DE1061268B - Verfahren zum Bestimmen der Lage und/oder der Verlagerungsgeschwindigkeit der Verbrennungsfront bei unterirdischer Verbrennung oder der Kondensationsfront bei der Erdoelgewinnung mit Hilfe von ueberhitztem Dampf - Google Patents

Description

• Verfahren zum Bestimmen der Lage und/oder der Verlagerungsgeschwindigkeit der Verbrennungsfront bei unterirdischer Verbrennung oder der Kondensationsfront bei der Erdölgewinnung mit Hilfe von überhitztem Dampf Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Lage der Verbrennungsfront und/oder der Geschwindigkeit, mit der sich die Verbrennungsfront während der unterirdischen Verbrennung einer ölhaltigen Formation bewegt, oder zum Ermitteln der entsprechenden Größen für die Kondensationsfront bei der Gewinnung von Erdöl durch Einspritzen von überhitztem Dampf sowie ferner auf ein Verfahren zum Kontrollieren der Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder der Richtung der Verlagerung einer solchen Front.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, Erdöl von hoher Viskosität mit Hilfe einer unterirdischen Verbrennung in der Weise zu erzeugen, daß ein Teil des in der ölhaltigen Formation ursprünglich vorhandenen Öls verbrannt wird.
• Eine der bei diesem Erzeugungsverfahren auftretenden Schwierigkeiten beruht darauf, daß es nicht leicht ist, eine gleichmäßige Verlagerung der Verbrennungsfront in der ölhaltigen Formation aufrechtzuerhalten; diese Bewegung steht unter anderem in sehr enger Beziehung zu der an der Verbrennungsfront zugeführten Menge an Luft oder von anderen Sauerstoff abgebenden Gasen; diese Gase werden im folgenden als Verbrennungsluft bezeichnet.
• Damit eine Gewähr dafür gegeben ist, daß die für die Verbrennung zugeführte Luft ausreicht, um eine gleichmäßige Verlagerung der Verbrennungsfront herbeizuführen, ist es sehr erwünscht, Angaben über die Lage der Front und/oder deren-Fortbewegungsgeschwindigkeit in jedem beliebigen Zeitpunkt zur Verfügung zu haben.
• Bis heute kann man das verbrannte Volumen der Formation auf der Basis der eingeblasenen Gasmenge schätzen, wenn man das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeit der Verbrennungsfront zu der Strömungsgeschwindigkeit des Gases, das aus Laboratoriumsversuchen bekannt ist, berücksichtigt. Ferner kann man dieses Volumen aus der Menge des verbrauchten Öls bestimmen, die sich ihrerseits aus den Analysenergebnissen und der Menge der erzeugten Gase berechnen läßt, sowie aus dem Prozentsatz des Öls, der gemäß den Ergebnissen von Laboratoriumsuntersuchungen je Volumeinheit der Formation verbraucht wird.
• Diese Schätzungen lassen sich jedoch nicht ohne Schwierigkeiten durchführen, und außerdem schreitet die Verbrennung in der Praxis nicht in allen Richtungen gleichmäßig fort.
• Gemäß der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Lage der Verbrennungsfront dadurch, daß man Signalimpulse, vorzugsweise gerichtete Impulse, die aus sehr kurzen elektromagnetischen Wellen (Zentimeter- oder Millimeterwellen) bestehen, von einer Bohrung aus, von der aus die Verbrennung in die Formation hinein fortschreitet, aussendet, daß man die an der Verbrennungsfront zurückgeworfenen Impulse in der gleichen oder einer ähnlichen Bohrung auffängt und den zeitlichen Abstand zwischen der Aussendung eines Signalimpulses und der Aufnahme eines reflektierten Impulses oder die Richtung und/oder die Intensität des reflektierten Impulses beobachtet und/oder registriert.
• Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in gleicher Weise bei der Gewinnung von Erdöl aus einer ölhaltigen Formation mit Hilfe des Einspritzens von überhitztem Dampf in eine oder mehrere sogenannte Einspritzbohrungen anwenden; das Öl wird hierbei zu einer oder mehreren sogenannten Produktionsbohrungen getrieben. Der Dampf treibt mindestens den größten Teil des Öls aus der Formation aus, kondensiert und bildet an der Begrenzung des nach vorn gedrückten Öls eine Kondenswasserschicht bzw. eine Kondensationsfront. Das kondensierte Wasser wird zusammen mit dem Öl weiter nach vorn gedrückt. Wenn dieser Vorgang einige Zeit lang angedauert hat, trifft man, wenn man von einer Einspritzbohrung ausgeht, zunächst auf einen Teil der Formation, der mit überhitztem Dampf gefüllt und -praktisch ölfrei ist; hierauf folgt die Kondensationsfront und danach ein Teil der Formation, in dem sowohl Wasser als auch Öl vorhanden ist. Um die Produktion in der richtigen Weise führen zu können, ist es wichtig, den Verlauf der Kondensationsfront zu kennen. Gemäß der Erfindung kann man nunmehr die Lage der Kondensationsfront in der gleichen Weise ermitteln, wie es weiter oben bezüglich der Bestimmung der Lage der Verbrennungsfront angedeutet wurde.
• Die Lage, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und die Richtung der Verlagerung der Front lassen sich sofort aus den gemessenen oder registrierten Größen ableiten.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, zum Untersuchen ölhaltiger Formationen sehr kurze elektromagnetische Wellen zu benutzen. Dieser Vorschlag erwies sich jedoch in der Praxis als wertlos; denn eine elektromagnetische Strahlung von derart kurzer Wellenlänge :(Zentimeterwellen) dringt kaum in den Boden ein.
• Neuerdings hat es sich jedoch gezeigt, daß die Formation dann, wenn sie praktisch ölfrei bzw. sauber ist, eine unerwartet hohe Durchlässigkeit für die erwähnten sehr kurzen Wellen aufweist; außerdem brauchen die elektromagnetischen Wellen bei der Durchführung der in Frage stehenden Messungen in der Regel jeweils nur wenige hundert Meter zurückzulegen. Bezüglich der physikalischen Eigenschaften der Grenzzone zwischen der sauberen Formation und demjenigen Teil der Formation, die noch Öl oder Öl und Wasser enthält, ist festzustellen, daß diese Grenzzone genügend scharf ausgebildet ist, um eine ausreichende Reflexion der ausgesendeten Wellen zu ermöglichen. Ferner ist zu bemerken, daß die Sättigung der Formation mit Öl oder mit Öl und Wasser hinter derVerbrennungsfrontbzw. der Kondensationsfrontinr folge der aufgebrachten Treibkraft besonders hoch ist.
• Die Frequenz der gemäß der Erfindung zu verwendenden elektromagnetischen Wellen ist auch im Hinblick auf den relativ kleinen Durchmesser der Bohrung sehr hoch; sie liegt in der Größenordnung von 101° Hz. Damit die Messung von Reflexionserscheinungen auf kurze Entfernungen möglich ist, ist es erwünscht, mit Millimeterwellen zu arbeiten; bei etwas größeren Entfernungen sind Zentimeterwellen bis zu einer Länge von annähernd 100 cm geeignet. Durch die Verwendung derart hoher Frequenzen wird ferner eine Rückprallwirkung der Umgebung auf die ausgesendete Frequenz vermieden.
• Aus dem beobachteten oder registrierten Zeitintervall zwischen der Aussendung des aus sehr hochfrequenten elektromagnetischen Wellen bestehenden Impulses und dem Empfang des reflektierten Impulses und möglicherweise auch aus der gemessenen Amplitude des reflektierten Impulses läßt sich die Strecke ermitteln, über die sich die Wellen ausgebreitet haben; dies läßt sich z. B. mit Hilfe eines aus der Radarpraxis bekannten Verfahrens durchführen.
• Wenn mehrere Einspritzbohrungen, d. h. Bohrungen, von denen aus die Verbrennung fortschreitet oder in die Dampf eingeblasen wird, vorhanden sind, kann man den Empfänger und den Sender in verschiedene Einspritzbohrungen einbringen, und in diesem Falle kann man Richtungs- und/oder Intensitätsmessungen durchführen, d. h, man kann die Richtung feststellen, in der ein Signal von maximaler Stärke empfangen wird; diese Richtung kann in Beziehung zu derjenigen Richtung stehen, in der ein Impuls ausgesendet wird, und/oder zu derjenigen Richtung, aus der der Impuls selektiv empfangen wird. In den meisten Fällen wird man jedoch sowohl den Sender als auch den Empfänger in ein und derselben Bohrung anordnen.
• Das Richtungsdiagramm der Front kann dadurch ermittelt werden, daß man gerichtete Wellen aussendet und/oder dadurch, daß man mit einem Richtungsempfang der reflektierten Wellen arbeitet.
• Man ordnet den Sender und den Empfänger in der Regel in der Bohrung an derjenigen Stelle an, wo die Bohrung die betreffende Formation schneidet; man kann Sender und Empfänger nahe beieinander anordnen und ihre Antennen zu einem gemeinsamen Antennensystem vereinigen. Gewöhnlich befinden sich der Sender und der Empfänger an einer festliegenden Stelle innerhalb der Bohrung.
• Gemäß einer weiteren Durchführungsform der Erfindung kann man die Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder die Verlagerungsrichtung der Verbrennungsfront in der Formation dadurch kontrollieren, daß man die Geschwindigkeit des Einblasens der für die Verbrennung benötigten Luft bzw. - unter bestimmten Umständen - von reinem Sauerstoff oder einer abgebenden Verbindung und/oder die Verteilung der Verbrennungsgasmengen auf die verschieden-en Produktionsbohrungen entsprechend den erhaltenen Msßwerten, d. h. entsprechend der Lage und/öder der Geschwindigkeit der Verbrennungsfront beeinflußt. Gegebenenfalls kann diese Kontrolle selbsttätig bewirkt werden.
• Wenn man nicht von dem beschriebenen kontinuierlichen Meßverfahren Gebrauch macht, ist es in der Praxis sehr schwierig, eine in großem Maßstabe stattfindende unterirdische Verbrennung aufrechtzuerhalten, und es besteht ständig die Gefahr, daß die Verbrennung aufhört, so daß ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich wird, um die Verbrennung wieder in Gang zu setzen.
• In entsprechender Weise ist es möglich, die Verlagerungsgeschwindigkeit und vor allem die Verlagerungsrichtung der Kondensationsfront zu kontrollieren, indem man das Einblasen von überhitztem Dampf in eine oder mehrere Einspritzbohrungen und/oder die Verteilung von Flüssigkeiten und/oder von erzeugten Gasen auf die verschiedenen Produktionsbohrungen kontrolliert.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Bestimmen der Lage und/oder der Verlagerungsgeschwindigkeit der Verbrennungsfront bei der unterirdischen Verbrennung einer ölhaltigen Formation oder der Kondensationsfront bei der Gewinnung von Öl unter Verwendung von überhitztem Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß Signalimpulse, vorzugsweise gerichtete Impulse, die aus sehr kurzen elektromagnetischen Wellen bestehen, von der Bohrung aus, von der aus dieVerbrennung in die Formation hinein fortschreitet oder von der aus Dampf in die Formation eingeblasen wird, ausgesendet werden, daß die an der Front reflektierten Impulse in der gleichen oder in in einer ähnlichen Bohrung empfangen werden und daß das Zeitintervall zwischen dem Augenblick der Aussendung des Signalimpulses und dem Augenblick des Empfangs des reflektierten Impulses oder die Richtung und/oder die Intensität des reflektierten Impulses beobachtet und/oder registriert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfangen eines reflektierten Impulses ein Richtungsantennensystem verwendet wird.
3. 3. Verfahren zum Kontrollieren der Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder der Verlagerungsrichtung der Verbrennungsfront bei der unterirdischen Verbrennung einer ölhaltigen Formation, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Einblasens von Verbrennungsluft und/oder die Verteilung der Menge der Verbrennungsgase auf die verschiedenen Produktionsbohrungen mit Hilfe der Meßwerte kontrolliert wird, die man bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 erhält.
4. 4. Verfahren zum Kontrollieren der Verlagerungsgeschwindigkeit und/oder der Verlagerungsrichtung der Kondensationsfront bei der Erzeugung von Öl mit Hilfe von überhitztem Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in eine oder mehrere Bohrungen eingeblasenen Dampfes und/oder die Verteilung der erzeugten Stoffe auf die verschiedenen Produktionsbohrungen mit Hilfe der Meßwerte kontrolliert wird, die man bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 erhält.