Design of Alkaline-Polymer Flooding in the Matzen Field, Austria - Technical & Economic R&D Evaluation of the planned AP Pilot

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Tertiäre Erdölförderung erlaubt die Förderung von immobilem Öl, welches durch konventionelle sekundäre Förderverfahren, nicht mehr effektiv gefördert werden kann. Diese Form der Ölgewinnung ist technisch schwierig & erfordert neue Förderkonzepte, wie z.B. chemische tertiäre Förderung. Eine Option ist Alkali-Polymer Fluten, bei welchem alkali-polymerhältiges Flutwasser injiziert wird. Dabei interagiert die Lauge mit den verseifbaren Komponenten des Öls und bindet dieses in eine Emulsion, welche durch das Polymer mobilisiert & durch Gewinnungsbohrungen gefördert wird. Diese Arbeit stellt anhand technischer und ökonomischer Studien die Implementierung von Alkali-Polymer Fluten im Wiener Becken dar, welches zur Erhöhung der Ölausbeute & zur Verlängerung des Produktionszeitraumes im untersuchten Ölfeld führt. Unterschiedliche Alkalitypen wurden getestet & deren Leistungsfähigkeit in verschieden Studien verifiziert. Derzeit wird weltweit vor allem Natriumcarbonat (Na2CO3) als Lauge für das chemischen Fluten verwendet. Zusätzlich wurde Kaliumkarbonat (K2CO3) als Alkali untersucht, welches deutlich bessere Ergebnisse als Na2CO3 lieferte. Der Zusatz von Co-Solvents erzielte wenig Verbesserung. Öle aus dem 8. & 16. TH wurden untersucht, wobei beide Lagerstätten vielversprechende Ergebnisse lieferten. Phasenexperimente wurden durchgeführt, welche Rückschlüsse auf das Verseifungsvermögen der Laugen, sowie auf die gebildeten Emulsionsvolumina lieferten. Zur Findung optimaler Injektionsformulierung, wurde die „fluid-fluid interaction“ durch Viskositäts- und Oberflächenspannungsmessungen analysiert & Unterschiede im Verseifungsverhalten der Öle in den Phasenexperimenten erkannt, welche anhand des Biodegradationsmodelles verifiziert & beschrieben werden konnten. In einer weiteren Studie wurde die Alkali-Gesteinsinteraktion untersucht, um mögliche Ausfällungserscheinungen des Lagerstättengesteins im basischen Milieu bei der Injektion der Laugen zu vermeiden. Dabei wurden Gesteinsproben in mit Lauge gefüllte Autoklaven (NaOH, Na2CO3 & K2CO3) für rund 90 Tage bei Lagerstättentemperatur ausgelagert, in regelmäßigen Abständen beprobt und die Wasserphase im Detail analysiert. Zusätzlich wurde die Interaktion von Gravel-Pack Material (Carbolite® & Glaskugeln von Swarco®) mit den Laugen untersucht. Natronlauge führte zu massiven Veränderungen der Oberflächenstrukturen & Lösungserscheinungen, während bei Karbonaten nur geringfügige Alterationen beobachtet wurden. Die Aufbereitung von rückproduzierten polymerhältigen Lagerstättenwässern (HPAM) ist eine der schwierigsten Aufgaben bei der Anwendung von chemischem Fluten. Hierzu wurden Versuche in einer Pilotanlage durchgeführt, welche die gleichen Aufbereitungsschritte wie die Wasserflutanlage Schönkirchen verwendet. Der Einfluss von HPAM auf Parallelplattenabscheider, Flotationseinheit und Nussschalenfilter wurde untersucht & die Effizienz von zwei verschiedenen chemischen Flotationschemikalien hinsichtlich Entfernung von Kohlenwasserstoffen getestet. Der Pilotversuch zeigte keinen Einfluss des Polymers auf die mechanische Abtrennung. Ein starker Leistungseinbruch der Flotationsanlage wurde nachgewiesen, wenn das HPAM nicht durch das Flockungsmittel aus der Wasserphase entfernt werden konnte, was zu erheblichen operativen Schwierigkeiten im Nussschalenfilter führte. Ein ökonomisches Model für die Durchführung & Bewertung von Forschungs- & Entwicklungsprojekten (F&E) im Upstream Segment wurde entwickelt. & neue Indikatoren für die wirtschaftliche Bewertung definiert. Frühzeitige Erkennung von auftretenden Umwelteinflüssen für die Entscheidungsfindung wird immer wichtiger, weshalb Ökobilanzen Teil der festgelegten Indikatoren sind. Das Model wurde anhand des Alkali-Polymer Projektes praktisch getestet & bewertet. Bei allen Studien konnte K2CO3 als vielversprechendes & aussichtsreiches Alkali verifiziert werden.

Details

Titel in ÜbersetzungDesign von Alkali-Polymer Fluten im Matzen-Feld, Österreich - Technische und wirtschaftliche F&E-Evaluierung des geplanten AP-Piloten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2019