Alkali-based Displacement Processes in Microfluidic Experiments: Application to the Matzen Oil Field

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Abstract

Die Ölroduktion des Matzen Felds im Wiener Becken wird seit über 50 Jahren durch Wasserflutung aufrechterhalten. Generell erreicht man im Durchschnitt nach primärer Ölförderung und Wasserflutung eine kumulative Förderung von etwa 35% des im Reservoir vorhandenen Öls – eine erhebliche Menge an Öl verbleibt also in der Lagerstätte. Auch für das Matzen Feld gilt, dass eine beträchtliche Menge an Öl auch durch sekundäre Ölgewinnung nicht produziert werden kann und man zu tertiären Methoden greifen muss. Unter tertiärer Ölgewinnung (Enhanced Oil Recovery oder EOR) versteht man verschiedene Techniken die nach der sekundären Ölgewinnung eingesetzt werden, und die über die Aufrechterhaltung des Lagerstättendrucks und einfachen Verdrängungsmechanismen hinausgehen, mit dem Ziel, die Gewinnung der nicht förderbaren Mengen nach konventioneller Produktion zu steigern. Chemical EOR umfasst einen Bereich dieser tertiären Methoden, in dem Tenside zum Einsatz kommen um einen höheren Entölungsgrad zu erreichen. Mittels Alkaline Flooding könne diese Tenside in-situ aus dem Rohöl gewonnen werden. Alkaline Flooding gilt derzeit als kostengünstigste chemical-EOR Methode. Deshalb, und wegen der Zusammensetzung des Öls, hat die OMV ein gesteigertes Interesse diese Methode im Matzen Ölfeld anzuwenden. In der vorliegenden Arbeit wird Mikrofluidik (sogenannte Mikromodelle) angewandt um die Verdrängungseffizienz mittels alkalischer Lösungen zu bestimmen. Die Experimente werden mit verschiedenen Rohöl Proben des Matzen Felds durchgeführt. Darüber hinaus wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Probenpräparations- und Reinigungsverfahren entwickelt und getestet. Für die Experimente wurden die zwei gängigsten Basen verwendet; Natriumkarbonat und Natriumhydroxid in wässriger Lösung unterschiedlicher Konzentration wurden in die Mikrochips injiziert, die mit den Ölen der OMV (8th TH, 16th TH Lagerstätten) vorgesättigt wurden – diese Proben haben eine hohe TAN (total acid number). Eine weitere Probe der Flysch Lagerstätte, welche eine niedrige TAN aufweist, wurde als Referenz verwendet. Die Injektionsexperimente wurden dazu im sekundären und tertiären Modus durchgeführt. Die Flysch-Öl Probe zeigte in den Experimenten die höchst Ölgewinnung durch reine Wasserflutung; eine mögliche Erklärung bietet das günstige Mobilitätsverhältnis der involvierten Fluide. Die Öle mit einer hohen TAN konnten besser mittels alkalischer Lösungen produziert werden. Auch zeigte die Injektion von Natriumkarbonat-Lösungen eine bessere Verdrängungseffizienz als Natriumhydroxid. Dies spricht für eine dominante Rolle der divalenten Ionen in der Interaktion an den Flüssigkeits-Flüssigkeits-Grenzflächen. „Wasser-in-Öl“ und „Öl-in-Wasser Emulsionen“ konnten abhängig von der Konzentration der Lösung und der Öl Proben beobachtet werden. Größere Öl-Wasser-Grenzflächen und „Öl-Fäden“ wurden als Resultat einer reduzierten Oberflächenspannung im Porenraum beobachtet. Die Experimente zeigen ferner, dass ein höherer Gesamtentölungsgrad im sekundären Modus erreicht werden kann im Vergleich zur Wasserflutung mit anschließender tertiären Flutungen.

Details

Titel in ÜbersetzungAlkali-basierte Verdrängungsprozesse in Mikrofluidikexperimenten: Anwendung auf das Matzen Ölfeld
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in(nen)/Berater/-in
Datum der Bewilligung20 Okt 2017
StatusVeröffentlicht - 2017