DE1241776B - Verfahren zum Foerdern von Bitumina aus Lagerstaetten durch in-situ-Verbrennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

CHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1241776 Int. CL:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a - 431,

Nummer: 1 241 776

Aktenzeichen: L 47426 VI a/5 a

Anmeldetag: 26. März 1964

Auslegetag: 8. Juni 1967

Im Patent 1 216 817 ist ein Verfahren zum Fördern von flüssigen Bitumina beschrieben, bei dem in einer zwischen einer Injektionszone und einer Förderzone gelegenen Behandlungszone der Lagerstätteninhalt, also Erdöl und Lagerstätten wasser, erwärmt und behandelt wird. Dies geschieht dadurch, daß in dieser Zone Lagerstättenmedium aus sogenannten Leitbohrungen entnommen, durch sogenannte Behandlungsbohrungen wieder in die Lagerstätte eingepreßt und im Kreislauf über und unter Tage zwischen diesen Bohrungen geführt wird. Über Tage wird diesem Lagerstättenmedium ein heißes Verbrennungsgas, fast ausschließlich aus Wasserdampf und Kohlensäure bestehend, zugemischT un3""e§""damit um 50 bis 125⁰C erwärmt. Das Verbrennungsgas, das man als »modifiziertes Verbrennungsgas« bezeichnet, wird erzeugt durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit stark angereichertem Sauerstoff in einem Hochdruckdampfkessel unter gleichzeitiger Gewinnung von hochgespanntem überhitztem Dampf. Ein Teil dieses Wasserdampfes kann — gegebenenfalls mit leichten Kohlenwasserstoffdämpfen beladen — dem Verbrennungsgas beigemischt werden. EY* besteht also aus Kohlenwasserstoffen, Wasserdampf, Kohlensäure und wenig Stickstoff und ist so zusammengesetzt, daß es sich im Lagerstättenmedium vollkommen einlöst bzw. kondensiert und dabei seinen beträchtlichen Wärmeinhalt überträgt.

Zweck des vorliegenden Verfahrens ist es, den Anwendungsbereich dieses modifizierten Verbrennungsgases in bituminösen Lagerstätten zu erweitern und seine Wirkung zu steigern. Nicht nur in Lagerstätten mit flüssigen Erdölbitumina, sondern auch in solchen mit erstarrten oder festen Erdölbitumina und in Kohlelagerstätten soll es die Gewinnung des Lagerstätteninhalts bei wesentlich höheren Temperaturen beschleunigen, verbessern und vollständiger gestalten. Verfahrensmäßig soll dies dadurch geschehen, daß das »modifizierte Verbrennungsgas« durch Zumischung von Sauerstoff in ein »aktiviertes Verbrennungsgas« umgewandelt wird_ und daß man mit diesem eine In-situ-Verbrennung und Vergasung der Bitumina durchführt. Bei dieser Verbrennung werden Verbrennungsgase gebildet, die dem modifizierten Verbrennungsgas entsprechen und die, durch einen Zwangs-Muß, beispielsweise durch Druckgefälle oder Rißbildung gelenkt, auf in dieser Richtung liegende Lagerstättenabschnitte in gleicher Weise wirken. Die heißen Gase bewegen sich rascher als die Verbrennungsfront, so daß diese, nachfolgend, auf einen vorerhitzten Brennstoff (Öl oder Kohle) trifft. Die Verbrennung verläuft also im temperaturgünstigen Bereich unter BiI-Verfahren zum Fördern von Bitumina aus
Lagerstätten durch in-situ-Verbrennung

Anmelder:

Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,

Hamburg 13, Mittelweg 180

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Lange, Wietze

dung wertvoller Verbrennungsprodukte, unter anderem von Kohlenoxyd an Stelle ausschließlich von Kohlensäure. Herrschen sehr hohe Temperaturen in der Reaktionsfront, in der die Verbrennung stattfindet, werden die im aktivierten Verbrennungsgas neben Sauerstoff anwesenden Verbrennungskomponenten Wasserdampf und Kohlendioxyd teilweise zu Wasserstoff, Kohlenoxyd und Sauerstoff reduziert. Dieser wärmebindende Prozeß reguliert die Spitzentemperatur in der Reaktionszone und verhindert den Zerfall und das Sintern des Lagerstättengesteins. Die gebildeten Mengen an Kohlenoxyd und Wasserstoff werden mit den anderen Verfahrensprodukten, d. h. verflüssigten, verdampften und umgewandelten Anteilen des Lagerstätteninhalts durch Bohrungen gefördert und können analytisch bestimmt werden. Die Analysenergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Temperaturverhältnisse und den Ve rf ahrens verlauf in der Lagerstätte und geben die Möglichkeit, diese den Ergebnissen entsprechend von über Tage aus durch Änderung der Zusammensetzung, der Menge und der Temperatur des modifizierten und/oder des aktivierten Verbrennungsgases zu steuern. "" "' ' ~~~ " *

Die in-situ-Verbrennung wird in einer Brennzone durchgeführt. Das/aktivierte Verbrennungsgas wird durch eine Behandlungsbohrung eingeleitet uncT in der Lagerstätte eJne~ Brenn zone gebildet, die sich zu einer EeltHohrung hinbewegt, aus der Verfahrensprodukte gefördert werden. Ein Teil dieser Verfahrensprodukte wird abgezweigt und im hochdruckfesten Feuerraum eines Hochdruckdampfkessels als Brennstoff verwendet. Er dient zur Herstellung von modifiziertem bzw. aktiviertem Verbrennungsgas^ Wenn die" Brennzbne ^Te~Xeitböhrung erreicht hat, wird aus dieser nicht mehr gefördert, sondern es wird auch hier aktiviertes Verbrennungsgas eingeleitet, und die Leitbohrung dient jetzt gleichfalls als Behandlungsbohrung, Die zwischen diesen beiden Bohrungen aufgebaute

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Reaktionszone wandert infolge Druckgefälle unter Parallelverschiebung in Richtung zu einer Förderzone hin. Die in der Reaktionszone entstehende Wärme und die Verbrennungsprodukte, die wieder ein modifiziertes Verbrennungsgas darstellen, wandern schneller als die Reaktionszone in den davorliegenden Lagerstättenabschnitt, wärmen diesen an, kondensieren bzw. lösen sich ein, ohne daß störende gasförmige Stoffe zurückbleiben.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Fördern von Bitumina aus Lagerstätten durch insitu-Verbrennung in einer quer zur Fließrichtung der Wässern¹ utung verlaufenden Behandlungszone, in die ein erwärmtes Verbrennungsgas eingeführt wird, das unter normalen Lagerstättenbedingungen sich in Lagerstätteninhalt einlöst oder kondensiert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Verbrennungsgas ein auf 80 bis 97°/o Sauerstoff angereicherter Sauerstoffträger zugegeben und unter Tage gezündet wird, wobei eine quer zur Flutrichtung verlaufende Brennzone zwischen einer druckhöheren Behandlungsbohrung und einer drucktieferen Leitbohrung aufgebaut wird.

Das Verfahren ist gegliedert in vier Arbeitsgänge, die zu je zwei in einer Verfahrensstufe über Tage und einer Verfahrensstufe unter Tage verlaufen. Im ersten Arbeitsgang wird über Tage ein modifiziertes Verbrennungsgas gemäß Patent 1 216 817 aus insbesondere gasförmigen Bestandteilen des Lagerstätteninhalts durch Verbrennung mit angereichertem Sauerstoff hergestellt. Im zweiten Arbeitsgang wird über Tage dem modifizierten Verbrennungsgas angereicherter Sauerstoff, worunter ein Gemisch von 85 bis 97 Volumprozent Sauerstorf mit 15 bis 3 Volumprozent Stickstoffverstanden werden soll, in einer auf die vorliegenden Lagerstätten bedingungen abgestimmten Menge beigemischt.

In der zweiten Verfahrensstufe wird im dritten Arbeitsgang die Mischung aus dem Verbrennungsgas und dem angereicherten Sauerstoffträger in die Lagerstatte eingepreßt. Der Lagerstätteninhalt wird durch die heißen Gase erwärmt und eine in-situ-Verbrennung mit dem Sauerstoff eingeleitet. Bei der Verbrennung wird erneut modifiziertes Verbrennungsgas gebildet, welches im vierten Arbeitsgang durch Erzeugung von Druckgefälle dazu gebracht wird, in weitere Lagerstättenabschnitte zu wandern, wo es anstehenden Lagerstätteninhalt erwärmt und zum Teil verdampft.

Das vorbekannte modifizierte Verbrennungsgas erfüllt hier drei Funktionen. Es dient bei Einleitung des Verfahrens als Spülmittel in den Bohrungen und als Verdunnungsjniitel für den Sauerstoff zur Vermeidung von Explosionen. Weiterhin dienen der Wasserdampf und die Kohlensäure des modifizierten Verbrennungsgäses als temperaturregulierende Komponente in der BrennzQne als Reaktionspartner bei einer Wassergasreaktion, und schließlich wird die restliche Kohlensäure des modifizierten Verbrennungsgases verwendet als Indikator zur Kontrolle der von der Brenntemperatur abhängigen Wassergasreaktion in der Brennzone. ^TvTit dem modifizierten Verbrennungsgas wird ein angereicherter Sauerstoffträger vermischt. Die Mischung wird nun in der zweiten Verfahrensstufe in die Lagerstätte eingepreßt und wirkt hier als Energieträger. Durch Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Lager-Stättenanteile mit dem Sauerstoff des aktivierten Verbrennungsgases wird weitere Wärmeenergie erzeugt, und die Verbrennungsprodukte bilden zusätzlich heißes, modifiziertes Verbrennungsgas. Dessen Wasserdampfkomponente gibt wieder Kondensationswärme und die gasförmigen Komponenten ihre fühlbare Wärme an davorliegende Lagerstättenabschnitte ab. Die Kondensation ergibt kleine Wassertröpfchen im öl, in denen sich, ebenso wie im öl, die Kohlensäure löst. Flüssige Lagerstättenanteile werden durch Erwärmung, Viskositätserniedrigung und Veränderung der Oberflächenspannung in ihrem Fließverhalten günstig beeinflußt.

Als ein Verfahren zur Ausbeutung von bituminösen Lagerstätten ist die in-situ-Verbrennung seit langem bekannt. Sie findet Anwendung in Kohlelagerstätten und zur Sekundärgewinnung in Erdöllagerstätten als Restausförderung auch hochviskoser, erstarrter oder fester Bitumina. Als Sauerstoffträger verwendet man Luft oder Sauerstoff. Diese Prozesse verlaufen unbefriedigend und unter einem schlechten Wirkungsgrad, weil die Verbrennungszone nur von Injektionsbohrungen zu Förderbohrungen fortschreitend schwer gelenkt, kontrolliert und beeinflußt werden kann, weil die Prozesse nur zum Teil zu verwertbaren Produkten führen und weil sie im Fall der Anwendung von angereichertem Sauerstoff unrentabel sind, da der Sauerstoff bei den bekannten bevorzugten Fließwegen zwischen Injektions- und Förderbohrung nur unvollkommen ausgenutzt wird.

Von diesem bekannten Verfahren unterscheidet sich die vorliegende Erfindung in folgenden wesentlichen Punkten:

1. Die an sich bekannte in-situ-Verbrennung wird unter einem von der Förderrichtung abweichenden Zwangsfluß durchgeführt. Durch die Lenkung der Einwirkungs- und Brennzone in Richtungen, die von der Achse der Injektionsbohrungen zu den Förderbohrungen abweichen, wird Vollständigkeit der Erfassung des gesamten Lagerstätteninhalts möglich.

2. Der Sauerstoff mit seinen Komponenten ergibt nach der Verbrennung in der Lagerstätte nur solche Verbrennungsprodukte, die im flüssigen Lagerstätteninhalt vollständig kondensieren bzw. sich darin einlösen, diesen dabei anwärmen und ihn damit leichter förderbar machen.

3. Mit dem Sauerstoff werden einerseits brennbare Stoffe (Lagerstätteninhalt) und andererseits nicht brennbare Verdünnungsmittel (modifiziertes Verbrennungsgas) als Wärmeträgermedium eingebracht.

4. Mit Teilen dieser Zusatzstoffe wird eine temperaturregulierende Wassergasreaktion in der Brennzone durchgeführt, und deren Reaktionsprodukte dienen als Indikatoren zur Kontrolle der nicht zugänglichen untertägigen Reaktionen und ihrer Temperatur.

Die Herstellung und die Zusammensetzung des aktivierten Verbrennungsgases werden auf den jeweiligen Zustand der zu behandelnden und auszufördernden Lagerstätte abgestimmt. In Lagerstätten mit einer kleinen Packungsdichte, in deren Porenraum sich also neben wenig Öl auch gasförmige Kohlenwasserstoffe befinden oder in denen nur noch Restmengen flüssiger oder fester Bitumina vorliegen, genügt ein aktiviertes Verbrennungsgas, das 3 bis 21 % Sauerstorf enthält. Ein solches Gas kann im Feuerraum eines Hochdruck-

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dampfkessels durch Verbrennung schwerer Kohlen- mit hohem Sauerstoffüberschuß in den unteren, nur Wasserstoffe mit einem Sauerstorfüberschuß noch ohne "mit Flüssigkeiten gefüllten Teil des_Horizontes einge-Korrosionsgefahr gewonnen werden. Die in einem fracht werden. Doppelpacker haben den Vorteil, daTT solchen Verbrennungsgas gespeicherte Wärme und der weniger Wärmeverluste auftreten.
Sauerstoffgehalt reichen aus, um in Lagerstätten mit 5 Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Lagerkleiner Packungsdichte eine Nachverbrennung durch- Stätteninhalt oder modifiziertes Verbrennungsgas bzw. zuführen, die eine ausreichende Erniedrigung der Mischungen aus beiden in einer zwischen Injektions-Viskosität des Restöles verursacht, so daß der Aus- zone und Förderzone angeordneten Behandlungszone beutungsfaktor wesentlich erhöht wird. in einer von der Förderrichtung abweichenden FUeß-

In Lagerstätten mit hoher Packungsdichte, deren io richtung im Kreislauf zu bewegen. Dieser Kreislauf Porenraum voll mit flüssigem Erdöl und Wasser, wie wird durchgeführt, indem aus sogenannten Leitboh-Haftwasser oder eingedrungenem Rand- bzw. Flut- rungen das betreffende Medium entnommen und durch wasser, gefüllt ist oder die aus einem Kohleflöz be- sogenannte Behandlungsbohrungen wieder in die steht, ist ein hoher Anteil an auf 85 bis 97% ange- Lagerstätte zurückgeführt wird. Wenn diese Bohrunreichertem Sauerstoff erforderlich. Im Vergleich zur 15 gen mit Doppelpackern versehen werden, läßt sich der Vorwärtsbewegung des aktivierten Verbrennungsgases Anwendungs- und Wirkungsbereich von aktivierten schreitet die Bewegung der Verbrennungsfront nur Verbrennungsgasen verschiedener Zusammensetzung langsam fort. Mit der Verbrennung ist daher eine teil- oder in Verbindung mit anderen Fließmedien erweise Vergasung, Entgasung und Verdampfung der weitern.

Kohlenwasserstorfanteile verbunden. Diese Prozesse 20 In sehr flach verlaufenden Horizonten von Erdölverbrauchen Wärme, die zurückbleibenden Anteile lagerstätten ist es empfehlenswert, durch eine Bohrung sind schwerer verbrennbar und reaktionsträger und mit Doppelpacker unterhalb der Packer Flutungsliefern weniger Wärme, so daß die Verbrennungs- wasser und oberhalb derselben aktivierte Verbrentemperatur zu sehr absinken würde, wenn nicht ein nungsgase allein oder in Mischung mit modifizierten hoher SauerstofFanteil zur Verfugung stehen würde. 25 Verbrennungsgasen in solchen Mengen einzuleiten, Dieser Nachteil wird beim Einsatz von Luft als Sauer- <3aB sich gleich große Fließgeschwindigkeiten der stoffträger noch vergrößert, wenn mahr als 50°/o des Medien oberhalb und unterhalb der Packer ergeben. Sauerstoffgehaltes in der Luft verbraucht sind, und der £s wird dadurch das Vordringen von einzelnen Wassernoch verbleibende Restsauerstoff im Stickstoff wird dornen bzw. -zungen aus der horizontalen Lagerung ebenfalls reaktionsträger. In einem Kohleflöz würde 30 der Fließschichten erschwert bzw. vermieden. Das unnötig viel wertlose Kohlensäure entstehen, und im Flutungswasser drängt aber in waagerechter Schich-Erdöl wurden oxydative Umwandlungen unter der tung nach oben und erteilt dem Lagerstättenmedium Zundtemperatur eingeleitet werden, die die Viskosität eine nach oben gerichtete Fließkomponente, die also des Erdöles wieder erhöhen. Bei der Anwendung von im rechten Winkel vertikal zur waagerechten Fließaktiviertem Verbrennungsgas verläuft der Verbren- 35 richtung verläuft. In derartigen Lagerstätten darf aus nungsprozeß insofern anders, als beim Absinken des den Förderbohrungen nur langsam gefördert werden. Sauerstoffgehaltes die Komponenten Wasserdampf Wenn aber bereits in fast allen Bohrungen der Lagerund Kohlendioxyd bei abfallender Temperatur kon- statte eine Verwässerung eingetreten ist, wird das Verdensieren bzw. sich einlösen. Dadurch wird der Anteil fahren derart abgewandelt, daß alle Bohrungen mit an Sauerstoff automatisch wieder erhöht, und die 4.0 Packern und dazugehörigen getrennten Leitungen ver-Zündtemperatur wird bedeutend erniedrigt. sehen werden. Das Verfahren wird so betrieben, daß

In einer Erdöllagerstätte kann eine. Schichtmit hoher die Behandlungsbohrungen und die Leitbohrungen Packungsdichte nach dem Liegenden zu_von einer_ ihre Bestimmung periodisch wechseln, also einmal als solchen mit niedriger Packungsdichte nach dem Einlaß- und dann als Auslaßbohrung dienen. Aus dem "Hangenden hin überlagert sein. Dieser Zustand 45 oberhalb der Packer gelegenen Teil einer Leitbohrung wird sich in Lagerstätten, die in~3er Ausbeutung be- kann Lagerstätteninhalt entnommen und er daher zur griffen sind, nach einer gewissen Betriebszeit ein- Förderbohrung werden, während aus dem Teil unterstellen. Hier kann das erfindungsgemäße Verfahren halb der Packer so weit Flutungswasser entnommen mit zwei getrennt zuführbaren Strömen von_aktivierten_ werden kann, als erforderlich ist, um die Bildung von Verbrennungs gasen verschiedener Zusammensetzung 50 Wasserdomen zu verhindern.

3urchgeführt_ werderu Man verwendet zur Einleitung Die durch die Lagerstätte wandernde Reaktions-"cfieser beiden Gasströme eine Bohrung mit Doppel- front hinterläßt leer gebranntes, sehr heißes Lagerpacker, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt. Stättengestein. Die darin gespeicherte Wärme kann für

Die Lagerstätte 9 mit flüssigem oder festem Inhalt die Verfahrensdurchführung ausgenutzt werden, indem

ist begrenzt durch das Deckgebirge 10 und das 55 Flutungswasser unter hohem Druck derart in den

Liegende 11. In die Lagerstatte ist die Bohrung 1 abge- heißen Abschnitt eingeleitet wird, daß der entstehende

feTuTTcfas Bohrrohr 2 ist im unteren Abschnitt 4 perfo- überhitzte Hochdruckdampf die Brennzone senkrecht

riert. Am Steigrohr 3 sind Doppelpacker 6 und 7 be- zu ihrer Achse durchfließt.

festigt, die sich gleichzeitig in vorbestimmtem Abstand Bei Anwendung des Verfahrens auf Kohlelagerdurch die Rohre 8 im perforierten Abschnitt 4 ab- 60 statten werden eine Reihe von Bohrungen niedergedichtend festsetzen lassen. Durch zwei getrennte Zu_: bracht und diese durch Rißbildung in der Lagerstätte leitungen können einerseits' heiße_aktivierte Verbren- verbunden. Zur Aufbereitung und Durchlässigmachung nungsgase mit wenig freiem Sauerstoff durch das |nnere der Flöze werden nach bekannten Verfahren durch Steigrohr 3 in den oberen Teil des Horizontes mit ge^ Behandlungsbohrungen geeignete Stoffe injiziert und Hnger Packungsdichte"eintreten^während andererseits 65 durch benachbarte Bohrungen Produkte gefördert, die "durch den Ringraum zwischen Steigrohr und Bohr- durch Umsetzung der injizierten Stoffe mit der Kohle lochsVerrohrung über Rohre 8 durch das System des entstehen. Beim Einsatz von aktivierten Verbrennungsdoppelten Packers kältere aktivierte Verbrennungsgase gasen werden diese Umsetzungsprodukte bzw. Anteile

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davon zu deren Herstellung eingesetzt. Sie werden im Öl je Kubikmeter Lagerstätte befinden, die mit einer

druckfesten Feuerungsraum eines Dampfkessels mit in-situ-Verbrennung mit einem Gewinnungswirkungs-

Sauerstoff zu einem modifizierten Verbrennungsgas grad von 84% gefördert werden sollen. Infolge der

verbrannt und durch Zumischung von Sauerstoff in Förderung ist der Lagerstättendruck von 114 atü auf

ein aktiviertes Verbrennungsgas umgewandelt. Dieses 5 85 atü gesunken.

wird durch eine Behandlungsbohrung in den durch- Für den Aufbau und das Betreiben des Verbrenlässig gemachten Kohlefiöz injiziert und eine in-situ- nungskanals werden auf Grund des spezifischen GeVerbrennung eingeleitet. Es entstehen hierbei Schwel-, wichts des Öles 37,0³Nm O₂—15% = 31,4 Nm³ Vergasungs- und Verbrennungsprodukte, die durch Sauerstoff mit 5 ± 20% N₂ je Kubikmeter Lagerstätte benachbarte Leitbohrungen über Tage gebracht und io verbraucht. Der Brennstoff in der Lagerstätte hat bei Anteile daraus im Verfahrensgang im Kreislauf ge- einer mittleren Zusammensetzung von schweren Kohführt werden. So können Kohlendioxyd und Wasser- lenwasserstoffen ein spezifisches Gewicht von0,975kg/1 dampf aus den Gasen abgetrennt und mit Sauerstoff ±10% und einen Verbrauch von 14,5 kg + 8% vermischt als aktiviertes Verbrennungsgas in eine Be- = 15,65 kg/m£ und erzeugt daher bei etwa 9400 kcal handlungsbohrung eingeführt werden. 15 Hu + 14% ■ 15,65 = 168 000 4- 10% kcal als oberen Um Vermischungen und Kontaktmöglichkeiten der Heizwert je Kubikmeter Lagerstätte. Um die Handaktivierten Verbrennungsgase mit dem Lagerstätten- habung des Sauerstoffes zu erleichtern, wird ihm ein inhalt zu verbessern, werden diese Gase unter periodi- modifiziertes Verbrennungsgas über Tage zugemischt, schem Wechsel des Druckes und eventuell auch der es kann dieses ein Teil des aus der ersten Reihe der Menge in die Lagerstätte eingebracht. Die dabei auf- 20 Förderbohrungen austretenden Erdölgases, gemischt tretenden Expansionen und Kompressionen bewirken mit entstandenen Krackgasen und entstandenen Ver-Änderungen der Volumen- und der Fließrichtung so- brennungsprodukten, wie CO₂ und Wasserdämpfen wie Turbulenz der Strömungen. Diese Faktoren be- sein, die über Tage mit O₂ zu CO₂-GaS und H₂0-Dämpgünstigen unter anderem das Eindringen des Sauer- fen verbrannt werden und einen großen Teil ihrer VerStoffes in den Porenraum der Lagerstätte und bringen 25 brennungswärme zur Abführung der Hauptwärme aus abgelagerte Ascheteilchen in Bewegung. der Verbrennung in einem Dampfkessel zu Dampf umwandeln. Die Mischung mit dem Sauerstoff zu Beispiel einem aktivierten Verbrennungsgas gibt Analysen in

Bei der Vielgestaltigkeit der Lagerstätten von 30 Volumprozent von 65% O₂ ± %l'°, 4% N₂ ± 25·/.,

Bitamina hinsichtlich Struktur, Dichte und Ausrich- +40% j _1Λ0/ u η + 60%

tung der Lagerstätten, der unterschiedlichen Lager- ^ls '«^LU2-30»_/0 ^{una Jo} '°^H2^u-40%·

Stättenbedingungen und der Zusammensetzung, Menge Diese Mischung ergibt in der Lagerstätte nach der

und Verteilung der Komponenten des Lagerstätten- Verbrennung ein modifiziertes Verbrennungsgas, das

Inhalts ergeben sich bei der Verfahrensdurchführung 35 sich im Lagerstätteninhalt einlöst oder kondensiert und

viele voneinander abhängige Variablen. Diese sind zu mit dem kondensierten Dampf große Mengen Wärme

berücksichtigen bei den einzusetzenden Verfahrens- bis weit in die Lagerstätte vor der Brennfront einbringt,

komponenten, deren während des Verfahrens ent- Diese rückgewonnene Wärme beträgt etwa 48 4_ 25 %

stehenden Umwandlungsprodukten und den Förder- der aufgewendeten Verbrennungswärme je Kubik-

produkten, die, da sie teilweise wieder als Einsatzpro- 40 meter Lagerstätte. Der Temperaturbereich im Ver-

dukt dienen, auf diese einwirken. Sie finden ihren brennungskanal bewegt sich wellenförmig zwischen

Niederschlag in Toleranzwerten, mit denen die Zah- 510 und 400°C, also um 455³C ±15%; hierbei

len-, speziell die Mengenwerte der einzelnen Ver- werden aus dem in das leergebrannte Gestein ein-

fahrenskomponenten versehen werden müssen, um das fließenden Flutwasser 140 kg ±15% Wasserdampf

Verfahren in weiten Grenzen betreiben und zu den 45 erzeugt, die mit der Temperatur des Brennkanals

erwarteten Ergebnissen führen zu können. ±20% vor der Verbrennungsfront den dort befind-

In der Behandlungszone eines Erdölfeldes, die zwi- liehen Lagerstätteninhalt, der aus der Vorwärmung sehen der Flut- und der Förderzone liegt, stehen neben- schon leichte Bestandteile vorher abgegeben hat, eine einander Behandlungs- und Leitbohrungen. Der Ab- weitere Verdampfung von Kohlenwasserstoff einleitet stand der Bohrungen voneinander beträgt 250 m. Die 50 und damit den eigentlichen Brennstoff für das VerLagerstätte hat eine Tiefe von 1150 m und eine Mäch- fahren in der Lagerstätte erzeugt. Um 140 kg Dampf tigkeit von 15 m, das Erdöl hat ein spezifisches Ge- je Kubikmeter Lagerstätte in der leergebrannten Lagerwicht von 0,906 kg/1 mit einer Viskosität bei 20°C von Stätte erzeugen zu können, müssen einschließlich Tem-97 cP und einem Heizwert von 9600 kcal/kg Hu und peraturfaktor 71,5 cm Wasser je Kubikmeter Lagerenthält 11 Nm³ Erdgas je Kubikmeter Erdöl. 1 Nm³ 55 Stätte einfließen bei einem Porenraum von 27%. Wird Erdgas hat ein Gewicht von 920 g. Der Porenraum der die Brennfront mit 0,9 cm/h auf die Förderbohrungen Lagerstätte ändert sich in den Grenzen zwischen 30 hin verdrängt, so muß die Fließgeschwindigkeit des und 24% im Mittel 27%. wobei die Durchlässigkeit Flutwassers bei einer Brennzeit von 111 Stunden auf der Lagerstätte sich in den Grenzen 1680 bis 420 md Im mit 0,9 cm/h fließen, zusammen mit der Wandeändert. Der ursprüngliche Haftwassergehalt betrug 60 rung der Brennzone also 1,8 cm/h. Der Einsatz von 8 % des Porenraumes. Nach einer vorgenommenen Sauerstoff je Stunde auf Im² der Durchtrittsfläche, primären Förderung ist der gesamte mittlere Wasser- die gebildet wird aus dem Abstand der Bohrungen gehalt der Lagerstätte aus dem Randwasser oder Flut- multipliziert mit der Mächtigkeit der Lagerstätte in dem wasser um^ 41,5% auf 49,5% angestiegen so daß bei _{Brennkanal sollte} stündlich bei etwaO,4 Nm³O₂ +^°? einem mittleren Porenraum von 27% an Erdöl 1121 65 ' '— 20»/₀ = 102 kg/nf] (L = Lagerstätte) gefördert wurden. betragen. Die erzeugte Wärme im Brennkanal an Der Anfangsölgehalt betrug 248 1 — 224 kg/m£, so seiner vorderen Fläche zwischen der Behandlungsdaß damit sich in der Lagerstätte nach 136 1 = 123,0 kg und der Leitbohrung muß so groß sein, daß dieser

wandernde Brennkanal immer mit Gasen und Dämpfen gefüllt ist und in diesem Brennkanal nur kleine Fließwiederstände vorhanden sind. Die für das modifizierte Verbrennungsgas nicht benötigten Erdölgase, vermischt mit den gebildeten Krackgasen, werden in einem Dampfkessel verbrannt. Aus diesem Dampf und dem nicht gebrauchten Dampf bei der Abkühlung des modifizierten Verbrennungsgases werden zur Stromerzeugung verwendet und ergeben je Kubikmeter Lagerstätte 64 kg Dampf mit 21 kWh + \fjj> und decken in etwa die gesamte Energie des Verfahrens.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fördern von Bitumina aus Lagerstätten durch in-situ-Verbrennung in einer quer zur Fließrichtung der Wasserflutung verlaufenden Behandlungszone, in die ein erwärmtes Verbrennungsgas eingeführt wird, das unter normalen Lagerstättenbedingungen sich im Lagerstätteninhalt einlöst oder kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbrennungsgas ein auf 80 bis 97 Volumprozent Sauerstoff angesicherter Säuerst off träger zugegeben und unter" Tage gezündet wird, wobei eine quer zur Flutrichtung verlaufende Brennzone zwischen einer druckhöheren Behandlungsbohrung und einer drucktieferen Leitbohrung aufgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbau der Brennzone zwischen einer Behandlungsbohrung und einer Leitbohrung in beide Bohrungen Verbrennungsgas mit Sauerstoffträger, eventuell "abwechselnd in sehF unterschiedlichen Mengen bei gleichbleibender Gesamtmenge eingeleitet wird und daß die Brennzone durch Einwirkung eines Druckgefälles zu einer Förderzone hin parallel zur Brennrichtung bewegt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in nichthomogenen Lagerstätten großer Mächtigkeit oberhalb und unterhalb von Bohrlochpackern angereicherte Verbrennungsgase verschiedener Zusammensetzung "eingeleitet werden oder daß oberhalb der Packer ™ angereicherte Verbrennungsgase und unterhalb der Packer Flutungsmedium eingeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß angereicherte Verbrennungsgase unter periodischem Mengen- und Druckwechsel in die Lagerstätte eingepreßt werden.

in Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1024 036, 1120 400; USA.-Patentschriften Nr. 3 055 422, 3 072 186.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 589/47 5.67 0 Bundesdruckerei Berlin