DE112010004901T5

DE112010004901T5 - Mehrstufiges Lösungsmittel-Gewinnungsverfahren für Schweröl- Lagerstätten

Info

Publication number: DE112010004901T5
Application number: DE112010004901T
Authority: DE
Inventors: John Nenniger
Original assignee: N Solv Heavy Oil Corp
Current assignee: N Solv Heavy Oil Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-11-15
Also published as: MX2012007331A; NO20120722A1; GB201211152D0; RU2547861C2; GB2488943B; CA2688937A1; GB2488943A; US8985205B2; CA2688937C; CN102667058B; CN102667058A; US20120267097A1; RU2012129363A; WO2011075835A1

Abstract

Es wird ein mehrstufiges In-situ-Gewinnungsverfahren für Schweröl-Lagerstätten unter Einsatz eines Lösungsmittels offenbart, wobei dieses Verfahren verschiedene Schritte aufweist, umfassend das Entfernen von Lösungsmittelblockern aus Bereichen im Kontakt mit dem Schweröl, um Hohlräume zu schaffen und dadurch einen Grenzflächenbereich von nicht gewonnenem Schweröl, das mit dem Lösungsmittel in Kontakt kommen kann, zu vergrößern, sowie das Einpressen von Lösungsmittel in Dampfform in diese Hohlräume, um den Lagerstättendruck zu erhöhen, bis genügend Lösungsmittel in flüssiger Form vorhanden ist, um die Hohlräume zu füllen und mit dem vergrößerten Grenzflächenbereich des Schweröls in Kontakt zu kommen. Als Nächstes erfolgt der Einschluss der Lagerstätte über einen gewissen Zeitraum, um zu ermöglichen, dass in einem Reifungsschritt das Lösungsmittel aus den mit Lösungsmittel gefüllten Hohlräumen durch den Grenzflächenbereich hindurch in das nicht gewonnene Öl diffundiert, um ein Gemisch aus Lösungsmittel und Öl mit einer verminderten Viskosität zu erzeugen, und es werden eine oder mehrere Kenngrößen der Lagerstätte gemessen, um das Ausmaß der durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung des nicht gewonnenen Öls in der Lagerstätte festzustellen. Dann wird die auf Schwerkraftdrainage basierende Förderung aus der Lagerstätte begonnen, sobald das Gemisch eine Viskosität erreicht hat, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, dass das Gemisch durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung absickert.

Description

Technischer Bereich der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Gewinnung von Kohlenwasserstoffen und insbesondere das der Gewinnung von Schweröl aus Untergrundformationen. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein mehrstufiges Verfahren zur Schwerölgewinnung, welches zum Beispiel dann zum Einsatz gelangen soll, wenn die primäre Gewinnung nicht mehr effektiv ist. Ganz besonders betrifft diese Erfindung ein lösungsmittelbasierendes, mehrstufiges verbessertes Gewinnungsverfahren für Schweröl.
Hintergrund der Erfindung
Schweröl ist ein nicht streng festgelegter Begriff, unter Schweröl versteht man jedoch im Allgemeinen, dass dieser Begriff viskose Öle umfasst, die etwas abgebaut sind und die etwas Bitumen enthalten können. Schweröle haben unter Lagerstättenbedingungen typischerweise eine geringe Beweglichkeit, so dass ihre Gewinnung schwierig ist und sie sehr niedrige Gewinnungsfaktoren aufweisen. Schweröl ist im Allgemeinen viskoser als Leichtöl oder herkömmliches Öl, jedoch nicht so viskos wie Bitumen, wie es in den Ölsanden zu finden ist. Unter Schweröl versteht man im Allgemeinen, dass es einen Bereich von API-Schwerewerten zwischen etwa 10 und 22 aufweist bei einer Viskosität zwischen etwa 100 und 10.000 Centipoise. Für die Belange dieser Patentschrift soll der Ausdruck Schweröl ein Öl bedeuten, das unter die oben genannte Definition fällt.
Schweröle kommen in situ in großen Mengen vor, sie sind jedoch schwierig zu gewinnen. Eine jüngere Schätzung (2003) der Ressourcen durch den Geologischen Vermessungsdienst der USA (US Geological Survey) unter Zugrundelegung eines geschätzten Gewinnungsfaktors von 19% kommt auf die theoretisch gewinnbare Menge an Schweröl in Nordamerika allein auf 35,3 Milliarden Barrel. Diese Schätzung durch den USGS bedeutet, dass die gesamten einheimischen nordamerikanischen Ressourcen an Schweröl ungefähr 200 Milliarden Barrel beträgt und dass 80% dieses einheimischen Schweröls selbst unter Einsatz der derzeit besten verfügbaren Technologie des Gewinnungsprozesses nicht gewinnbar ist. Der USGS-Bericht bedeutet auch, dass weltweit der Vorrat an Schweröl 3,3 Billionen Barrel beträgt und dass 87% dieses Vorrats nicht gewinnbar sind oder mit der derzeitigen Technologie „gestrandet” sind. Jede kommerzielle Gelegenheit für eine bessere Gewinnungstechnologie ist daher von wesentlicher Bedeutung. Insbesondere würde ein Fortschritt in der Gewinnungstechnologie, durch den die Gewinnungsrate an Schweröl vom derzeitigen Stand von 13% auf nur 25% angehoben wird, weltweit einen Beitrag von zusätzlichen 400 Milliarden Barrel an gewinnbarem Öl bringen.
Die bitumenhaltigen Ölsande von Kanada haben wegen ihres immensen Vorrats an Kohlenwasserstoffen große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Es würde jedoch für die weltweite Schwerölförderung nur eine winzige Änderung im durchschnittlichen Gewinnungsfaktor von 13 auf 18% des in situ vorhandenen Öls ausmachen, um eine Menge an Öl bereitzustellen, die derjenigen Menge äquivalent ist, die als aus den kanadischen Ölsanden für gewinnbar erachtet wird. Mit Sorge um Ölspitzen und einen begrenzten Spielraum für die Erkundung neuer Vorkommen gewinnt die Möglichkeit, gestrandetes Schweröl zu gewinnen, immer mehr an Bedeutung. Darüber hinaus ist es auch sehr wünschenswert, dass man in die Lage versetzt wird, unter Einsatz einer energieeffizienten Gewinnungstechnologie zusätzliches Öl zu fördern. Seit langem weiß man, dass Lösungsmittel das theoretische Potenzial haben, das gestrandete Schweröl zu mobilisieren und zu gewinnen. Lösungsmittel haben den Vorteil, dass sie nicht die Anwendung hoher Temperaturen erfordern, und daher haben sie auch nicht die sich daraus ergebenden Nachteile eines hohen Energieverbrauchs und hoher Emissionswerte von Treibhausgasen, also Nachteile, die beispielsweise den mit Wasserdampf betriebenen Bitumenextraktionsverfahren anlasten.
Auf der Grundlage der besten verfügbaren Modelle der Computersimulation ist den Fachleuten auf diesem Gebiet zum gegenwärtigen Zeitpunkt bekannt, dass Lösungsmittel schnell und tief in das in seiner Lagerstätte befindliche Schweröl diffundiert. Dies ist offenkundig aus den veröffentlichten Computersimulationen (Tadahiro et al., Mai 2005, JCPT, S. 41, 18), die zeigen, dass das Lösungsmittel Propan vom Rand einer Dampfkammer aus 8 m (25 Fuß) weit in ein Schweröl mit 5200 Centipoise eindringt. In ähnlicher Weise bemerkt Das (SPE-Papier 97924, 2005, 12), dass es realistisch ist zu erwarten, dass das Lösungsmittel Propan vom Rand aus 5 m weit in eine Kammer in einer Athabasca-Lagerstätte eindringen wird.
Laboruntersuchungen, die vom Erfinder durchgeführt worden sind (Nenniger CIPC-Papier 2008-139, 1 und 2), haben jedoch gezeigt, dass der Mechanismus der lösungsmittelbasierenden Gewinnung für Schweröl und für Ölsande sich ziemlich deutlich von dem unterscheidet, was durch die Computersimulationen vorhergesagt wird. Insbesondere ist zu beobachten, dass das Lösungsmittel, anstatt ganz einfach tief in eine ölführende Zone zu diffundieren, eine gut ausgebildete Grenzfläche mit dem unverdünnten Öl bildet, was man als Stoßfront der Konzentration bezeichnen könnte. Diese Stoßfront der Konzentration entsteht, weil das Lösungsmittel eine sehr lange Zeitspanne benötigt, um in das hochviskose Öl wie beispielsweise Schweröl oder Bitumen zu diffundieren oder einzudringen. In einem Experiment mit einer Sandpackung hat der Erfinder innerhalb einer Porenlänge in Rohbitumen das Auftreten einer Asphalten-Abscheidung beobachtet, was bedeutet, dass der Gradient der Konzentration über einen sehr kleinen Längenbereich außergewöhnlich steil ist.
Die beobachtete physikalische Längenskala des Auflösungsvorgangs von Lösungsmittel in Schweröl sind die einzelnen Poren, die eine Länge von ungefähr 100 Mikrometer in einem Sand mit der Durchlässigkeit von 5 Darcy aufweisen. Es erscheint vernünftig anzunehmen, dass zwei mischbare flüssige Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Öl und Lösungsmittel sich schnell und recht einfach mischen, wie das in den Simulationen von Tadahiro und Das gezeigt wird. Folglich war die experimentelle Beobachtung eines Konzentrationsstoßes überraschend und unerwartet. Insbesondere weist die Beobachtung einer Stoßfront der Konzentration darauf hin, dass unser herkömmliches Wissen über die schnelle Verdünnung von Schweröl und Bitumen auf dem Wege der Lösungsmitteldiffusion nicht korrekt ist.
Der Stand der Technik verzeichnet viele Versuche, die durchgeführt worden sind, um Gewinnungsverfahren auf Lösungsmittelbasis zu entwickeln. Zum Beispiel offenbart das US-Patent 5,720,350 ein Verfahren zur Gewinnung von zurückgebliebenem Öl in einer konventionellen Öllagerstätte, nachdem das ursprüngliche konventionelle Öl gewonnen worden war. Bei diesem Verfahren wird die Schwerkraft-Drainage aus einer Formation benutzt, in die ein mit Öl mischbares Lösungsmittel, dessen Dichte geringfügig höher ist als die eines in einer Gaskappe befindlichen Gases, oberhalb des Flüssigkeitsniveaus in der Formation eingepresst wird. Nach erfolgter Injektion von Lösungsmittel wird die Förderung von Öl aus einem tieferen Bereich der Formation begonnen. Der Gedanke scheint darin zu bestehen, dass das Lösungsmittel das verbleibende Öl zur Förderbohrung spült. Konventionelle Gewinnungsverfahren sind jedoch im Allgemeinen sehr gut, was bedeutet, dass ein Anteil von 30 bis 60% oder noch mehr des in der Lagerstätte befindlichen Öls gewonnen werden kann, so dass folglich sehr große und möglicherweise unwirtschaftliche Volumina an Lösungsmittel erforderlich werden können, um einen signifikanten Anteil des verbliebenen Öls zu gewinnen.
Das US-Patent 5,273,111 offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen mit horizontal und vertikal versetzt angeordneten Bohrungen, bei dem eine kontinuierliche Methode benutzt wird, bei der Schwerkraftdrainage und Gastrieb oder Gasspülung (d. h. Trieb unter Druckbeaufschlagung) kombiniert zum Einsatz gelangen, um das Öl aus einer spezifischen Konfiguration von vertikalen und horizontalen Bohrungen zu gewinnen. Es wird angeführt, dass die Konfiguration der Bohrungen dahingehend optimiert worden ist, dass die kegelförmige Aufweitung und der Durchtritt von Lösungsmittel zwischen den Bohrungen vermindert werden, der Einsatz des Gastriebs oder Gasspülung führt jedoch zu einer bevorzugten Gewinnung durch diejenigen Bereiche der Lagerstätte, die eine höhere Durchlässigkeit aufweisen. Auch wenn die kegelförmige Aufweitung und der Durchtritt von Lösungsmittel herabgesetzt sind, so werden diese Erscheinungen folglich dennoch beträchtlich sein, was bedeutet, dass beim Triebverfahren viel von dem gestrandeten Öl mit hoher Wahrscheinlichkeit umströmt werden wird.
Das US-Patent 5,065,821 offenbart ein Verfahren zur Gasflutung einer unverritzten Lagerstätte mit horizontalen und vertikalen Bohrungen, welches das Einpressen eines Gases durch eine erste vertikale Bohrung gleichlaufend mit der Durchführung einer zyklischen Injektion, Tränkung und Förderung von Gas durch eine horizontale Bohrung umfasst, um schließlich die Verbindung zur vertikalen Bohrung einzurichten, wobei anschließend die vertikale Bohrung zur Förderbohrung und die horizontale Bohrung zur Injektionsbohrung wird. Auch dieses Verfahren offenbart wieder die kontinuierliche Injektion von gasförmigem Lösungsmittel (d. h. Trieb unter Druckbeaufschlagung) durch die Lagerstätte hindurch, sobald die Verbindung zwischen den Bohrungen hergestellt ist. Während der anfänglichen Schritte in die unverritzte Lagerstätte wird es sehr schwierig sein zu bewirken, dass das Lösungsmittel hinein diffundiert und das Öl verdünnt, was diesen Vorgang langsam und wenig praktikabel macht.
Das an Nexen erteilte kanadische Patent 2,494,391 offenbart ein weiteres, auf Lösungsmittel basierendes Gewinnungsverfahren, bei dem eine kontinuierliche Lösungsmittelinjektion oder Gewinnung von dem Typ zur Anwendung gelangt, der als lösungsmittelgestützte Spülung oder lösungsmittelgestützter Trieb mit einem Muster von horizontalen und vertikalen Bohrungen gekennzeichnet werden kann. Jedoch wird auch hier erwartet, dass jeglicher Versuch, das Öl mit einem Triebverfahren mit Lösungsmittel auszutreiben, zu einer schnellen kegelförmigen Aufweitung, zum Kurzschließen, zur Umströmung und zu einer nur auf den Randbereich begrenzten Gewinnung führt.
Ungeachtet dieser und vieler weiterer Versuche des Standes der Technik, ein lösungsmittelbasierendes Gewinnungsverfahren für Schweröl zu vervollkommnen, bleiben die Ergebnisse doch unbefriedigend. Es besteht also ein deutlicher Bedarf an einer anderen und besseren Vorstellung, wie auf effektive Weise Lösungsmittel zu benutzen sind, um die Gewinnung von Schweröl zu verbessern, und zwar auf eine Weise, bei der das Vorbeiströmen an gestrandetem Schweröl vermindert wird. Was gewünscht wird, ist ein Lösungsmittel-Gewinnungsverfahren, in das die Erkenntnisse darüber einfließen, wie langsam das Lösungsmittel in das in situ befindliche Schweröl eindringt, und das dieses Problem auf direkte Weise anpackt.
Zusammenfassung der Erfindung
Man weiß jetzt, dass das anfängliche Eindringen von Lösungsmittel in das Öl extrem langsam vor sich geht. Andererseits erfolgt die darauffolgende Verdünnung des schon teilweise verdünnten Öls sehr schnell, sobald auch nur eine kleine Menge an Lösungsmittel, vielleicht nur ein oder zwei Prozent, in das Öl, das in einer besonderen Pore in einer gewinnungswürdigen Zone enthalten ist, eingedrungen ist. Dies führt zu einer anderen Grenzfläche zwischen Lösungsmittel und verdünntem Öl auf der einen Seite und Schweröl auf der anderen Seite, welche langsam durch die gewinnungswürdige Zone einer Lagerstätte fortschreitet, und zwar auf der Grundlage von einer Pore zur anderen. Die vorliegende Erfindung zeigt eine Methode und ein Verfahren, das diese langsame Ausbreitung der Lösungsmittelfront aufgreift und folglich zum Ziel hat, eine effektive und vorhersehbare Mobilisierung und Gewinnung von großen Volumina an gestrandetem Schweröl, das sich in situ befindet, zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt, wie schwierig es ist, eine gleichförmige Verteilung des Lösungsmittels innerhalb der gewinnungswürdigen Zone der Schweröl-Lagerstätte zu erreichen, und bietet verschiedene Verfahrensschritte, um die lösungsmittelbasierende Verdünnung und die Homogenität zu fördern. Das vorliegende seichte Eindringen und das Vorhandensein des steilen Konzentrationsgradienten an der Stoßfront bedeuten, dass die Rate der durch Lösungsmittel bewirkten Verdünnung in das gestrandete Öl hinein auf einer die gesamte Lagerstätte umfassenden Grundlage durch zwei entscheidende Variablen begrenzt wird, nämlich die Größe der für das Lösungsmittel verfügbaren Grenzfläche des gestrandeten Öls und die Zeitspanne, über die das Lösungsmittel der Grenzfläche des gestrandeten Öls ausgesetzt ist. Der Grad der in das Schweröl hinein erfolgenden Verdünnung mit Lösungsmittel bestimmt die Änderung der Viskosität des Lösungsmittel/Öl-Gemisches, welche ihrerseits in direkter Beziehung steht mit der Beweglichkeit des Schwerölgemisches in der Lagerstätte und mit der Fähigkeit, selbiges durch Schwerkraftdrainage aus einer Förderbohrung zu gewinnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, das die Gelegenheit zum Verdünnen des Schweröls mit Lösungsmittel maximiert, auch die Möglichkeiten zur Gewinnung des gestrandeten Schweröls maximieren.
Die vorliegende Erfindung besteht daher in einem Verfahren, das mehrere Schritte umfasst, darunter die Vergrößerung der Grenzfläche durch das Entfernen von Lösungsmittelblockern aus den Hohlräumen, die in der Lagerstätte durch den Vorgang der primären Gewinnung geschaffen worden sind. Das Ausspülen der Hohlräume ermöglicht, dass mehr Lösungsmittel in die Lagerstätte gebracht wird, was wiederum ermöglicht, dass mehr Lösungsmittel mit dem gestrandeten Öl in Kontakt kommt, wodurch ermöglicht wird, dass der Fördervorgang mit viel höheren Förderraten erfolgen wird, als dies in einer unverritzten Lagerstätte möglich wäre oder gar in einer teilweise geleerten Lagerstätte, die Hohlräume aufweist, die mit lösungsmittelblockierenden lagerstätteneigenen Flüssigkeiten und Gasen gefüllt sind. Außerdem hat diese Erfindung zum Inhalt, dass sie in einem Schritt der Reifung eine genügend lange Expositionszeit für das Lösungsmittel und das Öl vorsieht, um zu ermöglichen, dass das Lösungsmittel langsam, jedoch auf angepasste Weise in die ölgefüllten Poren eindringt, und dass über die gesamte Lagerstätte hinweg im Mikrobereich ein akzeptabler Grad an Homogenität oder Auflösung erreicht wird. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Grad der an Ort und Stelle erfolgenden Reifung messbar, so dass es möglich ist zu bestimmen, wann zum nächsten Schritt des Gewinnungsverfahrens übergegangen werden kann, der in der tatsächlichen Förderung des Öls aus der Lagerstätte durch Schwerkraftdrainage besteht.
Folglich wird gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Aspekt ein mehrstufiges In-situ-Gewinnungsverfahren für Schweröl-Lagerstätten vorgestellt, wobei bei dem Verfahren ein Lösungsmittel eingesetzt wird und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Entfernen von Flüssigkeiten und Gasen aus Bereichen, die mit den Schwerölen in Kontakt stehen, um einen Grenzflächenbereich von nicht gewonnenem Schweröl zu vergrößern, der mit dem Lösungsmittel in Kontakt kommen kann;
b) Einpressen des Lösungsmittels in Dampfform in die Bereiche, um den Lagerstättendruck zu erhöhen, bis dort ausreichend Lösungsmittel in flüssiger Form vorhanden ist, um mit dem vergrößerten Grenzflächenbereich des Schweröls in Kontakt zu kommen;
c) Einschließen der Lagerstätte über eine ausreichend lange Zeitspanne, um zu ermöglichen, dass in einem Schritt der Reifung das Lösungsmittel über den Grenzflächenbereich in das nicht geförderte Öl diffundiert, um ein Gemisch aus Lösungsmittel und Öl mit einer verminderten Viskosität zu erzeugen;
d) Messen von einer oder mehreren Lagerstättenkenngrößen, um das Ausmaß der durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung des nicht gewonnenen Öls in der Lagerstätte festzustellen; und
e) Beginnen einer auf Schwerkraftdrainage beruhenden Förderung aus der Lagerstätte, wenn das Gemisch eine Viskosität aufweist, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, dass das Gemisch durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung absickert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es soll nun lediglich beispielhaft auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden, unter Bezugnahme auf die folgenden Abbildungen:
1 zeigt die Darstellung einer Ziel-Lagerstätte für Schweröl mit einer horizontalen Bohrung, die sich in der Nähe der Sohle der gewinnungswürdigen Zone befindet, und einer vertikalen Injektionsbohrung;
2 zeigt die grafische Darstellung der in Milli-Darcy ausgedrückten Durchlässigkeit über der Gesamtdurchlässigkeit für eine typische Schweröl-Lagerstätte;
3 zeigt die grafische Darstellung des Lagerstättendrucks über der Zeit für eine Musterlagerstätte gemäß der Erfindung;
4 zeigt die Darstellung der Viskosität über dem Druck für verschiedene Verhältnisse von Lösungsmittel zu Öl des mit Lösungsmittel verdünnten Schweröls;
5 zeigt die Kurve des Dampfdrucks eines speziellen Lösungsmittels, nämlich Ethan, als Funktion der Volumenfraktion des im Schweröl gemäß der vorliegenden Erfindung gelösten Ethans;
6 zeigt die Zeit in Tagen, die das Lösungsmittel benötigt, um durch eine Schweröl-Lagerstätte hindurch über eine spezifische Entfernung infolge der Verdünnung des Schweröls gemäß der vorliegenden Erfindung zu wandern;
7 zeigt für eine Lagerstätte mit einer mittleren Durchlässigkeit von 1 Darcy die berechnete Ölförderrate für eine 800 m lange horizontale Bohrung mit 10 m Gewinnungswürdigkeit als Funktion des Grades der im Öl gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung;
8 zeigt für eine Lagerstätte mit einer mittleren Durchlässigkeit von 7 Darcy die berechnete Ölförderrate für eine 800 m lange horizontale Bohrung mit 10 m Gewinnungswürdigkeit als Funktion des Grades der im Öl gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung;
9 zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung für die Schweröl-Lagerstätte der 8 mit 7 Darcy Durchlässigkeit die berechneten Lösungsmittelkosten pro Kubikmeter geförderten Öls als Funktion der Volumenfraktion an Lösungsmittel im Öl (in diesem Fall Ethan oder C2) unter der Annahme, dass das Lösungsmittel während des Ausblasens schließlich rückgewonnen wird;
10 zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung den Lagerstättendruck über der Zeit für den Fall, dass das Lösungsmittel, das zusammen mit dem Öl gefördert wird, anschließend nicht in die Lagerstätte rückgepresst wird; und
11 zeigt die berechneten Injektions- und Fördervolumina als Funktion der Zeit für das Gewinnungsverfahren der vorliegenden Erfindung, wenn diese auf eine Lagerstätte angewendet wird, die einen aktiven Grundwasserträger oder einen anderen Typ von Druckunterstützung aufweist, so dass der Lagerstättendruck zwangsläufig auf einen konstanten Wert gebracht wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist am besten geeignet zur Anwendung auf Schweröl-Lagerstätten, welche eine Primärgewinnung durchlaufen haben und die einen guten Einschluss aufweisen. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Primärgewinnung in der Lagerstätte zu einem Bereich geführt, aus dem Öl gewonnen worden ist und der Hohlräume aufweist, die entweder mit Gas oder Wasser gefüllt sind. Eine bevorzugte Lagerstätte hat eine Primärgewinnung durchlaufen, bei der zwischen etwa 5% und 25% des ursprünglich in situ befindlichen Öls gewonnen worden sind, wobei der stärker bevorzugte Bereich zwischen 8% und 15% liegt. Besonders bevorzugt weist eine geeignete Ziel-Lagerstätte eine signifikante Stärke an Förderwürdigkeit ohne ausgedehnte horizontale Barrieren auf, so dass Schwerkraftdrainage erfolgen kann, wenn sich die Viskosität des in situ befindlichen Schweröls ausreichend verringert hat. Während eine Lagerstätte mit Primärgewinnung bevorzugt wird, ist die vorliegende Erfindung auch für unverritzte Lagerstätten geeignet, die von dem Typ sind, der natürlich auftretende, für Drainage geeignete Hohlräume aufweist, die ein Volumen zwischen etwa 5% und 25% des ursprünglich an Ort und Stelle vorhandenen Öls aufweisen. Ein Beispiel für eine solche Lagerstätte ist eine solche, die eine Wassersättigung von 20–40% und eine Ölsättigung von 60–80% aufweist und die jedoch gut in eine poröse Formation eingeschlossen ist.
1 zeigt die schematische Darstellung einer Ziel-Öllagerstätte mit einer Vertikalbohrung 20 und einer horizontalen Förderbohrung 22. Die horizontale Bohrung 22 ist im Allgemeinen in der Nähe der Sohle der gewinnungswürdigen Zone 24 angelegt und ist eine Förderbohrung, durch die Flüssigkeiten, die durch die Lagerstätte durch Schwerkraftdrainage sickern, abgezogen werden können. Die typische gewinnungswürdige Zone 24 weist Schichten mit unterschiedlicher Durchlässigkeit auf, die mit 28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40 bezeichnet sind. Am stärksten vorzuziehen ist, wenn die gewinnungswürdige Zone durch ein undurchlässiges Deckgebirge 25 und eine undurchlässige Sohlenschicht 26 eingespannt ist, die Fachleute auf dem Gebiet der Lagerstättenkunde werden jedoch erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch einbezieht, dass auch vom Menschen angelegte Mittel für den Einschluss zum Einsatz gelangen können. Vorzugsweise ist die gewinnungswürdige Zone 24 unter Einsatz herkömmlicher Techniken der Primärgewinnung wie beispielsweise der CHOPS-Methode (kalte Schwerölgewinnung mit Sand) bis zum möglichen vollen Ausmaß angelegt worden, die beträchtliche Hohlraumvolumina hinterlassen haben, die als vom Öl befreite Zone bezeichnet werden können. Auch wenn die zur gewinnungswürdigen Zone gehörenden Schichten 28 bis 40 recht gleichförmig sein können, weisen sie doch typischerweise gewisse Schwankungen der Durchlässigkeit auf, die beispielsweise auf den ursprünglichen Ablagerungsvorgang zurückzuführen sind. Es gibt jedoch auch typischerweise eine gewisse natürliche Veränderung in der Ölqualität und der Viskosität je nach Position in der Lagerstätte.
Als Folge der primären Ölgewinnung aus der Lagerstätte werden die Bereiche mit der höchsten Durchlässigkeit in der gewinnungswürdigen Zone 24, in diesem Fall die Schichten 30 und 38, bevorzugt von Schweröl erschöpft sein, während die geringfügig weniger durchlässigen Bereiche 28, 32, 34, 36 und 40 zum größten Teil umströmt werden, so dass sie höhere Anteile an „gestrandetem Öl” aufweisen. Falls die Lagerstätte bei der Primärerschöpfung ohne Druckunterstützung war, werden die erschöpften Regionen vermutlich auch eine gewisse Gassättigung aufweisen, da das natürlich vorkommende und in situ gelöste Gas aus der Lösung austritt und die Poren füllt, während das Öl entfernt wird. Es ist auch wahrscheinlich, dass signifikante Mengen an Wasser oder Lauge in den Hohlräumen der leergeförderten Ölregionen der gewinnungswürdigen Zone vorhanden sind, und zwar insbesondere dort, wo Wasserflutung zur Anwendung gebracht worden ist. Das Lösungsmittel wird injiziert, wie das durch den Pfeil 44 in der vertikalen Bohrung 20 angezeigt ist, und das Lösungsmittel/Öl-Gemisch 46 wird beispielsweise mit einer Pumpe 48 entfernt.
2 zeigt mit der durch Punkte gezogenen Linie 49, dass eine Öllagerstätte mit einer gewissen „mittleren” Durchlässigkeit typischerweise eine große Vielfalt von unterschiedlichen Porengrößen umfassen wird und folglich mit hoher Wahrscheinlichkeit eine breite Verteilung der Durchlässigkeitswerte aufweisen wird, die von einer Pore zur nächsten stark schwankt, genau so wie von einer Schicht zur nächsten. Dies bedeutet, dass jeder beliebige Gewinnungsvorgang, der auf Gastrieb oder Flüssigtrieb beruht (bei dem also der Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit dazu benutzt wird, um den Versuch zu unternehmen, das Öl aus der Formation hinauszutreiben), anfällig ist für die bevorzugte Bewegung der Spülflüssigkeit wie beispielsweise des Lösungsmittels durch die größten Poren und solche mit der höchsten Durchlässigkeit, wobei dadurch zunächst beträchtliche Mengen an Öl, die in kleineren Poren und solchen mit niedrigerer Durchlässigkeit enthalten sind, umströmt werden. Dieses umströmte Öl, das unter Lagerstättenbedingungen nicht mit als wirtschaftlich geltenden Gewinnungsraten beweglich ist, ist das gestrandete Öl. Dieses Umströmen ist besonders problematisch bei Verfahren vom Lösungsmitteltyp, weil das Lösungsmittel die Neigung haben wird, das Öl längs des Pfades mit der höchsten Durchlässigkeit zu lösen, wodurch das Problem des Kurzschließens oder der kegelförmigen Aufweitung noch verschlimmert wird. Es gibt eine ganze Anzahl von Wegen, um die Heterogenität der natürlichen Durchlässigkeit der gewinnungswürdigen Zone physikalisch zu messen und abzuschätzen, einschließlich der Messgeräte und der porosimetrischen Messungen. Zusammenfassend zeigt 2, dass ein signifikanter Anteil des Öls in Poren mit geringerer Durchlässigkeit, die sich innerhalb der gewinnungswürdigen Zone befinden, zurückbleiben wird.
3 zeigt die Abfolge von Schritten für einen Gewinnungsvorgang gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Reihe von Änderungen des Lagerstättendrucks über der Zeit. 3 zeigt die Schritte Hohlraumschaffung 50, Beaufschlagung mit Lösungsmittel 52, Reifung 54, Ölförderung 56 mit gleichzeitiger Rückführung des Lösungsmittels in die Formation und Ausblasen des Lösungsmittels 58. Jeder dieser bevorzugten Schritte wird weiter unten ausführlich diskutiert. 3 veranschaulicht eine schematische Auftragung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, wie diese auf eine Lagerstätte angewendet wird, bei der das Lösungsmittel Ethan ist und die anfängliche Lagerstättentemperatur 22°C beträgt und auf etwa 24°C ansteigt (siehe 4) mit angenommenen Werten für die Porosität der Lagerstätte und die Viskosität des gestrandeten Schweröls.
Der erste Schritt 50 der Hohlraumschaffung erfolgt als ein Schritt der Vorbehandlung oder Konditionierung. Bewegliche Flüssigkeiten und Gase, die zwecks des besseren Verständnisses als Lösemittelblocker bezeichnet werden sollen, werden aus der Lagerstätte gepumpt oder gefördert. Am günstigsten können diese Lösemittelblocker durch bereits bestehende Bohrungen abgefördert werden, die vom Schritt der Primärgewinnung verblieben sind; in einigen Fällen kann es jedoch günstig sein, eine horizontale Bohrung in der Nähe der Sohle der Formation anzulegen und diese zum Entfernen der Lösungsmittelblocker zu benutzen. Man nimmt an, dass die stärksten Lösungsmittelblocker Wasser, Lauge und Methan sind, von denen alle mit gewisser Wahrscheinlichkeit vorhanden sind, nachdem der Vorgang der Primärgewinnung uneffektiv geworden ist. Die Schaffung von zusätzlichem Hohlraum in der gewinnungswürdigen Zone 24 kann außerdem stimuliert werden durch das Einbringen eines unter relativ niedrigem Druck stehenden Lösungsmitteldampfes in die Lagerstätte, um soviel gelöstes Gas und Methan wie nur möglich zu entfernen. Das bevorzugte Lösungsmittel ist dabei Ethan, auch wenn Propan unter gewissen Lagerstättenbedingungen durchaus geeignet sein kann. Die Wahl des Lösungsmittels hängt von einigen Faktoren ab, zu denen die Effektivität des Lösungsmittels beim Lagerstättendruck (der häufig eine Funktion der Teufe der Lagerstätte ist) und die Kosten des Lösungsmittels auf dem offenen Markt zum jeweiligen Zeitpunkt gehören. Es wird vorgezogen, Ethan für Lagerstätten einzusetzen, die tiefer als 1000 Fuß liegen, und Propan in Lagerstätten, die nicht so tief liegen. Die Hohlraumschaffung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Reihe von Verlagerungsschritten in einem organisierten Muster, um die Förderung von Wasser und Methangas aus der gewinnungswürdigen Zone 24 der Formation zu maximieren. Als solches wird die vorliegende Erfindung Nutzen aus jeglicher vorhandenen Konfiguration von Bohrungen ziehen, die von der Primärgewinnung übrig geblieben sind.
Die Reinheit des Lösungsmittel ist auch ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung. In jeder beliebigen Umgebung mit gemischten Lösungsmitteln wird dasjenige, das die höhere Löslichkeit hat, vorzugsweise mit dem Öl in Lösung gehen und wird das Mittel mit der geringeren Löslichkeit an der Grenzfläche zum Öl zurücklassen. Über einen gewissen Zeitraum wird sich das Mittel mit der geringeren Löslichkeit an der Ölgrenzfläche anreichern und wird den Durchtritt des Lösungsmittels mit der höheren Löslichkeit in das Öl blockieren, wodurch der Lösungsvorgang im Öls vereitelt wird. Daher besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, relativ schlecht lösliche Mittel wie beispielsweise Methan, das auf natürliche Weise in der Formation vorhanden sein könnte, durch hohe Konzentrationen eines einigermaßen reinen Lösungsmittels wie beispielsweise Ethan oder Propan zu ersetzen, um zu verhindern, dass das weniger leicht lösende Mittel das Verdünnen verlangsamt oder verhindert. Genau so wird Wasser zwischen dem Öl und dem Lösungsmittel als ein Hemmnis für das Lösungsmittel wirken, und daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dieses auch so weit wie möglich aus den Hohlraumvolumina zu entfernen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit unter Lagerstättenbedingungen ein Lösungsmittelblocker sein kann und dass es vorteilhaft ist, diese zu entfernen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch den Fall, dass der Schritt der Hohlraumschaffung je nach den Lagerstättenbedingungen mit oder ohne Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des Drucks erfolgen kann. In einigen Fällen wird es erforderlich sein, von einer Aufrechterhaltung des Druckes Gebrauch zu machen, um den Zufluss aus einem aktiven Grundwasserträger während der Schritte der Hohlraumschaffung und der darauffolgenden Beaufschlagung mit Lösungsmittel zu minimieren. In anderen Fällen kann die Lagerstätte ausreichend isoliert und standfest genug sein, so dass keinerlei Druckhaltung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung umfasst jedoch beide Arten von Hohlraumschaffung, was davon abhängt, welche Art für die spezifischen Lagerstättenbedingungen am besten geeignet ist.
Der nächste Schritt 52 in der vorliegenden Erfindung ist die Beaufschlagung mit Lösungsmittel. Dieser bedeutet die kontinuierliche Einleitung von Lösungsmittel als Dampf in die Lagerstätte, um die Temperatur in der Formation sorgfältig anzuheben, bis sie oberhalb des Drucks des Blasenbildungspunktes des Lösungsmitteldampfes liegt. Durch das Einleiten des Lösungsmittels als Dampf wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Versuch unternommen, die Reichweite des Lösungsmittels bis in die am weitesten entfernten Hohlräume auszudehnen und dann durch die Erhöhung des Drucks bis oberhalb des Blasenbildungspunktes all das im ersten Schritt geschaffene Hohlraumvolumen mit flüssigem Lösungsmittel zu füllen. Es ist vorzuziehen, den größten Teil des Lösungsmittels als Dampf einzupressen, um zu ermöglichen, dass das Lösungsmittel leicht die Hohlräume überall in der gewinnungswürdige Zonen 24 durchdringt, ohne dass sich Flüssigkeit oder andere Hemmnisse für ein weiteres Eindringen des Lösungsmittel bilden können. Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass in den Endstadien der Injektion der Injektionsdruck hoch genug sein wird, dass der größte Teil des Lösungsmittels sich in einer dichten flüssigkeitsähnlichen Phase befindet. Dies ist erforderlich, damit ausreichend Volumen an Lösungsmittel vorhanden ist, um genug von dem gestrandeten Öl ausreichend zu verdünnen und auf diese Weise zu mobilisieren. Bei diesem Schritt der Überbeaufschlagung muss der Injektionsdruck sorgfältig überwacht werden, um das Risiko eines möglichen Verlusts an Einschluss der Lagerstätte mit einem sich daraus ergebenden Verlust an Lösungsmittel zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es je nach der Lagerstätte mehrere Strategien der Injektion von oder Beaufschlagung mit Lösungsmittel. Am stärksten zu bevorzugen ist, dass die Beaufschlagung mit Lösungsmittel auf eine Weise erfolgt, die ermöglicht, dass das Lösungsmittel in die im ersten Schritt des Verfahrens geschaffenen Hohlräume eindringt. In einigen Fällen wird dies am besten mit Hilfe einer bereits vorhandenen vertikalen Bohrung bewerkstelligt, welche Zugang zu einem Bereich hoher Durchlässigkeit in der Lagerstätte schafft. Es könnte auch vorzuziehen sein, Packer oder dergleichen in einer vertikalen Bohrung zu benutzten, um zu gewährleisten, dass das Lösungsmittel in einen geeigneten Hohlraumbereich in der Lagerstätte gelangt. Falls beträchtliche Mengen an blockierenden Flüssigkeiten aus einem Sumpf mittels einer horizontalen Bohrung entfernt werden, so kann das Lösungsmittel auch genau so gut durch die horizontale Bohrung injiziert werden. Was gemäß der vorliegenden Erfindung beabsichtigt wird, besteht darin, das Lösungsmittel so dicht wie möglich an die während des ersten Schrittes der vorliegenden Erfindung geschaffenen Hohlräume zu bringen und zu versuchen, diese Hohlräume weitestgehend zu füllen. Wie dies genau auszuführen ist, wird sich nach der spezifischen Lagerstättengeologie und den kennzeichnenden Merkmalen der Lagerstätte richten, könnte jedoch durch eine oder mehrere vertikale Bohrungen und horizontale Bohrungen gleichzeitig erfolgen.
Der nächste Schritt der Gewinnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des zeitlichen Aufschubs oder Reifung 54, in welchem ausreichend Zeit gelassen wird, damit das Lösungsmittel langsam in das Öl in den kleineren und weniger zugänglichen Poren diffundiert, damit das darin enthaltende Öl verdünnt wird und auf diese Weise seine Viskosität dergestalt herabgesetzt wird, dass die völlig verdünnte oder homogenisierte Kombination innerhalb der Formation mobil sein wird. Dieser Vorgang der Homogenisierung ist auch wichtig, um zu ermöglichen, dass das Öl in die mit Lösungsmittel gefüllten Poren sickert, genau so wie das Lösungsmittel in die mit Öl gefüllten Poren sickert. Eine derartige Homogenisierung des Lösungsmittels im Öl wird gemäß der vorliegenden Erfindung dienlich sein, das Lösungsmittel vom Umströmen des Öls während der Förderphase abzuhalten. In einer ausreichend eingeschlossenen Lagerstätte wird der Schritt der Reifung durch einen Lagerstättendruck gekennzeichnet sein, der mit der Zeit in dem Maße abnimmt, wie das relativ reine Lösungsmittel sich mit Öl verdünnt und sein Dampfdruck herabgesetzt wird. Dieser Abfall im Lagerstättendruck erfolgt in Übereinstimmung mit dem Henry'schen Gesetz. Taschen aus reinem Lösungsmittel werden die Neigung haben, einen hohen Porendruck aufrecht zu erhalten, der für den Dampfdruck des reinen Lösungsmittels repräsentativ ist. Die Gestalt der Druckabfallkurve und eine Abschätzung, ob der Druck einen erwarteten Asymptotenwert erreicht hat, liefern gemäß der vorliegenden Erfindung quer über die Lagerstätte eine nützliche Diagnose über den Grad der Homogenität des Lösungsmittels im Öl. Insbesondere ist der Umstand, dass ein Abfall des Druckes vom dem anfänglichen Wert bei der Beaufschlagung mit Lösungsmittel ausbleibt, ein Hinweis auf ein schwaches Eindringen des Lösungsmittels.
Die vorliegende Erfindung sieht für verschiedene Lagerstätten auch unterschiedliche Reifungszeiten vor. Eine der Variablen ist die Diffusionsstrecke, die in einigen Fällen abgeschätzt werden kann, wenn die Durchlässigkeit und die Heterogenität der Lagerstätte bekannt sind. Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem die Möglichkeit, eine optimale Zeitspanne für den Schritt der Reifung vorherzusagen, welcher auf der Heterogenität der Lagerstätte und den physikalischen Daten des Öls beruht. Zum Beispiel wird sich die Verdünnungsrate des Öls ändern, und ein leichtes Öl mit einer hohen anfänglichen Hohlraumfraktion kann innerhalb einer kurzen Zeitspanne wie beispielsweise einem Tag Homogenität erreichen, ein Bitumen mit einer hohen Viskosität und mit einer niedrigen Verteilung an Hohlraum (und Lösungsmittel) kann jedoch eine lange Zeitspanne erfordern, vielleicht sogar Jahrzehnte.
Es ist jetzt zu verstehen, warum das Erzielen eines akzeptablen Grades an einheitlicher Durchdringung oder Absorption des Lösungsmittels im Öl gemäß der vorliegenden Erfindung gewünscht wird. Für den Fall, dass zwei Flüssigkeiten in der Lagerstätte vorhanden sind, von denen die eine eine signifikant niedrigere Viskosität als die andere aufweist, wird diejenige, die beweglicher ist, vorrangig gefördert. Durch das Erreichen eines akzeptablen Grades an Heterogenität wird im Wesentlichen nur eine Flüssigkeit vorhanden sein, nämlich mit Lösungsmittel verdünntes Öl, was die Chancen erhöht, dass das Öl völlig mobilisiert wird, was das Vorbeiströmen von Lösungsmittel und das Auftreten von kegelförmiger Aufweitung stark herabsetzt. Je nach den spezifischen Eigenschaften der Lagerstätte wird jede Lagerstätte mit gewisser Wahrscheinlichkeit eine einzige maximale Gesamtausbeute haben, die auf natürliche Anomalien und dergleichen zurückzuführen ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht jedoch, dass der Schritt der Reifung bis zum maximal möglichen Ausmaß fortschreitet, falls die Bedingungen wie beispielsweise das Hohlraumvolumen gegeben sind, eine so hohe Gewinnung des an Ort und Stelle befindlichen Öls aus der gewinnungswürdigen Zone zu verwirklichen. Die vorliegende Erfindung umfasst auch den Sachverhalt, dass, während die Gewinnung aus einem Gebiet der gewinnungswürdigen Zone starten kann, die langsame Verdünnung des Öls durch das Lösungsmittel in einem anderen Gebiet erfolgen kann, und so muss es nicht in allen Fällen erforderlich sein, so lange zu warten, bis die Verdünnung überall in der Lagerstätte ihr Maximum erreicht hat, um mit dem Schritt der Gewinnung in solchen Fällen beginnen zu können, in denen die Förderung in einem Teil den Fortgang der Verdünnung mit Lösungsmittel in einem anderen Teil nachteilig beeinflusst.
Falls jedoch der Schritt der Reifung zu schnell beendet wird, ist zu erwarten, dass eine Förderung von Flüssigkeit vorliegt, die zum größten Teil Lösungsmittel und nur einen geringen Anteil Öl enthält. Dieses Ergebnis ist typisch für viele auf Lagerstätten angewandte Triebvorgänge des Standes der Technik, wo durch die niedrige Viskosität des Triebmediums (d. h. des Lösungsmittels oder Dampfes oder Wassers oder Gases) dieses am größten Teil des Zielöls vorbeiströmt. Folglich können hohe Konzentrationen an Lösungsmittel in der geförderten Flüssigkeit ein nützliches diagnostisches Kriterium liefern, um einzuschätzen, ob die Reifungszeit ausreichend gewesen ist, zumindest im Nahbereich der Gewinnungsbohrung.
Der nächste Schritt der vorliegenden Erfindung ist der Förderungsschritt 56. Unter der Annahme, dass beispielsweise ein ausreichendes Volumen an Lösungsmittel injiziert worden ist, um eine gewisse Volumenfraktion an Lösungsmittel im Öl zu erzielen, werden die geförderten Flüssigkeiten sorgfältig überwacht, um festzustellen, ob die Lösungsmittelfraktion diese Zielfraktion überschreitet. Falls die flüssige Volumenfraktion an Lösungsmittel in dem geförderten Lösungsmittel/Öl-Gemisch größer als erwartet ist, ist das Lösungsmittel nicht erfolgreich gewesen beim Verdünnen all des gestrandeten Öls, das diesem Lösungsmittel zugänglich sein sollte, und es hat mit hoher Wahrscheinlichkeit signifikante Mengen an Öl umströmt. Falls die Förderrate an flüssigem Lösungsmittel zu hoch ist im Vergleich zur Ölgewinnungsrate, so kann die Ölförderrate eingeschränkt werden oder die Lagerstätte kann erneut eingeschlossen werden, um über weitere Zeit den Reifungsschritt 54 zu ermöglichen, um zu einer vollständigeren Verdünnung zu gelangen.
Wie weiter oben bemerkt worden ist, erfolgt beim Schritt der Ölförderung auch die gemeinsame Förderung von im Öl gelöstem Lösungsmittel. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieses Lösungsmittel in die Formation rückgeführt werden oder das Lösungsmittel kann verkauft oder an ein nachfolgendes Rückgewinnungsprojekt verschickt werden oder gar als Brenn- bzw. Heizgas abgefackelt oder verbrannt werden.
Während der Gewinnung kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Druck auch durch die Rückführung von Lösungsmittel oder das Einpressen von zusätzlichem Lösungsmittel erhöht werden, falls gewünscht wird, die Lösungsmittelkonzentration im Öl hoch genug zu halten, um die Ölviskosität auf einen besonderen Zielwert zu senken. Dies bietet die Möglichkeit, das Lösungsmittel/Öl-Verhältnis mit der Zeit zu erhöhen, was dienlich sein könnte, um hohe Ölgewinnungsraten ohne eine übermäßige kegelförmige Aufweitung aufrecht zu erhalten, während die Lagerstätte allmählich an Öl erschöpft. Eine zusätzliche Injektion von Lösungsmittel erhöht jedoch auch das Risiko der Lösungsmittel-Entasphaltierung und das Potenzial für Schäden an der Formation. Es kann erwünscht sein, gegen Ende des Förderschrittes ein nichtlösendes Medium wie beispielsweise Methan, Stickstoff oder dergleichen zum Zweck der Aufrechterhaltung des Drucks einzupressen, wenn ausreichend Lösungsmittel im Öl ist und eine Lösungsmittelblockierung über den Grenzflächenbereich nicht länger Anlass zur Sorge ist.
Der letzte Schritt im Gewinnungsverfahren ist das Ausblasen des Lösungsmittel und seine Rückgewinnung 58. Falls es einschränkende Bedingungen hinsichtlich des Drucks wie beispielsweise einen aktiven Grundwasserträger gibt, so kann es wünschenswert sein, das Lösungsmittel unter Einsatz eines anderen Gases wie Methan, Kohlendioxid oder Stickstoff auszuspülen.
4 zeigt für ein typisches Schweröl eine grafische Darstellung der Viskosität als Funktion der Lösungsmittelverdünnung und der Temperatur. Dieses Diagramm ermöglicht, die Abnahme der Viskosität vom Beginn der Anwendung einer bestimmten Menge an Lösungsmittel auf ein bestimmtes Schweröl abzuschätzen. Dieses Diagramm zeigt auch, dass die Viskosität des reinen Lösungsmittels 100.000 mal niedriger als die des natürlich vorkommenden Öls sein kann, so dass der Reifungsschritt 54, der dem Lösungsmittel ausreichend Zeit gibt, um das Öl zu verdünnen, sehr große Bedeutung hat, um zu verhindern, dass das Lösungsmittel das Öl umströmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können für andere Kombinationen von Öl und Lösungsmittel andere Diagramme erstellt werden, die ähnlich sind. Der Beginn der Pfeile 60 und 62 stellt die Viskosität des reinen unerhitzten Lösungsmittels und der Flüssigkeit der Schweröl-Lagerstätte dar, und die Pfeilspitzen zeigen, dass das homogene Öl/Lösungsmittel-Gemisch eine Viskosität haben wird, welche knapp über hundert Centipoise liegt. Das Diagramm zeigt für dieses Beispiel einen geringen Temperaturanstieg, der auf die latente Kondensationswärme zurückzuführen ist. In diesem besonderen Fall ist es jedoch klar, dass der Temperaturanstieg keine bedeutsame Abnahme der Viskosität mit sich bringt. Das Diagramm von 4 ermöglicht auch, die vorhergesagte Viskosität für das homogene Lösungsmittel/Öl-Gemisch bei verschiedenen Volumenfraktionen des Lösungsmittels abzuschätzen. Zum Beispiel ermöglicht die Erhöhung des Volumens an Lösungsmittel auf 20%, dass die Viskosität des Gemischs um einen weiteren Faktor von 10 auf einen Wert von etwa 13 Centipoise gesenkt wird.
5 zeigt eine Kurve 64 für den erwarteten Dampfdruck des bevorzugten Lösungsmittels Ethan als Funktion der Volumenfraktion des im Schweröl gelösten Ethans. Der Sättigungsdruck für reines Ethan bei 24°C liegt bei etwa 4100 kPa (absolut), so dass dies der Pegelwert des Injektionsdrucks ist, der das Minimum darstellt, das erforderlich ist, um das Hohlraumvolumen mit flüssigem äquivalentem Ethan zu füllen. Der Gesamtdruck wird etwas höher liegen, was von der Restmenge an Methan abhängt, die am Ende des ersten Schrittes der Hohlraumschaffung verblieben ist. Jedoch mit einer Volumenfraktion von 10% an Ethan im Öl beträgt der Dampfdruck des Ethans nur etwa 1600 kPa (absolut). Dies bedeutet, dass, falls beim Reifungsschritt ein homogenes Gemisch aus Öl und Lösungsmittel erreicht wird, der Partialdruck des Ethans von 4100 kPa (absolut) auf etwa 1600 kPa (absolut) abfallen wird. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Lagerstättendruck sich asymptotisch einem Wert nähern, der etwa 2500 kPa unter dem Injektionsdruck liegt. Wie die Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, setzt dies voraus, dass die Lagerstätte eingeschlossen ist und dass keine Druckhaltung über einen Grundwasserträger oder eine Gaskappe erfolgt.
Falls angenommen wurde, dass das Lösungsmittel tief eindringt, wie das in den Computer-Modellen von Das und Okazawa dargestellt ist, so ist interessant, dass beide einen Druckabfall nur als Verlust an Lösungsmittel in eine Schluckzone interpretieren konnten und folglich eine weitere Injektion an Lösungsmittel begrenzen würden und beginnen würden, das Lösungsmittel so schnell wie möglich zurückzugewinnen. Es hat den Anschein, als sei dies die Aussage, die hinter dem Patent 2,494,391 steckt, welches sehr hohe Druckgradienten einsetzt, um Lösungsmittel in die Formation zu pressen und so schnell wie möglich aus ihr zu entfernen.
6 zeigt näherungsweise die Zeit, die für den Reifungsschritt 54 erforderlich ist, als Funktion der Strecke, den die Lösungsmittelfront in die gewinnungswürdige Zone 24 für Ziel-Lagerstätten zurücklegen muss, die in situ Kohlenwasserstoffe im Bereich von Bitumen bis zu herkömmlichem Öl aufweisen mit den Kurven 70 für Bitumen, 72 für Schweröl und 74 für herkömmliches Öl. Diese 6 zeigt auch den Nutzen des anfänglichen Schritts der Hohlraumschaffung 50, durch den die Menge an Lösungsmittel erhöht wird, die sicher in die Ziel-Lagerstätte im Schritt 52 eingepresst werden kann, so dass die Entfernung, über die sich das Lösungsmittel ausbreiten muss, herabgesetzt wird und damit auch die Zeitspanne herabgesetzt wird, die für den Reifungsschritt 54 benötigt wird. Man könnte beispielsweise erwarten, dass eine Verdoppelung der Menge an Lösungsmittel von 10% auf 20% das Lösungsmittel in der als Zielobjekt dienenden Ölgewinnungszone effektiver verteilen würde und die Reifungszeit halbieren würde.
Es wird angenommen, dass die herkömmliche Öllagerstätte mit der gewinnungswürdigen Zone 24 Öl mit 10 Centipoise enthält und eine Durchlässigkeit von 100 Millidarcy aufweist. Es wird angenommen, dass eine Schweröl-Lagerstätte eine Durchlässigkeit von 1 Darcy aufweist und Öl mit einer Viskosität von 10.000 Centipoise enthält, und beim Bitumenbeispiel wird angenommen, dass die Durchlässigkeit 5 Darcy beträgt und das Bitumen die Viskosität von 6 Millionen Centipoise hat. Die Zeitdauer für den Reifungsschritt 54 wird durch die Geschwindigkeit festgelegt, mit der eine Stoßfront der Konzentration sich durch die Lagerstätte ausbreitet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird aus der Korrelation abgeleitet, die in der früheren Patentanmeldung 2,591,354 des Erfinders vorgestellt wird.
6 zeigt noch eine weitere Kurve 75, die als stockende Gegenstromdiffusion bezeichnet wird, die ein zweiter Weg zur Abschätzung der Rate der Lösungsmitteldiffusion innerhalb der Lagerstätte ist. Diese Kurve 75 setzt voraus, dass für dieses Abschätzungsmodell die Eindring- oder Ausbreitungsstrecke proportional der Quadratwurzel der Reifungszeit ist. Das Gegenstrommodell liefert für ein spezielles Schweröl etwas schnellere Eindringraten bei kurzen Entfernungen und viel langsamere Eindringraten bei größeren Entfernungen. Auch wenn die spezielle Wahl eines Modells für die Eindringtiefe des Lösungsmittel eine Kalibrierung an Ort und Stelle erfordert, so besteht doch eine Schlussfolgerung aus beiden Modellen darin, dass für relativ kurze Ausbreitungsstrecken die Eindringzeit des Lösungsmittel extrem lang sein kann (Jahre bis Jahrzehnte). Folglich können nunmehr die Vorteile der vorliegenden Erfindung herausgestellt werden, die darin bestehen, dass durch das Entfernen von Blockern für Lösungsmittel eine ausgedehnte Verbreitung des Lösungsmittel erreicht wird und die Strecken minimiert werden, die das Lösungsmittel zurücklegen muss, um mit dem gestrandeten Schweröl in Kontakt zu gelangen.
7 zeigt eine Darstellung 76 der erwarteten Ölförderrate durch Schwerkraftdrainage für eine 800 m lange horizontale Bohrung mit 10 m Gewinnungswürdigkeit für ein Schweröl mit 10.000 Centipoise unter den Bedingungen einer unverritzten Lagerstätte. Diese grafische Darstellung zeigt, dass für eine mittlere Durchlässigkeit von 1 Darcy die erwartete Ölförderrate nur etwa 10 m³/Tag beträgt. 7 zeigt, welche Bedeutung es hat, eine ausreichende Konzentration an Lösungsmittel im Öl zu erzielen; eine Verdoppelung der Konzentration an Lösungsmittel von 10 auf 20 Vol.-% im Öl erhöht die Ölförderrate um das 15-fache. Darüber hinaus erscheinen Volumenfraktionen an Lösungsmittel unter 10% völlig nutzlos.
8 zeigt eine grafische Darstellung 78 der erwarteten Ölförderrate durch Schwerkraftdrainage für dieselbe Bohrung und dasselbe Öl wie in 7, jedoch mit einer mittleren Durchlässigkeit der Lagerstätte von 7 Darcy. 8 zeigt, dass bei einer Beaufschlagung mit Lösungsmittel von 10 Vol.-% und einer mittleren Durchlässigkeit der Lagerstätte von 7 Darcy die erwartete Ölförderrate bei stattlichen 100 m³/Tag liegt. Diese Abbildung zeigt, dass gewinnungswürdige Zonen mit einer höheren Durchlässigkeit für die vorliegende Erfindung stark bevorzugt sind, weil sie die Menge an Lösungsmittel herabsetzen, die benötigt wird, um eine gegebene Förderrate zu erzielen. Vorzugsweise wird der größte Teil des Lösungsmittels rückgewonnen und dem Recycling zugeführt, wodurch die Kosten für das Lösungsmittel zum großen Teil kompensiert werden können.
9 zeigt eine Kurve 80 der berechneten Lösungsmittelkosten für die Schweröl-Lagerstätte von 8 mit 7 Darcy unter der Annahme, dass das Lösungsmittel schließlich zurückgewonnen wird, und zwar entweder aus dem geförderten Lösungsmittel/Öl-Gemisch oder während des abschließenden Ausblasens. 9 zeigt, dass die Lösungsmittelkosten pro Kubikmeter geförderten Öls in dem Maße herabgesetzt werden, wie die Volumenfraktion des Lösungsmittel in dem geförderten Lösungsmittel/Öl-Gemisch ansteigt. Dies ist ein überraschendes Ergebnis und zeigt, dass die höheren Investitionskosten in das Lösungsmittel durch die herabgesetzte (schnellere) Förderungszeit (auf der Grundlage des Geldwertes der Zeit) zur Gewinnung des gestrandeten Öls mehr als kompensiert werden. Folglich zeigt dies, dass ein Prozess, der auf Wirtschaftlichkeit bei der eingesetzten Menge an Lösungsmittel abzielt wie viele des Standes der Technik, nicht für die Wertmaximierung kosteneffektiv ist. Mit 9 wird außerdem der Nutzen des anfänglichen Schrittes der Hohlraumschaffung gemäß der vorliegenden Erfindung unterstrichen, der ermöglicht, dass das Volumen an Lösungsmittel, welches in die unmittelbare Nähe des gestrandeten Öl gebracht wird, maximiert wird.
10 zeigt eine Kurve 82 des Lagerstättendrucks über der Zeit für den Fall, wo das Lösungsmittel, das zusammen mit dem Öl gefördert wird, nicht anschließend wieder in die Formation der Lagerstätte eingepresst wird. Wie durch den Abfall der Kurve dargestellt ist, fällt während der Gewinnungsphase der Lagerstättendruck leicht mit der Zeit ab. Dies ist so zu verstehen, dass dieser Abfall nicht einem weiteren Eindringen des Lösungsmittel in das Öl zugeschrieben wird, sondern eher auf die Entnahme des geförderten Flüssigkeitsvolumens aus der gewinnungswürdigen Zone in einer gut eingeschlossener Lagerstätte zurückgeführt wird, wie das von dieser Erfindung ausgesagt wird.
11 zeigt mit der Kurve 84 die kumulative Injektion von Lösungsmittel und die Fördervolumina als Funktion der Zeit, wenn die vorliegende Erfindung auf eine Lagerstätte angewendet wird, die einen aktiven Grundwasserträger oder eine andere Art von Druckunterstützung aufweist. Dieser Typ von Lagerstätte ist weniger erwünscht, da die Qualität des Eindringens des Lösungsmittels in das Öl und die passende Reifungszeit nicht mittels einer fernbedienten Erfassung des Lagerstättendrucks abgeschätzt werden können, weil der Lagerstättendruck auf effektive Weise zwangsweise auf einem konstanten Wert gehalten wird. Dies ist so zu verstehen, dass der vorliegende erfindungsgemäße Gewinnungsprozess auch noch auf nützliche Weise auf diesen Typ von Lagerstätte angewandt werden kann, die Abschätzung der passenden Reifungszeit wird dabei jedoch ungewisser und wird stärker auf der Auswertung des Verhältnisses von Lösungsmittel zu Öl in den geförderten Medien beruhen, und wird Nutzen ziehen aus einer genauen Abschätzung der Heterogenität der Lagerstätte.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können nunmehr besser verstanden werden. Auch wenn das Volumen an Lösungsmittel, das in die Lagerstätte eingeführt wird, durch den Schritt der Vorbehandlung der vorliegenden Erfindung maximiert wird, ist dennoch die Konzentration an Lösungsmittel in dem gewonnenen Medium ziemlich niedrig, da die primäre und die sekundäre Gewinnung häufig im Bereich von 10 bis 20% des an Ort und Stelle befindlichen ursprünglichen Öls liegt. Folglich sind die Menge und der Wert des Lösungsmittels, das zusammen mit dem Öl gefördert wird, gegenüber den Verfahren des Standes der Technik wie beispielsweise gegenüber 2,299,790 stark herabgesetzt. Die vorliegende Erfindung umfasst auch, dass es durchaus kosteneffektiv sein kann, wenn man in manchen Fällen die Rückgewinnung an Lösungsmittel völlig ignoriert, um den Kapitalaufwand für die Feldanlage zu minimieren. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine geringe oder gar keine Asphalten-Ablagerung wegen des relativ niedrigen Lösungsmittel/Öl-Verhältnisses erwartet wird. Andererseits wird keine oder nur eine geringe Aufwertung des Rohöls erwartet. Ebenso ist die vorliegende Erfindung kein kontinuierlicher Vorgang, da die volle Beaufschlagung mit Lösungsmittel nahezu vom Start an erforderlich ist – während des Reifungsschritts fallen keine signifikanten Betriebskosten für die Anlage an.
Zusätzlich ist es möglich, eine Vielzahl von Lösungsmitteln einzusetzen. 6 zeigt, dass eine Reifungszeit von einem Monat durchaus ermöglichen kann, dass in einer herkömmlichen Öllagerstätte ein bevorzugtes Lösungsmittel sich um 5 m ausbreitet. Es wird jedoch erwartet, dass 6 oder noch mehr Jahre erforderlich sein werden, damit ein nicht erhitztes Lösungsmittel um 5 m in dem stark viskosen Bitumen der Ölsande diffundiert. Zu zusätzlichen kommerziellen Vorteilen gehören das Potenzial des Landerwerbs mit Bohrungen und der Produktionsanlagen zu niedrigen Kosten, falls eine teilweise erschöpfte Schweröl-Lagerstätte in ihrem Betrieb als unwirtschaftlich erkannt wird.
Weitere neue Aspekte umfassen u. a.:

– den Schritt der Reinigung und Dekontaminierung, um Hohlraumvolumen zu schaffen und unerwünschte Kontaminationen wie beispielsweise Wasser und Methan loszuwerden;
– den Einsatz von Detektoren für Lösungsmittel, um im Schritt der Dekontaminierung den Durchtritt von Lösungsmittel zu überwachen;
– einen Schritt der Druckbeaufschlagung, um den Zustand des Blasenbildungspunktes zu erreichen, so dass die Hohlräume mit der größtmöglichen Menge an Lösungsmittel beaufschlagt werden können;
– einen Reifungsschritt mit der Verfolgung der Abnahme des Lagerstättendrucks, um das Fortschreiten der Vermischung zu überwachen; und
– die Überwachung des Lösungsmittel/Öl-Verhältnisses, um die durch das Lösungsmittel bewirkte kegelförmige Aufweitung und das Umströmen festzustellen und zu mindern.

Der Nutzen der vorliegenden Erfindung durch den Einsatz der Schwerkraftdrainage besteht darin, dass eine Gewinnung von 60% oder noch höher des an Ort und Stelle befindlichen anfänglichen Öls ermöglicht wird. Falls bei der Primärgewinnung nur ein Anteil von 10% des an Ort und Stelle befindlichen ursprünglichen Öls gefördert wird, so könnte die darauffolgende lösungsmittelgestützte Schwerkraftdrainage eine kumulative Ölgewinnung ermöglichen, die das 5-Fache oder noch mehr dessen beträgt, was bei den Zyklen der primären und sekundären Gewinnung erzielt worden ist.
Beispiel: Betrachten wir ein Lloydminster-Schweröl mit einer ursprünglichen Lagerstättenviskosität von 10.000 Centipoise und einer Lagerstättendurchlässigkeit von 7 Darcy und einer Mächtigkeit der gewinnungswürdigen Zone von 10 m. Die Gewinnung nach dem primären CHOPS und der darauffolgenden Wasserflutung betrat 270.000 Barrel, was 15% des an Ort und Stelle befindlichen Ausgangsöls ausmacht. Beim ersten Schritt der vorliegenden Erfindung wird der Lagerstättendruck auf 500 kPa gesenkt, da die aus Wasser, Lauge und Methan bestehenden Lösungsmittelblocker entfernt werden. Es wird sodann Lösungsmitteldampf eingepresst, der dazu beitragen soll, bewegliches Wasser und Methan aus der Lagerstätte zu verdrängen und zu ermöglichen, dass der Lösungsmitteldampf sich durch die zugänglichen Hohlräume der Lagerstätte ausbreitet.
Dieser Drainageschritt schafft ein Hohlraumvolumen von 15% des Porenraums, welcher anschließend mit Lösungsmittel gefüllt werden kann. Es wird ausreichend Lösungsmittel Ethan eingepresst, um dieses Hohlraumvolumen von 15% mit flüssigem äquivalentem Lösungsmittel zu füllen (d. h. 270.000 Barrel an flüssigen äquivalenten Barrel Ethan). Unter der Annahme, dass der Hohlraumanteil, der während der Primärgewinnung geschaffen worden ist, vor allem an der Sohle der gewinnungswürdigen Zone geschaffen worden ist, muss das Lösungsmittel etwa 10 m diffundieren, um sich über die volle Höhe der Lagerstätte homogen zu verteilen. Die erforderliche Reifungszeit wird auf annähernd ein Jahr geschätzt. Nach der Injektion des Lösungsmittels wird der Lagerstättendruck gemessen, bis eine Abnahme von 4600 kPa auf 3000 kPa festgestellt wird.
Die Lagerstätte wird sodann über die horizontale Bohrung in Betrieb genommen, und die anfängliche Ölförderrate wird auf 250 m³/Tag (1500 Barrel/Tag) oder darüber berechnet. Die geförderten Flüssigkeiten werden sorgfältig überwacht, um sicher zu gehen, dass das Lösungsmittel keinen Kurzschluss bildet. Unter der Annahme einer gleichförmigen Lösungsmittelverteilung im gestrandeten Schweröl wird berechnet, dass annähernd 820.000 zusätzliche Barrel an Schweröl verfügbar sind, die über die nächsten drei Jahre gefördert werden können. Gegen ende des Gewinnungszyklus wird die Förderrate abnehmen, und der Zyklus des Ausblasens wird eingeleitet, um so viel verbleibendes Lösungsmittel wie möglich zurückzugewinnen. Es wird berechnet, dass am Ende des Gewinnungszyklus jedes Barrel an eingepresstem Lösungsmittel ermöglicht hat, 3 zusätzliche Barrel an Öl zu gewinnen. Bei den gegenwärtigen Preisen für das Lösungsmittel Ethan betragen die Kosten 13 $ pro Barrel und das Öl kann zu 60 $ pro Barrel verkauft werden. Somit betragen die Kosten für Lösungsmittel ohne irgend eine Rückgewinnung von Lösungsmittel etwa 4 $ pro Barrel Öl oder –6% des Ölwerts.
Auch wenn die Erfindung weiter oben mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden die Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass verschiedenartige Abänderungen und Variationen in dem breiten Rahmen der beigefügten Ansprüche enthalten sind. Einige davon sind bereits weiter oben diskutiert worden, während andere den Fachleuten auf diesem Gebiet deutlich werden. Als Beispiel soll angeführt werden, dass, während das Lösungsmittel anfangs durch eine vertikale Bohrung eingepresst werden kann, dieses auch durch eine horizontale Bohrung oder durch beide sogar zur selben Zeit während des Schritts der Beaufschlagung mit Lösungsmittel eingepresst werden kann. Die vorliegende Erfindung erfährt eine Einschränkung lediglich durch den Umfang der Ansprüche in der beigefügten Form.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5720350 [0008]
US 5273111 [0009]
US 5065821 [0010]
CA 2494391 [0011, 0050]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Tadahiro et al., Mai 2005, JCPT, S. 41 [0005]
SPE-Papier 97924, 2005 [0005]
Nenniger CIPC-Papier 2008-139 [0006]

Claims

Mehrstufiges In-situ-Gewinnungsverfahren für Schweröl-Lagerstätten, wobei bei dem Verfahren ein Lösungsmittel eingesetzt wird und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Entfernen von Flüssigkeiten und Gasen aus Bereichen, die mit den Schwerölen in Kontakt stehen, um einen Grenzflächenbereich von nicht gewonnenem Schweröl zu vergrößern, der mit dem Lösungsmittel in Kontakt kommen kann; b) Einpressen des Lösungsmittels in Dampfform in die Bereiche, um den Lagerstättendruck zu erhöhen, bis dort ausreichend Lösungsmittel in flüssiger Form vorhanden ist, um mit dem vergrößerten Grenzflächenbereich des Schweröls in Kontakt zu kommen; c) Einschließen der Lagerstätte über eine ausreichend lange Zeitspanne, um zu ermöglichen, dass in einem Schritt der Reifung das Lösungsmittel über den Grenzflächenbereich in das nicht gewonnene Öl diffundiert, um ein Gemisch aus Lösungsmittel und Öl mit einer verminderten Viskosität zu erzeugen; d) Messen von einer oder mehreren Lagerstättenkenngrößen, um das Ausmaß der durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung des nicht gewonnenen Öls in der Lagerstätte festzustellen; und e) Beginnen einer auf Schwerkraftdrainage beruhenden Förderung aus der Lagerstätte, wenn das Gemisch eine Viskosität aufweist, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, dass das Gemisch durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung absickert.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei durch den Schritt des Einpressens von Lösungsmittel die Flüssigkeiten und Gase, die das Lösungsmittel blockieren, aus der Zone, aus der Öl gewonnen wurde, verdrängt werden.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einschließens einen Schritt der Drucküberwachung umfasst, um den Grad der Auflösung des Lösungsmittels in das Öl zu überwachen.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Beginnens der auf Schwerkraft beruhenden Förderung das Fördern des Lösungsmittel/Öl-Gemischs aus einer horizontalen Förderbohrung umfasst.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel Propan oder Ethan ist.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel im Wesentlichen rein ist, um zu verhindern, dass Lösungsmittelblocker die Verdünnung des Lösungsmittels in das Öl verlangsamen.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt der Rückgewinnung des Lösungsmittels aus dem geförderten Gemisch umfasst.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei während des Gewinnungsverfahrens eine Aufrechterhaltung des Drucks der Lagerstätte erfolgt.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei während des Gewinnungsverfahrens eine Aufrechterhaltung des Drucks der Lagerstätte nicht erfolgt.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt der Messung des Lösungsmittelgehalts eines geförderten Gemischs und der Steuerung einer Förderrate auf der Grundlage des gemessenen Lösungsmittelgehalts umfasst.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Einpressens eines der Aufrechterhaltung des Druckes dienenden Gases in die Lagerstätte umfasst, nachdem ein ausreichender Grad an Lösungsmittel-Verdünnung des in situ befindlichen Schweröls erfolgt ist.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Entfernens von beweglichen Fluiden das Entfernen von Flüssigkeiten und Gasen, die in der Lagerstätte bereits vorhanden sind, umfasst.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 12, wobei bewegliche Fluide durch bereits in der Lagerstätte vorhandene Bohrungen entfernt werden.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die beweglichen Fluide durch Abpumpen entfernt werden.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Gewinnungsverfahren einen abschließenden Schritt des Ausblasens der Lagerstätte zur Rückgewinnung von jeglichem verbleibendem Lösungsmittel umfasst.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einpressens von Lösungsmittel als Dampf die Lagerstätte sukzessiv mit Lösungsmittel unter Druck setzt, um eine hohe Beaufschlagung der Lagerstätte mit flüssigem Lösungsmittel zu erzielen.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Zyklus wiederholt wird, um zusätzliches Öl aus der Lagerstätte zu gewinnen.
Lösungsmittelbasierendes In-situ-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt der Berechnung einer erwarteten Lösungsmittel-Eindringrate umfasst, wobei die Lösungsmittel-Eindringrate mit einem gemessenen Druckabfall verglichen wird und die Förderung begonnen wird, wenn berechnet worden ist, dass das Lösungsmittel innerhalb der Lagerstätte um einen vorbestimmten Betrag fortgeschritten ist.
Mehrstufiges In-Situ-Gewinnungsverfahren für Schweröl-Lagerstätten, wobei bei dem Verfahren ein Lösungsmittel eingesetzt wird und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Dekontaminieren der Lagerstätte durch das Entfernen von Lösungsmittelblockern aus der Lagerstätte zur Schaffung von Hohlräumen; b) Einpressen des Lösungsmittels in Dampfform in die Hohlräume, um den Lagerstättendruck so lange erhöhen, bis ausreichend Lösungsmittel in flüssiger Form vorhanden ist, um die Hohlräume zu füllen; c) Einschließen der Lagerstätte über eine gewisse Zeitspanne, um zu ermöglichen, dass in einem Schritt der Reifung das Lösungsmittel in das angrenzend an die Hohlräume befindliche nicht gewonnene Öl diffundiert, um ein Gemisch aus Lösungsmittel und Öl mit einer verminderten Viskosität zu erzeugen; d) Messen von einer oder mehreren Lagerstättenkenngrößen während des Reifungsschritts, um das Ausmaß der durch das Lösungsmittel bewirkten Verdünnung abzuschätzen, die in dem nicht gewonnenen Öl in der Lagerstätte stattgefunden hat; und e) Beginnen einer auf Schwerkraftdrainage beruhenden Förderung des Gemischs aus der Lagerstätte, wobei das Gemisch eine Viskosität aufweist, die niedrig genug ist, um zu ermöglichen, dass das Gemisch durch die Lagerstätte zu einer Förderbohrung absickert.