DE102006005277A1 - Rauchgasinjektion für die Gewinnung von Schweröl - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Gewinnung von Erdgas und Bitumen durch Wärme aus einer Formation enthalten Letzteres. Die Verfahren umfassen eine Reihe bestehender, jedoch bisher nicht kombinierter Technologien. Ein modifiziertes Rauchgas aus den Dampferzeugern, welches herkömmlicherweise in einem SAGD-Gewinnungsprozessschritt verwendet wird, wird in die Formation zur Steigerung der Gewinnung injiziert, wobei die u. a. hergestellten Fluide, Erdgas, Bitumen weiterverarbeitet werden. Die Injektion des Rauchgases wird zweckmäßig verwendet und dient weiterhin dazu, die Formation erneut unter Druck zu setzen, welche sonst einem Druckabfall ausgesetzt ist, wenn Erdgas erschöpft ist. Entsprechend werden umweltbedingte und wirtschaftliche Vorteile mit der Methodik verwirklicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Gewinnung von verwertbaren Materialien durch Wärme aus einer unterirdischen Formation durch Nutzung von Rauchgasinjektion in die Formation.
  • In der Schwerölindustrie werden Öle über einen breiten Bereich in Klassen eingeteilt. Die Klassen beziehen sich im Wesentlichen auf Viskosität und Dichte des Materials und werden im Allgemeinen wie folgt eingeteilt:
  • i) Mittelschweres Öl
    • 25° > °API > 18°
    • 100 cPs > μ > 10 cPs, unter Lagerstätten-Bedingungen fließfähig
  • ii) Schwerstöl
    • 20° > °API > 12°
    • 10000 cPs > μ > 100 cPs, Verfahren zur Produktionssteigerung einschließlich Lagerstätten-Stimulation, wie zum Beispiel Einpressen von Wärme oder Wasser/Lösungsmittel erforderlich
  • iii) Ölsande und Bitumen
    • 12° > API > 6°, Stimulation durch Bergbau oder Wärme erforderlich
    • μ > 10000 cPs, Verfahren zur Produktionssteigerung einschließlich Lagerstätten-Stimulation, wie zum Beispiel Wärmeinjektion oder Wärme/Lösungsmittel-Injektion erforderlich.
  • In Anbetracht der anerkannten verwertbaren Materialien der enormen Vorräte von Schweröl und Bitumen, die in Kanada, Mittelamerika, Russland, China und anderen weltweiten Orten potenziell zur Verfügung stehen, hat sich eine breite Palette von Extraktions- und Verarbeitungsverfahren entwickelt.
  • Gegenwärtig werden bestehende Vorräte an Bitumen und Schwerstöl unter Verwendung von verbesserten Gewinnungsverfahren durch Wärme ausgenutzt, was zu einer Effizienz der Gewinnung im Bereich von zwischen 20 und 25 % führt. Das gebräuchlichste Verfahren durch Wärme stellt die Dampfinjektion dar, wobei Wärmeenthalpie aus dem Dampf durch Kondensation auf das Öl übertragen wird. Dadurch wird gewiss die Viskosität des Öls vermindert, wodurch Gravitationsdrainage und -sammlung ermöglicht wird. Die Injektion kann durch die wohlbekannte zyklische Dampfsimulation (Cyclic Steam Simulation) (CSS), sowie dem „Huff and Puff-Verfahren" und der dampfunterstützten Gravitationsdrainage (Steam Assisted Gravity Drainage) (SAGD) erreicht werden.
  • Obwohl SAGD immer stärker weit verbreitet eingesetzt wird, ist es im Hinblick auf Effizienz mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Ein Bereich, der signifikante Kosten erzeugt, stellt der Brennstoff dar, mit welchem die Dampferzeuger zur Herstellung von Dampf zur Injektion betrieben werden. Der begehrteste Brennstoff ist Erdgas, die Kosten vermindern die Gesamteffizienz jedoch beträchtlich, und dieses Problem wird durch die Tatsache erschwert, dass Treibhausgase (THG) in verschiedenen Mengen während des Betriebs der Dampferzeuger unter Verwendung jeglicher Arten von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen freigesetzt werden. Zum Beispiel wird täglich etwa 8000 bis 15000 Tonnen Kohlendioxid zur Herstellung von Injektionsdampf sowie zur Herstellung von 100000 BOPD (Barrels of oil per day) (Barrel Öl pro Tag) Bitumen erzeugt.
  • Ein weiteres Problem des SAGD-Verfahrens stellt das zur Erhöhung des Wertes des hergestellten Produktes erforderliche Veredeln des hergestellten Produktes dar.
  • Wie oben kurz erwähnt, stellt ein weiterer Faktor, der SAGD beeinträchtigt, die eingeschränkte Effizienz der Gewinnung dar.
  • In einem Versuch zur Verbesserung einiger der oben erwähnten Nachteile ist die Verwendung von alternierenden Brennstoffen, die sich von Erdgas unterscheiden, vorgeschlagen worden, um wenigstens den ständig steigenden Einfluss des Erdgases zu vermindern. Ein Beispiel eines geeigneten Brennstoffes zur Verwendung in einem SAGD-Prozessschritt wird in US Patent Nr. 6,530,965, welches am 11. März 2003 an Warchol erteilt wurde, erörtert. Das Dokument lehrt die Bildung von vordispergiertem Restöl in einer wässrigen Matrix, welches als alternierender Brennstoff brennbar ist.
    •
  • In Anbetracht der Probleme der bestehenden Technologien ist es immer noch wünschenswert, über ein Verfahren mit verbesserter Effizienz in einem SAGD-Prozessschritt zu verfügen, wodurch die Bildung überschüssiger Mengen an THG vermindert wird und Kosten gesenkt werden, indem ein alternierender Brennstoff mit der Wärmeleistung von Erdgas bereitgestellt wird.
  • Die vorliegende Erfindung vereinigt alle der am meisten wünschenswerten Eigenschaften und Vorteile, die mit einem energieeffizienten, umweltverträglichen Verfahren mit hoher Ausbeute in Zusammenhang stehen.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Gewinnungsverfahren durch Wärme mit erhöhter Effizienz bereitzustellen.
  • Ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform stellt das Bereitstellen eines Verfahrens zur Gewinnung von Schweröl und Bitumen aus einer unterirdischen Formation dar, welche Schweröl und Bitumen enthält, umfassend: Bereitstellen eines Brennstoffs; Verbrennen des Brennstoffs in einem Rauchgas-Rezirkulationskreislauf zur Herstellung eines Injektionsrauchgases zur Injektion in die Formation; und Injizieren des Injektionsrauchgases in die Formation zur Verdrängung von Schweröl und Bitumen.
  • Noch ein weiterer Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Gewinnung von Schweröl und Bitumen aus einer unterirdischen Formation, welche Schweröl und Bitumen enthält, umfassend: Bereitstellen eines Brennstoffs; Verbrennen des Brennstoffs in einem Rauchgas-Rezirkulationskreislauf zur Herstellung eines Rauchgases zur Injektion in die Formation; und Injizieren des Rauchgases in die Formation zur Verdrängung von Schweröl, Bitumen und Erdgas.
    •
  • Nachdem die Erfindung auf diese Weise allgemein beschrieben wurde, wird nunmehr auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die bevorzugte Ausführungsformen veranschaulichen, und wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung der allgemeinen Methodik gemäß einer Ausführungsform ist;
  • 2 eine ausführlichere schematische Darstellung von 1 ist;
  • 3 eine graphische Darstellung des Sauerstoffverbrauchs für die Anreicherung von Rauchgas-Kohlendioxid auf trockener Basis ist;
  • 4 eine graphische Darstellung des Sauerstoffverbrauchs für die Anreicherung von Rauchgas-Kohlendioxid auf feuchter Basis ist;
  • 5 eine schematische Darstellung der dampfunterstützten Herstellung von Erdgas in einer SAGD-Ausgestaltung ist;
  • 6 eine schematische Darstellung der dampfunterstützten Herstellung von Bitumen oder Emulsionsbrennstoff in einer SAGD-Ausgestaltung ist;
  • 7 eine schematische Darstellung der dampfunterstützten Herstellung aus Restöl von Emulsionsbrennstoff in einer SAGD-Ausgestaltung ist;
  • 8 eine schematische Darstellung eines Prozessschrittes der Cogeneration von Rauchgaskompression ist.
  • 9 eine schematische Darstellung eines Prozessschrittes der Cogeneration von elektrischer Energieerzeugung ist.
  • Gleiche in der Beschreibung eingesetzte Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Elemente.
  • EINLEITUNG
  • Sofern nicht anderweitig angegeben, bezieht sich SAGD auf Steam Assisted Gravity Drainage (dampfunterstützte Gravitationsdrainage), SYNGAS bezieht sich auf synthetisches Gas, OTSG bezieht sich auf Once Through Steam Generation (Durchlaufdampferzeugung), THG bezieht sich auf Treibhausgas, BOPD bezieht sich auf Barrel Öl pro Tag, COGEN bezieht sich auf gemeinsame Herstellung von Strom oder Kompressionsbetrieb mit Wärmegewinnung und Dampferzeugung, HRSG bezieht sich auf Wärmegewinnungs-Dampferzeuger und "Schweröl" umfasst Schweröl, Schwerstöl und Bitumen, wie es im Fachbereich verstanden wird.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein das Gesamtverfahren. Ein Gemisch aus Luft, Brennstoff und Sauerstoff zusammen mit einem Flue Gas Recirculation (FRG) (Rauchgasrezirkulations)-Strom wird in ein Dampferzeugungssystem 12 zur Erzeugung von Dampf 16 und Rauchgas 35 eingespeist. Das Gemisch aus Luft, Brennstoff, Sauerstoff und FRG ist so ausgewählt, dass ein angereichertes Rauchgas 35 erzeugt wird, um die Gewinnung von Gas und Schweröl aus dem Inneren einer Formation, die diese enthält, zu optimieren, wie ausführlicher hierin im Folgenden erörtert wird.
  • Der Brennstoff 20, der in einem beliebigen Luft- oder Sauerstoffgemisch enthalten ist, kann ausgewählt sein aus einem beliebigen geeigneten Kohlenwasserstoffbrennstoff, wobei nicht einschränkende Beispiele Erdgas, Bitumen, Brennöl, Schweröl, Restöl, emulgierten Brennstoff, mehrphasigen Feinstatomrückstand (MSAR, eine Marke von Quadrise Canada Fuel Systems), Asphaltene, Petrolkoks, Kohle und Kombinationen davon umfassen.
  • Rauchgas 35 aus dem System 12 wird in einem Behandlungsprozessschritt 14 vor der Injektion in einer Formation behandelt oder modifiziert. Durch die Behandlungseinheit 14 erzeugte Nebenprodukte können gegebenenfalls gewonnen werden. Dieses Rauchgas kann zahlreiche gasförmige Verbindungen einschließlich u.a. Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Stickstoffoxide, Wasserstoff, Schwefeldioxid und Synthesegas enthalten. Unter Verbrennungsbedingungen mit überschüssigem Sauerstoff, unter welchen Sauerstoffmengen in dem Rauchgas 35 vorliegen, enthält das Rauchgas 35 hauptsächlich Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserdampf. Das behandelte Injektionsgas 45 wird in Gas- und Schwerölformation(en) injiziert, welche allgemein durch Bezugszeichen 18 bezeichnet sind, welches in dem Beispiel als eine SAGD (dampfunterstützte Gravitationsdrainage)-Formation gezeigt ist. Dieses Verfahren umfasst die Verwendung von Dampf zur Förderung der Verminderung der Viskosität von zähflüssigen Kohlenwasserstoffen, um die Fließfähigkeit zu fördern. Diese Formationen enthalten auch Erdgas, Bitumen und eine Vielfalt von anderen Kohlenwasserstoffen, welche verwertbares Material aufweisen, welche jedoch bisher nur in geringem Maß wirtschaftlich waren oder deren Gewinnung bisher finanzwirtschaftlich undurchführbar war. Dampf 16 aus System 12 wird in die Formation 18, wie veranschaulicht, eingeführt.
  • Das Gas in der Formation 18 ist nunmehr in einer effizienten Art und Weise im Hinblick auf den Rauchgas-Kreislauf in Kombination mit der Injektion des modifizierten Rauchgases 45 gewinnbar. Die Vereinigung dieser Prozessschritte hat zu dem Erfolg der vorliegenden Erfindung geführt. Vorteilhafterweise können die hierin dargelegten Verfahren nicht nur bei Formationen angewendet werden, in welchen Gas oberhalb von Bitumen vorliegt, sondern auch bei geographisch benachbarten Formationen, die Gas, Bitumen oder eine Kombination davon enthalten. Als nicht einschränkendes Beispiel können seitlich oder senkrecht versetzte Formationen ebenso ausgebeutet werden. Dies ist in 1 allgemein gezeigt und durch Bezugszeichen 18' bezeichnet. Modifiziertes Rauchgas kann in 18' bei 45' injiziert werden. Die Vorteile der vorliegenden Technologie kommen auch leerstehenden SAGD-Kammern oder Abschlämmungen zugute, wobei Rauchgas nicht nur zum Beibehalten von Schweröl-Gewinnung, sondern auch zum Verdrängen des Schweröls injiziert werden kann.
  • Erdgas 25, welches aus Formation 18 verdrängt wurde, wird gesammelt und kann zusätzlichen Grundprozessschritten unterzogen werden oder ein Teil kann in das System als Brennstoff zur Dampferzeugung rezirkuliert werden. Dieser letzte Schritt ist nicht in 1 gezeigt, liegt jedoch innerhalb des Wissens eines Fachmanns.
  • Fließfähige Produktionsfluide, die Bitumen enthalten und durch Bezugszeichen 22 bezeichnet sind, werden anschließend einem Ölbehandlungsprozessschritt 24 unterzogen, wobei das Bitumen 26 für die Entfernung von mitgeführtem Wasser zur Herstellung eines verkäuflichen Produktes verarbeitet wird. Hergestelltes Wasser 26 wird weiter in einer geeigneten Wasserbehandlungseinheit 28 zur Entfernung von Bitumen, Härteverbindungen, Silika und anderen unerwünschten Verbindungen behandelt, wodurch das Wasser als Kesselspeisewasser 30 geeignet wird.
  • Zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses können beliebige geeignete Wasserbehandlungs-Prozessschritte eingesetzt werden. Zur Herstellung von Dampf 16 kann das Kesselspeisewasser 30 anschließend in System 12 rezirkuliert werden. Darüber hinaus kann zur Steigerung der Effizienz auch Wasser, welches aus dem Prozessschritt der Rauchgasbehandlung entstanden ist und durch Bezugszeichen 52 dargestellt ist, in 28 rezirkuliert werden.
  • Nachdem das Gesamtverfahren allgemein erörtert worden ist, werden zahlreiche, dem Verfahren zuzuschreibende Vorteile gezeigt. Diese umfassen:
    • i) eine effiziente und umweltverträgliche Beseitigung von schädlichem Rauchgas;
    • ii) verbesserte Gasgewinnung aus der Formation;
    • iii) verbesserter Prozesschritt der Gewinnung durch Wärme zur Erzeugung von mehr Bitumen pro Dampfeinheit;
    • iv) Kohlendioxidmaskierung zur Verminderung von THG-Emissionen;
    • v) volumetrischer Austausch innerhalb der Formation; und
    • vi) eine beliebige Kombination dieser Merkmale.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist nun eine ausführlichere schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Luftabscheideeinheit 40 zur Gasabtrennung vor der Injektion von Brennstoff und Sauerstoff in das Dampferzeugungssystem 12 bereitgestellt. Gegebenenfalls ist ein Rauchgas-Rezirkulations (FGR)-Kreislauf für das System 12 bereitgestellt. Die Rezirkulation von Rauchgas ist zur Verminderung der Temperatur des Verbrennungsbereiches in dem System 12 geeignet, um über den gesamten Bereich des Sauerstoffeintrags im Vergleich zur in dem Dampferzeugungsverfahren verwvendeten Verbrennungsluft eine kompatible Leistung des Dampferzeugers aufrechtzuerhalten. Ohne die Rezirkulation des Rauchgases (FGR) für höhere Sauerstoffkonzentrationen würde die Temperatur des Wärmeerzeugers die Grenzen der Ausgestaltung der Dampferzeuger überschreiten. Rauchgas, welches aus dem Kreislauf austritt, wird in Behandlungseinheit 14 verarbeitet, wobei es einer Partikelentfernung unterzogen wird, wie z.B. elektrostatische Abscheidung oder mittels eines Filtersacks für Gasreinigung 44, wobei Asche an 46 entfernt wird. Das so behandelte Gas wird vor dessen Kompression an 48 abgeschreckt und weiterhin an 50 entwässert. Wasser 52 aus dem Prozessschritt kann in die Wasserbehandlungseinheit 28 oder zu einem hierin im Folgenden erörterten MSAR-Zubereitungsabschnitt 70 zirkuliert werden. Nebenproduktgas aus 14 kann, sofern es hergestellt wird, abgetrennt und aus dem Rauchgas gewonnen werden und für weitere Prozessschritte, wie z.B. CO-Brennstoff für Prozessöfen oder -kessel, SO2 für den kommerziellen Vertrieb oder H2-Wasserstoffzufuhr zur Veredelung von Bitumen verwendet werden.
  • In diesem Beispiel kann Bitumen, welches die Ölbehandlung 24 verlässt, in einer teilweisen oder vollständigen Veredelungsvorrichtung 56 verarbeitet werden, wobei teilweise veredeltes Bitumen oder synthetisches Rohöl an 58 abgeleitet wird und ein Kohlenwasserstoff-Gemisch, welches aus Bitumen, Restöl, Asphaltenen oder Koks etc. besteht, kann weiterhin zu MSAR verarbeitet werden, ein effizienter Brennstoff, der ausführlich in US Patent Nr. 6,530,965 erörtert wird, und im Wesentlichen ein vordispergiertes Restöl in einer wässrigen Matrix umfasst, welche die Brennstoffkosten zum Betreiben des Dampferzeugungssystems beträchtlich vermindert. Herkömmlicherweise wurde Letzteres mit Erdgas durchgeführt, wobei die Kosten von Erdgas die Kosten, die mit der Verwendung von MSAR einhergehen, beträchtlich übersteigen. Als eine Möglichkeit kann der Brennstoff durch die Brennstoffe, die bisher gelehrt wurden, ersetzt oder angereichert werden.
  • 3 und 4 veranschaulichen graphisch den Sauerstoffverbrauch für die Anreicherung von Rauchgas-Kohlendioxid auf trockener bzw. feuchter Basis. Wenn reiner Sauerstoff in den Dampferzeuger-Prozessschritt eingeführt wird, enthält das Rauchgas 35 für eine vorgegebene Menge von Kohlendioxid weniger Stickstoff. Daher ist sowohl das Volumen an Rauchgas vermindert als auch die Konzentration von Kohlendioxid in dem Injektionsbehandelten Gas 45 ansteigend. Zum Beispiel nähert sich unter Bezugnahme auf 3 die verwendete Sauerstoffkonzentration auf trockener Basis an 100 % (0 % Verbrennungsluft) an, wenn sich die Zusammensetzung des behandelten Rauchgases nahe 100 % CO2 annähert, wobei die Zusammensetzung als Nebenverbindungen Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid etc. umfasst. 3 stellt die Hauptzusammensetzung des behandelten Injektionsgases 45 dar. Unter Bezugnahme auf 4 ist die Hauptzusammensetzung des Rauchgasstroms 35 vor der Rauchgasbehandlung in 14 graphisch veranschaulicht.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Kreislaufs zur dampfunterstützten Herstellung von Erdgas. In dem Beispiel kann mindestens ein Teil des verdrängten Erdgases 20 als Brennstoff zum Betreiben des Dampferzeugungssystems 12 rezirkuliert werden. Dies ist durch Bezugszeichen 60 bezeichnet. Das angereicherte Injektionsrauchgas, welches so eingestellt werden kann, dass es zwischen 30 % und 50 % Stickstoff und zwischen 70 % und 50 % Kohlendioxid enthält, wird zum Verdrängen der hergestellten Fluide, Bitumen, Erdgas, Wasser etc., welche zum Veredeln an 62 verarbeitet werden, injiziert. Die Wahl der an 62 durchgeführten Prozessschritte hängt von den gewünschten Produkten ab.
  • Gewonnenes Wasser 52 aus der Rauchgasbehandlungseinheit 14 kann zu 62 rezirkuliert werden.
  • In 6 wird die Dampferzeugung durch Nutzung eines flüssigen alternierenden Brennstoffes, welcher in dem Beispiel als Bitumen oder Schweröl-Brennstoff gezeigt wird, erreicht, oder das Bitumen oder Schweröl wird alternativ in einen Emulsionsbrennstoff umgewandelt. Verarbeitetes Bitumen, welches aus der zentralen Behandlungsanlage 62 an Leitung 66 austritt, kann nur an Leitung 68 direkt im Hinblick auf einen Teil des Materials als Schwerölbrennstoff abgeleitet werden, oder alternativ in eine Emulsionseinheit zur Erzeugung von alternierendem Brennstoff gelenkt werden. Die Emulsionseinheits-Stufe ist mit 70 bezeichnet. Eine zusätzliche, an 52 gewonnene und zirkulierte Wassermenge kann abgeleitet und über Leitung 72 in die Einheit 70 eingeführt werden. In der Emulsionsbrennstoffeinheit werden geeignete Chemikalien zu dem Bitumenmaterial (grenzflächenaktive Stoffe etc.) hinzugefügt, um den alternierenden Brennstoff zu erzeugen. Sobald der alternierende Brennstoff, der aus der Einheit an 74 austritt, zubereitet ist, kann dieser als Brennstoff zum Betreiben des Dampferzeugungssystems 12 eingeführt werden. Die Erdgaszufuhr aus dem verdrängten Gas in der Zubereitung 18, die als Brennstoff verwendet wird, wird beendet und das Verfahren vermindert die Menge an Erdgas nicht beliebig weiter. Auf diese Art und Weise beruht das Verfahren einfach auf alternierendem Brennstoff, welcher durch das Verfahren selbst erzeugt wird, sobald die Emulsionseinheit betriebsbereit und stabilisiert ist.
  • In 7 ist eine Variation von 6 gezeigt, wobei gezeigt ist, dass eine Bitumen-Veredelungsvorrichtung 76 zu dem Grundprozessschritt der zentralen Behandlungsanlage hinzugefügt ist. Materialien, die die zentrale Behandlungsanlage 66 verlassen, werden in der Veredelungsvorrichtung 76 veredelt, um Schwerrestöl zuzubereiten, welches an 80 austritt, und welches wiederum zu einem emulgierten alternierenden Brennstoff zubereitet werden kann und in das Dampfsystem 12, wie oben mit Bezug auf 6 erwähnt, eingeführt werden kann. Anschließender Nutzen kann aus der Veredelung der Bitumenqualität zu entasphaltiertem Öl oder synthetischem Rohöl gezogen werden.
  • In 8 wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer herkömmlichen Gascogenerations (COGEN)-Anlage 600 eingesetzt, um den gesamten Gewinnungsprozessschritt von Schweröl durch Wärme zu steigern. Auf einzigartige Weise können die Dampferzeuger 12, wie zuvor beschrieben, zweckmäßig mit dem COGEN-Wärmegewinnungs-Dampferzeuger (HRSG) ausgestattet werden, um den erforderlichen gesamten Injektionsdampf herzustellen und die erforderliche Energie zum Betreiben der behandelten Injektions-Rauchgaskompressoren bereitzustellen, wenn die vorliegende Ausführungsform kombiniert wird.
  • 9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, wobei die Dampferzeuger 12 mit einer COGEN-Anlage 600 zur Erzeugung von Strom kombiniert werden. Der erzeugte Strom kann zum Betreiben der behandelten Rauchgaskompressoren sowie zur Versorgung der gesamten Einrichtung 10 mit Energie verwendet werden, um energieunabhängig zu sein.
  • Verfahren zur Gewinnung von Erdgas und Bitumen durch Wärme aus einer Formation enthalten Letzteres. Die Verfahren umfassen eine Reihe bestehender, jedoch bisher nicht kombinierter Technologien. Ein modifiziertes Rauchgas aus den Dampferzeugern, welches herkömmlicherweise in einem SAGD-Gewinnungsprozessschritt verwendet wird, wird in die Formation zur Steigerung der Gewinnung injiziert, wobei die u.a. hergestellten Fluide, Erdgas, Bitumen weiterverarbeitet werden. Die Injektion des Rauchgases wird zweckmäßig verwendet und dient weiterhin dazu, die Formation erneut unter Druck zu setzen, welche sonst einem Druckabfall ausgesetzt ist, wenn Erdgas erschöpft ist. Entsprechend werden umweltbedingte und wirtschaftliche Vorteile mit der Methodik verwirklicht.

Claims (25)

  1. Verfahren zur Gewinnung von Schweröl und Bitumenöl aus einer unterirdischen Formation, welche Schweröl und Bitumen enthält, umfassend: Bereitstellen eines Brennstoffs; Verbrennen des Brennstoffs in einem Rauchgas-Rezirkulationskreislauf zur Herstellung von Rauchgas zur Injektion in die Formation; und Injizieren des Rauchgases in die Formation zur Verdrängung von Schweröl und Bitumen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff ein fossiler Brennstoff ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Brennstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Erdgas, Brennöl, Schweröl, Bitumen, Restöl, emulgiertem Brennstoff, mehrphasigem Feinstatomrückstand, Asphaltenen, Petrolkoks, Kohle und Kombinationen davon.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Brennstoff in einem Dampferzeuger mit Sauerstoff und Luft verbrannt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend den Schritt des Modifizierens des Brennstoffes vor der Injektion in die Formation.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend das Entfernen von Nebenproduktgas, welches während des Modifikationsschrittes erzeugt wurde.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Nebenproduktgas mindestens ein Nebenproduktgas von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Stickstoffoxiden, Schwefeloxiden und Kohlendioxid umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, umfassend das Entfernen von Feinstasche.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Schritt des Modifizierens des Brennstoffes die Grundprozessschritte Vereinzelung, Abschrecken, Kompression und Dehydratisierung umfasst.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei modifiziertes Rauchgas zum erneuten Unterdrucksetzen der Formation und zum Freisetzen des Erdgases innerhalb der Formation in die Formation injiziert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schweröl aus der Formation verdrängt wird, während diese erneut unter Druck gesetzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend den Schritt des Modifizierens des verdrängten Schweröls mit veredelnden Grundprozessschritten.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die veredelnden Grundprozessschritte das Entfernen von Wasser aus dem Öl, welches aus der Formation verdrängt wird, umfassen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei mindestens ein Teil des entfernten Wassers in den Dampferzeuger rezirkuliert wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei mindestens ein Teil des Restöls aus dem veredelten Schweröl zu einem mehrphasigen Feinstatomrückstand zur Verwendung als Brennstoff umgewandelt wird.
  16. Verfahren zur Gewinnung von Gas und Bitumen aus mindestens einer Formation ausgewählt aus einer dampfunterstützten Gravitationsdrainage-Formation, die innerhalb des Volumens der Formation oberhalb von Bitumen Gas enthält sowie aus einer geographisch benachbarten Formation, umfassend; Bereitstellen eines Rauchgas-Rezirkulationskreislaufes zur Herstellung von modifiziertem Rauchgas; Injektion des modifizierten Rauchgases in das Volumen mit einem Druck, welcher zur Verdrängung des Gases oberhalb des Bitumens und zur Verdrängung des Bitumens aus der Formation ausreichend ist; Gewinnung des verdrängten Gases und des verdrängten Bitumens; und erneutes Unterdrucksetzen des Volumens auf einen Druck oder Beibehalten des Drucks des Volumens bei einem Druck mit dem modifizierten Rauchgas, der im Wesentlichen gleich ist wie der Druck vor der Injektion des modifizierten Rauchgases.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das verdrängte Gas Erdgas umfasst, das nicht in direktem geologischen Kontakt mit dem Bitumen steht.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, weiterhin umfassend den Schritt der Bildung einer Zusammensetzung des modifizierten Rauchgases zum Maximieren des Volumens des verdrängten Gases.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei im Anschluss an die Gewinnung des verdrängten Gases zum weiteren Maskieren von Treibhausgasen THG die Injektion des modifizierten Rauchgases bis zu einem Druck fortgesetzt wird, der im Wesentlichen gleich ist wie der ursprüngliche geologische Druck.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Schritt der Bildung einer Zusammensetzung des modifizierten Rauchgases das Beibehalten einer Sauerstoffkonzentration in dem modifizierten Rauchgas umfasst, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer überschüssigen, stöchiometrischen und substöchiometrischen Sauerstoffkonzentration.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Zusammensetzung des modifizierten Rauchgases zwischen 0 Volumen-% und 79 Volumen-% Stickstoff umfasst.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, weiterhin umfassend den Schritt der Nebenproduktgaserzeugung aus dem modifizierten Rauchgas.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Nebenproduktgas mindestens ein Nebenproduktgas aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickstoffoxiden, Schwefeloxiden und Kohlendioxid umfasst.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei der Rauchgas-Rezirkulationskreislauf mit einem Kohlenwasserstoff-Brennstoff betrieben wird, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Erdgas, Brennöl, Schweröl, Bitumen, Restöl, Vakuumrestöl, emulgiertem Brennstoff, mehrphasigem Feinstatomrückstand, Asphaltenen, Petrolkoks, Kohle und Kombinationen davon.
  25. Verfahren zur Gewinnung von Gas und Bitumen aus mindestens einer Formation ausgewählt aus einer dampfunterstützten Gravitationsdrainage-Formation, die innerhalb des Volumens der Formation Gas oberhalb von Bitumen enthält, sowie aus einer geographisch benachbarten Formation, umfassend; einen Schritt der Dampferzeugung zur Erzeugung von Dampf zur Injektion in die Formation; einen Rauchgas-Rezirkulationsschritt zum Modifizieren von Rauchgas zur Injektion in die Formation; einen Injektionsschritt zum Injizieren von modifiziertem Rauchgas in die Formation zum Verdrängen von Gas oberhalb des Bitumens und zum Beibehalten des Drucks der Formation oder zum erneuten Unterdrucksetzen der Formation; und einen Verarbeitungsschritt zum Verarbeiten des hergestellten verdrängten Gases und der Flüssigkeit, die aus dem Injektionsschritt freigesetzt wurde.
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