DE102010052260A1

DE102010052260A1 - Ausförderung von Erdgas enthaltenden Lagerstätten mit Wasserstoff und dessen Rückgewinnung

Info

Publication number: DE102010052260A1
Application number: DE102010052260A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Mit Hilfe des im Vergleich zu Methan achtmal leichteren Wasserstoff wird die Erdgaslagerstätte ausgefördert. Der Wasserstoff verdrängt das Erdgas. Kommt an der Förderstelle Wasserstoff oder ein Wasserstoff/Erdgasgemisch an, so wird, indem man zum Beispiel das Erdgas in einem Kälteaggregat verflüssigt, der gasförmige Wasserstoff abgetrennt. Der so erhaltene Wasserstoff kann dann zur weiteren Ausförderung in die Lagerstätte zurückgeleitet oder anderen Verwendungen zugeführt werden.

Description

Bei der Ausförderung von Erdgas werden in der Regel Gase verwendet, welche sich bezüglich ihrer Dichte deutlich vom Erdgas unterscheiden, wie zum Beispiel Kohlendioxid. So wird je nach dem durch das eingeleitete Gas erzeugten Dichtegradient in der Lagerstätte das Erdgas entweder nach oben oder nach unten herausgedrückt. Ein besonders geeignetes Gas zur Ausförderung ist der Wasserstoff, da er nur 1/8 der Dichte des Erdgases besitzt. Der Wasserstoff kann aus dem Erdgas selbst oder aus erneuerbaren Energien gewonnen werden.
An der Förderseite wird dann früher oder später ein Gemisch aus Wasserstoff und Erdgas ankommen. Zwar könnte der Wasserstoff als gleichfalls brennbares Gas im Gemisch mit Erdgas verbleiben, doch ist sein Unterschied bezüglich Brennwert, Sauerstoffverbrauch und Dichte so groß, dass an der Verbrauchsstelle und beim Verbrennen sowie auch bei der Abrechnung mit Problemen gerechnet werden muss. Hinzu kommt, dass man den Wasserstoff entweder herbeischaffen oder aus gefördertem Erdgas herstellen muss. Daher ist es von Vorteil, aus dem geförderten Erdgas/Wasserstoffgemisch den Wasserstoff abzutrennen und ihn vorzugsweise wieder zur weiteren Ausförderung in die Erdgaslagerstätte zurückzuleiten. Der in die Lagerstätte eingeleitete Wasserstoff kann entweder durch chemische Umsetzung aus (an der Lagerstätte gefördertem) Erdgas bzw. Methan oder als Sekundärenergieträger aus erneuerbaren Energien wie z. B. Solar- und Windenergie oder Biomasse hergestellt werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Ausförderung von Erdgas mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet dass der Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet/eingepresst wird und an anderer Stelle der Lagerstätte das Erdgas entnommen/gefördert wird und beim Auftreten eines Erdgas/Wasserstoffgemisches an der Förderstelle der Wasserstoff vom Erdgas getrennt und vorzugsweise wieder in die Lagerstätte zurückgeleitet wird.
Bevorzugt wird, den leichteren Wasserstoff im oberen Bereich der Lagerstätte einzuleiten und das Erdgas oder Erdgas/Wasserstoffgemisch im unteren Bereich der Lagerstätte zu entnehmen. Ebenfalls bevorzugt sollten der Punkt der Einleitung von Wasserstoff und der Punkt der Entnahme von Erdgas oder Erdgas/Wasserstoffgemisch in der Lagerstätte möglichst weit auseinander liegen.
Hierbei ist es, da der Wasserstoff etwa 100° tiefer siedet als Methan (Siedepunkt Methan: –161°C), der Hauptkomponente von Erdgas, von Vorteil, das Erdgas nach Verflüssigung abzuscheiden. Der als Gas zurückbleibende Wasserstoff wird vorzugsweise wieder in die Erdgaslagerstätte eingeleitet, kann aber auch einer anderen Verwendung zugeführt werden. So kann der Wasserstoff zum Beispiel nur teilweise abgetrennt werden und – bei Bedarf – dem geförderten Wasserstoff/Erdgasgemisch zur Aufrechterhaltung eines konstanten Mischungsverhältnisses und damit einer gleichbleibenden Qualität zugesetzt werden. Es ist nicht von Bedeutung, ob assoziiertes oder nicht assoziiertes Erdgas gefördert wird. Im Falle von assoziiertem Erdgas kann nach Abtrennung des flüssigen Erdöles sowie gegebenenfalls der Kondensate, aus dem Erdgasanteil der Wasserstoff erfindungsgemäß abgetrennt und in die Lagerstätte zurückgeleitet werden. Bei der erfindungsgemäßen Ausförderung von assoziiertem Erdgas kann auch nur das Erdöl zusammen mit dem Kondensat abgetrennt und das gasförmig verbliebene Methan zusammen mit dem Wasserstoff in die Lagerstätte zurückgeleitet werden.
In allen Fällen, wo auf der Förderseite abgetrenntes Gas in die Lagerstätte zurückgeleitet wird, wird soviel „neuer” Wasserstoff zugesetzt, dass sich in der Lagerstätte der gewünschte Innendruck einstellt.
„Neuer” Wasserstoff bedeutet hier: Wasserstoff, welcher der Lagerstätte zugeführt wird oder aus gefördertem Erdgas hergestellt wird. Der von Außen zugeführte, „neue” Wasserstoff stammt vorzugsweise aus erneuerbaren Energien, z. B. wird er aus Wind- oder Solarstrom durch Wasserelektrolyse hergestellt. Der „neue” Wasserstoff aus gefördertem Erdgas wird vorzugsweise in einem Dampfreformer hergestellt. Hierbei entsteht z. B. aus Methan das vierfache Gasvolumen an Wasserstoff.
„Neuer” Wasserstoff wird hauptsächlich in die Lagerstätte eingepresst, um dort den zur gleichmäßigen Erdgasförderung notwendigen Druck zu gewährleisten. Er kann jedoch auch einem geförderten Erdgas/Wasserstoff-Gemisch zugesetzt werden, um eine gleichmäßige Wasserstoffkonzentration im gelieferten Erdgas zu erreichen. Da nämlich der Wasserstoff sich nicht gleichmäßig in der Lagerstätte verteilt, wird auch ein fluktuierendes Erdgas/Wasserstoff-Gemisch gefördert. Will man ein Gemisch mit gleichbleibender Qualität liefern, so muss man aus dem geförderten Erdgas/Wasserstoff-Gemisch fallweise – je nach Wasserstoffkonzentration – Wasserstoff erfindungsgemäß abtrennen, oder man muss „neuen” Wasserstoff hinzufügen.
„Neuer” Wasserstoff unterscheidet sich so vom erfindungsgemäß (auf der Förderseite) abgetrennten und damit rückgewonnenen Wasserstoff, welcher vorzugsweise in die Lagerstätte zurückgeleitet wird.
Als Geräte zur erfindungsgemäßen Ausförderung von Erdgas werden benötigt:

– Gerät zum Einleiten/Einpressen von Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte,
– Gerät zur Förderung von Erdgas oder Erdgas/Wasserstoffgemischen aus der Erdgaslagerstätte,
– Gerät zur Trennung von Wasserstoff und Erdgas, vorzugsweise ein Kälteaggregat, welches das Erdgas verflüssigt und als Flüssigkeit vom gasförmigen Wasserstoff abtrennt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ferner eine Kombination von Geräten, welche ein Gerät zum Einleiten/Einpressen von Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte, ein Gerät zur Förderung von Erdgas oder Erdgas/Wasserstoffgemischen sowie ein Gerät zur Trennung von Erdgas und Wasserstoff, vorzugsweise einem Kälteaggregat zur Verflüssigung des Erdgasanteiles, umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren, bzw. Gerät dient zur Ausförderung von Erdgas mit Hilfe des achtmal leichteren Wasserstoffes. Kommt dann der Wasserstoff in Mischung mit dem Erdgas an der Förderstelle an, so wird er vom Erdgas getrennt, vorzugsweise durch Verflüssigung des Erdgasanteiles oder des Kondensates und der in der Gasphase verbleibende Wasserstoff kann zur weiteren Ausförderung in die Lagerstätte zurückgeleitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Vorteil dort verwendet, wo das Erdgas oder Anteile des Erdgases ohnehin zum Transport oder zur Lagerung verflüssigt werden. Hier kann ohne zusätzlichen Aufwand der Wasserstoff, gegebenenfalls zusammen mit dem Methan, abgetrennt werden.
Der Vorteil von Wasserstoff gegenüber allen anderen Gasen ist, dass nach Beendigung der Ausförderung mit der vormaligen Erdgaslagerstätte ein mit dem Sekundärenergieträger Wasserstoff gefüllter Speicher für erneuerbare Energien zur Verfügung steht. Der Speicher kann dann die meteorologisch und klimatisch bedingten Leistungsschwankungen bei erneuerbaren Energien abpuffern Solange Wasserstoff aus Wind- oder Solarenergie eingeleitet wird, kann Wasserstoffgas nach Bedarf gefördert und in das Gasnetz eingeleitet werden.

Claims

Verfahren zur Ausförderung von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet/eingepresst wird, dort das Erdgas verdrängt und, sofern er sich in der Lagerstätte mit dem Erdgas vermischt, aus dem geförderten Erdgas/Wasserstoffgemisch der Wasserstoff vom Erdgas abgetrennt wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff als Gas abgetrennt wird, nachdem das Erdgas in einem Kälteaggregat verflüssigt wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Wasserstoff wieder in die Erdgaslagerstätte eingeleitet/eingepresst wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in den oberen Bereich der Lagerstätte eingeleitet wird und das Erdgas im unteren Bereich entnommen wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff durch chemische Reaktion aus Methan, vorzugsweise in einem Dampfreformer, gewonnen wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff als Sekundärenergieträger aus erneuerbaren Energien gewonnen wird.
Verfahren zur Ausförderung von Erdgas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Förderung von assoziiertem Erdgas das flüssige Erdöl vom Erdgas abgetrennt wird.
Gerätekombination zur Ausförderung von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätekombination ein Gerät zum Einleiten/Einpressen von Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte, ein Gerät zur Förderung von Erdgas oder Erdgas/Wasserstoffgemisch aus dieser Lagerstätte sowie ein Gerät zur Trennung von Erdgas und Wasserstoff, vorzugsweise ein Kälteaggregat zur Verflüssigung von Erdgas mit Ableitung des gasförmigen Wasserstoffes, umfasst.
Gerätekombination gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des einzuleitenden Wasserstoffes ein Gerät zur chemischen Umsetzung von Erdgas (Methan) zu Wasserstoff, vorzugsweise ein Dampfreformer, hinzugefügt wird.