DE1209975B - Process for the extraction of oil from an underground storage facility - Google Patents
Process for the extraction of oil from an underground storage facilityInfo
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Description
Verfahren zur Gewinnung von Öl aus einer unterirdischen Lagerstätte Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus einer unterirdischen Lagerstätte, die durch Bohrungen aufgeschlossen ist, und betrifft ein solches Verfahren, bei dem ein Wärmeträger durch Einpreßsonden in einen oberen Lagerstättenabschnitt eingepreßt und dadurch Öl aus einem unteren Lagerstättenabschnitt über Produktionssonden gefördert wird.Process for extracting oil from an underground reservoir The invention relates to a method for extracting oil from an underground Deposit that is exposed by drilling and relates to such a process, in which a heat transfer medium through injection probes into an upper reservoir section injected and thereby oil from a lower reservoir section via production probes is promoted.
Es ist bekannt, Formationen, die ein Öl von vergleichsweise hoher Viskosität enthalten, von den Produktionssonden aus zu erwärmen, um das Öl dünnflüssiger zu machen und dadurch in einen für die Förderung geeigneten Zustand zu bringen. Bei diesem Verfahren werden jedoch nur die den Produktionssonden unmittelbar benachbarten Lagerstättenbereiche erwärmt, so daß die Wirksamkeit dieses Verfahrens begrenzt und seine Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt ist.It is known formations that contain an oil of comparatively high levels Viscosity included, to be heated by the production probes to make the oil more fluid to make and thereby bring into a suitable condition for funding. In this process, however, only those immediately adjacent to the production probes are used Deposit areas heated so that the effectiveness of this method is limited and its profitability is in question.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem außer den eigentlichen Produktions- bzw. Fördersonden ; weitere verteilt in die ölhaltige Formation geführte Einpreßsonden vorgesehen sind, über die ein Wärmeträger in die Formation eingepreßt wird. Bei entsprechender Anzahl und Anordnung der Einpreßsonden wird eine von verschiedenen Punkten der Formation ausgehende Erwärmung und dadurch die Erschließung größerer Lagerstättenbereiche erreicht. Ein weiterer, der Förderung sehr zuträglicher Effekt ist dadurch gegeben, daß der unter Druck eingeleitete Wärmeträger das Öl aus der Formation austreibt, so daß es den Produktionssonden zugedrückt wird. Dabei ist es bekannt, von den Einpreßsonden ausgehend ein bestimmtes Niveau und von den Produktionssonden ausgehend ein anderes Niveau durch Anwendung des Frac-Verfahrens zu öffnen, so daß der eingeleitete Wärmeträger sich im wesentlichen zunächst auf dem Einleitungsniveau verteilt, von wo aus dann der Wärmestrom bzw. der Wärmeträgerstrom im wesentlichen senkrecht in Richtung auf das andere Niveau, das Produktionsniveau, vordringt, dem er dabei Öl zuführt. Aber auch dieses Verfahren führt nicht in allen Fällen zu befriedigenden Ergebnissen. Es erweist sich als Nachteil, daß die beiden die Ölförderung begünstigenden Faktoren, nämlich Erwärmung und hoher Einpreßdruck, gleichzeitig mit ihren Höchstwerten im Bereich des Einleitungsniveaus auftreten, so daß hier besonders günstige Förderverhältnisse herrschen, die jedoch in Richtung auf das Produktionsniveau schnell abnehmen, weil sowohl der Druck wie die Temperatur in dieser Richtung abfallen. Ist jedoch nahe dem Produktionsniveau eine nicht oder nur kaum erwärmte Zone vorhanden, in der zudem der Einpreßdruck des Wärmeträgers nicht oder nicht in genügendem Maße wirkt, so stellt diese Zone eine Sperrschicht dar, und das Öl wird nicht ausgetrieben und gefördert. Eine solche sperrende Schicht führt zu einem Wärmeträgerstau, so daß eine weitere bzw. gleichmäßigere Erwärmung der Formation zwischen den beiden Niveaus auch im Laufe des Förderverfahrens kaum noch stattfindet.A method is also known in which, in addition to the actual production or conveying probes; further injection probes guided in a distributed manner into the oil-containing formation are provided, via which a heat transfer medium is injected into the formation. With an appropriate number and arrangement of the injection wells, a warming emanating from different points of the formation and thereby the development of larger deposit areas is achieved. Another effect which is very beneficial for the promotion is given by the fact that the heat transfer medium introduced under pressure drives the oil out of the formation so that it is pressed towards the production wells. It is known to open a certain level starting from the injection probes and another level starting from the production probes by using the frac process, so that the introduced heat transfer medium is initially distributed essentially at the introduction level, from where the heat flow or The heat carrier flow advances essentially perpendicularly in the direction of the other level, the production level, to which it supplies oil in the process. But even this method does not lead to satisfactory results in all cases. It turns out to be a disadvantage that the two factors favoring oil production, namely heating and high injection pressure, occur at the same time with their maximum values in the area of the discharge level, so that particularly favorable delivery conditions prevail here, which, however, decrease rapidly in the direction of the production level, because both the pressure as the temperature drop in that direction. If, however, near the production level there is a zone that is not or only barely heated and in which the injection pressure of the heat transfer medium does not act or does not act to a sufficient extent, this zone represents a barrier layer and the oil is not expelled and conveyed. Such a blocking layer leads to a build-up of heat transfer medium, so that further or more uniform heating of the formation between the two levels hardly takes place even in the course of the conveying process.
Die Erfindung ist auf ein Förderverfahren gerichtet, das diese Nachteile überwindet und günstigere Gewinnungsverhältnisse innerhalb einer Öl von hoher Viskosität enthaltenden Formation schafft.The invention is directed to a conveying method that has these disadvantages overcomes and more favorable recovery ratios within an oil of high viscosity containing formation creates.
Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Gewinnung von Öl aus einer unterirdischen, durch Bohrlöcher aufgeschlossenen Lagerstätte, bei, dem ein Wärmeträger durch Einpreßsonden in einen oberen Lagerstättenabschnitt eingepreßt und dadurch Öl aus einem unteren Lagerstättenabschnitt über Produktionssonden gefördert wird, durch eine Vorwärmperiode gekennzeichnet, in welcher ein Wärmeträger in getrennten Kreisläufen über die Einpreßsonden durch den oberen Lagerstättenabschnitt und über die Produktionssonden durch den unteren Lagerstättenabschnitt geführt wird.According to the invention, the method for the recovery of oil from a underground deposit, opened up by boreholes, where a heat transfer medium pressed by injection probes into an upper reservoir section and thereby Oil is extracted from a lower section of the reservoir via production wells, characterized by a preheating period in which a heat transfer medium in separate Circuits over the injection wells through the upper reservoir section and over the production probes are passed through the lower section of the reservoir.
Wird nach diesem Verfahren vorgegangen, so wird vor Beginn der eigentlichen Förderphase die Formation von beiden Niveaus aus erwärmt, so daß gleichmäßigere Temperaturverhältnisse innerhalb der ölhaltien Fprmation herrschen und in der Förder-t, phase ohne die vorgenannten Schwierigkeiten gefördert werden kann. Da während dieser Förderphase der Wärmeträger in die Formation eindringt, wird die nun einseitig zugeführte Wärme zugleich besser über die ölhaltige Formation verteilt.The procedure according to this method, the formation is heated, so that more uniform temperature conditions prevail on both levels from within the ölhaltien Fprmation and in the conveying t prior to the actual pumping phase, phase without the aforementioned difficulties can be promoted. Since the heat transfer medium penetrates the formation during this production phase, the heat that is now supplied on one side is at the same time better distributed over the oil-containing formation.
Bei wenig durchlässigen Lagerstätten erweist es sich als zweckmäßig; die Lagerstättenabschnitte auf den verschiedenen Niveaus in bekannter Weise durch Frac-Verfahren aufzubrechen. Dabei ist es in manchen Fällen von Vorteil, Abstützungsmittel in den Bruchstellen vorzusehen, insbesondere dann, wenn der Druck des Deckgebirges so groß ist, daß die Bruchstellen nicht mit Hilfe des Wärmeträgerdrucks offen gehalten werden können.In the case of less permeable deposits, it proves to be useful; through the reservoir sections at the various levels in a known manner Break up frac process. In some cases it is advantageous to use a means of support to be provided in the fracture points, especially if the pressure of the overburden is so large that the break points are not kept open with the aid of the heat transfer pressure can be.
Zur gleichmäßigen Erwärmung der Formation während der Vorwärmperiode ist es ferner von Vorteil, die Einpreßsonden und die Produktionssonden so anzuordnen, und jeweils den für die Zuführung bzw. die Rückführung des Wärmeträgers verwendeten Teil der Sonden so auszuwählen, daß sich überlappende bzw. symmetrisch gegeneinander versetzte .Strömungsflächen auf dem Einleitungs- und dem Produktionsniveau entstehen.For even heating of the formation during the preheating period it is also advantageous to arrange the injection probes and the production probes in such a way that and in each case the one used for the supply and return of the heat transfer medium Select part of the probes so that they overlap or are symmetrical to each other staggered flow surfaces arise at the discharge and production level.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.
F i g. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht die im wesentlichen horizontal verlaufenden Wärmeträgerströmungen während der Vorwärmperiode, wobei die schraffierten Flächen den Strömungsverlauf im unteren Lagerstättenabschnitt kennzeichnen; F i g. 2, 3 und 4 sind senkrechte Schnitte längs der Linien 2-2, 3-3 und 4-4 in F i g. 1 und zeigen die Strömungsrichtungen in den verschiedenen Sonden während der Vorwärmperiode.F i g. 1 shows in a schematic plan view the essentially horizontally running heat carrier flows during the preheating period, where the hatched areas show the course of the flow in the lower reservoir section mark; F i g. 2, 3 and 4 are vertical sections along lines 2-2, 3-3 and 4-4 in FIG. 1 and show the directions of flow in the various probes during the preheating period.
Die verschiedenen, in die ölhaltige Formation führenden Sonden sind am besten in den Vertikalschnitten nach F i g. 2 bis 4 zu erkennen. Diese Sonden sind in zwei Gruppen aufzuteilen, nämlich die Einpreßsonden 1 bis 9,11,13,15,17, die in einem oberen Lagerstättenabschnitt der Formation münden, und Produktionssonden 10, 12, 21 bis 26, die in einem unteren Lagerstättenabschnitt der Formation münden. Während in F i g. 3 und 4 gezeigt ist, daß die verschiedenen Sonden entsprechend ihrer Mündung in dem oberen oder in dem unteren Lagerstättenabschnitt unterschiedliche Länge aufweisen, können gemäß F i g. 2 auch gleich tief geführte und verrohrte Bohrungen vorgesehen sein, wobei die Verrohrung, je nachdem, ob es sich um eine Einpreß-oder um eine Produktionssonde handelt, im Bereich des oberen oder des unteren Lagerstättenabschnitts durchbrochen ist.The various probes leading into the oily formation are best in the vertical sections according to FIG. 2 to 4 can be recognized. These probes are to be divided into two groups, namely the press-fit probes 1 to 9,11,13,15,17, opening into an upper portion of the formation and production wells 10, 12, 21-26 which open into a lower reservoir section of the formation. While in FIG. 3 and 4 it is shown that the various probes correspond accordingly their mouth in the upper or in the lower reservoir section different Have length, according to FIG. 2 also equally deep and cased holes be provided, the piping, depending on whether it is a press-fit or is a production probe, in the area of the upper or lower section of the deposit is broken.
In den F i g. 2 und 3 ist ferner zu erkennen, daß die Formation sowohl im oberen wie im unteren Lagerstättenabschnitt nach dem Frac-Verfahren aufgebrochen wurde, um die Bruchstellen 30 im oberen Lagerstättenabschnitt und 34 im unteren Lagerstättenabschnitt zu erzeugen. Dabei sind die Produktionssonden im Bereich des oberen Lagerstättenabschnittes durch Einzementierungen 31, 32, 33 gegenüber dem oberen Lagerstättenabschnitt abgedichtet, während im Beispiel nach F i g. 2, wo auch die Einpreßsonden 2, 6 bis zum unteren Lagerstättenabschnitt durchgeführt sind auch diese eine abdichtende Einzementierung 35, 36 im Bereich des unteren Lagerstättenabschnitts aufweisen. Demgegenüber ist in F i g. 4 eine vergleichsweise durchlässige Formation zugrunde gelegt, so daß hier vom Aufbrechen der ölhaltigen Formation nach dem Frac-Verfahren abgesehen ist.In the F i g. 2 and 3 can also be seen that the formation is both broken up in both the upper and lower sections of the deposit using the frac method was to the breakpoints 30 in the upper deposit section and 34 in the lower Generate deposit section. The production probes are in the area of the upper reservoir section by cementations 31, 32, 33 compared to the sealed upper reservoir section, while in the example according to F i g. 2 where the injection probes 2, 6 are also carried out as far as the lower reservoir section also this one sealing cementation 35, 36 in the area of the lower reservoir section exhibit. In contrast, in FIG. 4 a comparatively permeable formation based, so that here the breaking up of the oil-containing formation by the frac process apart is.
In F i g. 1 ist- ein-t# ypisches Beispiel für die gegenseitige Anordnung der Einpreßsonden und der Produktionssonden gegeben, die abwechselnd und in geometrischer Form verteilt vorgesehen sind. Dabei sind die Produktionssonden an den charakteristischen oder Endpunkten der schraffierten Flächen und die Einpreßsonden an den charakteristischen oder Endpunkten der nicht schraffierten Flächen angeordnet.In Fig. 1 is a typical example of the mutual arrangement the injection probes and the production probes are given alternately and in geometric Form distributed are provided. The production probes are at the characteristic or end points of the hatched areas and the press-fit probes at the characteristic or end points of the non-hatched areas.
Die vorbezeichnete Anordnung dient der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, das in den Figuren durch Einzeichnung von Strömungspfeilen bzw. von Strömungsflächen (F i g. 1) angedeutet ist. Dabei ist hervorzuheben, daß die Strömungspfeile in allen Figuren die Verhältnisse während der Vorwärmphase kennzeichnen, also nur den Wärmeträgerstrom bzw. beide Wärmeträgerströme, nicht dagegen einen Öl- oder Förderstrom wiedergeben.The aforementioned arrangement is used to carry out the method according to the invention, shown in the figures by drawing in flow arrows or by flow surfaces (FIG. 1) is indicated. It should be emphasized that the flow arrows in all figures indicate the conditions during the preheating phase, so only the heat carrier flow or both heat carrier flows, but not one Show oil or delivery flow.
Zur Einleitung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind sowohl die Einpreßsonden wie die Produktionssonden in zwei Gruppen aufgeteilt; so umfassen die Einpreßsonden Zuführungssonden 2, 4, 6, 8, durch die ein Wärmeträger dem oberen Lagerstättenabschnitt bzw. den Brüchen 30 zugeführt wird, und Ausläßsonden 1, 3, 5, 7, 9,11,13,15,17, durch die der während der Vorwärmperiode im Kreislauf durch den oberen Lagerstättenabschnitt geführte Wärmeträger zur Erdoberfläche zurückgeführt wird. Gemäß F i g. 1 sind auch die die Einpreßsonden bildenden Zuführungssonden und Auslaßsonden untereinander abwechselnd nach einem geometrischen Muster angeordnet. Während der Vorwärmperiode bilden sich innerhalb des oberen Lagerstättenbereichs bzw. innerhalb der Bruchstellen 30 im wesentlichen ebene Wärmeträgerströmungen aus, die durch die nicht schraffiierten Strömungsflächen in F i g. 1 wiedergegeben sind.To initiate the method according to the invention, both the injection probes and the production probes are divided into two groups; Thus, the injection probes comprise feed probes 2, 4, 6, 8, through which a heat transfer medium is fed to the upper reservoir section or the fractures 30 , and outlet probes 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, through which the heat transfer medium circulated through the upper section of the deposit during the preheating period is returned to the surface of the earth. According to FIG. 1, the feed probes and outlet probes forming the injection probes are arranged alternately with one another according to a geometric pattern. During the preheating period, essentially flat heat carrier flows form within the upper reservoir area or within the fracture points 30, which flows through the non-hatched flow areas in FIG. 1 are reproduced.
In ähnlicher Weise sind während der Vorwärmperiode auch die Produktionssonden in Zuführungssonden 10, 12, und Auslaßsonden 21 bis 26 aufgeteilt. Der im Kreislauf durch die Einlaßsonden 10,12 in den unteren Lagerstättenabschnitt eingeleitete Wärmeträger strömt innerhalb des unteren Lagerstättenabschnitts bzw. innerhalb der unteren Bruchstellen 34 in einer im wesentlichen ebenen Strömung zu den als Auslaßsonden 21 bis 26 dienenden Produktionssonden, wie es durch die schraffierten Flächen in F i g. 1 angedeutet ist.Similarly, the production probes are also divided into feed probes 10, 12 and outlet probes 21-26 during the preheating period. The heat transfer medium introduced in the circuit through the inlet probes 10, 12 into the lower reservoir section flows within the lower reservoir section or within the lower fracture points 34 in a substantially planar flow to the production probes serving as outlet probes 21 to 26, as indicated by the hatched areas in FIG F i g. 1 is indicated.
Während der Vorwärmperiode werden somit die zwischen dem oberen und dem unteren Lagerstättenabschnitt gelegene ölhaltige Formation sowie in gewissem Umfang auch die oberhalb und unterhalb dieser Zone gelegenen Bereiche erwärmt, wodurch das hochviskose öl in dieser Zone bzw. in diesen Bereichen in einen für die Förderung geeigneten fließ-bzw. förderfähigen Zustand gebracht wird. Durch die bei der Anordnung nach F i g. 1 sich ausbildenden und sich gegenseitig überlappenden Strömungsflächen, bei der die Stellen der stärksten Wärmezufuhr in den beiden Lagerstättenabschnitten nicht senkrecht übereinander liegen, sondern seitlich versetzt sind, wird eine verhältnismäßig gute Wärmeverteilung innerhalb der Förderzone zwischen dem oberen und dem unteren Lagerstättenabschnitt erreicht.During the preheating period, those between the upper and oily formation located in the lower section of the reservoir and to some extent Perimeter also heats the areas above and below this zone, which the highly viscous oil in this zone or in these areas in one for the promotion suitable flow or. eligible state is brought. By the arrangement according to FIG. 1 developing and mutually overlapping flow surfaces, at which the points of greatest heat input in the two reservoir sections do not lie vertically on top of each other, but are offset laterally, becomes a proportionate good heat distribution within the conveying zone between the upper and lower Deposit section reached.
Nachdem eine genügende Erwärmung der Förderzone eingetreten ist, schließt das eigentliche Förderverfahren an, bei dem ein Wärmeträger in die Einpreßsonden gedrückt und dadurch das Öl der Förderzone über die Produktionssonden gefördert wird. Hierbei ist es nicht notwendig, daß der Wärmeträger über sämtliche Einpreßsonden eingeleitet wird. So können beispielsweise die während der Vorwärmperiode als Auslaßsonden dienenden Sonden verschlossen und der Wärmeträger nur über die bereits während der Vorwärmperiode als Zuführungssonden dienenden Einpreßsonden 2, 4, 6, 8 eingeleitet werden. In ähnlicher Weise braucht auch nur ein Teil der Produktionssonden zur Förderung eingesetzt zu werden, wozu dann die anderen Produktionssonden, beispielsweise die während der Vorwärmperiode als Zuführungssonden dienenden Produktionssonden 10, 12, verschlossen werden.After the conveying zone has warmed up sufficiently, it closes the actual funding process where a heat transfer medium in the injection probes pressed and thereby the oil of the production zone over the production probes is promoted. It is not necessary that the heat transfer medium has all Injection probes is initiated. For example, during the preheating period serving as outlet probes sealed and the heat transfer medium only via the Press-fit probes already used as feed probes during the preheating period 2, 4, 6, 8 can be initiated. Similarly, only a part of the Production probes to be used for the promotion, what then the other production probes, for example the production probes that serve as feed probes during the preheating period 10, 12, are closed.
Als Wärmeträger wird sowohl während der Vorwärmperiode wie während der eigentlichen Förderphase vorzugsweise Wasserdampf verwendet. Dabei wird während der Vorwärmperiode die Geschwindigkeit der Dampfzufuhr und des Kondensatabzugs so geregelt, daß eine Kondensation über den gesamten Strömungsweg durch den oberen Lagerstättenabschnitt bzw. Bruch 30 wie durch den unteren Lagerstättenabschnitt bzw. Bruch 34, stattfindet. Während der Förderperiode kann der Dampfdruck herabgesetzt werden, damit das durch Abkühlung entstandene Kondensat innerhalb der ölhaltigen Formation wieder verdampft und dabei das erwärmte Öl dem unteren Lagerstättenabschnitt bzw. dem Bruch 34 und damit den Produktionssonden zudrückt. Diese Maßnahme ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn die ölhaltige Formation sich noch unterhalb des unteren Lagerstättenbereichs bzw. der unteren Bruchstelle 34 erstreckt. Beim Reduzieren des Drucks wird Wasser bzw. Kondensat, welches in den Bereich unterhalb des unteren Lagerstättenabschnitts durchgesickert ist, verdampft. Dadurch wird auch Öl aus dem miterwärmten Bereich unterhalb des unteren Lagerstättenabschnitts den Produktionssonden zugeführt und gefördert. Auch im Hinblick auf den miterwärmten Bereich oberhalb des oberen Lagerstättenabschnitts bzw. der oberen Bruchstelle 30 ist die Maßnahme von Vorteil, denn der durch Druckreduzierung aus Kondensat entstehende Wasserdampf dringt nach oben in diesen Bereich ein und drückt dabei miterwärmtes und somit förderfähiges Öl in Richtung auf den unteren Lagerstättenabschnitt, so daß auch dieses Öl gefördert werden kann. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Verfahrens sehr verbessert, da auch die nicht zu vermeidenden Wärmeverluste in den Bereich oberhalb bzw. unterhalb der Förderzone noch zum Teil für die Ölgewinnung ausgenutzt werden.As a heat transfer medium both during the preheating period and during the actual delivery phase preferably uses steam. This is done during during the preheating period the speed of the steam supply and the condensate drain as follows regulated that condensation over the entire flow path through the upper Deposit section or fracture 30 as through the lower deposit section or break 34, takes place. During the funding period, the steam pressure can be reduced so that the condensate formed by cooling within the oil-containing Formation evaporates again and thereby the heated oil to the lower reservoir section or the break 34 and thus the production probes. This measure is particular also advantageous if the oily formation is still below the lower one Deposit area or the lower fracture point 34 extends. When reducing the pressure becomes water or condensate, which in the area below the lower Leaked deposit section, evaporated. This will also make oil out of the with the heated area below the lower deposit section the production probes fed and promoted. Also with regard to the heated area above of the upper deposit section or the upper fracture point 30 is the measure This is an advantage, because the water vapor generated from the condensate as a result of the pressure reduction penetrates upwards into this area and in doing so presses what is heated and therefore eligible for funding Oil in the direction of the lower reservoir section, so that this oil is also promoted can be. This greatly improves the efficiency of the process, as well the unavoidable heat losses in the area above or below the The production zone can still be partially used for oil production.
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