciumsulfatforbindelsen overvejende anhydrit.

5 Anhydrit vil blive dannet i overensstemmelse med de i figur 2 beskrevne tryk- og temperaturområder, dvs. ved relativt høje temperaturer. Mange thief zoner og/eller reservoirer har sådanne temperatur- og trykområder, at der vil blive dannet anhydrit, når calciumsulfat udfældes. Typiske reservoirtryk er ca.

100 bar (0,01 GPa) eller højere, og temperaturerne er ca. 80 °C.

10

Den molære mængde udfældet calciumsulfatforbindelse, der kræves til mindst delvist at tætne thief zonen, afhænger af, hvilken type calciumsulfatforbindelse, der vil blive udfældet. Molvolumenet (Vm) kan tages som et mål for, hvor meget materiale, der skal udfældes. Molvolumenet er 15 det volumen, der optages af ét mol af et stof ved en given temperatur og tryk.

Det er lig med den molære masse (M) divideret med massedensiteten (p). Vm måles typisk i kubikcentimeter pr. mol (cm3/mol). I tabellen nedenfor er molvolumenet af calciumcarbonat (CaC03), gips (Gp, CaS04, 2H20) og anhydrit (Anh, CaS04) blevet beregnet.

20

Molvolumener for forskellige calciumforbindelser

Molekylvægt Massedensitet Molvolumen (M, g/mol) (p, g/cm3) (Vm, cm3/mol) gllcOs)__^__W__36'9 fcaSS04,2H20) 172'17 2·31__74·4 (CaSo!)__^____45'8

Fra ovenstående tabel over molvolumener kan det ses, at 1 mol opløst calcit giver anledning til ca. 100 % stigning i volumen, når det genudfældes som 25 gips. Endvidere giver udfældning af den samme mængde anhydrit kun anledning til en ca. 25 % stigning i volumen. Der skal derfor udfældes færre DK 177735 B1 12 mol gips i sammenligning med anhydrit for at udfylde det samme tomrumsvolumen.

I én udførelsesform er borehullet en injektionsbrønd, hvilket er en brønd, 5 hvori der injiceres snarere end produceres væsker. Formålet med en injektionsbrønd er typisk at opretholde trykket i reservoiret eller at sweepe et område af et reservoir med f.eks. vand eller gas. Effektiviteten af et sådant sweep afhænger for eksempel af det volumen af reservoiret, der kommer i kontakt med det injicerede fluid, samt frakturer i reservoiret og permeabilitet.

10 En fremgangsmåde, der typisk henvises til som matrix-forsuring eller "syrejobs", involverer behandling af formationsmatricen med en reaktiv syre for at forstørre porerummene eller i tilfælde af calciumrige forbindelser opløse hele formationsmatricen. I calciumrige formationer er dannelse af ormehuller ofte associeret med matrixforsuring (se fig. 3). Hvis permeabiliteten efter et 15 sådant syrejob bliver for høj, og/eller ormehullerne skaber en thief zone, f.eks. en der forbinder injektionsbrønden med produktionsbrønden, vil fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse være i stand til at tætne den kunstigt skabte thief zone.

20 I en anden udførelsesform er thief zonen yderligere gennemtrængt af en produktionsbrønd. Typisk kan en injektionsbrønd og en produktionsbrønd befinde sig ca. 200 m fra hinanden. Imidlertid er denne afstand baseret på økonomiske kriterier i kombination med flowdynamisk reservoirmodellering.

Fra de historiske data rundt omkring i verden er der brøndmønstre, der har 25 afstande så tæt som 25 m, og andre hvor direkte kommunikation mellem brøndene er påvist til et par tusinde meter. Når både en produktionsbrønd og en injektionsbrønd er forbundet via en thief zone, skaber dette en kortslutning, som bypasser en betydelig mængde olie i reservoiret. Som et direkte resultat vil den specifikke del af reservoiret ikke producere på effektiv 30 vis og vil føre til øget vandproduktion. Følgelig vil tætning af en sådan thief zone ved injektion af en tætningsvæske ifølge opfindelsen forbedre effektiviteten af reservoiret.

I en anden udførelsesform indeholder tætningsvæsken endvidere hydronium-35 ioner (H+). Hvis de opløste calciumioner ikke er til stede i en mængde, der er stor nok til mindst delvist at tætne thief zonen ved reaktion med opløste DK 177735 B1 13 calciumioner (Ca2+), der er til stede i thief zonen, til udfældning af en calciumsulfatforbindelse, er det nødvendigt at øge koncentrationen af calciumioner. Dette kan gøres ved at øge opløsningen af den calciumrige formation ved tilsætning af hydroniumioner (H+). Hydroniumioner kan 5 tilsættes i form af syrer, såsom for eksempel perchlorsyre (HCIO4), iodbrintesyre (Hl), brombrintesyre (HBr), saltsyre (HCI), svovlsyre (H2SO4), salpetersyre (HN03), chlorsyre (HCIO3X bromsyre (ΗΒγ03), flussyre (HF), perbromsyre (HBr04), iodsyre (HI03) og periodsyre (HI04), eddikesyre (CH3C02H), myresyre (HC02H) og blandinger deraf. Det eneste, der 10 behøves, er i det væsentlige en syre i en mængde og styrke, der vil producere den nødvendige mængde hydroniumion (H30+ eller H+) For forenklingens skyld erstattes H30+ ofte i en kemisk ligning med H+. Imidlertid skal det bemærkes, at en nøgen proton simpelthen ikke eksisterer i vand, men i stedet er bundet til et af de enlige elektronpar på H20-molekylet. Dette 15 skaber hydroniumionen og giver dens eneste O-atom en formel ladning på +1.

Hydroniumionernes funktion er at forøge koncentrationen af calciumioner i opløsning, og sulfationernes funktion er at tilvejebringe en passende 20 reaktionspartner for calcium, som vil udfælde en calciumsulfatforbindelse. I

én udførelsesform består tætningsvæsken af en vandig opløsning indeholdende sulfationer (S042) og hydroniumioner (H+). Afhængigt af mængden af opløste calciumioner og størrelsen af thief zonen, der skal tætnes, er det nødvendigt med forskellige mængder, koncentrationer og 25 forhold af H+ og S042'. Afsnittet med overskriften "Kemiske reaktioner -teoretiske betragtninger" beskriver de teoretiske betragtninger omkring sammensætningen af tætningsvæsken, når en blanding af svovlsyre og saltsyre injiceres i en calciumrig formation. Desuden uddyber eksempel 1 og afsnittet med overskriften "Analyse af de statiske forsøg " samt eksempel 2-30 11 og afsnittet med overskriften "Analyse af flowforsøgene" yderligere omkring sammensætningen af tætningsvæsken baseret på en blanding af HCI og H2S04.

I en anden udførelsesform designes [H+]/[S042']-forholdet på basis af 35 beskaffenheden af den calciumrige formation og beskaffenheden af thief zonen. Der henvises både til afsnittet med overskriften: "Analyse af DK 177735 B1 14 flowforsøgene" og eksemplerne. I en anden udførelsesform er forholdet større end 2. I endnu en anden udførelsesform er [H+]/[S042']-forholdet lavere end 2,5.

5 I eksemplerne er der blevet anvendt blandinger af HCI og H2S04 som kilde til H+ og S042', men som beskrevet ovenfor er der mange andre kilder til hydroniumioner og sulfat. HCI kan fremstilles på stedet med et egnet chlorid, såsom NaCI og koncentreret svovlsyre. Dette er velkendt for fagfolk inden for området. Som følge heraf skal der kun transporteres én syrekomponent 10 til pladsen.

Tætningen, der tilvejebringes ved opfindelsen, kan modstå et tryk over formationens brudtryk. Forsøgsresultaterne fra de brasilianske tests viser, at frakturerede og gentætnede kalkprøver har sammenlignelige styrker i forhold 15 til de oprindelige kalkprøver. Under den brasilianske test havde alle de frakturerede og gentætnede prøver desuden en ny fraktur i vertikal retning. Denne nye fraktur blev ikke påvirket af den gamle tætnede frakturs frakturvej. Eksempel 12 viser tætning af en kerne med en horisontal fraktur (figur 12). Det kan ses på figur 13, der er en 3D-gengivelse af CT-20 scanninger af kernen efter fuldstændig tætning af den horisontale fraktur.

Mod slutningen af tætningen øges injektionstrykket på grund af tætningen af thief zonen. Dette kan resultere i dannelse af inducerede frakturer (hydraulisk frakturering) vinkelret på injektionen. Den tætnede thief zone kan modstå det forhøjede tryk, som frakturerer andre dele af formationen. En af 25 de fordele, der er associeret med, at den tætnede thief zone modstår det forhøjede tryk, som frakturerer andre dele af formationen, er, at hydraulisk frakturering kan gentages eller gøres mere aggressivt for at øge permeabiliteten af visse dele af reservoiret, mens på samme tid "utilsigtede" frakturer, der skaber uønskede thief zoner, kan tætnes igen. Når disse 30 "utilsigtede" thief zoner tætnes under anvendelse af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, vil de modstå det påførte tryk, og hydraulisk frakturering kan genoptages, hvorved olieproduktionen øges.

I en anden udførelsesform kan tætningen modstå mindst et 40 bar 35 differenstryk, f.eks. mindst 100 bar, mindst 150 bar, mindst 200 bar, mindst 250 bar, mindst 300 bar, mindst 330 bar, mindst 350 bar, mindst 400 bar.

DK 177735 B1 15

Differenstrykket måles som trykforskellen på produktionssiden og injektionssiden. Typiske differenstryk kan være så høje som 330 bar.

Det er påvist i eksempel 15, at gentætnede frakturer kan modstå mindst 320 5 bar og en gentagen differenstrykfluktuation mellem injektions- og produktionsside på mere end 150 bar uden genfrakturering.

I en anden udførelsesform anvendes en flowhastighed for tætningsvæsken på 5-100 tønder/min. Flowhastigheden skal justeres således, at den ikke er 10 for langsom, hvilket vil resultere i, at thief zonen tætner for tæt på injektionsbrønden. Den må heller ikke være for hurtig, hvilket vil resultere i tætning af thief zonen for langt væk fra injektionsbrønden, eller blot holder den udfældede masse i suspension. Der henvises både til afsnittet med overskriften "Analyse af flowforsøgene" og eksempel 4, der angår 15 virkningerne af flowhastighed. Eksempel 4 og omtalen er baseret på laboratorieforsøg. Men eksemplerne giver fagmanden en generel forståelse af, hvordan man skal justere flowhastigheden for effektivt at tætne thief zonen. I en udførelsesform anvendes derfor en flowhastighed, som er tilstrækkelig til at tætne thief zonen i en sådan grad, at det er muligt at køre 20 reservoiret med en reduktion af de negative virkninger forårsaget af thief zonen.

I en anden udførelsesform er injektionstrykket større end 200 bar. Injektionstrykket kan endog være negativt, hvis trykket i reservoiret er mindre 25 end trykket af den hydrostatiske søjle i injektionsbrønden.

I en anden udførelsesform øges tætningsvæskens ionstyrke ved tilsætning af vandopløselige salte. Forøgelse af tætningsvæskens ionstyrke mindsker opløselighedsproduktet for calciumsulfatforbindelsen på grund af det 30 fænomen, der kaldes nedsaltningseffekten. I en anden udførelsesform injiceres en skubbevæske indeholdende en mættet eller næsten mættet opløsning af et salt efter injektion af tætningsvæsken. Det salt, der anvendes til at øge ionstyrken, kan være de aktive salte, som selv indeholder hydroniumioner og sulfationer, eller være et andet salt, såsom NaCI og KCI.

lonstyrken på koncentrationsbasis defineres som 35 DK 177735 B1 16 5 hvor summen går over alle ionerne B. zBer ladningstallet af ion B. Eksempler på ionstyrker for tætningsvæsken eller skubbevæsken kan være: >20 M, >30 M, >40 M, >50 M, >60 M, >70 Μ. I en anden udførelsesform er tætningsvæskens ionstyrke større end 20 M.

10 Opfindelsen kan også udøves i forbindelse med cementering af borehuller eller boring af et borehul. Boremudder kan gå tabt til en thief zone, der er forbundet til en zone med lavere tryk end trykket i borehullet eller til en fraktur. I dette tilfælde kan thief zonen tætnes kun et par meter fra brøndboringen ved anvendelse af læren i denne beskrivelse.

15

Opfindelsen kan endvidere anvendes på analog måde til tætning af det omgivende borehul i relation til kemisk fjernelse af borehulsudstyr for at minimere tab af udstyrsopløsningsblanding. Dette er beskrevet i den samverserende ansøgning med benævnelsen "System til fjernelse af 20 borehulsudstyr" (intern reference: P80706078, DK patentansøgning PA

2008 01617, US provisorisk ansøgning 61/116215) med samtidig indleveringsdato og samme opfindere (i det følgende benævnt "den samverserende ansøgning"), som herved i sin helhed inkorporeres ved henvisning.

25 Når borehulsudstyret, der skal opløses, gennemtrænges lokalt af korrosion eller kollapser, gives der adgang til formationen, der omgiver borehullet.

Dette kan medføre lækage af udstyrsopløsningsblandingen til den jordformation, i hvilken brønden blev boret, hvilket resulterer i et behov for at 30 indføre mere udstyrsopløsningsblanding for at opløse borehulsudstyret.

Lækagen vil yderligere forøge omkostningerne ved at opløse borehulsudstyret, og det er derfor fordelagtigt at minimere enhver lækage af aktiv udstyrsopløsningblanding ved at skabe en flowbarriere mellem den DK 177735 B1 17 jordformation, i hvilken brønden er blevet boret, og det borehulsudstyr, der skal opløses.

Når borehulsudstyret er beliggende i et calciumrigt reservoir, er det 5 fordelagtigt at anvende en syre i kombination med en kilde til sulfationer (SO42'), for eksempel svovlsyre selv. Svovlsyren kan være til stede i enhver koncentration fra ca. 1-98,3 %. Svovlsyren vil opløse det calciumrige materiale, såsom f.eks. calciumcarbonat CaC03, der så vil genudfælde som calciumsulfat med varierende mængder af vand, såsom for eksempel gips 10 (CaS04, 2H20), hvorved der skabes en flowbarriere, som effektivt minimerer lækage af udstyrsopløsningblanding til den jordformation, i hvilken brønden blev boret. Da gips og beslægtede calciumsulfatmaterialer har et højere molvolumen end calciumcarbonat selv (CaC03 ~ 37 cm3/mol vs. gips ~ 75 cm3/mol), vil eventuelle revner i den calciumrige formation, som omgiver 15 borehuludstyret, blive tilproppet og tætnet af overskydende volumen af calciumsulfat, hvilket resulterer i en calciumsulfat-foret formation, hvilket signifikant reducerer eller stopper lækagen. Det er endvidere fordelagtigt at have og at være i stand til at holde udstyrsopløsningblandingen både på indersiden og ydersiden af borehulsudstyret. Dette er fordi, udstyrs-20 opløsningsblandingen vil være i kontakt med begge sider af det rør, der udgør en stor del af det borehuludstyr, der skal opløses. Evnen til at kontakte både indersiden og ydersiden af røret uden signifikante lækager af udstyrsopløsningsblandingen til den omgivende formation fordobler reelt korrosionshastigheden og reducerer dermed betragteligt tiden med betydelig 25 korrosion.

Når udstyrsopløsningblandingen til calciumrige reservoirer omfatter svovlsyre, kan den yderligere tilsættes en anden kilde til H+, såsom saltsyre. Forøgelse af forholdet mellem FT (der opløser calciumrigt materiale, såsom 30 f.eks. CaC03) og SO42' (der udfælder en calciumsulfatforbindelse), resulterer i mere opløst calciumrigt materiale, som så kan udfældes. Forøgelse af FT/S042'-forholdet kan være gunstigt, hvis der skal dannes en større prop af gips.

DK 177735 B1 18 Følgelig kan læren i denne beskrivelse anvendes analogt til tætning af et borehul ved udfældning af en calciumsulfatforbindelse som beskrevet i den samverserende ansøgning.

5 Kemiske reaktioner - teoretiske betragtninger

De vigtigste reaktioner, der finder sted, når en blanding af svovlsyre og saltsyre injiceres i en calciumrig formation, er: HCI FT + Cl' (1) 10 H2S04 -» H+ + HS04' (2) HS04' ^ H+ + S042' (3)

CaC03 + H+ ^ Ca2+ + HC03' (4) S042' + Ca2+ ^ CaS04 (5) HCOs' + H+ ^ H20 + C02 (6) 15

Reaktionerne 1, 2 og 4 skifter helt til højre, indtil en af reaktanterne dybest set ophører med at eksistere. Reaktion 6 forekommer i de statiske forsøg (se f.eks. eksempel 1), men ikke i flowforsøgene (se f.eks. eksempel 2-12), da opløseligheden af C02 afhænger af tryk. Reaktion 5 finder sted, når 20 opløselighedsproduktet for anhydrit overskrides. Reaktion 3 afhænger af den anden dissociationskonstant af svovlsyre. Wu et al. (Wu, Y.C, Feng, D. The second dissociation constant of sulfuric acid at various temperatures by the conductometric method, Journal of Solution Chemistry 24 (1995), 133-144) undersøgte den anden dissociationskonstant af svovlsyre ved forskellige 25 temperaturer og anvendte følgende relationer: pk,-5.7917--— (2·1) I denne formel er K2 givet ved: EOJSO^I (2.2) ‘ [HSO,] DK 177735 B1 19

Ved anvendelse af syreinjektion er H+-koncentrationen i ligning 2.2 meget større end S042'-koncentrationen. Kombineret med formel 2.1 indebærer det, at S042'-koncentrationen er lav i sammenligning med H2S04-koncentrationen og, at den afhænger meget af temperaturen. Ligning 2.2 viser også, at S042'-5 koncentrationen stiger, når H+-ioner reagerer med calcium, fordi K2 forbliver konstant. Til udfældning af anhydrit er det nødvendigt, at opløseligheds-produktet Ks for anhydrit overskrides. Ks er en funktion af standard molær Gibbs fri energi AG0, AG°=-RTInKs (2·3) 10 hvori R er gaskonstanten. Når den molære standard reaktionsentalpi ΔΗ0 for en bestemt temperatur er kendt, kan Ks løses for en ukendt temperatur ved:

Ks«-f^L<ir (2.4)

Da anhydrit er et faststof, er dets aktivitet lig 1. Så opløselighedsproduktet for 15 anhydrit er givet ved produktet af aktiviteterne af Ca2+ og S042'.

Ks~aCa2aSO,2 (2·5)

Ligningerne 2.2 og 2.3 viser efterfølgende, at opløselighedsproduktet for anhydrit er en funktion af temperatur og ionaktiviteterne.

20

For ligningerne kan det konkluderes, at: • For opløsninger med et højt H+/S042'-forhold er S042'-koncentrationen lavere end for opløsninger med lavt H+/S042'-forhold. Denne lave S042'-koncentration indebærer også, at opløselighedsproduktet 25 mindre sandsynligt vil blive overskredet. Dette fører til et mere opløsningsdomineret miljø for højere koncentrationsforhold.

• Opløselighedsproduktet for anhydrit stiger med stigende temperatur, og det fører til, at flere ioner opholder sig i opløsningen. Hvis en væske køler ned i produktionsbrønden, kan dette derfor i praksis føre 30 til udfældning, fordi opløselighedsproduktet igen mindskes.

DK 177735 B1 20 • En stor stigning i en opløsnings ionstyrke kan resultere i tidligere udfældning af anhydrit. Dette opnås ved tilsætning af store mængder af et let opløseligt salt til opløsningen, indtil opløseligheden af dette salt er nået. Når denne opløsning injiceres i kalken, er anhydrit 5 næsten uopløseligt. Denne proces kaldes nedsaltningseffekten.

Analyse af de statiske forsøg (se f.eks. eksempel 1) Vægtændring afprøver 10 Figur 4 viser vægtændringen af de kubiske kalkprøver i eksempel 1 før og efter forsøget på grund af reaktionerne med syreblandingen. Vægttab skyldes opløsning af calciumcarbonat. Vægtforøgelse skyldes reaktion med sulfationer, der er tungere end carbonationerne og dermed resulterer i øget masse.

15

Figur 4 viser, at lave koncentrationer af S042', dvs. FT/S042' ^2,5, inducerer et massefald i prøverne. Forsøgene med lave syrekoncentrationer udføres med større mængder opløsning. For disse opløsninger forbliver mere calcium i opløsning, før opløselighedsproduktet nås. De bedste resultater opnås for 20 opløsninger med et H+/S042_-forhold under 2,5. Der er observeret en tendens til, at med et faldende FT/S042'-forhold stiger vægtændringen.

Analyse af opløsning med HPLC

Figur 5 viser den totale mængde nyskabt anhydrit for de forskellige prøver, 25 som er opnået fra sulfatmassebalancen. Efter forsøget bestemmes mængden af sulfat i den resterende opløsning med HPLC. Denne mængde sammenlignes med koncentrationen i den oprindelige opløsning og giver mængden af dannet anhydrit.

30 Figur 5 viser, at ren svovlsyre fører til lav anhydritdannelse. De bedste resultater opnås fra opløsningerne med den højeste koncentration af S042'.

Efter forsøgene blev alle prøverne skåret i to dele for at se, hvor langt opløsningen trængte ind i kalkmatricen. For alle prøver med et H+/S042'-forhold højere end 2 forblev en mindre kerne af kalk inde i en større kubus 35 anhydrit.

DK 177735 B1 21

Prøveanalyse med XRF

XRF-analyse blev udført på 6 prøver, prøve-ID: 16, 18, 19, 23, 24 og 26.

Figur 6 viser, at forsøgene med højere molaritet resulterer i et højere sulfatindhold i prøven, dvs. der dannes mere anhydrit.

5

Konklusion baseret på de statiske forsøg • Opløsninger, der har en lav S042'-koncentration, fører til mere opløsning end udfældning.

• Anvendelse af koncentreret ren svovlsyre fører til tilstopning af 10 kubernes matrix, direkte på de oprindelige flader.

• De bedste resultater opnås for koncentrerede opløsninger med et lavt H7S042'-forhold.

• På grund af frit tomrum under forsøget sker der krystalvækst på ydersiderne af kuber, hvilket fører til lav eller ingen reduktion af 15 porøsitet. Dette fænomen er begrænset til de statiske forsøg.

Analyse af flowforsøaene

Dette afsnit beskæftiger sig med de fra eksempel 2-11 opnåede resultater.

20 Flowhastighed

Ved lave flowhastigheder forekommer der allerede tilstopning i kernen. Højere flowhastigheder fører til senere tilstopning. Med flowhastigheder på 0,500 og 1,000 ml/min forekommer tilstopning efter kernen i produktionsrørsystemet. Ved disse højere flowhastigheder er det muligt, at udfældnings-25 reaktionen er for langsom til at ske i kernen og derfor muligvis på grund af den lavere temperatur sker efter kernen i rørsystemet. Det resulterer i udfældning af anhydrit, eftersom opløselighedsproduktet for anhydrit er lavere ved lavere temperaturer.

30 Injektionstid

Tidsforsøgene viser, at lukning af det borede hul indtræffer først. Derefter finder andre fænomener sted, såsom dannelse af ormehuller samt matrixreaktioner.

DK 177735 B1 22

Type af åbning

De oprindelige huller og ikke-orienterede frakturåbninger tilstopper altid ved cementering. Et hul med større diameter fyldes også op, men det tager længere tid. Perioden frem til cementering er længere, og det ses af perioden 5 med meget lave differenstryk over prøven.

Ændring af forhold

Forskellene mellem forsøgene med de forskellige syreforhold er små. Visuel inspektion af kernerne viser, at i det lave syreforhold i 2.2 dannes der færre 10 ormehuller. Der ses imidlertid mere alvorlige reaktioner med matricen. Dette er modsat ved sammenligning med forsøgene med et højere forhold.

Forhøjelse af koncentration

En stigende koncentration af H+ og S042' inducerer højere hastighed af 15 reaktioner, og tilstopning og anhydritcementering forekommer ved den forreste ende af kernen. En øget koncentration har et højere masseflow af syre og sulfat pr. tidsenhed. Desuden er der mindre væske til rådighed, så opløselighedsproduktet overstiger tidligere. Inspektion af kernen viste, at tilstopningen og cementeringsreaktionen forårsaget af dannelse af anhydrit 20 fandt sted i den forreste ende af kernen. Dette ligner resultaterne af testen med den lave flowhastighed på 0,125 ml/min i flowhastighedsundersøgelsen og indikerer, at disse to parametre er korrelerede.

Højere modtryk 25 Resultaterne viser, at med et øget modtryk og injektionstryk tilstopper kernen hurtigere. Der er også færre ormehuller. Forøgelse af modtrykket kræver også en stigning i ringrumstryk. Stigningen i ringrumstryk kan komprimere kernen og forårsager tidligere tilstopning og udvikling af færre ormehuller. Trykbelastningen nede i hullet kan beregnes ved at gange den vertikale 30 dybde målt fra overfladen til formationen ganget med sten-densiteten. En typisk værdi er 2,3 kg/dm3. Ved 2000 m dybde er det tilsvarende vertikale tryk derfor 460 bar.

Eksempler 35 De følgende eksempler er alle udført på modelfrakturer fremstillet i laboratoriet. Fagmanden vil kunne forstå betydningen af hvert forsøg og ved, DK 177735 B1 23 hvordan disse resultater skal anvendes i et fuldstørrelse reservoir med thief zoner i overensstemmelse med læren i denne beskrivelse.

Eksempel 1 - statiske forsøg 5 Statiske forsøg blev udført på kubiske kalkprøver på 8 cm3. Prøverne blev savet og derefter lagt i et ultralydsbad for at fjerne savsmuldet. Efterfølgende blev prøverne tørret og vejet. Dernæst blev prøverne mættet med vand under anvendelse af et vakuumkammer. Efter forsøgene blev alle prøverne skyllet, filtreret og vejet. Den resterende opløsning blev analyseret for resterende 10 sulfationer. I de statiske forsøg blev der anvendt forskellige koncentrationer af syreblandinger, og de kubiske kalkprøver blev neddykket i syreblandingerne. Temperaturen var 80 °C.

Tabel 1 - syreblandinger anvendt i statiske forsøg | Prøve ID (¢) 1 mm T [ Syre-forhold t 9. ~ |r 0 j ' Ι,ΙΓ-.

tϊο r oj i'..... 6J I 4 Γ "li ! { 61 T' 15>~ 4 3 I O I 61 1 6T~{ ~~ 2,5 (...............Ti ' 1 61 6,3 I 51....................

Γ TF Γ 0,1 Π Q——^ 2»2 [ 16 f 0,2"w T 11C 6,2 gj~T 2,33 ..........

[...................19 H '0,2 j 1,0 1 2,2 : Γ-Ϊ23" Γ 0-3 — - ' i...................— .........

~24 T 0,3 6,9 "1 2^33 , κ i "16 Γ___________0,3........ 1.....................y?....................i.........li____________: io

Resultaterne fra de enkelte kalkprøver er vist i tabel 2. Til sammenligning af de forskellige kalkprøver anvendes der tre forskellige metoder: • Forskel mellem vægt før og efter et forsøg.

20 · Massebalancebestemmelse af sulfat under anvendelse af High

Performance Liquid Chromatography (HPLC).

• XRF-analyse til stofanalyse.

DK 177735 B1 24 ift cO CsJ !ίΓ~Ί o Φ o σ> N : <& o ** * HT Is- <£> co i S co ^ ^ ° ¢0 o o

^~v CO* oi* cT

^r> co v- o> o to \o 1 : 0*5 CJ) rt rf iTi r- O i i ** i tft p* * ^ h“ tN CO j

S i ^ ^ ° ίί!ϊ CO^ Ολ I

:; ; «' ci O

: . CM Cft Cft O CsJ O i CO 00 CO iD 0> CO Cv* i <3 s, - - o' s s, s, o ^ O O i

COUVCslOCOiftOOl C3 CD «Λ »ro fO CjO

0¾ UO ** * ^ O «I

™ : ^ ° so cq o

i Λ* r-* o' I

t" i o co Cv t\! 04 r\i <£ 1

,.·.··,>:·;· -· ··- ·· O v- . ., *> -· . >.{/>·' ζ?> O »st I

» £ - <=>' φ cg o O* f"’’ o’ o” j

r* v- S

CO f" v~ CD <0 co o I

: K O ^ rh <0 CO i ς£> : vO -> N, )

«£ ^ SO — O o [s. O

vi? · .·,. v > *. v , CNi o C' I

v- *r { ^ ’sr c* <n co a> j v* co «r ^ ν' φ <y> t " ' *2~ S « - o' - 5- S 5 v^* CsT O O* j

oj co ^ v“ n. m '«i' I

00 O *3* O CN CD i ** ; rj- *>* * UTJ CO CO v f

i? ro -° ^ 0 iq Ow J

v* V* o O* I

.·. v . .. J: v·, v, _ . .v·. ., 3

i cr> "5f CO Oi 1- CO o I

i h- o ^ ^ 0> CO i 2 S »' - o' S 2 g : *>r ·> >4 n ( v v- O O i : T* i i

! ^ CO Φ CO «? 'Ό I

o o eo tf> O Φ «“ f - g so' o' i g g

CO £j> ν' O I

r* J j V ,s i : , ^ 0 0-j C?5 V '‘VT f

o co co -«fr co I

5 : 2 1^' -- o' § g S

CS . ° ® 9' °''

S - ; ^ ...;.................................................J

*4 O CM T~ l·- ! 42 co v- m u> r~ T- o 1

© ® csj — °· o § δ I

I ! V-” {.i' o' o' i

i£j T" S

« ^ ^3· O CNi 10 d) ca I

7 :0 ro <3· cn «ο « o I

3 t*. I 2 ^ - o‘ U S g « I if ° 9 ^ j ® 1'........................................................................................."™T1 SS |3 If Sf S I3 IS If g ! j; I li il l I 4 P Sil· I Is I i I f

I 3 SS

tM ( 03 >1 ® i I s

-0^1 S

Æ j J _ _ J

DK 177735 B1 25

Eksempel 2 - flowforsøg - generelt forsøgs-setup I de dynamiske flowforsøg med en stor kerneholder er forskellige parametre vedrørende syreinjektion i kalk blevet undersøgt: 5 · Flowhastighed.

• Injektionstid.

• Syreforhold.

• Koncentration.

• Modtryk.

10 · Type åbning.

Kernedimensionerne i disse tests er 48 mm i diameter og 150-180 mm i længden. For at forhindre en udstrømning af fint materiale valgte man at skylle kernerne med saltvand i stedet for vand før syreinjektionen.

15

Det generelle forsøgs-setup til flowforsøgene på frakturerede kalkkerner er beskrevet i det følgende med henvisning til det skematiske diagram, der er vist i figur 7. Injektionsvæske pumpes gennem frakturen i en kalkkerne, og effluentet opsamles. Injektionstrykket måles med tryktransducer 1, og 20 effluenttrykket måles med tryktransducer 2. Setuppet begrænser differenstrykket mellem tryktransducer 1 og 2 til 40 bar. Selve kernen er beliggende i en kerneholder, der er temperatur- og trykstyret. Temperaturen er fastsat til 80 °C. Trykket inde i kerneholderen holdes omkring 100-140 bar, typisk omkring 110 bar. Trykket inde i kerneholderen måles under 25 anvendelse af tryktransducer 3, og der henvises også hertil som ringrumstrykket. Den fastsatte temperatur på 80 °C har den virkning, at der udfældes anhydrit (CaS04) og ikke gips (CaS04, 2H20) som vist på fasediagrammet i figur 2.

30 Eksempel 3 - flowforsøg - indhentning af data

Flowforsøg 10 var det første forsøg med et 3 mm hul boret i kernen. Flowhastigheden var 0,250 ml 0,3/0,9 M FICI/Fl2S04 pr. minut. Denne flowhastighed og syreblandingen var baseret på de tidligere gennemførte statiske forsøg inden flowforsøgene under anvendelse af en mindre 35 kerneholder. Flowforsøg 10 anses for at være basisscenariet. De andre forsøg er varianter af dette basisscenarie.

DK 177735 B1 26

Basisscenariet vil blive udarbejdet med registreringerne af trykdata og et billede af resultatet af forsøget. Parametrene og resultaterne af flow-forsøgene er vist i tabel 3.

5 Figur 8 viser de trykdata, der er registreret i løbet af flowforsøg 10. Grundet midlertidigt funktionssvigt i datafangst er der nogle tidslommer i de registrerede data. "Tryk 1" er injektionstrykket i bar i tryktransducer "1", "Tryk 2" er trykket i bar i tryktransducer "2" ved enden af kernen. "Dp40Bar" er differenstrykket, som måles direkte mellem tryktransducer 1 og 2. "Tryk 3" er 10 ringrumstrykket på muffen omkring kernen. "Dp40Bar" er differenstrykket (ΔΡ) mellem injektionssiden og produktionssiden (Dp40Bar = Trykl - Tryk2). Grundet midlertidigt funktionssvigt i datafangst er der nogle tidslommer i de registrerede data. Trykspidserne i starten af forsøget skyldes åbning og lukning af ventiler. Forsøget blev afsluttet, når der indtraf en trykopbygning 15 på injektionsstedet. Ringrumstrykket Tryk 3 blev øget to gange for at opretholde en sikker trykforskel med poretrykket. Trykfaldene i tryk 1 og trykforskellen tilskrives gennembrud grundet dannelse af ormehuller.

Figur 9 viser kernen i flowforsøg 10 efter fjernelse fra kerneholderen. I denne 20 kerne består de hvide dele hovedsageligt af det oprindelige kalk, og de grå dele er anhydrit. Der er ormehuller til stede, vist med sort. Visuel inspektion af kernen viste adskillige ormehuller og en tilstopning af det oprindelige borede hul. Den producerede væske indeholdt gule/brune fine materialer.

DK 177735 B1 27

[ΤΤϊ I » « Z i i™ 1 I

I· w ^ «2 * o’ o pj* ιο o g* I

s 3 S s §, % « § s g « « -ar I

\ SM »» ·,“ μ O O λ ' n* ri ? * i CO tN ^ o * s £ s ? s g I ·* j* ? 1

j ^ £j ^ ^ ^ en ^ o 0- ^ '"I

f O ^ | to o ^ so „ Φ i SS to ίο Λ es o o o o cm to ^ to, i

5N --i <- v 0*. ^ Λ S

1 ^ ^ S

1 E o to g - .>. o g "-.S3 to m Z

* - ,. ^ - « or S ° s* -3 i I ct «'g 05 « ffl g g S I Orø ® ! i cm ^r ¥= 't c? o _i- to » 'X ® ^ 4 r.1 -- Γ 0 j |.

-¾ Q g ® ", $. « g £ ! TO *« η I

l^-Z^.SiOOj^j-COOQ- “3 “J | >, i ^ ^-t ' <Λ

Cs 9MwrtlOCNig^Bn“> f o

® 2 £ § d* M- - > K- « ! I

f £ o- § “ g. §' s s s, i « ^ ” i i'r-^-^.TTOOCMSiQ ^ m o & jæ -sf O co TO K> lO C? S CO 3? S 2 c i g r-. f- S _·. _> O '«.cm « “i TOJ o e { ^ ^ 1Ni ° I || I Si 8 1 9 S- & s 1 3. I « « J? i j! I „Λ ^ Q 1 fljf $ 1.-.:0 O rrt <V2 a> *2 O $ V5 Λ | *s ·* - J I ® 03 2 d* d* P ω- c-ί 00 m -5 1 sS Ώ

S : 'i ^ ^ ° " CM i- O £5 ii; ^ } 'gjj'JS

’o j: ,- Ϊ O O ~ TO φ g o Cs* g _ rv : Φ 1 il H

•g I ” S 2 ® S* S tNi- - Λ C8 Z § & g j r j ^ to 1 ° ° CM 00 O ,-,- “s S * g- ΐ I Ί IO *, _ TO o i-, g ,. ί ί' |: ® I N S O* ” 2 3 % OO g TO g CO ® : iS 3 S« S ^-----------|~™.....TO.....................................................................'"'TO.™................N ..TOTOV·,...· TOTOTO>|>. .g ^- 1 \ T- Q P co n ®. TO S O 2 to 5 w 1 s-- g

I TO- Z fc C> O £ TO ^ o, TO M I C I

g j.............i...............................................................................ν.ν.,.ν.ν.,,,,,,,,,,,,,,.Γ.___________________ , ,,,, .., ., ,,..., .^, E

£ i S3 I Q SU ro g„ 2, TO § S g TO SS i S s « ! TO i z -5f o o’ * d* SU* ”J (B f ig ie 1 ................^..........TO TO..........O..................... ^ .,.,,.^.,..1 J2 » w < > to . toto O . ; "fe" E .» o? fc to cn J2 Q D jf> ». i« Cj ί i i ? ® S W CCS TOr o' 'to Z Z C'i. i C9 z S :S, g, I i 2 TO -t ° ° CM * ^ o' ™S : Jjfc 'os S ^ I ^ ^ET C3 2 O C? 3§i to v *ro ' v to se to S ^ ^ 1 ^ 32 1 S s !>! ΊΡ ¥ s. g S. o 5»e o 1 I? ^.1 s %

m E i“ ^feSÉ3" % SSS g £. j§ TO

1 fe ;> I- B·-' X S s z-' “! s 3 i &.

5 1 : 5 S * I £ gi-·13 r I «1#s sil ° “» 1 8 I Ϊ 3 i slf

r« i JJ* π ^ iS, ^ 3 ^ £5 \ fe' « S

2 m s. S 5 s » u fis

Å Γ- ~·Λ-ζ·.>. %MB

6 I x ϋ- i: .8 -ro §.

^If I i o«s

i ! «»I

) I t -.<v yi · » DK 177735 B1 28

Eksempel 4 - flowforsøg - flowhastighed

De indledende forsøg (ikke vist) har vist at: • Flowhastighed har en stor virkning på opløsnings- og udfældnings- 5 processen, når syreblandingen injiceres i kalket.

• Høje væskehastigheder kan føre til lav eller ingen udfældning i den kunstigt skabte fraktur. Lave væskehastigheder kan føre til overfladereaktioner og forsegling af matricen.

10

Man må også erkende, at flowhastigheden er vigtig, da masseflowet af ioner i kernen ændres, når flowhastigheden varierer.

Fire forsøg blev udført for at undersøge flowhastighedens indflydelse.

15 Flowforsøg 11 blev udført med en flowhastighed på 1,000 ml/min af en 0,3/0,9 M HCI/H2S04 syreblanding. Flowforsøg 12 og 19 med en flowhastighed på 0,500 ml/min, og flowforsøg 13 med en flowhastighed på 0,125 ml/min. Forsøg 19 var en gentagelse af flowforsøg 12. Årsagen til gentagelsen var tilstopning af setuppet under forsøget. Injektionstrykket ved 20 flowforsøg 12 oversteg tryktransducernes trykområder, hvilket resulterede i plastisk opførsel og en boudinage-type kerne efter forsøget.

Forsøgene med flowhastigheder på 0,500 og 1,000 ml/min resulterede typisk i tilstopning af setuppet efter kernen i setuppets rør. Forsøget med 25 flowhastighed på 0,125 ml/min viste, at der var tilstopning nær kernens injektionsdel.

Eksempel 5 - flowforsøg -injektionstid I flowforsøg 14 og 15 er faktoren tid blevet undersøgt. Disse to forsøg svarer 30 til basisscenariet, men der blev anvendt en kortere injektionstid på henholdsvis to og fire dage med en flowhastighed på 0,250 ml/min.

Kernen med en injektionstid på fire dage viste flere ormehuller og mere synligt anhydrit end kernen med en injektionstid på to dage. Desuden gik 35 ormehullerne længere ind i kernen med øget injektionstid. Efter fjernelse af muffen var begge kerner hårde i sammenligning med den bløde DK 177735 B1 29 beskaffenhed af det oprindelige kalk. Den producerede væske for begge forsøg indeholdt gule/brune fine materialer.

Eksempel 6 - flowforsøg - ændring i H+/S042' -forhold 5 H7S042'-forholdet er én faktor, der styrer opløsnings- og udfældnings processen i kalk. For at verificere denne observation for dynamiske forsøg blev to forskellige syreforhold testet med en flowhastighed på 0,250 ml/min. I flowforsøg 16 og 17 blev en syreblanding af 0,3/0,6 M HCI/H2S04 injiceret.

På grund af rørsvigt under flowforsøg 16 blev forsøget gentaget. I flowforsøg 10 18 blev 0,3/1,5 M HCI/H2S04 injiceret.

For 0,3/0,6 M HCI/H2S04 syreblandingen var resultatet en kerne med flere ormehuller og cementering af det borede hul. For 0,3/1,5 M HCI/H2S04 syreblandingen skabte forsøget et enkelt ormehul og en matrix ved 15 injektionssiden, som for det meste var ændret til anhydrit. Det borede hul var også tilstoppet.

Boring af store enkelte kerner ud af prøveblokkene var vanskeligt på grund af kalkets sprøde beskaffenhed. Derfor blev det besluttet at sætte tre mindre 20 kerner i kerneholderen til flowforsøg 17. Det blev observeret, at en af kernegrænserne fungerede som en barriere for flow til væsketransport. Syrereaktion med kalkematricen sluttede her, men et enkelt ormehul gik gennem barrieren.

25 Eksempel 7 - flowforsøg - type åbning

Alle flowforsøgene har en åbning i kernen for at simulere en meget permeabel zone i kalket. Som en standard er der blevet anvendt et 3 mm boret hul i kalket. For at kontrollere om andre former og størrelser af åbninger også vil tilstoppe, blev der udført tre forskellige tests: 30 • Flowforsøg 9 havde et savet frakturplan parallelt med aksialretningen; • Flowforsøg 20 havde et 5 mm boret hul, og • Flowforsøg 24 havde et 8 mm boret hul.

35 Flowhastighederne i disse forsøg var 0,250 ml/min, og syresammensæt ningen var 0,3/0,9 M HCI/H2S04. Forsøget med frakturplanet viste, at de to DK 177735 B1 30 modstående sider af kernen har cementeret fuldstændigt. Injektionstiden i dette forsøg var begrænset på grund af injektionsproblemer som følge af pumpesvigt. Forsøgene med hullerne med større diameter resulterede i tilstopning og cementering, om end det tog lang tid at nå trykforskel.

5

Eksempel 8 - flowforsøg - løst kalk I dette forsøg blev kalkklumper med en størrelse på 5 til 25 mm sat ind i muffen, indtil der blev opnået en bulkstørrelse på 48x180 mm. Til injektion blev der anvendt en væske bestående af 1,0/3,0 M HCI/H2SO4 med en 10 flowhastighed på 0,250 ml/min.

På injektionsstedet var der komplet transformation til anhydrit. På produktionsstedet var der en ophobning af fine materialer op mod filteret. Kalkklumperne i kernen komprimeres af trykket fra overliggende lag.

15

Eksempel 9 - Flowforsøg - forhøjet koncentration

En højere koncentration af injektionsvæsken resulterer i et højere masseflow af ioner pr. tidsenhed. Et forsøg blev udført for at se, hvilken indflydelse en højere koncentration har. Den anvendte syrekoncentration i flowforsøg 21 var 20 1,0/3,0 M HCI/H2SO4. Flowhastigheden var 0,250 ml/min.

Som resultat blev det borede hul på injektionsstedet lukket med anhydrit. Imidlertid var størstedelen af kernen upåvirket af injektionsvæsken. Syrekoncentrationen resulterede i pumpeproblemer.

25

Eksempel 10 - flowforsøg - saltvandstest

Kernen mættes og skylles med saltvand før hvert flowforsøg i den store kerneholder udføres. For at kontrollere om denne procedure har indflydelse på forsøgene blev der udført et flowforsøg, hvor en kerne blev skyllet med 30 saltvand i to dage og derefter åbnet og undersøgt for resultaterne.

Visuel inspektion af kernen viste, at det borede hul i kernen var lukket med fine materialer. Kernen var pastaagtig på injektionsstedet. Trykopbygningen efter to dages injektion var marginal.

35 DK 177735 B1 31

Eksempel 11 - flowforsøg - forøget modtryk I flowforsøg 25 blev indflydelsen af et forøget modtryk undersøgt. Dette blev gjort for at kontrollere, om trykket overhovedet påvirker opløsnings- og udfældningsprocessen. En stigning i modtrykket til ca. 100 bar (i 5 sammenligning med de standard 50 bar) giver et højere injektionstryk (ca.

100 bar) og behøver også et højere ringrumstryk (ca. 150-160 bar).

I sammenligning med basisscenariet tilstopper kernerne hurtigere. Visuel inspektion af kernerne viser ingen synlige ormehuller.

10

Eksempel 12 - flowforsøg - tætning af en horisontal fraktur I flowforsøg 37 blev der lavet en fraktur parallelt med flowretningen. Plastskiver blev indsat for at skabe og opretholde en 2 mm frakturbredde. Et lodret tværsnit af kernen er vist i fig. 12, der viser CT-scan stykke nr. 96 af en 15 induceret horisontal fraktur parallelt med flowretningen. En lille plastskive er synlig, som holder de to dele af den frakturerede kerne mindst 2 mm fra hinanden. Kalkkernen vejede 2229 g, var 19,1 cm lang og havde en diameter på 9,8 cm. Porevolumenet (PV) var 610 ml (porøsitet: 0,42). Initialt blev prøven mættet med saltvand efterfulgt af syreinjektion. I løbet af forsøget 20 blev 14 PV af en syreblanding (0,3 M HCI og 0,9 M H2S04) injiceret ved en flowhastighed på 2 ml/min. Ved at analysere effluentet under anvendelse af HPLC blev det observeret, at effluentkoncentrationen af S042'var lavere end injektionskoncentrationen, hvilket er forventeligt, eftersom der sker anhydritdannelse.

25

Visuel analyse af kernen efter forsøget viste, at frakturen var lukket af anhydritdannelse (se figur 13), dvs. anhydrit tætnede den horisontale fraktur fuldstændigt. Et ormehul eller et system af ormehuller, der spænder over hele kernen fra injektionssiden til produktionssiden, er blevet skabt, og dele 30 af ormehullerne er blevet lukket igen af anhydritdannelse. Disse ormehuller starter på injektionssiden og forgrener sig ud mod produktionssiden. Der ses hydrauliske frakturer lodret på flowretningen. Disse hydrauliske frakturer blev skabt som følge af højt poretryk i den sidste fase af forsøget.

DK 177735 B1 32

Eksempel 13 - flowforsøq - FE43. FE49. FE50 I flowforsøg FE43, FE49 og FE50 blev der lavet en fraktur parallelt med flowretningen ligesom i eksempel 12. Resultaterne er vist i tabel 4 nedenfor.

5 Tabel 4 - Parametre og resultater af yderligere flowforsøg i kerneholderen

Flowfosøg 43 49 50 V®g! 3233 3331,4 3031 (g) Længde 282 289 268 (mm)

Diameter gg 999 99 (mm) E °-3 °·3 °·3 °-9 °·9 °-9 H+/S042-forhold 2,33 2,33 2,33

Injiceret syre 3087 5300 6310 (ml)

Injiceret SO,*' (mol)

Flowhastighed 000 (ml/min) *

Horisontal fraktur _ 0 „ (mm) 2^3

Fraktur lukket? Ja Ja Ja

Ormehuller? Ja Ja Ja

Figur 16 viser kerneprøven fra FE43 før og efter lukning af den horisontale fraktur med anhydrit. Analyse viser, at mens den injicerede syre indeholder ca. 90 g/l svovlsyre, genvindes mindre end 2 g/l svovlsyre/sulfat på 10 produktionssiden, hvilket illustrerer, at de fleste af sulfationerne er udfældet inde i kernen.

DK 177735 B1 33

Eksempel 14 - brudstyrke af tætnet fraktur - brasiliansk test

Normalt findes brudstyrken under anvendelse af en direkte uniaksial test, som er vanskelig at udføre med prøverne. ’’Spaltningsbrud” testen eller brasiliansk test er et godt alternativ. En cirkulær skive af sten med et forhold 5 vægtykkelse:diameter (t/d) på mellem 0,2 og 0,75 er placeret på dens radiale side mellem en kompressionsmaskine og er belastet. Som det ses i figur 14, inducerer en belastning i vertikal retning (Figur 14a, vist med pile) en parallel fraktur. Trykstyrken (Figur 14b) er vinkelret på belastningen (se pilene).

10 I denne situation kan følgende ligning for brasilianske brudstyrke anvendes:

2 F

σ,=- (3.1)

f JiLD

hvor σt = spaltningsbrudstyrken [MPa], 15 F = maksimal anvendt belastning indikeret af testmaskinen [N], L = prøvens tykkelse [mm], D = prøvens diameter [mm].

Syv kerner blev udboret fra en blok af ubehandlet kalk og seks fra den 20 frakturerede og efterfølgende behandlede kerner fra forsøg FE49 og FE50.

Man har sørget for, at de oprindelige tætnede frakturer er i de behandlede kerner. Kernerne har alle en diameter på ca. 50 mm. Det blev beregnet med syreinjektionsberegningerne og billedanalyseberegningerne, at FE49 har et anhydritindhold på ca. 22 %, og FE 50 har et omtrentligt anhydritindhold på 25 24 %. Disse kerner saves i blokke med en længde på ca. 20 mm. Fra begge forsøg kunne der kun opnås 3 af disse kerner. Under disse forsøg blev kernens længde, diameter og maksimale belastningstryk målt for at beregne brudstyrken i overensstemmelse med ligning 3.1, se figur 15.

30 I figur 15 kan det ses, at kalkets brudstyrke varierer mellem 0,15 MPa og 0,65 MPa. Alle prøver af de syrebehandlede kerner varierer i samme interval. Følgelig er brudstyrken ikke anderledes i sammenligning med det oprindelige DK 177735 B1 34 kalk. Med andre ord forringes brudstyrken af de frakturerede og tætnede kalkprøver ikke ifølge målingerne i eksempel 13.

To syrebehandlede prøver blev placeret med deres tætnede fraktur i vertikal 5 trykretning. Og de andre blev anbragt med deres tætnede fraktur med små vinkler for den vertikale trykforskel. Dette blev gjort for at se, om den gamle fraktur er en præferentiel vej for den nye fraktur. Det blev observeret, at de gamle lukkede frakturer ikke er præferentielle nye frakturveje.

10 Eksempel 15 - hydraulisk fraktur forsøg under begrænsende stress

Dette forsøg blev udført på tætnet fraktur i den resulterende kerne i FE43. Frakturtestene blev udført under reservoirbetingelser, hvor ringrumstrykket/det begrænsende tryk er 320 bar, pore-/injektionstrykket er 270 bar, og temperaturen 80 °C. Poretrykket blev skabt med frisk vand.

15 Forsøgs-setuppet er meget lig flowforsøgene. Men her er trykforskellene meget højere. Kernen anbringes inde i en gummimuffe i reaktoren, ring rumstrykket bringes op på 30 bar, mens kernen oversvømmes med vand. Injektionstrykket og produktionstrykket bringes til 270 bar, mens ring rumstrykket bringes op til 320 bar. Ved tid nul udløses modtryksventilen 20 på produktionssiden til 200 bar indtil 0 bar i trin på 60 bar, mens der pumpes vand hårdt ind i kernen på produktionssiden for at holde indgangstrykket på 270 bar. På denne måde skabes store trykforskelle over prøven. Hver eneste frakturtest med en trykforskel kunne kun udføres i nogle minutter på grund af den omstændighed, at den trykpumpe, der anvendtes til injicering af vandet, 25 har et reservoir på 50 ml. Under FE 43-forsøget følges denne procedure 9 gange, som det kan ses i figur 17.

FE43 viste trykopbygningen (Figur 17), en mindre aksial komprimering (ca.

3,5 mm eller ca. 1,3 vol.-%). Figur 17 viser begrænsningstrykket, 30 trykforskelstrin og komprimering. Ringrumstrykket eller begrænsningstrykket holdes på 320 bar under testen. Efter forsøget blev kernen skåret for at opdage nye frakturer. Ingen frakturer blev fundet i prøven, hvilket viser, at den gamle tætnede fraktur ikke er modtagelig for frakturering under de oven for simulerede reservoirbetingelser.

35

Claims (12)

35 DK 177735 B1

1. Fremgangsmåde til selektivt at tætne en thief zone i et carbonhydridreservoir, der er beliggende i en calciumrig formation og er 5 gennemtrængt af et borehul, hvilken fremgangsmåde omfatter at injicere en tætningsvæske i thief zonen, hvilken tætningsvæske omfatter en blanding af hydroniumioner (FT) og en kilde til sulfationer (S042'), hvilken blanding kan tilvejebringe en udfældning af en calciumsulfatforbindelse, hvorved der tilvejebringes en tætning, og hvor [H+]/[S042']-forholdet er 10 højere end 2.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor mere end 50 %, eller mere end 60 %, eller mere end 90 % af den dannede calciumsulfatforbindelse er anhydrit. 15

3. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-2, hvor tætningen kan modstå et differenstryk på mindst 40 bar, f.eks. et differenstryk på mindst 150 bar.

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-3, hvor [FT]/[S042']-forholdet er 20 lavere end 2,5.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-3, hvor injektionstrykket er større end 200 bar.

6. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvor tætningsvæskens ionstyrke øges ved tilsætning af vandopløselige salte.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, hvor tætningsvæskens ionstyrke er større end 20 M. 30 DK 177735 B1 36

8. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvor den delvise tætning resulterer i en reduktion af den producerede vandmængde på mindst 30 %.

9. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvor kilden til hydron- iumioner er HCI eller en blanding af HCI og H2S04.

10. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, hvor kilden til hydron-iumioner (FT) er saltsyre (HCI). 10

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-8 eller 10, hvor kilden til hydron-iumioner (H+) er saltsyre (HCI), og kilden til sulfationer (S042') er udvalgt blandt dinatriumsulfat (Na2S04), natriumhydrogensulfat (NaHS04) eller en blanding deraf. 15

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, hvor kilden til hydroniumioner (H+) er saltsyre (HCI), og kilden til sulfationer (S042') er udvalgt fra dinatriumsulfat (Na2S04). 20