DE1247238B

DE1247238B - Verfahren zum Foerdern von Bitumina aus Lagerstaetten

Info

Publication number: DE1247238B
Application number: DED50833A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Lange
Original assignee: Deutsche Erdoel AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1966-08-12
Filing date: 1966-08-12
Publication date: 1967-08-17
Also published as: US3512584A; AT280188B; US3473610A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a-43/24

1 247 238
D 50833 VI a/5 a
12. August 1966
17. August 1967
7. März 1968

Patentschrift weicht von der Auslegeschrift ab

Das Patent 1241776 hat zum Gegenstand ein Verfahren zum Fördern von Bitumina aus Lagerstätten, die flüssige Bitumina enthalten durch in-situ-Verbrennung, bei dem in einer definiert ausgerichteten Brennzone der Lagerstätteninhalt einer in-situ-Verbrennung unterworfen wird.

Die in-situ-Verbrennung wird erfindungsgemäß durchgeführt mit einem komprimierten, an Sauerstoff hoch angereichertem Gasgemisch, das Kohlendioxyd und Wasserdampf enthält und mit 80- bis 95%igem Sauerstoff gemischt wird. Wenn ein solches, vorwiegend aus Sauerstoff bestehendes Gasgemisch in der Injektionsbohrung bzw. in den darin angeordneten Vorrichtungselementen oder auch in der unmittelbaren Umgebung der Bohrung mit Erdölanteilen in Kontakt käme, würde sich eine hochbrisante Sprengstoffmischung ergeben, die zu Explosionen in der Nähe der Bohrung bzw. zu einer Kette von Verpuffungen in der Lagerstätte führen könnte.

Zur Einleitung der in-situ-Verbrennung in der Brennzone sind daher Sicherheitsmaßnahmen erforderlich, die das Einbringen der Gase und die Zündung ohne Explosionsgefahr ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Vorbereitung der Bohrung und Einleitung der in-situ-Verbrennung.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß über Injektions- oder Behandlungsbohrungen der Raum der Bohrung mit ölspuren oberhalb eines Pakkers mit unter hohem Druck stehendem Stickstoffgas oder Wasser gefüllt wird, daß dann ein über 200° C je nach Druck und der Sättigungstemperatur des Wasserdampfes erhitztes, vorwiegend aus Kohlendioxyd und Wassersdampf bestehendes Gasgemisch mit langsam von 0 bis 21 Volumprozent ansteigenden Sauerstoffmengen versetzt und in engbegrenzte Räume in der Bohrung unterhalb des Packers und ihre unmittelbare Umgebung unter Verdrängung und nachfolgender Oxydation der anwesenden ölbestandteile eingebracht wird, daß anschließend die Temperatur des sauerstoffhaltigen Gasgemisches langsam gesteigert wird und durch Kontakt mit am unteren Ende der Bohrung deponierten, mit Sauerstoff leicht reagierenden Stoffen oder Katalysatoren die Zündung herbeigeführt wird.

Wesentlich zur Verfahrensdurchführung sind die weitgehende Entfernung von ölanteilen aus der Bohrung bzw. den darin befindlichen Vorrichtungselementen und die Verhinderung von Explosionen im Übergangsbereich zwischen den ölfrei gemachten Teilen der Vorrichtung und der unmittelbaren Umgebung der Bohrung in der öl enthaltenden Lager-Verfahren zum Fördern von Bitumina aus
Lagerstätten

Zusatz zum Patent: 1 241 776

Das Hauptpatent hat angefangen am

27. März 1964

Patentiert für:

Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,

2000 Hamburg 13, Mittelweg 180

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Hans Lange, Wietze

statte. Dieses geschieht erfindungsgemäß durch Aufteilung des Übergangsbereiches in möglichst kleine, abgetrennte Räume und Verfüllung derselben mit grobem Sand oder Kies, wodurch ähnlich, wie im Porenraum der Lagerstätte anlaufende Explosionswellen am Entstehen behindert oder aber bald gestoppt werden. Zusätzlich wird durch Einbringen von Gasgemischen bei Temperaturen nicht über 205° C mit langsam ansteigendem Sauerstoffgehalt das in der unmittelbaren Umgebung der Bohrung vorhandene Öl bis auf Restmengen verdrängt und oxydiert.

Die Verfahrensdurchführung glieder sich in folgende Verfahrensschritte. Die dazu erforderlichen-Vorrichtungen sind in den F i g. 1 und 2 dargestellt.

In die Bohrung ist ein Futterrohrstrang 1 mit dem

perforierten Liner 20 α bis in den ölsandträger 26 niedergebracht und mit der Zementierung 2 fest im Gebirge 3 verankert. In Höhe des in die Lagerstätte reichenden perforierten Liners 20 α wird im Futterrohrstrang 1 der Käfig 15 eingebaut. Er stellt ein röhrenförmiges Gebilde mit Außen- und Innenmantel dar und besteht aus perforiertem korrosionsfestem Eisen. Der Zwischenraum zwischen dem Außen- und Innenmantel ist ganz und der innere Hohlraum zum Teil mit grobem Sand gefüllt. Auf der Sandfüllung des Innenraums steht das Gefäß 16, das einen aufschmelzbaren Boden 17 besitzt und bis zur Höhe 19 mit einer abdeckenden Flüssigkeit, z. B.

Wasser, gefüllt ist, worin sich ein mit Sauerstoff unter Entzündung reagierender Stoff, beispielsweise Phosphorstücke 18, befindet.

809 525/489

Oberhalb des Liners 20 und des Käfigs 15 wird im Futterrohrstrang 1 der Packer 7 mit Außendichtung 9 abgesetzt und vorerst mit den Verschlußklappen 5 und 8 fest verschlossen. Ein normales Steigrohr wird oberhalb des Packers 2 im Futterrohrstrang 1 provisorisch eingebracht und durch das Steigrohr ein Öllösungsmittel oder eine mit einem Öllöser versetzte wäßrige Flüssigkeit zur Entfernung von Ölresten eingeleitet und bis zur weitergehenden Reinigung zirkuliert. Das provisorische Steigrohr wird dann durch das eigentliche Steigrohr 4 ausgetauscht, das nach Öffnen der Vefschlußklappen 5 und 8 des Packers 7 durch dessen Dichtungsraum 14 bis dicht oberhalb des Käfigs 15 eingeführt wird. Im unteren Fußrohr 13 des Steigrohres 4 ist eine Rückschlagsicherung, bestehend aus der Rückschlagkugel 10, mit Dichtungsteil 11 und Schließdruckfeder 12 angeordnet. Am Steigrohr 4 sind mit etwa 10 Meter Abstand elastische Zentrierstücke 6 befestigt.

Diese bewirken neben der Zentrierung durch Schaffung einzelner Räume 17 zwischen den Zentrierstücken eine bessere Wärmeisolierung des Steigrohres gegenüber dem Futterrohrstrang 1.

Der freie Raum zwischen Futterrohrstrang 1 und Steigrohr 4 wird oberhalb des Packers 7 mit Stickstoff unter erhöhtem Druck oder mit Wasser gefüllt. Durch das Steigrohr 4 wird nun erhitztes modifiziertes Verbrennungsgas durch die Bohrung in die Lagerstätte eingedrückt und das Öl aus dem Bereich der Bohrung verdrängt. Dem modifizierten Verbrennungsgas wird nach etwa 48 Stunden für weitere 48 Stunden Sauerstoff in Mengen von 0 bis 21% langsam ansteigend beigemischt und so Öl- oder Ölkohlereste oxydiert.

Nachdem aus den Vorrichtungsteilen und der unmittelbaren Umgebung der Bohrung die darin deponierten ölbestandteile weitgehend entfernt sind, wird die Temperatur des jetzt zuzuführenden aktivierten Verbrennungsgases, bestehend aus Kohlendioxyd, Sauerstoff und Wasserdampf, langsam gesteigert. Der aus einem Material mit niedriger Schmelztemperatur bestehende Boden 17 des Gefäßes 18 wird dadurch zum Schmelzen gebracht, die Oberfläche des ausfließenden Phosphors 18 wird freigelegt und reagiert mit dem Sauerstoff unter Entzündung.

Das Gefäß kann auch die Zündung einleitende Katalysatoren enthalten. Mit dieser Initialzündung wird die in-situ-Verbrennung eingeleitet und die Bildung einer Brennzone zwischen zwei besonders ausgerichteten Bohrungen begonnen.

In F i g. 2 ist ein Packer 7 dargestellt, durch den zusätzlich ein zweites Steigrohr 28 mit Absperrschieber 24 eingebaut werden kann. Dieses Steigrohr dient dazu, bei Brennstoffmangel, der beim Start der in-situ-Verbrennung eintreten kann, Kohlenwasserstoffe als Brennstoff zuzuführen, die die Zündzone so weit führen, bis der ölgehalt im Brennkanal genügend hoch ist.

Wird das Steigrohr. 28 während der normalen insitu-Verbrennung nicht mehr zur Zuführung von Brennstoffen benötigt, so kann durch das Steigrohr eine Druckmeßdose 29 an ihrem Zuleitungskabel 30 in den Käfigraum 15 eingebracht werden, mit der Druckänderungen im Brennkanal angezeigt werden. Der Fließwiderstand der Gase und Dämpfe bzw. des aktivierten Verbrennungsgases im Brennkanal ist normalerweise sehr gering und muß in den zusammengehörenden Behandlungsbohrungen und Leitbohrungen, zwischen denen die Brennzone aufrechterhalten wird, praktisch gleich sein. Eine Erhöhung des Fließwiderstandes kann z. B. eintreten, wenn Flutwasser in den Brennkanal eindringt. Bei einer dadurch verursachten Druckänderung an der Druckmeßdose kann durch erhöhte Sauerstoffzufuhr die flüssigkeitsfreie Durchlässigkeit wiederhergestellt werden.
Sollten aktivierte Verbrennungsgase unterschiedlicher Zusammensetzung in verschiedene Höhe der Lagerstätte eingebracht werden, so werden am Käfig 15 vor seinem Einbau mehrere Packer 21 angebracht. Die Innen- und Außenwand des Käfigs 15 muß entsprechend nur unterhalb dieser Packer perforiert werden. Die aktivierten Verbrennungsgase unterschiedlicher Zusammensetzung werden von über Tage getrennt durch Steigrohr 28 in den oberen Teil der Lagerstätte bzw. durch Steigrohr 4 in den unteren Teil der Lagerstätte eingeleitet.

»o Der Futterrohrstrang 1 ist über Tage mit einem Deckel 23 verschlossen und mit Einfüllstutzen mit Absperrschieber 24 versehen. Auch die Steigrohre 4 und 28 besitzen Absperrschieber 24 bzw. 25. In der Erdölindustrie ist es auch üblich, bisweilen gelochte

»5 Liner mit einem kleineren Durchmesser als dem der Futterrohre 1 einzubauen. In F i g. 1 ist dieser Fall an der rechten Seite des Liners als 20 b angedeutet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in F i g. 2 die Sandfüllung des Korbes nicht dargestellt.

Beispiel

Zum Start des in-situ-Verfahrens wird in und in der Nähe der Bohrung 500 Nm³/h modifiziertes Verbrennungsgas, bestehend aus 55 % + 20 % H₂O-Dampf, 41,5VoCO₂ ± 15% und 3,5⁰AN₂ ± lO°/o für 48 Stunden lang eingebracht. Bei einem Druck von 85 atü in der Lagerstätte beträgt die Kondensationstemperatur etwa 295° C, so daß im Fuß der Bohrung sich diese Temperatur aufbaut und größere Mengen des Erdöls bereits verdrängt. Der Schmelzboden hat die Zündeinrichtung freigegeben. Das modifizierte Verbrennungsgas wird in den nächsten 48 Stunden von der Zusammensetzung 53 °/o H₂O-Dampf, ± 20%, 39Vo GO₂ ±15 %, 3,2% N₂ ± 10% und 3% O₂ ± 10% in einer kontinuierlichen Vergrößerung des O₂-Gehaltes bis auf 21% verändert, so daß dann ein schwaches aktiviertes Verbrennungsgas der Zusammensetzung 40,2 H₂O-Dampf, + 20%, 35% CO₂ ± 15Vo,- 3,8% N₂ + 10% und 21,0VoO₂ + 10% vorliegt und die insitu-Verbrennung in und in der Nähe der Bohrung mit niedrigen Temperaturen verläuft.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fördern von Bitumina aus Lagerstätten, die flüssige Bitumina enthalten durch in-situ-Verbrennung nach Patent 1 241 776, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der in-situ-Verbrennung die Injektions- oder Behandlungsbohrung mit Ölspuren oberhalb des Packers mit unter hohem Druck stehenden Stickstoffgas oder Wasser gefüllt wird, daß dann ein über 200° C erhitztes, vorwiegend aus CO₂ und Wasserdampf bestehendes Gasgemisch mit langsam von 0 bis 21 Volumprozent ansteigenden Sauerstoffmengen versetzt und in engbegrenzte Räume in der Bohrung unterhalb des Packers und ihre unmittelbare Um-

gebung unter Verdrängung und nachfolgender Oxydation der anwesenden Ölbestandteile eingebracht wird, daß anschließend die Temperatur des sauerstoffhaltigen Gasgemisches langsam gesteigert wird und durch Kontakt mit am unteren Ende der Bohrung deponierten, mit Sauerstoff leicht reagierenden Stoffen oder Katalysatoren die Zündung herbeigeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mit Futter- und Steigrohren verrohrten Bohrung, gekennzeichnet durch einen Packer (7), in dem das Steigrohr (4) angeordnet ist, einer am unteren Ende des Steigrohres (4) vorgesehenen Rückschlagsicherung mit Rückschlagkugel (10), Schließdruckfeder (12) und Fußrohr (13), einem unterhalb des Steigrohres befestigten, mit grobem Kies gefüllten Käfig (15) in dem das Gefäß (16) mit einem Initialhilfsmittel (18) aufgestellt ist, sowie einem zusätzlichen Steigrohr (28) mit einer in den Käfigraum (15) einführbaren Druckmeßeinrichtung (29).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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