<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Einrichtung zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen Lagerstätten
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
der Schnittlinie VI-VI der Fig. 5.
Zwei Bohrlöcher 2 und 3, die von der Oberfläche 4 aus gebohrt sind, dringen in die flüssige Kohlen- wasserstoffe enthaltende Lagerstâtte 1 (Fig. l) ein. Die Injektionsbohrung 2 ist mit einer Verrohrung 5 aus- gestattet, die sich von der oberen Oberfläche bis in die Lagerstätte 1 erstreckt.
Das Bohrloch 3 dient als Produktionsbohrung und ist zu diesem Zweck mit einer Verrohrung 6 àusge- stattet, die von der Lagerstätte 1 bis zur Oberfläche 4 reicht, als auch mit einer Rohrleitung 7, die sich über im wesentlichen dieselbe Höhe erstreckt.
Gewünschtenfalls kann die Verrohrung 6 im Bohrloch 3 bis zur Lagerstättensohle oder unter die Sohle reichen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In beiden Fällen steht der Innenraum der Verrohrung 6 mit den
Poren der Lagerstätte 1 in Verbindung.
Zu diesem Zweck ist die Verrohrung 6 in Fig. 2 mit Schusskanälen ausgestattet. Die unteren Schuss- kanäle 8 dienen den flüssigen Kohlenwasserstoffen als Weg. Gas aus der Lagerstätte 1 kann durch die obe- renSchusslöcherin die Verrohrung 6 eintreten. Der untere Abschnitt der Rohrleitung 7 steht mit dem Inne- ren der Verrohrung 6 (z. B. über Löcher 9) in Verbindung, während der obere Teil dieser Verrohrung am
Ende 10 des Bohrl hes 3 über eine Leitung 11 mit einem nicht dargestellten Lagerbehälter in Verbindung steht. Dar ringförmige Raum 12 zwischen Rohrleitung 7 und Verrohrung 6 steht am Kopf 10 der Bohrung mit einer Leitung 13 in Verbindung, die an der Einlassseite einer Kompressoreinheit 14 angeschlossen ist.
Die Auslassseite dieser Kompressoreinheit 14 ist über Leitung 15 mit dem oberen Ende 16 der Injektions- bohrung 2 verbunden und an das Innere der Verrohrung 5 angeschlossen.
Die Verrohrung 5 kann sich bis zur Lagerstätte 1 erstrecken, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, aber auch in oder unter die Lagerstätte 1 reichen. Im letzteren Fall ist der Abschnitt der Verrohrung 5, der von der Lagerstätte 1 umgeben wird, mit Schusslöchern ausgestattet.
Die Verrohrungen 5 und 6 sind in derFormation 17 über ihre gesamte Länge oderlär : gs eines Teils der- selben einzementiert.
Mit der Einrichtung gemäss Fig. l wird das erfindungsgemässe Verfahren wie folgt ausgeführt :
Gas wird oft oberhalb der in der Lagerstätte 1 enthaltenen flüssigen Kohlenwasserstoffe gefunden. Die
Poren jenes Teils der Lagerstätte, in dem das Gas vorliegt, stehen mit dem Innenraum der Verrohrung 5 in der Injektionsbohrung 2 einerseits und mit dem Ringraum 12 in der Produktionsbohrung 3 anderseits in
Verbindung. Falls oberhalb der flüssigen Kohlenwasserstoffe keine Gasschicht vorliegt, kann eine solche durch Verminderung des Druckes am oberen Ende der Produktionsbohrung oder durch Injektion von Gas in die Injektionsbohrung gebildet werden. In den mit hochkomprimiertem Gas (aus der Kompressoreinheit 14) gefüllten Poren setzt nunmehr ein Fliessen in Richtung der Pfeile 18 ein.
Dar einsetzende Gasstrom unterliegt in den Poren des oberen Teils der Formation einem solchen Druckabfall, dass der Duck abnimmt, wenn eine Bewegung von der Sohle der Injektionsbohrung 2 zur Sohle der Produktionsbohrung 3 erfolgt. Dieser Druckabfall hängt unter anderem von der Permeabilität der verschiedenen Teile der Lagerstätte ab, durch welche der Gasstrom fliesst.
Das Druckgefälle in Richtung der Produktionsbohrung 3, wie es im Gasraum der Lagerstätte 1 vorliegt, tritt jedoch auch im Raum der Lagerstâtte 1 auf, der mit flussigen Kohlenwasserstoffen gefüllt ist.
In dem Masse, als der Druck bei der Fortbewegung von der Injektionsbohrung 2 zur Produktionsbohrung 3 abnimmt, wird dieser an allen Punkten des Teils der Lagerstätte 1, die mit : flüssigen Kohlenwasserstoffen gefüllt ist, Kräfte entwickeln, die die flüssigen Kohlenwasserstoffe in der Richtung der Pfeile 19 vorantreiben. Die Linie 20 ist eine sehr rohe Näherung der Kontaktebene zwischen den in der Lagerstätte 1 vorhandenen Gasen und flüssigen Kohlenwasserstoffen.
In der Produktionsbohrung 3 (Fig.1) fliesst das Gas aus der Lagerstätte 1 in den Ringraum 12 und wird innerhalb dieses Raumes zum oberen Ende 10 der Bohrung 3 geliftet, von wo das Gas über Leitung 13 zum Einlass der Kompressoreinheit 14 geführt wird. Die flüssigen, zu der Produktionsbohrung 3 getriebenen Kohlenwasserstoffe werden über Rohr 7 zum oberen Ende 10 und dann überLeitung 11 zueinemLagerbe- hälter geführt. Gewünschtenfalls kann das Liften im Rohr 7 mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) begünstigt werden.
Bei der Einrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe zu der Produktionsbohrung 3 getrieben, treten durch die unteren Schusslöcher in die Verrohrung 6 ein und gelangen über die Rohrleitung 7 zum oberen Ende der Bohrung 10. Die gasförmigen Kohlenwasserstoffe treten über die oberen Schusslöcher 8 in den in der Verrohrung 6 vorliegenden Ringraum 12 ein und gelangen über diesen Raum zum oberen Ende 10 der Bohrung 3.
Die Einlassöffnung der Rohrleitung 7 ist vorzugsweise an der niedrigst möglichen Stelle im Verhältnis zur Sohle der Lagerstätte 1 angeordnet, da dadurch gewährleistet wird, dass, selbst wenn nur kleine Mengen flüssiger Kohlenwasserstoffe in der Lagerstätte enthalten
<Desc/Clms Page number 3>
sind, die Einlassöffnung (en) im Rohr 7 unverändert unterhalb des Flüssigkeitsspiegels vorliegt (vorliegen) und kein Gas in die Rohrleitung 7 eindringen kann.
Fig. 3 stellt eine Abänderung der in Fig. 2 veranschaulichten AusfUhrungsform dar. In diesem Falle sind die Schusslöcher nur im unteren, von der Lagerstätte 1 umgebenen Teil des Abschnittes der Verrohrung 6 angeordnet, während der untere Teil der Rohrleitung 7 nicht mit Schusslöchern ausgestattet ist, sondern über den offenen Boden der Leitung mit dem Inneren der Verrohrung 6 in Verbindung steht.
Da die Förderung der flUssigen Kohlenwasserstoffe aus der Lagerstätte 1 zum oberen Ende 10 der Boh- rung 3 sowohl mit der Einrichtung gemäss Fig. 1 als auch mit der Einrichtung gemäss den Fig. 2 und 3 ge- sondert von der Förderung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe über dieselbe Höhe erfolgt, ist das Druckgefälle im Gasstrom Uber diesen Abstand nur durch die Reibung bestimmt, welcher der Gasstrom im Zwi- schenraum 12 ausgesetzt ist.
Dadurch wird jenes Druckgefälle beseitigt, dem die Gase unterworfen sind, wenn sie, wie dies bei dem bekannten Gasinjektionsverfahren, bei welchem grosse Druckdifferenzen als Folge der hydrostati- schen und Reibungsverluste über den Abstand zwischen der Lagerstätte und dem oberen Ende des Bohr- loches auftreten, der Fall ist, gemeinsam mit den flüssigen Kohlenwasserstoffen durch eine einzige Lei- tung geliftet werden.
Wenn die Durchgangswege des Ringraumes 12, der Leitungen 13 und 15 und der
Verrohrung 5 soweit wie möglich ausgebildet werden, wird das unvermeidbare Druckgefälle im Gasstrom durch diese Leitungen sogeringwie moglich sein und dementsprechend wird die notwendige Rekompression des Gases in der Kompressoreinheit 14 nur einen geringfügig höheren absoluten Wert haben müssen als das
Druckgefälle in der Lagerstätte 1 zwischen der Injektionsbohrung 2 und der Produktionsbohrung 3. Zur
Verringerung der erforderlichen Kompressionsenergie werden die Durchmesser der Leitungen 13 und 15 so gross wie möglich gemacht, z. B. gleich dem Durchmesser der Verrohrungen 5 und 6.
Während der Förderung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus der Lagerstâtte 1 nimmt die Menge der
Flüssigkeit in dieser Lagerstätte ab, wobei das in der Lagerstâtte 1 für das Gas zur Verfügung stehende Vo- lumen zunimmt. Um einer Verminderung des Druckes in Lagerstätte 1 vorzubeugen, kann zusätzliches
Gas in die Lagerstätte injiziert werden, z. B. ein aus einer benachbarten Lagerstätte gewonnener gasför- miger Kohlenwasserstoff.
Da der fUr die Gase in der Lagerstätte 1 zur Verfügung stehende Durchgang während der Produktion der flüssigen Kohlenwasserstoffe zunehmen kann, kann eine grössere Menge Gas durch die LagerstÅatte 1 je
Zeiteinheit gefördert werden, falls dies gewünscht sein sollte, um zu verhindern, dass der Druckabfall zwischen den Bohrungen 2 und 3 zu klein wird. Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Gase kann entweder intermittierend oder kontinuierlich erhöht werden.
Zum Unterschied von üblichen Gasinjektionsverfahren, bei welchen Massnahmen ergriffen werden, um soweit wie möglich eine Gasförderung aus der Produktionsbohrung zu verhindern, wird beim Verfah- ren gemäss der Erfindung im Gegensatz dazu die Gasförderung über die Produktionsbohrung begünstigt, da dadurch das Fliessen von flüssigen Kohlenwasserstoffen zur Produktionsbohrung gefördert wird.
Bei dem bekannten Gasinjektionsverfahren ist die Volumsmenge des Gases (berechnet bei dem Druck. der an der Sohle der Bohrung herrscht), das über die Produktionsbohrung je Zeiteinheit entbunden wird, wenigstens fünfmal so gross wie die Volumsmenge an über die Produktionsbohrung Je Zeiteinheit entbun- denen flüssigen Kohlenwasserstoffen. Mit grösseren Mengen des Gases hören die bekannten Gasinjektions- verfahren infolge der hohen Rekompressionskosten auf, wirtschaftlich zu arbeiten.
Beim erfindungsgemässón Verfahren kann jedoch als Folge davon, dass die Rekompressionskosten nied- rig sind, das Verhältnis zwischen den Volumsmengen von unterirdischen vorliegenden freien Gasen und flüssigen Kohlenwasserstoffen, die Uber die Produktionsbohrung entbunden werden, je Zeiteinheit und berechnet bei dem an der Sohle der Produktionsbohrung vorherrschenden Druck, bei im wesentlichen konstanter Produktionsgeschwindigkeit der flUssigen Kohlenwasserstoffe. auf etwa 1000 erhöht werden, da die Gesamtmenge der über die Produktionsbohrung geförderten flüssigen Kohlenwasserstoffe ansteigt.
Die Anwendung des Verfahrens gemass der Erfindung, wie es unter Bezugnahme auf Fig. l beschrieben ist, ist nicht auf die Gewinnung von, flüssigen Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Lagerstätte mittels nur einer einzigen Produktionsbohrung und einer einzigen Injektionsbohrung beschränkt. Ge- wÜl1Schtenfalls kann das erfindungsgemässe Verfahren bei der Förderung flUssiger Kohlenwasserstoffe aus Lagerstätten, die mit einer Vielzahl von Injektions- und Produktiol1Sbohrungen versehen sind, benUtzt werden, wobei die Bohrungen nach bekannten Schemen angeordnet sein können.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist von besonderem Vorteil, wenn es zur Förderung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus einer geneigten Lagerstätte benützt wird. Bei der Förderung aus einer solchen Schrägformation wird üblicherweise ein Netzwerk von Produktionsbohrungen entlang der Oberfläche der
<Desc/Clms Page number 4>
Lagerstätte angeordnet. Der Nachteil davon besteht darin, dass ein grosser Teil der flüssigen Kohlenwasserstoffe an den Produktionsbohrungen vorbeifliesst und nur über die in der Nähe der Lagerstättenunterkante angeordneten Produktionsbohrungen gefördert wird.
EMI4.1
forderliche Zeit kann nun wesentlich verringert werden, indem die Lagerstätte in eine Vielzahl von Abschnitten aufgeteilt wird, wie dies durch Fig.4 veranschaulicht ist.
Diese Abschnitte, von welchen drei (21 - 23) in Fig. 4 dargestellt sind, sind in solcher Weise gruppiert, dass sie bei Betrachtung in Richtung der Neigung (s. die Höhenschichtlinie 24) hintereinander angeordnet sind.
In diesem Fall ist Abschnitt 21 höher angeordnet als Abschnitt 22, welcher wieder höher als Abschnitt 23 liegt. Die Verbindung zwischen den Abschnitten 21 und 22 ist durch Linie 25 angedeutet, während die Verbindung zwischen den Abschnitten 22 und 23 mit Linie 26 zusammenfällt. Die Unterkante des Abschnittes 23 ist durch Linie 27 dargestellt. Die seitlichen Grenzendes Abschnittes (Linien 28 und 29) sind auch die seitlichen Grenzen der geneigten Lagerstätte. Eine Reihe von Bohrungen ist in der Nähe des untersten Teils der Abschnitte 21 und 22 vorgesehen, wobei diese Bohrungen abwechselnd Produktions- und Injektionsbohrungen sind. Die Injektionsbohrungen 30 endigen vorzugsweise in einem höheren Teil der Lagerstätte als die Produktionsbohrungen 31.
Ausschliesslich Produktionsbohrungen 31 sind nächst der Unterkante des untersten Abschnittes 23 angeordnet.
Die Form der Unterkanten der Abschnitte wird durch örtliche Faltungen, Änderungen der Permebi- lität und andere natürliche Widerstände oder Hindernisse, wie eine örtliche Bruchebene 50 im Abschnitt 22, bestimmt.
Als Folge des Ausflusses flüssiger Kohlenwasserstoffe aus den Produktionsbohrungen 31 werden die flüssigen, in der Lagerstätte vorliegenden Kohlenwasserstoffe in jedem Abschnitt unter dem Einfluss der Schwerkraft zum unteren Ende des Abschnittes fliessen. Wenn sich die Grenzen 25 und 26 zwischen den Abschnitten 21 und 22 bzw. 22 und 23 nähern, werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss des Druckabfalles in Richtung der Pfeile 18, der durch den Gasstrom zwischen den Injektionsbohrungen 30 und den Produktionsbohrungen 31 geschaffen wird, zu der nächsten Produktionsbohrung getrieben und aus dieser gefördert werden.
Über die Produktionsbohrungen 31, die nächst der Grenze 25 angeordnet sind, werden im wesentlichen die gesamten flüssigen, im Abschnitt 21 vorliegenden, Kohlenwasserstoffe gefördert, während, soweit dies Abschnitt 22 betrifft, die Förderung in den Produktionsbohrungen, die nächst der Grenze 26 angeordnet sind, vor sich geht.
Die flüssigen, in Abschnitt 23 gefundenen Kohlenwasserstoffe werden auf normalem Wege über die Produktionsbohrungen 31 gefördert, die nächst der Unterkante 27 dieses Abschnittes liegen.
Da die flüssigen Kohlenwasserstoffe zwischen den Injektionsbohrungen 30 und den Produktionsbohrungen 31 nicht nur unter dem Einfluss des durch den Gasfluss bewirkten Druckabfalles, sondern auch unter dem Einfluss der Schwerkraft fliessen, kann es bei Steilneigungen wunschenswert sein, die Produktionsbohrungen an einer niedrigeren Stelle der Neigung endigen zu lassen, als die Injektionsbohrungen, d. h. in solcher Weise, dass der Abstand zwischen einer Injektionsbohrung und einer benachbarten Produktionsbohrung, gemessen in Richtung der Neigung, der Verlagerung der Richtung der Neigung entspricht, welcher
EMI4.2
worfen ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann auch in zwei (oder mehreren) übereinander angeordneten Lagerstätten angewendet werden. Fig. 5 zeigt zwei übereinander angeordnete Lagerstätten 33 und 34, die durch eine undurchlässige Schicht 32 getrennt sind, wobei beide Lagerstätten durch die Bohrungen 35 und 36 durchsetzt werden. Die Verrohrung 37 in der Bohrung 35 ist so konstruiert, dass die beiden Lagerstätten über die Innenseite der Verrohrung 37 in Verbindung stehen. Zu diesem Zweck kann das untere Ende der Verrohrung 37 sich bis zum oberen Ende der Lagerstätte 33 erstrecken und Schusslöcher 38 können in der Verrohrung 37 in der Höhe der Lagerstätte 34 (vorzugsweise so hoch wie möglich in Lagerstätte 34) vorgesehen sein.
Gewünschtenfalls kann sich die Verrohrung 37 in die Lagerstätte 33 erstrecken und mit Schusslöchern, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ausgestattet sein.
Innerhalb der Verrohrung 37 (die am oberen Ende geschlossen ist) ist ein Rohr 39 angeordnet, dessen unterer Teil mit dem Porenraum in Lagerstätte 33 in Verbindung steht und dessen oberer Teil mit einer zu einem (nicht dargestellten) Behälter führenden Rohrleitung 40 verbunden ist.
Die Bohrung 36 ist mit einer Verrohrung 41 ausgestattet, wobei der obere Teil derselben über eine Leitung 42 mit einer Kompressoreinheit 43 und der untere Teil derselben mit der Lagerstätte 33 in Verbindung steht. In Höhe der Lagerstätte 34 steht die Innenseite der Verrohrung 41 mit den Poren der Lagerstätte 34 in Verbindung, z. B. ilber Schusslöcher 44, die in der Wand der Verrohrung 41 angeordnet
<Desc/Clms Page number 5>
sind. Innerhalb der Verrohrung 41 ist auch eine Rohrleitung 45 vorgesehen, wobei der obere Teil derselben zu einem (nicht dargestellten) Behälter führt und der untere Teil derselben oberhalb einer Stopfbuch-
EMI5.1
33 und 34 angeordnet.
Innerhalb der Verrohrung 41 ist ferner eine Leitung 48 angeordnet, wobei das untere Ende dieser Lei- tung mit dem Innenraum jenes Teils der Verrohrung 41 in Verbindung steht, der unterhalb der Stopfbuchse
47 liegt, während das obere Ende derselben uber eine Leitung 49 mit der Auslassseite der Kompressorein- heit 43 verbunden ist.
Gas aus der Lagerstätte 34 tritt in die Bohrung 36 über die Schusslöcher 44 in der Verrohrung 41 ein und fliesst über die Verrohrung 41 und Leitung 42 der Einlassöffnung der Kompressoreinheit 43. Nachdem der Druck des Gases in dieser Einheit erhöht worden ist, wird das Gas über die Leitungen 49 und 48 der
Lagerstätte 33 zugeführt und fliesst durch die Lagerstätte 33 zur Bohrung 35. Dann fliesst das Gas über den
Zwischenraum zwischen der Verrohrung 37 und der Rohrleitung 39, die Schusslöcher 38 und die Lagerstätte
34 zur Bohrung 36. Damit ist der Gaszyklus geschlossen.
Fig. 6 stellt einen Querschnitt durch die Verrohrung 41 und die darin angeordnete Rohrleitung 45 sowie Leitung 48 dar. Dieser Querschnitt ist in Richtung der Schnittlinie VI-VI (s. Fig. 5) dargestellt. Gewünschtenfalls kann die Rohrleitung 45 auch um die Leitung 48 so angeordnet werden, dass der Raum zwischen der Leitung 45 und der Leitung 48 beim unteren Ende derselben oberhalb der Stopfbüchse 47 offen ist.
Während des Hindurchleiten des Gases durch die Lagerstätte 33 wird ein Druckabfall in der Lagerstatte in der Weise geschaffen, dass, auf dem Weg von der Bohrung 36 zur Bohrung 35, ein allmähliches Absinken des Druckes auftritt. Die so im gasgefüllten Teil der Lagerstätte 33 vorherrschenden Drucke werden sich auf den Teil der Lagerstätte ausbreiten, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, wo ein Fliessen der Flüssigkeit in Richtung zum Bohrloch 35 bewirkt wird. Innerhalb der Bohrung 35 tritt die Flüssigkeit in die Rohrleitung 39 ein und wird über diese Rohrleitung und die Leitung 40 in einen (nicht dargestellten) Lagerbehälter gefördert.
Auf ähnliche Weise entsteht durch den Gasfluss ein Druckgefälle in der Lagerstätte 34, durch welches die in der Lagerstätte 34 vorhandene Flüssigkeit zur Bohrung 36 getrieben wird. Die Flüssigkeit tritt in die Verrohrung 41 über Schusslöcher 44 ein und wird tiber Rohrleitung 45 zum oberen Ende der Bohrung und dann über eine Leitung 46 zu einem (nicht dargestellten) Lagerbehälter gefahr.
Die Druckerhöhung, welcher die Gase in der Kompressoreinheit 43 unterworfen werden, entspricht dem Widerstand, der den Gasen in den Lagerstätten 33 und 34 entgegengesetzt wird, plus dem Widerstand des Rohrleitungssystems. Dementsprechend sollen die Wege in dem Rohrleitungssystem so weit wie möglich sein.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. 5 sind an der Oberfläche keine Leitungen zwischen den Bohrungen erforderlich. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn aus Lagerstätten gefördert wird, die so angeordnet sind, dass die oberen Enden der Bohrlöcher von Wasser umgeben sind.
Das Verfahren, das mittels der Einrichtung gemäss Fig. 5 durchgeführt werden kann, kann gewül1Sch- tenfallsauchmitsolchenEinrichtungen der in Fig. 5 gezeigten Art durchgeführt werden, die mehr als zwei Bohrlöcher umfassen.
Gewünschtenfalls kann die Verbindung zwischen der Einlassseite der Kompressoreinheit und der Lagerstätte auch durch gesonderte Rohrleitungen gebildet werden, die, bei der Anordnung nach Fig. 1 zusammen mit der Rohrleitung 7 für die flüssigen Kohlenwasserstoffe, innerhalb der Verrohrung 6 angeordnet ist. Das
EMI5.2
der Lagerstätte 1.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.