DE10358095B4

DE10358095B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Stoffgemischen

Info

Publication number: DE10358095B4
Application number: DE10358095A
Authority: DE
Inventors: Karl Reinhard Zeiss; Klaus Kahler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: WO2005056724A2; DE10358095A1; WO2005056724A3

Abstract

Verfahren zum Trennen von in Lagerstätten (100) vorliegenden Stoffgemischen (2) aus festen Bestandteilen (4) und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen (3) wie Öl oder Bitumen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Lagerstätte (100) des Stoffgemisches (2) mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlungsenergie (6) so weit erwärmt wird, bis das Stoffgemisch (2) eine pumpbare Viskosität erreicht hat und dass zumindest die flüssigen Bestandteile (3) des Stoffgemisches (2) wenigstens teilweise aus der Lagerstätte (100) abgepumpt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von in Lagerstätten vorliegenden Stoffgemischen aus festen Bestandteilen und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen wie Öl oder Bitumen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Verfahren sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren sind bereits bekannt. Dabei wird Rohöl oder Bitumen beispielsweise aus Ölsand, welcher aus Sedimenten wie Sand und dergleichen festen Bestandteilen sowie einem Anteil an flüssigem oder verflüssigbarem Öl und/oder Bitumen besteht, aus natürlichen Lagerstätten gewonnen, indem der Ölsand beispielsweise in Tagebauen abgebaut, über Rohrleitungen oder mit Hilfe von Fahrzeugen abtransportiert und danach industriell getrennt wird. Die Trennung geschieht dabei in speziellen, industriellen Anlagen, in denen das Öl oder Bitumen beispielsweise mittels Lösungsmitteln wie Natronlauge aus dem Ölsand ausgewaschen wird.

Der Abbau des Ölsands in Tagebauen oder auch unter Tage mit den bekannten Verfahren ist sehr aufwendig, ist oft je nach Höhe des Ölanteils im Sand wenig wirtschaftlich und belastet die Umwelt vergleichsweise stark. So wird beispielsweise zum Abbau von Ölsand mit Hilfe von in die Lagerstätte unter hohem Druck stehendem eingepresstem Heißdampf versucht, die Viskosität des Öls im Ölsand herabzusetzen und es dadurch fließfähig zu machen und auch teilweise eine Emulsion aus Öl und Wasser zu erzeugen. Das Öl sowie der im Erdreich zu Wasser kondensierte Heißdampf fließen nach unten ab und werden mit Hilfe eines geschlossenen Rohrsystems mit außenseitigen Löchern durch den Drainage-Effekt des Rohres unterhalb der Lagerstätte aufgefangen. Dieses Verfahren ist durch die Verlegung des benötigten Rohrsystems aufwendig. Durch den im Ölsand kondensierenden Heißdampf und das darin teilweise enthaltene Öl, welches nicht durch das Rohrsystem aufgefangen wird, kann außerdem das Grundwasser im Bereich der Lagerstätte verunreinigt werden.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches mit vergleichsweise geringem Aufwand eine wirtschaftliche Ausbeutung von Ölsand-Lagerstätten ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung insbesondere vor, dass ein Bereich der Lagerstätte des Stoffgemisches mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlungsenergie so weit erwärmt wird, bis das Stoffgemisch eine pumpbare Viskosität erreicht hat und dass zumindest die flüssigen Bestandteile des Stoffgemisches wenigstens teilweise aus der Lagerstätte abgepumpt werden. Durch die Erwärmung wird die Viskosität des Öl-Anteils beziehungsweise des Anteils flüssiger oder verflüssigbarer Kohlenwasserstoffe des Stoffgemisches so niedrig, dass entweder ein Abpumpen des dadurch insgesamt pumpfähig ge wordenen Stoffgemisches möglich ist oder dass durch die Erwärmung eine zumindest teilweise selbsttätige Trennung der flüssigen von den festen Bestandteilen in dem erwärmten Bereich der Lagerstätte stattfindet und ein Abpumpen der flüssigen Bestandteile während und/oder nach der Erwärmung mit einem vergleichsweise geringen Anteil von festen Bestandteilen möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn als elektromagnetische Strahlungsenergie Mikrowellenstrahlung verwendet wird. Mikrowellen können vergleichsweise tief oder weit in das Stoffgemisch eindringen, wobei die dazu benötigte Energie vergleichsweise gering ist. Durch die Mikrowellenstrahlung werden in vorteilhafter Weise vor allem organische Bestandteile, also die Kohlenwasserstoffe wie Öl oder Bitumen in dem Stoffgemisch stärker erhitzt als die festen Bestandteile wie Sand oder andere Sedimente oder Gesteine.

Zweckmäßig ist es, wenn flüssige Bestandteile und feste Bestandteile des Stoffgemisches innerhalb der Lagerstätte oder direkt benachbart zu der Lagerstätte voneinander getrennt werden. Dadurch kann diese Trennung so schnell wie möglich nach dem Abbau des Stoffgemisches erfolgen, bevor ein Abkühlen des Stoffgemisches und eine damit verbundene Erhöhung der Viskosität stattfindet, wodurch die Trennung erschwert würde. Erfolgt die Trennung der flüssigen und festen Bestandteile des Stoffgemisches nahe oder in der Lagerstätte, sind auch die Transportwege von der Lagerstätte zum Ort der Trennung kurz oder sehr kurz.

Dabei kann ein Transport des Stoffgemisches vorteilhaft so erfolgen, dass das in seiner Viskosität verminderte Stoffgemisch zu einer Trenneinrichtung gefördert oder befördert wird. Bei spielsweise kann eine Förderung mittels Rohrleitungen geschehen, durch die das Stoffgemisch gepumpt wird oder das Stoffgemisch kann über Förderbänder zu der Trenneinrichtung gefördert werden.

Bei der Trennung ist es zweckmäßig, wenn die festen Bestandteile aus den flüssigen Bestandteilen ausgesiebt und/oder ausgefiltert werden. Durch eine solche Trennung mittels an sich bekannter Verfahren der Siebung und Filterung können auch große Mengen des Stoffgemisches vergleichsweise schnell und gründlich gefiltert werden.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Siebung oder Filterung in mehreren Schritten oder Stufen erfolgt. Je nach Zusammensetzung insbesondere der festen Bestandteile des Stoffgemisches und nach der Höhe des Anteils von festen Bestandteilen im Stoffgemisch kann eine mehrstufige Siebung und/oder Filterung die Trennung des Stoffgemisches beschleunigen und verbessern, wobei dadurch vor allem die Durchflussmenge pro Zeiteinheit vergrößert werden kann. Beispielsweise können erst grobkörnige Komponenten ausgesiebt, danach feinere Komponenten mit feineren Sieben und nachfolgend feinste Komponenten mittels Filtern aus dem dann vergleichsweise niedrig viskosen Stoffgemisch gefiltert werden.

Für eine Verbesserung der Fließfähigkeit des Stoffgemisches, beispielsweise in Rohrleitungen oder im Bereich vor oder in der Trenneinrichtung ist es zweckmäßig, wenn das Stoffgemisch während der Förderung und/oder während der Siebung oder Filterung mittels Schwingungsenergie, insbesondere Ultraschall beaufschlagt wird. Dadurch können tote Zonen, beispielsweise in Eckräumen, in denen sich das Stoffgemisch weniger bewegt als im Hauptstrom, von Stoffgemisch befreit werden, in dem es durch Vibration herausfallen und danach vom Hauptstrom mitgenommen werden kann.

In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft, wenn Bereiche vor einem oder mehreren Sieb- oder Filterelementen zur Aussiebung oder Ausfilterung der festen Bestandteile aus den flüssigen Bestandteilen zyklisch wiederkehrend oder bei Bedarf vorzugsweise durchgängig gehalten werden. Dies kann mittels Schwingungsenergie und/oder mechanischer Werkzeuge geschehen. Dadurch kann ein Anhaften von insbesondere festen Bestandteilen des Stoffgemisches an oder in den Sieben oder Filtern verhindert werden, wobei derartige Anhaftungen durch das zeitweise oder auch bei Bedarf ständig vibrierende oder schwingende Sieb oder Filter abgelöst werden können. Auch hier kann die Frequenz der Schwingungen im Ultraschallbereich liegen, wodurch eine Lockerung der Anhaftungen sehr schnell und für die Siebe oder Filter schonend erfolgen kann.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn an einer Vorrichtung zum Trennen von in Lagerstätten vorliegenden Stoffgemischen aus festen Bestandteilen und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen wie Öl oder Bitumen eine Strahlungsquelle zur bereichsweisen Erwärmung des Stoffgemisches mittels elektromagnetischer Strahlung in der Lagerstätte vorgesehen ist und wenn eine Fördereinrichtung zur Abförderung zumindest der flüssigen Bestandteile des Stoffgemisches wenigstens teilweise aus der Lagerstätte angeordnet ist. Die Strahlungsquelle erwärmt dabei das umliegende Stoffgemisch, wodurch die Viskosität vor allem der Kohlenwasserstoffen wie Öl oder Bitumen sinkt und dadurch auch das Stoffgemisch insgesamt eine pump- oder sogar fließfähige Konsistenz erreicht. Setzt durch die Erwärmung eine selbstständige Trennung der flüssigen von den festen Bestandteilen des Stoffgemisches ein, können die flüssigen Bestandteile separat oder mit einem geringen Anteil von Feststoffen mit Hilfe der Fördereinrichtung abgefördert, beispielsweise abgepumpt werden. Setzt diese selbstständige Trennung nur teilweise oder gar nicht ein, kann das Stoffgemisch insgesamt aus der Lagerstätte abgepumpt werden.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Strahlungsquelle eine Mikrowellenstrahlungsquelle ist. Mikrowellenstrahlung kann mit vergleichsweise geringer Energiezufuhr vergleichsweise tief in das Stoffgemisch um die Mikrowellenstrahlungsquelle eindringen und dieses schnell erwärmen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die organischen Bestandteile des Stoffgemisches, nämlich die Kohlenwasserstoffe wie Öl oder Bitumen besonders stark erwärmt werden.

Zweckmäßig ist es, wenn eine Trennvorrichtung zur Trennung der flüssigen Bestandteile und der festen Bestandteile des Stoffgemisches voneinander innerhalb oder unmittelbar benachbart zu der Lagerstätte angeordnet ist. Entsprechend der Qualität des in der Lagerstätte gewonnenen, eventuell bereits teilweise getrennten Stoffgemisches kann eine weitere Trennung des Stoffgemisches in der Trenneinrichtung so weit erfolgen, bis die flüssigen von den festen Bestandteile weitgehend beziehungsweise für die nachfolgende Verarbeitung ausreichend getrennt sind.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Fördereinrichtung und die Trennvorrichtung in Gebrauchsstellung unmittelbar benachbart angeordnet und insbesondere miteinander verbunden sind. Dadurch kann das erwärmte Stoffgemisch der Trenneinrichtung direkt zugeführt werden, sodass eine Abkühlung des Stoffgemisches vor der (weitgehend) vollständigen Trennung so weit wie möglich, insbesondere durch besonders kurze Förder- oder Transportwege und/oder durch eine Wärmeisolation der Förderwege der Fördereinrichtung, vermieden werden kann.

Zweckmäßig ist es, wenn die Trenneinrichtung wenigstens ein Sieb- oder Filterelement in einem Filterbereich zur Trennung der flüssigen und der festen Bestandteilen des Stoffgemisches voneinander aufweist. Derartige Sieb- oder Filterelemente können, insbesondere bei Anordnung mehrerer gestaffelter Elemente hintereinander mit unterschiedlichen Filtereigenschaften, das Stoffgemisch bei Hindurchströmen in dessen flüssige und feste Bestandteile filtern. Bei Anordnung mehrerer Elemente können diese zweckmäßigerweise so angeordnet werden, dass die Feinheit eines Siebes oder Filters in Durchflussrichtung des Stoffgemisches jeweils feiner ist als das/der vom Stoffgemisch zuvor passierte Sieb oder Filter.

Für einen langzeitig effektiven Betrieb der Trenneinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Trenneinrichtung Mittel zum Durchgängighalten des Sieb- oder Filterelements und/oder des Filterbereichs und/oder zur Auflockerung des Stoffgemisches in Förderrichtung vor dem Filterelement und/oder in dem Filterbereich aufweist. Diese Mittel können ein Schwingungserzeuger und/oder mechanische Werkzeuge sein. Dadurch können Ablagerungen an den Filtern oder Sieben, die den Durchfluss des Stoffgemisches in unerwünschter Weise begrenzen, abgelöst werden. Insbesondere die Kombination von Vibrationen, vorzugsweise im Ultraschallbereich und mechanischer Werkzeuge, beispielsweise rotierender Flügel oder Schaufeln, können derartige Ablagerungen und tote Bereiche mit Stoffgemischablagerungen im Filterbereich vermeiden oder schnell lösen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor richtung sieht vor, dass die Strahlungsquelle und die Fördereinrichtung als in die Lagerstätte einbringbare, in Bohrlöcher versenkbare, Elemente ausgebildet sind. Dadurch ist mit vergleichsweise geringem Aufwand ein Einbringen der Strahlungsquelle und der Fördereinrichtung auch in tiefere Schichten möglich, sodass auch diese ansonsten schwer erreichbaren Lagerstätten erschlossen werden können.

Um den Transportweg des in der Lagerstätte erwärmten Stoffgemisches so kurz wie möglich zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Trenneinrichtung einen Außenmantel aufweist und als ein in die Lagerstätte einbringbares, in Bohrlöcher versenkbares, Element ausgebildet ist. Dadurch kann die Trenneinrichtung sehr nah an der Fördereinrichtung angeordnet werden, damit die Temperatur des Stoffgemisches bei der Trennung noch möglichst hoch und damit dessen Viskosität in gewünschter Weise besonders niedrig ist. Durch den Außenmantel ist die Trenneinrichtung vor mechanischer Beschädigung während des Einbringens in die Lagerstätte und auch im Betrieb geschützt. Der Außenmantel kann dabei außerdem eine Wärme- und/oder Schallisolierung aufweisen, um bei der Trennung die erhöhte Temperatur des Stoffgemisches möglichst lange aufrecht zu erhalten und um die Vibrationen, insbesondere den Ultraschall nach außen abzuschirmen.

Besonders zweckmäßig für das unkomplizierte Einbringen der Strahlungsquelle und der Fördereinrichtung ist es, wenn die Strahlungsquelle an der Fördereinrichtung angeordnet ist, insbesondere mit der Fördereinrichtung verbunden ist und mit der Fördereinrichtung gemeinsam in die Lagerstätte einbringbar ist. Außerdem kann dadurch das Stoffgemisch oder die flüssigen Bestandteile davon direkt an der Strahlungsquelle und damit an dem Ort der höchsten Temperatur und der niedrigsten Viskosität des Stoffgemisches beziehungsweise dessen flüssiger Bestandteile abgesaugt werden. Denkbar ist dabei, dass bereits an der Fördereinrichtung ein erstes grobes Sieb oder Filter angeordnet ist, um die Förderfähigkeit des Stoffgemisches zur Trenneinrichtung zu verbessern, indem beispielsweise große Steine oder dergleichen Störungen aussortiert werden.

Für einen effektiven Abbau ist es vorteilhaft, wenn mehrere Paare jeweils einer Strahlungsquelle und einer unmittelbar benachbarten Fördereinrichtung oder mehrere jeweils mit einer Fördereinrichtung verbundene Strahlungsquellen in einem unregelmäßigen oder regelmäßigen vorzugsweise gleichabständigen Raster innerhalb der Lagerstätte angeordnet sind. Dadurch kann der Abbau in mehreren Bereichen gleichzeitig erfolgen, wobei die Fördereinrichtungen durch ein Pipeline-System miteinander verbunden sowie die Strahlungsquellen und die Fördereinrichtungen mit einem zentralen Energieversorgungssystem verbunden sein können. Denkbar ist es dabei, wenn das Pipeline-System und das Energieversorgungssystem so ausgestaltet ist, dass es in eine oder mehrere horizontale Richtungen erweiterbar ist. Dadurch können Strahlungsquellen und/oder Fördereinrichtungen aus bereits ausgebeuteten Bereichen der Lagerstätte entfernt und an neuen Standorten dem Raster entsprechend erneut in die Lagerstätte eingebracht werden und auch erneut an das Pipeline-System und das Energieversorgungssystem angeschlossen werden. Dabei können jeweils an den Enden des Pipeline-Systems und des Energieversorgungssystems Anschlüsse für den einfachen Anschluss weiterer Elemente der jeweiligen Systeme vorgesehen sein. Das Pipeline- und Energieversorgungssystem kann dabei vorzugsweise oberirdisch oberhalb der Lagerstätte verlaufen, sodass der Aufwand bei der Installation beziehungsweise Verlegung beider Systeme vergleichsweise gering ist.

Durch den gleichmäßigen Abstand innerhalb des Rasters und dadurch der erwärmten Bereiche, wobei der Rasterabstand vorzugsweise dem Durchmesser der erwärmten Bereiche, das heißt der Einstrahltiefe der zur Erwärmung verwendeten (Mikrowellen-)Strahlung entsprechen sollte, kann die Lagerstätte nahezu lückenlos großflächig erwärmt werden, wodurch entsprechend große Mengen an Öl aus dem Ölsand gelöst und abgepumpt werden können.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer rohrförmigen Fördereinrichtung und einer in der Fördereinrichtung angeordneten Strahlungsquelle,
2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1,
3 einen Längsschnitt durch eine in ein Bohrloch einbringbare rohrförmige Strahlungsquelle und einer damit zusammenwirkenden in ein weiteres Bohrloch einbringbare rohrförmigen Fördereinrichtung,
4 einen Querschnitt durch die rohrförmige Strahlungsquelle und die rohrförmige Fördereinrichtung gemäß 3,
5 eine Draufsicht eines Verbundsystems mehrerer Fördereinrichtungen gemäß 1 und 2 in einer Lagerstätte sowie
6 eine Draufsicht eines Verbundsystems mehrerer Fördereinrichtungen gemäß 3 und 4 in einer Lagerstätte.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Trennen von in Lagerstätten 100 vorliegenden Stoffgemischen 2 aus festen Bestandteilen 3 und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen 4 wie Öl oder Bitumen weist eine Strahlungsquelle 5a, 5b zur bereichsweisen Erwärmung des Stoffgemisches 2 mittels elektromagnetischer Strahlung 6 in der Lagerstätte 100 sowie eine Fördereinrichtung 7a, 7b zur Abförderung zumindest der flüssigen Bestandteile 4 des Stoffgemisches 2 wenigstens teilweise aus der Lagerstätte 100 auf.
Bei der in 1 und 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsquelle 5a mit der Fördereinrichtung 7a kombiniert, wobei die Strahlungsquelle 5a im Innern der rohrförmigen, in die Lagerstätte 100, beispielsweise in nicht näher dargestellte Bohrlöcher einbringbaren Fördereinrichtung 7a angeordnet und als Mikrowellenstrahlungsquelle ausgeführt ist. Die Strahlungsquelle 5a ist dabei vergleichsweise kompakt und kann in axialer Richtung (Pfeil Pf1) der rohrförmigen Fördereinrichtung 7a bewegt werden, sodass unterschiedliche horizontale Zonen der Lagerstätte 100 in radialer Richtung um die Strahlungsquelle 5a herum bestrahlt und damit erhitzt werden können. Dabei ist die Strahlungsquelle 5a innerhalb der Fördereinrichtung 7a zur Trennung der Strahlungsquelle 5a vom Pump- oder Strömungsbereich 11 der Fördereinrichtung 7a von einem strahlungsdurchlässigen Schutzmantel 12a umgeben, der ebenfalls rohrförmig ausgestaltet ist. Der Schutzmantel 12a kann dabei aus strahlungsdurchlässigem Kunststoff bestehen.
Eine die Fördereinrichtung 7a umschließende Außenwandung 8a aus Kunststoff oder dergleichen strahlungsdurchlässigen und gleichzeitig gegen mechanische Beanspruchungen stabilen Material ist mit kleinen Löchern 9a versehen, die in den Fig. zur besseren Veranschaulichung nicht maßstabsgerecht wiedergegeben sind. Die Löcher 9a sind so ausgestaltet, dass vor allem die flüssigen Bestandteile 4 und nur vergleichsweise geringe Mengen an festen Bestandteilen 3 des Stoffgemisches 2 durch die Löcher 9a dringen können und die meisten festen Bestandteile 3 ausgefiltert werden, so dass die Außenwandung 8a als zumindest ein Bestandteil einer Trenneinrichtung und insbesondere als ein Sieb- oder Filterelement für die festen und flüssigen Bestandteile 3 und 4 des Stoffgemisches 2 fungiert.
Die ins Innere der Fördereinrichtung 7a eingedrungenen, größtenteils flüssigen und insgesamt pumpfähigen Bestandteile des Stoffgemisches 2 werden nach oben abgepumpt, um beispielsweise oberhalb der Lagerstätte 100 noch weiter gereinigt oder anderweitig aufbereitet werden zu können.
Die 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, bei der eine Fördereinrichtung 7b und eine Strahlungsquelle 5b als separate, jeweils rohrförmige und in die Lagerstätte 100 einbringbare Elemente ausgestaltet sind. Die Fördereinrichtung 7b und die Strahlungsquelle 5b sind dabei unmittelbar benachbart in der Lagerstätte 100 angeordnet, sodass die Strahlungsquelle 5b einen ausreichend großen Bereich der Lagerstätte 100 um die Strahlungsquelle 5b sowie um die Fördereinrichtung 7b herum, beispielsweise mittels Mikrowellenstrahlung 6, erwärmen beziehungsweise erhitzen kann und dass die Fördereinrichtung 7b in diesem Bereich vor allem die flüssigen Bestandteile 3 wie Öl des Stoffgemisches 2, wie beispielsweise Ölsand abfördern kann. Die in diesem Ausführungs beispiel rohrförmige Strahlungsquelle 5b, die die Strahlungsenergie 6 rundum in radialer Richtung auf einem in axialer Richtung im Vergleich zur Ausführung in 1 und 2 großen Bereich abstrahlt, ist dabei von einem ebenfalls rohrförmigen, strahlungsdurchlässigen Schutzmantel 12b umgeben, der mechanische Beschädigungen der Strahlungsquelle 5b vermeidet.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenwandung 8b mit Löchern 9b versehen, mit Hilfe derer eine zumindest teilweise erste Trennung der flüssigen 3 von den festen Bestandteilen 4 des Stoffgemisches 2 möglich ist. Die in das Innere der Fördereinrichtung 7b eingedrungenen größtenteils flüssigen und insgesamt pumpfähigen Bestandteile 3 können anschließend abgepumpt und weiter gereinigt und aufbereitet werden.
Die in den 1 und 3 erkennbaren rohrförmigen Ausführungen der Strahlungsquelle 5a, 5b und der Fördereinrichtung 7a, 7b weisen an ihrem unteren Ende einen konischen Bereich 13 auf, sodass die rohrförmigen Elemente bei Bedarf auch ohne bereits vorhandenes Bohrloch in eine dabei vorteilhafterweise sumpfartige oder anders wenig harte Oberfläche einer Lagerstätte 100 beispielsweise durch Einrammen oder Einbohren einbringbar sein können.
Die 5 und 6 zeigen jeweils ein Verbundsystem mehrerer Strahlungsquellen 5a, 5b und Fördereinrichtungen 7a, 7b in einer Ansicht von oben.
Dabei zeigt 5 ein Verbundsystem miteinander jeweils in einem rohrförmigen Element kombinierter Strahlungsquellen 5a und Fördereinrichtungen 7a entsprechend 1 und 2. Die Strahlungsquellen 5a sowie die Fördereinrichtungen 7a sind jeweils mit einem zentralen Pipeline-System 14a zur Abförderung des Stoffgemisches 2 und an ein Energieversorgungssystem 15a verbunden, welche an eine zentrale Steuereinheit 16a gekoppelt sind. Das Pipeline-System 14a und das Energieversorgungssystem 15a ist dabei in der gezeigten Ausführungsform in einer horizontalen Richtung erweiterbar, wobei Strahlungsquellen 5a und Fördereinrichtungen 7a aus bereits ausgebeuteten Bereichen der Lagerstätte 100 entfernt werden und vom Pipeline-System 14a und Energieversorgungssystem 15a getrennt werden und an anderer Stelle wieder in die Lagerstätte 100 eingebracht und auch wieder an das Pipeline-System 14a und Energieversorgungssystem 15a angeschlossen werden können.
6 zeigt ein ähnliches System aus Paaren unmittelbar benachbarter separater Strahlungsquellen 5b und Fördereinrichtungen 7b entsprechend den 3 und 4. Ähnlich wie in 5 sind auch hier die Strahlungsquellen 5b an ein zentrales Energieversorgungssystem 15b sowie die Fördereinrichtungen 7b an ein Pipeline-System 14b zur Abförderung des Stoffgemisches 2 angeschlossen. Ebenso ist eine Steuereinheit 16b vorgesehen, an welche Pipeline-System 14b und das Energieversorgungssystem 15b gekoppelt sind. Pipeline-System 14b und das Energieversorgungssystem 15b sind in einer horizontalen Richtung erweiterbar.

Claims

Verfahren zum Trennen von in Lagerstätten (100) vorliegenden Stoffgemischen (2) aus festen Bestandteilen (4) und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen (3) wie Öl oder Bitumen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Lagerstätte (100) des Stoffgemisches (2) mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlungsenergie (6) so weit erwärmt wird, bis das Stoffgemisch (2) eine pumpbare Viskosität erreicht hat und dass zumindest die flüssigen Bestandteile (3) des Stoffgemisches (2) wenigstens teilweise aus der Lagerstätte (100) abgepumpt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektromagnetische Strahlungsenergie Mikrowellenstrahlung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige Bestandteile (3) und feste Bestandteile (4) des Stoffgemisches (2) innerhalb der Lagerstätte (100) oder direkt benachbart zu der Lagerstätte (100) voneinander getrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in seiner Viskosität verminderte Stoffgemisch (2) zu einer Trenneinrichtung gefördert oder befördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Bestandteile (4) aus den flüssigen Bestandteilen (3) ausgesiebt und/oder ausgefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebung oder Filterung in mehreren Schritten oder Stufen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch (2) während der Förderung und/oder während der Siebung oder Filterung mittels Schwingungsenergie, insbesondere Ultraschall beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche vor einem oder mehreren Sieb- oder Filterelementen zur Aussiebung oder Ausfilterung der festen Bestandteile aus den flüssigen Bestandteilen zyklisch wiederkehrend oder bei Bedarf durchgängig gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche vor den Sieb- oder Filterelementen zur Aussiebung oder Ausfilterung der festen Bestandteile aus den flüssigen Bestandteilen zyklisch wiederkehrend oder bei Bedarf mittels Schwingungsenergie und/oder mechanischer Werkzeuge durchgängig gehalten werden.
Vorrichtung (1) zum Trennen von in Lagerstätten (100) vorliegenden Stoffgemischen (2) aus festen Bestandteilen (4) und flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen (3) wie Öl oder Bitumen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungsquelle (5a, 5b) zur bereichsweisen Erwärmung des Stoffgemisches (2) mittels elektromagnetischer Strahlung (6) in der Lagerstätte (100) vorgesehen ist und dass eine Fördereinrichtung (7a, 7b) zur Abförderung zumindest der flüssigen Bestandteile (3) des Stoffgemisches (2) wenigstens teilweise aus der Lagerstätte (100) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (5a, 5b) eine Mikrowellenstrahlungsquelle ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennvorrichtung zur Trennung der flüssigen Bestandteile (3) und der festen Bestandteile (4) des Stoffgemisches (2) voneinander innerhalb oder unmittelbar benachbart zu der Lagerstätte (100) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (7a, 7b) und die Trennvorrichtung in Gebrauchsstellung unmittelbar benachbart angeordnet und insbesondere miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung wenigstens ein Sieb- oder Filterelement (8a, 8b) in einem Filterbereich zur Trennung der flüssigen (3) und der festen Bestandteilen (4) des Stoffgemisches (2) voneinander aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung Mittel zum Durchgängighalten des Sieb- oder Filterelements und/oder des Filterbereichs und/oder zur Auflockerung des Stoffgemisches (2) in Förderrichtung vor dem Filterelement und/oder in dem Filterbereich aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Durchgängighalten des Sieb- oder Filterelements und/oder des Filterbereichs und/oder zur Auflockerung des Stoffgemisches (2) in Förderrichtung vor dem Filterelement und/oder in dem Filterbereich ein Schwingungserzeuger und/oder mechanische Werkzeuge sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (5a, 5b) und die Fördereinrichtung (7a, 7b) als in die Lagerstätte (100) einbringbare, in Bohrlöcher versenkbare, Elemente ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung einen Außenmantel aufweist und als ein in die Lagerstätte (100) einbringbares, in Bohrlöcher versenkbares, Element ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (5a, 5b) an der Fördereinrichtung (7a, 7b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (5a, 5b) mit der Fördereinrichtung (7a, 7b) verbunden ist und mit der Fördereinrichtung (7a, 7b) gemeinsam in die Lagerstätte (100) einbringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Paare jeweils einer Strahlungsquelle (5b) und einer unmittelbar benachbarten Fördereinrichtung (7b) oder mehrere jeweils mit einer Fördereinrichtung (7a) verbundene Strahlungsquellen (5a) in einem unregelmäßigen oder regelmäßigen vorzugsweise gleichabständigen Raster innerhalb der Lagerstätte (100) angeordnet sind.