DE1277774B - Verfahren zur Erdoelgewinnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21b

Deutsche Kl.: 5 a - 43/24

Nummer: 1277 774

Aktenzeichen: P 12 77 774.1-24 (S 107267)

Anmeldetag: 5. Dezember 1966

Auslegetag: 19. September 1968

Das Hauptpatent schützt ein Verfahren zur Erdölgewinnung aus einer Lagerstätte, bei welchem ein zum Erwärmen der Lagerstätte geeigneter Wärmeträger durch eine Bohrung in die Lagerstätte injiziert und im Anschluß daran öl aus derselben Bohrung durch Verminderung des Drucks in der Bohrung auf einen Wert unterhalb des Lagerstättendrucks gefördert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Wärmeträger selektiv in die mittleren Schichten der Lagerstätte injiziert.

Vorzugsweise dient dabei als Wärmeüberträger Wasserdampf.

Das Wesen der vorliegenden, eine Weiterbildung bzw. eine vorteilhafte Durchführungsform des Verfahrens nach dem Hauptpatent darstellenden Erfindung besteht darin, daß die Förderung des Öls aus der Lagerstätte über diejenige Verbindung zwischen Bohrung und Lagerstätte erfolgt, durch welche vorher der Wärmeträger (ζ. B. Dampf) in die Lagerstätte eingeleitet wurde. Die weiteren Öffnungen, durch die kein Dampf eingeleitet wird und die beim Verfahren nach dem Hauptpatent nur zum Abzug des Öls aus den Schichtteilen über und unter der Einleitungszone dienten, sind im vorliegenden Fall nicht vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil bei ölführenden, durchlässigen Bodenformationen angewendet werden, bei denen die Aufnahmefähigkeit für einen in senkrechter Richtung zugeführten flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger mindestens gleich der Hälfte der Aufnahmefähigkeit für einen in waagerechter Richtung zugeführten derartigen Wärmeträger ist, einerlei, ob die vorhandenen Rohöle eine hohe Viskosität aufweisen oder ob es sich um leichte Rohöle mit niedriger Viskosität handelt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren auch noch bei Lagerstätten anwendbar, bei denen sich keine natürliche Strömung mehr ausbilden kann, z. B. bei solchen, die bereits in einem primären Gewinnungsvorgang weitgehend ausgebeutet worden sind; man spricht in diesem Fall dann von »sekundärer« oder sogar von »tertiärer« Ausbeutung.

Es sei bemerkt, daß die Ausdrücke »senkrecht« und »waagerecht« im folgenden Richtungen bezeich-,nen, die rechtwinklig bzw. parallel zu den Begrenzungsflächen der Lagerstätte verlaufen. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei nicht waagerecht bzw. geneigt verlaufenden ölführenden Schichten anwenden, deren Neigungen im Bereich von etwa größer als 0 bis 60° liegen, und das erwähnte Verhältnis zwischen den Werten für die Aufnahmefähigkeit wird bestimmt im Hinblick auf Verfahren zur Erdölgewinnung

Zusatz zum Patent: 1 232 535

Anmelder:

Shell

Internationale Research Maatschappij N. V.,

Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, 8000 München 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:
Philip Joseph Ciosmann,
Houston, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Dezember 1965
(511660)

die Lage der Begrenzungsflächen einer solchen Lagerstätte.

Der Ausdruck »Aufnahmefähigkeit« bezeichnet hier das Aufnahmevermögen der Formation für den Flüssigkeits- bzw. Gasstrom, der unter einem Druck injiziert wird, der niedriger ist als der Druck, bei dem die Lagerstätte durch das Entstehen von Rissen usw. beschädigt wird. Wann also z. B. die Aufnahmefähigkeit in senkrechter Richtung halb so groß ist wie diejenige in waagerechter Richtung, wird sich ein injiziertes Medium mit erheblicher Geschwindigkeit rechtwinklig zur waagerechten Begrenzung der Lagerstatte bewegen. Die relative Größe des Aufnahmevermögens in senkrechter bzw. waagerechter Richtung kann für eine bestimmte Lagerstätte unter Anwendung bekannter Verfahren ermittelt werden.
Bei Bodenformationen, bei denen das Aufnahmevermögen in senkrechter Richtung mindestens halb so groß ist wie das Aufnahmevermögen in waagerechter Richtung, hat es sich gezeigt, daß innerhalb

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der Lagerstätte Querströmungen auftreten, die so mit den Öffnungen 16 versehenen kurzen Abschnitt stark sind, daß es möglich ist, aus der Lagerstätte der Verrohrung 14 beschränkt, ausströmende Stoffe unter Benutzung der gleichen Bei dem hier an Hand von F i g. 1 und 2 beschrie-

Öffnungen zurückzugewinnen, mittels deren die benen Ausführungsbeispiel wird als Wärmeüberträ-Wärmeträger injiziert werden, die den Mittelteil der 5 ger Wasserdampf verwendet.

Lagerstätte erwärmen; dies führt nicht etwa zu einem Nachdem das Bohrloch in der vorstehend beschrie-

Verlust an geförderter Ölmenge, sondern in vielen benen Weise vorbereitet worden ist, wird über den Fällen sogar zu einer wesentlich verbesserten Förde- Rohrstrang 22 in die Formation Dampf eingeleitet, rung. Außerdem enthält das Fördergut bei Verwen- wie dies in F i g. 1 durch die Pfeile 17 angedeutet ist. dung von Wasserdampf als Wärmeträger weniger io Im allgemeinen neigt der zugeführte Dampf dazu, in Wasser, da sich das bei der Kondensation des Damp- der in F i g. 1 angedeuteten Weise gleichmäßig nach fes entstehende Wasser unter dem Einfluß der außen in die ölführende Schicht 11 einzuströmen und Schwerkraft in den tiefer liegenden Zonen der For- sich über eine Schicht von 6 bis 9 m Dicke auszubreimation ansammelt, so daß die Gefahr, daß das ten. Da die Formationen, bei denen die Erfindung Wasser in das Bohrloch über die im Mittelteil der 15 angewendet wird, in senkrechter Richtung durchLagerstätte liegenden öffnungen eintritt, verringert lässig sind, und der Dampf nach oben steigt, zeigt die wird. Im übrigen wird der zusätzliche Kostenauf- Dampfzone 18 die Tendenz, nach oben zu wandern, wand für die Herstellung weiterer Öffnungen ver- während der Dampf von den Öffnungen 16 aus weiter mieden. injiziert wird. Die Dicke der Zone 18 richtet sich bis

Als Wärmeträger kann man außer Warmluft auch 20 zu einem gewissen Grad nach dem senkrechten Abgesättigten Wasserdampf, überhitzten Dampf, heißes stand zwischen den einzelnen öffnungen 16. Liegen Wasser, Naßdampf (ein Gemisch aus Dampf und die Öffnungen in einer einzigen Ebene, so bilden sich Wasser) sowie heiße inerte Gase verwenden. Dampfzonen von geringerer Dicke aus, als wenn sie

Die Erfindung sei unter Bezugnahme auf die versetzt angeordnet sind.

Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher er- 35 Da der Dampf nur in die isolierte Zone 18 im mittläutert, leren Teil der Lagerstätte 11 eingeleitet wird, stellt F i g. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Erd- diese Zone gleichsam ein großes Wärmereservoir dar, schicht, die eine durchlässige ölhaltige Lagerstätte von dem aus die angrenzenden Teile der Lagerstätte umfaßt, durch welche sich ein Bohrloch erstreckt, beheizt werden. Da ferner der Dampf nur die Zone wobei die Bedingungen dargestellt sind, die in der 30 18 durchströmt, wird aus der Umgebung des Bohr-Lagerstätte während der Injektionsphase des erfin- lochs außer einem Teil des in der Zone 18 enthaltedungsgemäßen Verfahrens herrschen; nen Öls kein Öl verdrängt, so daß erhebliche ölmen-F i g. 2 entspricht F i g. 1, veranschaulicht jedoch gen in der Nähe des Bohrlochs erhalten bleiben. Da ein späteres Stadium des Verfahrens, bei welchem die Schichten in senkrechter Richtung durchlässig strömungsfähige Stoffe aus der Formation in das 35 sind, kann der radial nach außen in die mittlere Bohrloch zurückströmen. Schicht einströmende Dampf gleichzeitig nach oben In F i g. 1 ist 11 eine durchlässige ölführende steigen, so daß sich eine Zone 18 ausbildet, die mit Schicht, die zwischen einer oberen undurchlässigen zunehmendem Abstand von dem Bohrloch leicht Bodenschicht 12 und einer unteren undurchlässigen nach oben gekrümmt ist. Schließlich wird die Dampf-Schicht 13 liegt. Das durch die Lagerstätte 11 ein- 40 zone an von dem Bohrloch entfernten Stellen den gebrachte Bohrloch weist eine Verrohrung 14 auf, die oberen Rand der Lagerstätte erreichen, an ihrer Außenseite gegenüber der Formation mit Nachdem das Einleiten von Dampf in die isolierte einem geeigneten Dichtungsmittel 15, z. B. Zement, Zone 18 der ölführenden Schicht 11 beendet ist, wird abgedichtet ist. das Bohrloch gewöhnlich unter Druck verschlossen, Die Verrohrung ebenso wie die Abdichtungs- 45 um den Dampf in der Formation so lange zurückschicht 15 sind mit Öffnungen 16 versehen, die in der zuhalten, bis seine Wärmeenergie über die Zone 18 Mitte der Lagerstätte 11 angeordnet sind und eine auch auf die angrenzenden Schichten übergegangen Verbindung zwischen der ölführenden Schicht und ist. Die Dauer sowohl der Dampfzuführungsperiode dem Inneren der Verrohrung darstellen. als auch der nachfolgenden Aufheizperiode kann je Nach Anbringen der öffnungen 16 wird ein Rohr- 5° nach den jeweiligen Umständen in weiten Grenzen strang 22 in die Verrohrung 14 eingebracht, der mit variiert werden.

zwei sogenannten Bohrlochpackern bzw. Dichtungs- Nach Beendigung der Aufheizperiode, während der

organen 24 ausgerüstet ist, die im Abstand vonein- mindestens ein wesentlicher Teil der im Dampf entander am unteren Ende des Rohrstrangs angeordnet haltenen Wärme den Schichten der Lagerstätte zusind. Am unteren Ende ist der Rohrstrang 22 ver- 55 geführt wurde, in die kein Dampf einströmte (s. die schlossen, und zwischen den beiden Abdichtungen Temperaturgradientenlinien 19 in Fig. 2), weist das 24 ist seine Wand durch die öffnungen 23 durch- in diesen Bereichen enthaltene Öl eine geringere brachen. Die Abdichtungen 24 sind von bekannter Viskosität auf, als vorher in seinem natürlichen ZuKonstruktion und tragen auf ihrer Außenseite Dich- stand. Gewöhnlich kann zu diesem Zeitpunkt das Öl tungsmittel 25, die auf geeignete Weise betätigt wer- 60 einfach dadurch aus der Lagerstätte abgezogen werden können. Nachdem der Rohrstrang 22 in der Ver- den, daß man den Druck aufhebt, mit dem der Dampf rohrung 14 so tief eingeführt ist, daß die oberen und während der Aufheizperiode in der Formation zuunteren Abdichtungen 24 die öffnungen 16 zwischen rückgehalten wurde; gegebenenfalls kann man den sich einschließen, werden die Dichtungsmittel 25 be- Druck dadurch noch weiter herabsetzen, daß man tätigt, um zwischen den Dichtungspackungen eine 65 hier nicht gezeigte Saugpumpen benutzt, die in der Kammer abzuschließen. Hierdurch wird die Strö- Verrohrung 14 angeordnet werden. Das öl, das außer mungsverbindung zwischen dem Inneren des Rohr- in der Zone 18 auch in den darüber- und darunterstrangs22 und der ölführenden Schicht 11 auf den liegenden Teilen der Lagerstätteil enthalten ist,

strömt dann in Richtung auf das Bohrloch zu (wie dies in F i g. 2 durch die Pfeile 26 angedeutet ist) und tritt schließlich über die Öffnungen 16 in die Verrohrung 14 ein. Der in Fi g. 1 gezeigte Rohrstrang 22 zum Zuführen von Dampf kann dabei gegebenenfalls durch einen in F i g. 2 gezeigten Produktionsrohrstrang 21 ersetzt sein, dem nicht dargestellte Pumpeneinrichtungen zugeordnet sind und über den das zu der Verrohrung 14 strömende Öl zur Erdoberfläche gefördert wird.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß der Dampf bzw. ein anderes geeignetes Wärmemittel durch eine begrenzte Zone hindurch in einen zentral gelegenen Teil der ölführenden Formation eingeleitet wird. Dies ist so zu verstehen, daß die öffnungen zum Einleiten des Wärmemittels praktisch ungefähr im mittleren Drittel der Formation 11, vorzugsweise etwas unter deren mittlerem Teil angeordnet sind. Natürlich können die öffnungen über die Höhe dieser zentralen Zone ver- ao teilt sein. Normalerweise ist der Abschnitt im mittleren Drittel der Lagerstätte, dem das Wärmemittel zugeführt wird, etwa 9 bis 12 m hoch, und man ordnet eine geeignete Anzahl von Öffnungen in der Wand der Verrohrung 14 an, und zwar zweckmäßigerweise auf verschiedener Höhe. Bei Formationen von geringer Dicke kann es jedoch zweckdienlich sein, nur auf einem einzigen Niveau öffnungen vorzusehen, z.B. etwas unterhalb der Mitte der Lagerstätte.

An Stelle von Wasserdampf kann man auch andere Wärmeüberträger verwenden, insbesondere dann, wenn diese eine große Wärmekapazität haben. Als Beispiele seien neben heißem Wasser Methan, Äthan, Propan und Stickstoff genannt.

Um zu bewirken, daß das Heizmedium tief genug in die Formation eindringt, wird es unter einem Druck zugeführt, der den dort herrschenden Porendruck überschreitet, jedoch noch unter dem Wert liegt, bei dem Risse oder sonstige Zerstörungen in der Formation auftreten würden.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Querströmungen auftreten, ist seine Anwendung im allgemeinen dort bevorzugt, wo Lagerstätten ausgebeutet werden sollen, deren Dicke etwa 36 m oder mehr, z. B. bis zu 180 m, beträgt; wichtig ist auch, daß die betreffende Formation in senkrechter Richtung eine Durchlässigkeit aufweist, die mindestens halb so groß ist wie ihre Durchlässigkeit in waagerechter Richtung.

In der Praxis hat der Abschnitt, innerhalb dessen der Wärmeüberträger injiziert wird, mindestens eine Höhe von etwa 12 m, wenn die Gesamtdicke der ölführenden Schicht zwischen etwa 36 und etwa 180 m liegt. Beschränkt man die Zuführung des Wärmeträgers auf etwa ein Viertel oder etwas weniger der Höhe der gesamten ölführenden Schicht, so wird der höchste Wirkungsgrad für die Übertragung von Wärme in die Formation erzielt, wodurch sich dann ein optimales Verhältnis zwischen dem Volumen des zugeführten Wärmeüberträgers und der geförderten ölmenge ergibt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Erdölgewinnung aus einer Lagerstätte, bei welchem ein zum Erwärmen der Lagerstätte geeigneter Wärmeträger durch eine Bohrung in die Lagerstätte injiziert und im Anschluß daran Öl aus derselben Bohrung durch Verminderung des Drucks in der Bohrung auf einen Wert unterhalb des Lagerstättendrucks gefördert wird, wobei der Wärmeträger selektiv in die mittleren Schichten der Lagerstätte injiziert wird, nach Patent 1 232535, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Öls aus der Lagerstätte über diejenige Verbindung zwischen Bohrung und Lagerstätte erfolgt, durch welche vorher der Wärmeträger in die Lagerstätte eingeleitet wurde.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 1163 751.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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