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Verfahren zur Gewinnung von Öl aus ölführenden Formationen Die Erfindung
befaßt sich mit einem Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von Öl aus ölführenden
Bodenformationen, wobei Dampf unter Druck in diese Formation eingepreßt wird, und
zwar über mindestens ein Bohrloch.
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Die Erfindung befaßt sich besonders mit der Gewinnung von Öl mit so
hoher Viskosität unter Lagerstättenbedingungen, daß kein bemerkenswertes Fließen
in einer Fördersonde auftritt, außer bei Anwendung besonderer Maßnahmen. Derartige
Öle, die unter der Bezeichnung Peche (tars) bekannt sind, werden im folgenden jedoch
weiterhin als Öle oder viskose Öle bezeichnet.
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Eine solche besondere Maßnahme zur Förderung viskoser Öle aus Bodenformationen
ist unter der Bezeichnung Dampfförderung bekannt. Bei diesem Verfahren wird Dampf
in die ölführende Formation über eine Dampfzufuhrsonde eingeführt, und das in der
Formation zwischen dieser und der Fördersonde vorhandene Öl wird durch die Wirkung
des Dampfes über das Förderbohrloch ausgepreßt.
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Bei der ursprünglichen Dampffördermethode befand sich das Öl rund
um die Fördersonde(n) noch auf der Temperatur der ursprünglichen Lagerstätte, und
die Fördermengen dieses Öls waren außerordentlich nieder oder kaum wahrnehmbar,
selbst wenn das Öl unter höchstem Dampfdruck stand, der aus Sicherheitsgründen oder
aus technischen oder wirtschaftlichen überlegungen auf die Dampfsonde angelegt werden
kann. Dies vermindert letzten Endes die Ausbeute der Förderbohrungen während der
ersten Zeit der Förderung oder macht die Dampffördermethode überhaupt problematisch.
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Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und die erforderlichen Vorrichtungen
zur Gewinnung viskoser Öle aus Bodenformationen aufzuzeigen, wobei die Gewinnung
des Öls durch die sehr hohe Viskosität des Öls bei der ursprünglichen Lagerstättentemperatur
nicht gehemmt oder verhindert wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Dampf durch eine Sonde in
die Formation so lange eingeleitet, bis, eine ausreichende Menge Dampf in dieser
vorhanden ist, woraufhin das Einleiten des Dampfes unterbrochen und das Bohrloch
zur Förderung des Öls geöffnet wird. Durch das Einpressen des Dampfes in die Formation
steigt die Temperatur des das Bohrloch umgebenden Teils der Formation und folglich
auch die Temperatur des darin vorhandenen Öls und damit sinkt die Viskosität des
Öls. Das Öl ist nun unter dem natürlichen Lagerstättendruck förderfähig oder wird
durch den durch die vorhergehende Dampfeinpressung herrschenden Druck ausgetrieben.
Wenn gewünscht, kann die Förderung des Öls eine Rastperiode (closed-in-period) vorgeschaltet
werden, um eine bessere Wärmeverteilung in der ölführenden Schicht zu gewährleisten.
Wenn eine gewisse Menge des in der Umgebung des Bohrlochs vorhandenen Öls gefördert
ist und die Wärme des eingepreßten Dampfs verbraucht ist, wird ein neuer Kreislauf
begonnen, wobei nach Einpressen einer genügenden Dampfmenge - die nun in einen weiteren
Bereich der Formation eindringen kann -- die Sonde von neuem fördert. Dieser Förderkreislauf
wird bei benachbarten Sonden wiederholt und die Periode, während der der Dampf in
diese eingepreßt wird, im großen und ganzen vorzugsweise zusammenfällt mit der Zeit,
während der Öl aus der benachbarten Sonde gefördert wird, wobei die Zeit der Ölförderung
des ersten Bohrlochs im allgemeinen zusammenfällt mit der Zeit des Dampfeinpressens
in die zweite Sonde. Diese Maßnahme führt zu einer wirtschaftlichen und kontinuierlichen
Anwendung und Ausnutzung des Dampferzeugers, der abwechselnd mit diesen Sonden verbunden
wird.
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Wie mit jedem Kreislauf die Menge des zwischen den Bohrlöchern vorhandenen
Öls absinkt und gleichzeitig die Temperatur der erschöpften Teile der Formation
ansteigt, steigt das Fließvermögen des in der Formation zwischen zwei Sonden verbleibenden
Öls im allgemeinen an. Nach einer Anzahl derartiger Wechsel ist die in der Formation
vorhandene Ölmenge
auf einen solchen Grad gesunken und die Temperatur
auf eine solche Höhe gestiegen, daß die Einführung von Dampf in eines der Bohrlöcher
die Förderung der Restmengen an Öl zwischen den Sonden aus einer oder mehreren bewirkt.
Es ist klar, daß in diesem Fall kein Dampf in solche Bohrlöcher einzuleiten ist,
die eben fördern.
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Wenn die Förderzeiten und die Dampfperioden benachbarter Bohrlöcher
im allgemeinen zusammenfallen, stellt sich die richtige Zeit der Schaltung auf kontinuierlichen
Einwegstrom automatisch ein.
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Gegenüber der »Dampffördermethode«, wie oben angedeutet, besitzt das
erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß der Lagerstättendruck als fördernde
Kraft besser ausgenützt wird, wodurch niederere Betriebskosten entstehen und aus
der ursprünglichen ölführenden Schicht das Öl aus allen Sonden gefördert und damit
eine größere Ausbeute in der Zeiteinheit erreicht wird. Darüber hinaus ist der Beginn
der maximalen Fördermenge in Bezug zur Aufnahme des Betriebes früher zu erwarten.
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Es wird betont, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht beschränkt
ist auf eine bestimmte Anordnung der Bohrlöcher, sondern auf alle Ölfelder anwendbar
ist, auf denen die Sonden sich in einer der bekannten Anordnungen befinden. Dies
kann z. B. sein, daß sie quadratisch (oder rechteckig) angeordnet sind, wodurch
gleichzeitig Dampfeinpressung und Förderung zweier äquivalenter Serien von Sonden
möglich ist. Auf ähnliche Weise können dreieckig angeordnete Bohrlöcher für das
erfindungsgemäße Verfahren herangezogen werden, wobei je eine Serie von Sonden gleichzeitig
unter Dampfdruck steht bzw. fördert bzw. rastet.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen
Vorrichtungen umfassen eine Gaserzeugungsanlage und Leitungen mit den entsprechenden
Ventilen vom Dampfgenerator zu den verschiedenen Bohrlöchern. Die Leitungen sowie
die Verrohrung in den Sonden zur Einführung des Dampfes in die Lagerstätten können
mit den geeigneten Isolationsstoffen zur Vermeidung von Wärmeverlusten versehen
sein. Die ölförderrohre stehen über Ölleitungen mit den geeigneten Ventilen mit
einem Lagerbehälter für Öl in Verbindung. Wenn gewünscht, kann auch ein Wärmeaustauscher
zur Kondensation des Dampfs, der mit dem öl gefördert werden kann, in der
Ölleitung eingebaut sein. In diesem Fall kann das Speisewasser für den Dampfgenerator
als Kühlmittel dienen.
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Diese Ölleitung kann auch zur Leitung des Dampfes in die Lagerstätte
herangezogen werden. In diesem Fall steht die Leitung vom Dampfgenerator zum Bohrloch
mit der Leitung vom Bohrloch zum Ölbehälter am Ende der Ölleitung in Verbindung.
Schließt man das Ventil in dieser Leitung und öffnet das Ventil in der Dampfleitung,
so wird Dampf in das Bohrloch eingepreßt. Ist eine genügende Menge Dampf eingeführt
worden, so wird das Dampfventil geschlossen und das Ventil in der Ölleitung zum
Behälter geöffnet. Somit fließt das geförderte Öl durch die Ölleitung nach oben
und gelangt vorzugsweise über einen Wärmeaustauscher in den Öllagerbehälter.
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Es wird vorgezogen, bei Behandlung von zwei äquivalenten Serien von
Sonden den Dampf aus dem Generator einer Serie zuzuführen, während in derselben
Zeit aus der anderen Serie von Sonden durch die Wirkung des Dampfes aus der vorhergehenden
Periode Öl gefördert wird. Daraufhin wird die Dampfzufuhr von der einen Serie auf
die zweite Serie der Sonden umgeschaltet, und die erste Serie wird unter dem Einfiuß
des vorher eingepreßten Dampfes nunmehr fördern. Dieser Wechsel kann mehrere Male
wiederholt werden, wonach die in der Formation verbleibende Ölmenge zwischen benachbarten
Sonden von einer dieser Sondenserien zu der anderen Sondenserie durch Öffnen des
Dampfventils in der Leitung zur ersten Sondenserie und Schließen des Ölventils von
der ersten Sondenserie und gleichzeitigem Öffnen des Ölventils der zweiten Sondenserie
und Schließen des Dampfventils der zweiten Sondenserie gedrückt wird. Der in die
erste Sondenserie eingeführte Dampf treibt das Öl durch die Lagerstätte zu der zweiten
Sondenserie, aus welcher es gefördert wird. Wenn gewünscht, kann das Öl durch ein
zentrales Dampfbohrloch zu mehr als einer Fördersonde gedrückt werden.
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Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Anwendung
auf ölführende Schichten, die folgender Formel gehorchen:
worin K die Per#neabilitä t der Lagerstätte in darcies (1 darcy = 0,9869 - 10-s
cm=), h die Dicke der Schicht in Zentimetern und P die Viskosität des Öls
in cP ist.