DE1758806A1

DE1758806A1 - Verfahren zur Lenkung einer Insitu-Verbrennung mit angereichertem Sauerstoff

Info

Publication number: DE1758806A1
Application number: DE19681758806
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Lange
Original assignee: Deutsche Texaco AG
Current assignee: Wintershall Dea Deutschland AG
Priority date: 1968-08-10
Filing date: 1968-08-10
Publication date: 1971-02-11
Also published as: DE1758806B2

Description

Verfahren zur Lenkung einer Insitu-Verbrennung mit angereichertem Sauerstoff Die Erfindung hat zum Gegenstand eine Verbesserung und Vervollkommnung eines Verfahrens zur Insitu-Yerbrennung von Bitumina in Lagerstätten, die Erdöl, Teersande oder Kohle enthalten.
Ein vorbekanntes Verfahren verknüpft die Insitu-Verbrennung mit Wasserfluten. Dabei wird die Brennfront in einer Richtung durch die Lagerstätte geleitet, die mehr oder weniger senkrecht steht zu der Fließrichtung, die sich aus dem Druckgefälle von den Flutbohrungen zu den Förderbohrungen ergibt. Die Brennfront wandert also in einer von der ncr malen Fließrichtung abweichenden Richtung durch die Lagerstätte und wird in Form und Richtung gelenkt und beeinflußt durch Druckgefälle einerseits und nachdringendes Flutwasser andererseits. Die Brennfront wird anfangs unter der Wirkung eines Druckgefälles zwischen einer Injektionsbohrung für das Einbringen eines Oxidationsmittels und einer stark fördernden Förderbohrung aufgebaut. Ist der Brennweg zur Förderbohrung genügend weit fortgeschritten und hat auf seinem Weg nur noch einen geringen Fließwiderstand zu überwinden, so wird die stark fördernde Förderbohrung ebenfalls zur Injektionebohrung für das Oxidationsmittel, und es entsteht zwischen diesen beiden Bohrungen ein durchgehender Brennkanal. Er verschiebt sich dann parallel zu den nächsten Förderbohrungereihen hin durch ein zweites Überlager- tes, ungefähr senkrecht zur ersten Richtung wirkendes Druckgefälle.. Dabei werden die Zuführungskanäle von den Injektionsbohrungen zur weiterwandernden Brennfront entsprechend länger. Als "ZufÜhrungakanäle" werden die Verbindungen von den Injektionsbohrungen zur Brennfront bezeichnet, die nur mit Gasen und Dämpfen gefüllt sind. Das zusammen mit Verbrennungsgas, bestehend aus Wasserdampf, Kohlendioxyd und Rest-Stickstoff, eingeleitete Oxidationsmittel, das als aktiviertes Verbrennungsgas bezeichnet wird, kohlt in den länger werdenden Zuführungskanälen allmählich ab.
Es ist auch der hinter der weiterwandernden Brennfront zurück- bleibende Lageratättenabachnitt, durch den die Fließkanäle führen, weitgehend oder nur teilweise vom Brennstoff entleert, der mit dem Oxidationsmittel als zweite Komponente zur Aufrechterhaltung einer Wärmeenergiequelle in diesem Abschnitt erforderlich ist.
Die Abkühlung einerseits und die Verminderung oder der Ausfall der Wärmeenergiequelle andererseits können zur Kondensation von Wasserdampf als Bestandteil des aktivierten Verbrennungsgases führen und ein mit der Zeit stärker werdendes Auffüllen der Fließkanäle mit entstehendem Kondenswasser oder durch nachdrängen- des Flutwasser verursachen.
Erfindungsgemäß wird daher zur Lenkung einer Insitu-Verbrennung mit angereichertem Baueratoff@und nachfolgender Wasserflutung vorgeschlagen, daß in Lageratättenteilen, die wenig oder gar keinen Brennstoff enthalten, bei steilgestellten Lagerstätten Brennstoff zusätzlich durch die Injektionsbohrungen eingebracht wird und bei flachgelagerten Lagerstätten der Sauerstoff das Erdöl im Wasser des Liegenden zum großen Teil von unten mit hoher Fließgeschwindig- keit unterwandert, wobei im Lageratättenbereich mit Erdöl die Brenngeschwindigkeit geringer ist.
Zur Aufrechterhaltung und Versorgung der Brennfront in der Lager- stätte durch die länger werdenden Zufließkanäle zur Brennfront sind daher Maßnahmen vorzusehen, die neben dem Oxidationsmittel 'auch die Zufuhr von Brennstoff in Form brennbarer Dämpfe oder Gase nacheinander, am besten im periodischen Wechsel mit dem Oxidationsmittel ermöglichen. Es wird daher in steilgestellten Lagerstätten weiterhin vorgeschlagen, daß bei steigenden Längen der Fließkanäle von den Injektionsbohrungen zur Brennfront von 20 bis 50 Metern und darüber brennbare Gase und Dämpfe im periodischen Wechsel mit hochangereichertem Sauerstoff in Injektionsbohrungen eingebracht werden und damit in diesen Zufließkanälen eine zeitlich tgrenzte Verbrennung zur Erzeugung von Wärmeenergie durchgeführt wird. Die Injektionsbohrungen erhalten zum Einbringen der Medien zwei konzentrisch ineinander angeordnete Steigerohre, die ihre Festpunkte Zur Verrohrung am Kopf der Bohrung haben, und deren Längenänderung sich bei Änderung der Temperaturen nach unten zusammen in den Fuß der Bohrung ausgleichen kann. Mit den beiden Steigerohren, die in Injektionebohrungen auch als Fallrohre bezeichnet werden können, ist die Handhabung der getrennt zu leitenden Medien im Rahmen der Regeln der Technik bei voller Sicherheit möglich.
Zur Vermeidung einer verstärkten mechanischen Belastung aus der Wärmeenergie für die äußere Verrohrung der Injektionsbohrun- gen durch zu lange wirkende oder örtlich zu hohe Temperaturen innerhalb der Einrichtungen der ist es er- forderlich, einen Kontakt zwischen den brennbaren Gasen und Dämpfen und den Komponenten des Sauerstoffes oder dem unver- mischten Sauerstoff mit seinem Reststickstoff innerhalb der Injektionsbohrung und deren unmittelbaren Umgebung in der Lager- stätte zu vermeiden. Die Komponenten des aktivierten Verbrennungsgases können größere oder kleinere Mengen an Wasserdampf ent- halten. Zu Beginn der Injektioneseit kann der Wa®serdampfanteil groß sein, späterhin wird er verkleinert werden müssen, damit die Anwärmung der Verrrohung mit dem ansementierten 'harr: angepreßten Gebirge zu keiner zu hohen@Temperatur führt. 8e ist dieses auch der Grund, um im späteren Ablauf des Verfahrene statt die Wärme aus dem Wasserdampf vollständig am Kopf der Bohrung zuzugeben, diese wärme immer stärker durch Wärmeenergie aus den brennbaren Gasen zu ersetzen und dieselbe erst in der Lagerstätte wirksam worden zu lassen. Die Vermischung der beiden Komponenten und damit@der Aufbau und die Erhaltung einer Wärmeenergiequelle durch Brennen sollen erst im leergebrannten Lagerstättengestein der Fließkanäle in geeigneter Entfernung von der Bohrung eintreten. Die Hinleitung von hoch angereichertem Sauerstoff und von Brennstoff muß also nacheinander in getrenn- ten Rohren im periodischen Wechsel durchgeführt werden, wobei als Trennphase heiße, bsw. warme Verbrennungsgase, bestehend aus Wasserdampf, Kohlendioxyd und Reststickstoff, swiechenseitlieh durch die Bohrungen eingebracht werden. Die Bohrungeeinrichtungen und die nächstgelegenen Teile der Zufließkanäle wer- den so von brennbaren Gasen frei gespult, so daß Erhitzungen oder gar Explosionen in den Injektionsbohrungen bsw. in deren Umgebung mit Hohlräumen nicht eintreten können.
Zur weiteren Sicherung ist eine zweckentsprechende Ausgestaltung der Bohrungseinrichtung in den Injektionsbohrungen vorgesehen. In der Figur 1 ist der obere, zum Teil über Tage befindliche Teil, in Figur 2 der untere Abschnitt einer solchen Bohrung bis zum Liegenden unterhalb der Lagerstätte dargestellt. Die einzementierte äußere Verrohrung ist am oberen Ende mit einem Flansch 3 verschlossen, eine Einlaßöffnung ist mit einem Schieber 4 versehen. Im Bereich der Ö1-Lageretätte ist diese Verrohrung gelocht, damit sie im Fortgang des Verfahrens als Injektions- oder auch als Förderbohrung dienen kann.
Weiterhin ist unten in diese Verrohrung, auf dem Liegenden der Lagerstätte endend, ein gelochter Korb 47 in bestimmter Form wie bekannt angebracht, der mit Sand gefüllt ist. Er besteht aus Edelstahl zum Schutz gegen die Einwirkung von großer Wärme, Sauerstoff und korrosiven Stoffen, wie z.8. feuchte Kohlensäure oder Schwefelverbindungen.
In diese bei 2 im Gebirge einzementierte Verrohrung sind zwei konzentrisch ineinander befestigte Rohrtouren eingebracht. Die als mittlere zu bezeichnende ist ein Steigerohr 5, dessen ein- zelne Rohre durch Verschraubung miteinander verbunden sind. Die innere, zentrale Rohrtour 8 ist ein Rohr aus korrosionsfestem Material, durch das "modifiziertes Verbrennungsgas", bestehend aus Wasserdampf, Kohlendioxyd und Restatiekstoff, im periodischen Wechsel mit brennbaren Gasen und Dämpfen, z.B. Methan oder leichten Benzindämpfen, in die Lagerstätte eingebracht werden. Das Steigerohr 5 ist mit Zentriervorrichtungen 18, bestehend aus Distanzhaltern und Gleitschuhen in der Verrohrung 1 zentriert gehalten, die in Abständen angebracht sind, welche ungefähr den Längen der einainen, verschraubten Rohrlängen des Steigerohres 5 entsprechen. Sie bilden im Ringraum 50 zwischen der äußeren Verrohrung 1 und dem Steigerohr 5, der zur Isolierung nach außen mit dem inerten und dämpfenden Kohlendioxyd beschickt wird, von- einander getrennte, aber miteinander in Verbindung stehende Ab- teilungen. Um ein Maximum an Wärmeabdichtung der inneren Rohre zu erzielen, kann zusätzlich um das Steigerohr 5 die Isolierung 51 angebracht werden.
Wenig oberhalb der Ö1-Lagerstätte wird im Ringraum 50 ein Packer 20 zwischen der einzementierten Rohrtour 1 und dem Steigerohr 5 gesetzt, entsprechend dem Schnitt 8-B der Figur z. Bei neuen Boh- rungen, aber auch bei einer genügend druckfesten alten Verrohrug wird die Festsetzung des Packers mit der Dichtung 25 erzielt, die mit einer elastischen Eigenspannung aus den im wärmefesten Material 21 und 23 eingebetteten Stahlblech 22 an die Innenseite der Verrohrung 1 gedrückt wird. Die Öffnung 52 sorgt auf beiden Seiten der elastischen Dichtung für Druckausgleich, so daß die in Einlaßöffnung 4 eingepreßte Kohlensäure, die im Ringraum 50 eine Fließgeschwindigkeit von 1-5 cm/h nicht überschreiten soll, an der Dichtung 25 durchfließen kann. Es ist eine wichtige Voraussetzung für die Betriebssicherheit, daß in keinem Rohr oder Ringraum der Injektionsbohrung eine Fließrichtung von unten nach oben eintreten kann, daher werden laufend in alle Rohre 8, 5 und 1 wechselnde in (5 und 8)oder gleiche en 1) Gase eingepreßt; es ist dieses ein zusätzlicher Schutz. Ist bei älteren Bohrungen die einzementierte Verrohrung nicht mehr in ausreichendem Maße druckfest, so kann über das Rohr mit kleinem Durchmesser 1? die Dichtung des Packers 20, entsprechend der rechten Seite von Schnitt B-B mit Preßluft so stark gegen die äußere Verrohrung 1 gedrückt werden, so daß volle oder zum mindesten ausreichende Abdichtung bei 25 erzielt wird. Verursachen Temperaturänderungen eine Längenänderung im Steigerohr, so können diese Längenänderungen durch Ablassen des Druckes ausgeglichen werden.
Der mit Sand gefüllte Korb aus Edelstahl 4? ist so ausgebildet, daß sich Längenänderungen der Steigerohr ohne große Volumenänderungen der verkleinerten Räume am Fuß der Bohrung 48 aufnehmen lassen.
Der innere zentrale Rohrstrang 8 bestehend aus korrosionsfestem Material ist auf seiner ganzen Länge versehwdat. Das Rohr wird mit elastischen Distanzhaltern 13 im Steigerohr zentrisch ge- halten und ist am oberen Ende mit Flansch 9 verschlossen und mit Einlaßöfinung 10 versehen. wie bereits gesagt, dient dieses zen- trale Rohr 8 zum Einbringen von Wasserdampf, feuchter Kohlensäure und Reststickstoff für den Start zum Ölfreimachen der Bohrung und später nach erfolgter Zündung zum Freispülen der Bohrungevorriehtungen im Fuß der Bohrung im Wechsel mit brennbaren Gasen und Dämpfen, die zum Aufbau einer Wärmeenergiequelle in de;;. öl- und petrolkoksfreien Lagerstättenteilen der Zufließkanäle dicr.en, wenn zur Auslösung einer Verbrennung durch das Steigerohr 5 Sauerstoff in die Lagerstätte bzw. den Zufließkanälen eingebracht wird. Um ein Zusammentreffen der brennbaren Gase mit dem Sauerstoff und damit die Möglichkeit von Explosionen in der Bohrung und deren un- mittelbaren Umgebung unbedingt zu vermeiden, sind zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen. Das der Zufuhr von Sauerstoff dienende mittlere Steigerohr 5 erhält am unteren Ende eine Abdich- tung in Form einer Rückechlagklappe entsprechend Positionen 39 -42. Zur Verhinderung des Übertreteas brennbarer Gase in den Ring- raum 49 sind zwei unabhängig voneinander wirkende Rückachlagventile mit einem Zwangssitz, Pos. 33 und 34 in den Ringraum 49 eingebaut, der geschlossen wird durch Ablassen den korrosionefeaten Rohres 8 von über Tage aus unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Längenänderung der Rohre bei Temperaturänd^r+ngen. Der Zwangssitz ist ein Doppelkonus, mit dem zusätzlich ein federbelaetetee Rückachlagventil, Pos. 32 - 37 verbunden ist. Darüber liegt ein zweites feder- belastetes RUckschlagventil, Pos. 27 - 31, um die Sicherheit gegen ein Rückfließen in den Ringraum 49 zu vergrößern. Die Öffnungen 38 sollen im unteren Raum das Ansammeln unerwünschter Gasmischungen vermeiden helfen. Damit von unten aus der Lagerstätte keine flüssigen Kohlenwasseratoffe oder heiße Gase in das Sbigerohr 5 oder das korrosionsfeste Rohr 8 gelangen können, ist am Fuß des Steigerohres ein weiteres Rückschlagventil, entsprechend den Pos. 43- 46, vorgesehen. Alle vier Rückschlagventile dienen dem Zweck, den Eintritt fremder Stoffe und die Bildung gefährlicher und unerwünschter Mischungen zu ver- hindern, auch wenn laufend von oben Gase in das Steigerohr 5 und das korrosionsfeste Rohr 8 eingepreßt werden, und somit eine Fließ- richteng nach unten in die Lagerstätte aufrechterhalten wird. Mit Flansch 3 ist das Steigerohr 5 mit Einlaßventil in die äußere Verrohrang 1 eingebaut. Durch den Flansch 3 itlhren weiterhin der Einlaß 4 in den mit Kohlensäure beechickten Ringraum 50 und anliegend an das Steigerohr 5 verschließbare dünne Rohre 1? und 19. Über das Rohr 1? kann der Packer 20 mit Preßluft fest und dicht an die Verrohrung 1 angepreßt werden. Über das geite dünne Rohr 19 können aus dem unteren Teil der Bohrung Gasproben entnommen werden.
Zur Beherrschung des Temperaturverlaufes in verschiedenen Teufen der Bohrung sind als U -Rohre verbundene dtinne Rohre 14 a und 14 b vorgesehen, die gegebenenfalls mit temperaturfester, hochsiedender Flüssigkeit beschickt, außen am korrodonefe.ten Rohr 8 angebracht sind. Der Schenkel 14 a ist im Bereich von 2/3 bis 5/6 ± 10 % der Bohrungslänge von oben durch einen Trennboden verschlossen. Der zweite Schenkel 14 b umiaßt die ganze Bohrungslänge und damit die ganze Teufe der Bohrung und reicht zusätzlich das untere 1/3 bis 1/6 ± 10 % des ersten Schenkels noch hinauf bis zum Trennboden. Der Schenkel 14 a gibt die mittlere Temperatur in der oberen seufe der Lagerstätte an, während der geite Schenkel 14 b des U-Rohres als Differenz die mittlere Temperatur der unteren Teufe ergibt: Zur Aufrechterhaltung und Versorgung einer Wärmeenergiequelle in den länger werdenden Zuriiefikaaälen ist nach DBP 1 242 535 die Zufuhr eines aktivierten Verbrennungsgases vorgesehen, dessen bei- gemischter Wasserdampf und Kohlensäure cum Sauerstoff mit seinem Reststickstoff als Oxidationsmittel eine Wärmeenergiequelle mit ausreichender Temperatur ftlr die Zufließkanäle bildet. Die Wärme im Wasserdampf ist aber eine begrenzte Wärmequelle, und flar sehr lange Zufließwege zum Brennkanal kann sie nicht beliebig gestei- gert werden, weil auch die Temperaturen bei längerer Zeitdaueriä Verrohrangerohr 1 zu groß werden. Für steileteheride Lagerstätten kann eine derartige Wärmequelle ausreichend sein, aber bei flach verlaufenden Lagerstätten, die auch vom Rand- oder Flutwasser zum Teil bereits unterwandert sein können, wird bei größeren Bohrungsabständen eine zusätzliche Wärmequelle erforderlich, die möglichst groß gehalten werden kann und an jeder Stelle zum Zufließkanal anwendbar ist. Hierzu dient das Einbringen von brennbaren Gasen oder Dämpfen, die durch das eingebrachte Ozidationsmittel eine kleine Teilverbrennung in den Zufließkanälen, die in ihren Wän-

den keinen eigenen Brennstoff mehr haben, ermöglicht, Diese Zu-

«L]% werde#hren Querschnitt dabei klelten, denn in

ihnen fließen nur Gase und Dämpfe. Die Anwendbarkeit dieser Teil- verbrennung in den Zufließkanelen zu einer Brennzone im Brennkanal hält im Hinblick auf den eingesetzten Brennstoff die gesamte, in der Lagerstätte vorhandene Sauerstoffäenae in engen Grenzen. Daraus ergibt sich eine ausreichende Sicherheit.gesen einen Ausbruch von Sauerstoff und heißes Erdöl in die Lagerstätte. Die Kombination des nachgeschalteten Flutvorganges ohne Binbringen von Sauerstoff erreicht, daß mit Sicherheit bei 50 %igei Ausbrennen das ?euer mindestens 35 % des Bohrungeabstandes vor den Förderbohrungen er- loschen ist. Normalerweise wird durch die nächste Bohrungsreihe hindurchgeflutet. Es ist dieses wichtig, weil mit dem Zugehen der Zufließkanäle jede Kontrolle der Feuerfront verlorengeht. 8e ist das Wesen dieser Erfindung, daß die Zufließkanäle einen zusätz- lichen und begrenzbaren Brennstoff erhalten, und daß die jeweils in der Lagerstätte anwesenden Sauerstoffmengen gering bleiben, und die ßefhr eines unkontrollierten Äusbrnohes von halten Brdöl mit Sauerstoff unmöglich wird.
Es ist aber sorgfältig darauf zu achten, daß die beiden für die zusätzliche Wärmeenergiequelle erforderlichen Komponenten nicht bereits in den Bohrungseinrichtungen der Injektionsbohrungen oder deren unmittelbaren Umgebung zusammentreffen. Eine unerwünschte, starke Erwärmung der Vorrichtungen oder möglicherweise Bzplosionen wären die @o.@. Diese Komponenten sollen erst in berechenbarer Entfernung in der Lagerstätte zusammentreffen. Zum Breispülen der Leitungen bzr. der Vorriohtungateile ist daher das Einbringen einer neutralen Zwischenphase, z.B. Kohlensäure mit oder ohne Wasser- dampf, die keinerlei Sauerstoff oder Kohlenwasseratoffe enthalten darf, vorgesehen. Zur sicheren Kontrolle sind Proberohre 15 an zentralen Rohr 8 und 19 am SteigerohV 5 bis zu 1u1 des Ring-. raunen 49 box. 50 ftlhrend befestigt, mit denen die ?reisptiluns dieses Raunen von Sauerstoff bsw. von Kohlenwasserstoffan lest- gestellt werden kann. Rohr 16 dient regen der Wichtigkeit der Kontrolle als Reserve. Aus Sicherheitsgründen wird also die ganze Bohrungslänge zur Kontrolle der (fase eingesetzt; die gemessenen Zeiten können aber auch noch verlängert werden, wenn beispielsweise das brennbare Gas tiefer in die Zutließkanäle eindringen soll. Um den periodischen Wechsel in einem Rbjthaus von 12 bis 24 Stunden durchführen zu können, wird ein Drucktank zur Speicherung von inertem SpUlgas vorgesehen, der eine zeitweise Erhöhung bzw. Verstärkung der SpUlgasnenge ermöglicht hin der ?igur nicht gezeigt). Eine Lagerstätte ist nur selten in horizontaler und vertikaler Richtung gleicimiäßlg ausgerichtet, sie kann verschiedene Dicken und Ausdehnungen besitzen und durch Verwerfungen und BrUche ge- stört sein. Um nun unabhängig davon alle Bereiche der Lagerstätte zu erfassen und mit Hilfe der Insitu-Verbrennung auszuiördern, ist die Ausbildung und Beeinflußung der Brennfront besondere Aufmerkäamkeit zu widmen.
Die Brennfront ist in den ?lieokaaälen in einer Richtung aufge- baut, die von der pließrichtung des lageretätteninhaltes von den Injektionsbohrungen im den iörderbohrnnfen abweicht und dient zur Bildung einer Värneenergiequelle in diesen Kanälen.
Um diese Zuilietkanäle nun frei zu halten von Kondenswasser als Produkt der Verbrennung wird die Brennfront in wechselnder Richtung als Vorwärts- oder Rückwärtsbrenauna, d.h. von der Injektionsbohrung aus oder zu ihr hin, durohgeiUhrt. Durch die Zufuhr von Oxidationsmittel in unterschiedlichen äengin und die Wahl einer Injektionsbohrung, deren Lage In lörderield abweicht von der vor- hergehenden Bohrungsreihe lätt sich eine zusätzliche Richtungsinderung der Brennfront bewirken, wodurch eich die Plie®richtungen in den verschiedenen Winkeln zur Achse der Plietrichtung zur ?örderzone hin ergeben und so die Erfassung aller Lageretättenbereiche ermöglichen.
Als besonderer Yhll seien, außer der Insitu-Verbrebmmg mit zuaeführtem Brennstoff bei Brennstoitaangel in die Bohrungen oder in den Zaflieilsanälea, die Gegebenheiten, bemerkt, die bei flacher oder fast horizontal verlaufender Lagerstätte eintreten kann, wenn derartige Lagerstätten in geologischen Zeiträumen oder auch nach einer begonnenen Förderung vom Wasser unterwandert sind. In diesen Lagerstättenteilen im Liegenden, die ganz oder im größeren Maße mit Wasser gefüllt sind, herrscht ein kleinerer Fließwiderstand, als in den Lageretättenteilen, die vorwiegend mit Ö1 gefüllt sind. In derartigen Lagerstätten werden über die ganze Fläche verteilt Boh- rungen niedergebracht, von denen jede zweite als Injektionsbohrung der Zufuhr der zu einer gelenkten Ineitu-Verbrennung erforderlichen Komponenten dient. Es stehen in diesem Fall neben einer Injektions- bohrung immer Förderbohrungen. Es wird eine Insitu-Verbrennung aus den Injektionsbohrungen zu benachbarten Förderbohrungen durchgeführt, wobei- 50 96 der Lagerstätte um einer Injektionsbohrung ausgebrannt wird, und die restliche Hälfte wird mit Wasser auegeflutet, das vorher durch das ausgebrannte Lageretättengestein fließt und eich dabei erhitzt. In der vorgenannten Lageretättenart wird aber praktiscb ein großer Teil den eingebrachten Sauerstoffee auf dem Weg den gering- sten Widerstandes fließen, d.h. also im Bereich den mit Wasser stark aufgefüllten Lagerstättenteilen und führt in diesem Bereich zu einem beschleunigten Fließen der Brennfront in Richtung auf die umgebenden Förderbohrungen. Es müssen daher ausreichende Isaßnahmen für eine große Betriebssicherheit getroffen werden, denn das gleichzeitige E'_utreten von Sauerstoff und Öl bei angehobener Temperatur kann maximalen Unfall führen. Um die Unterschiede im Verhalten des Fließene darzulegen, ist in der Figur 3 schematisch gezeigt, wie der Fließvorgang von der Injektionsbohrung zur Förderbohrung ablaufen kann. Die äußere ein- zementrierte Verrbhrung 52 hat in sich zwei konzentrisch ineinander angeordnete Fallrohre, das größere 53 und das dünnere 54. 8s können in dieser Bohrung auch die RUckflußeicherungen nach der Figur 1 und 2 eingebaut werden, ebenso der Packer 55, dessen Festsitz geändert werden kann. Da in einer derartigen Lagerstätte nach dem Startvor- gang gemäß DAS 1 247 238 kein heißes, sondern nur ein warmes akti- viertes Verbrennungegae wegen des hohen Wasseranteiles in die Lager-_`.'".tte eingebracht wird, kann der Ringraum 56 Uber den Packer 55 auch so mit Wasser aufgefüllt werden, daß der Druck in Höhe des Packers 55 dem Lagerstättendruck entspricht. Die Fließpfeile 57 --,igen das Fortschreiten der Brennfront im überwiegend ölhaltigen Lagerstättengestein, und die Fließpfeile 58 geben den Brennfortochritt an der Unterkante des ölhaltigen Lagerstättengesteins an, in dem sich bereits sehr viel llaoser befindet. In dieser Lagerstättenhöhe wird die Brennfront zuerst die Förderbohrung erreichen, in der ein Temprraturmeßgerät 59 eingebaut ist. Die Förderbohrungen haben die einzementierte Verrohrung 60, in der ebenfalls zwei Steigerohre stehen, die konzentrisch ineinander angeordnet sind. Das größere ßteigrohr 61 hat einen gleichen Packer 63 wie die Injektionsbohrung im äußeren Ringraum, und das dttfre Steigerohr 62 wird durch einen Ubllchen.ProdukZionapacker mit I;ückachlagklappe 64 gesteckt, so dass jedes Steigerohä einen getre-nten Aufateigeraum für den geförderten I4geratätteninhalt besitzt. Der Packer 64 ist im Rohr 60 testgesetzt, und der Korb 67 ist entsprechend unterteilt. Die Eintritte 65 und 66 sind dadurch ebenfalls unterteilt. Im Ringraum des Steigerobres 61 wird in erster Linie Ö1 mit etwas Ganser gefördert, und im Steigerohr 62 wird Yiel 'Wasser mit wenig Öl gefördert. Auch hier kann der Ringraum übez'-iem Packer 63 mit Aassur aufgefüllt werden. irr azeoerhaltigen Gestein wird der Sauerstoff am schnellsten fließen und wird hier zuerst in die Nähe der Förderbohrung kommen. Da Ölteile auf diesem We3 verbrannt werden, tritt eine Anwllrmung in diesen ochnel: flie0enden Flüssigkeiten ein, so dass das eingebaute Thc-rmometcr diecc Temperaturerhöhung meldet. Um den Eintritt von Sauerstoff in die 2örde.-bohrung zu vermeiden, wird bei eingetretener Temperaturerhöhung in das Steigerohr 62 Flutwasser eingeleitet,' so daß eine Fließrichtung weg von der Förderbohrung eintritt und damit die Brennfront gebremst wird, ja sogar noch in Richtung auf die Injektion9-boht»ung surUckgetrieben wird. Dieses Einpressen kann auch intermittler3nd durchgerührt werden, und zwar so lange, bis feststeht, daao der eingebrachte Sauerstoff verbrannt ist. :Im Steigerohr 61 kann auch ein '-&inpresaen von laeser zur Kühlung durchgeführt werden, wenn die Teeporaturbeobachtung es ratsam erscheinen läßt. Ungleichmäßige DurchläsoiCsaiten im oberen Teil der :6ageratätte können auch mit einem intermittiarenden Rüekwärtseinpreaaen gegen den gefährlichen Sauerstoffdurchbruch gesichert werden.

Claims

A n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Lenkung einer Insitu-Verbrennung mit angereichertem Sauerstoff und nachfolgender Waseertlutung, dadurch gekennzeichnet, daB in Lagerotättenteilen, die wenig oder gar keinen Brennstoff enthalten, bei steil gestellten Lagerstätten Brennstoff zusätzlich durch die Injektionsbohrungen eingebracht wird, und bei flach gelagerten Lagerstätten der Sauerstoff das Erdöl im Yasser des Liegenden zum großen Teil von unten mit hoher 7ließgeschwindigkeit unterarandart, wobei im Lagerstättenbereich mit Erdöl die Brenngeschwindigkeit geringer ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 und zur Aufrechterhaltung von plie9-kanälen von Injektionsbohrungen zu einer wandernden Brennfront bei einer mit Wasserfluten gekoppelten Inaitu-7erbrennung, dte abweichend von der durch das Dr11csgefälle von den Injcktionobohrungen zu den Förderbohrungen E;agebenen nor--alen Fließrichtung aungerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, das hei steigenden Längen der F:LiQLkanäia von 50 Mietern ,md darüber brernbaro Oase und DMapf$ in poriodiachen älechoel mit hoch angereichertem Sauerstoff in In jo:; tionabohrungoja eingebracht »erden und damit :in diesen 3anäien eine zeitlich begrenZte Verbrennung zur B`rzeugung von Wärmeenergie durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gokonnzesichnet, dat3 'ao--johl der hoch angereicherte Saumrztoff mla lomponente einao akti-@r@a: tos '7erbrennuneganes als such die bronabaron Gene mit ihren ioilsempononten aufjotollt über gatronnto Leitungen in die Dohrungen oinZobracht xorden, wobei lohlendio.-Vd und Restetickitoft mi. t ;@i^cran aoncen "J.@eors3^@pi als heia lomponantee und Kohlendio j d und :Sau @:@ltic@i3 Jo.ü mit kl e:lneron Nennen easserdampt als warme oaponante Im pnrlodlschin 'Joehsel mit den brennbaren Granen anchzin._.ader oder z31 tvoiaa auch gleichzeitig mit dein brennbaren Gasen durch die ixnoro aent=le Rohrtour und der Sauerstoff periodloch mit loi:londio:r7d und Reatatickdtoff durch dao Stsigerohrte ti)rdQl, dero`:t, daß Sauerstoff und brennbare Gaze eich nie gleichzeitig in der Dohrung befinden. 4. 7ersahron nach Janpruch 1 bis 3, dadurch 5ekonnseiehnot, da.ß das :im Steigerohr in seiner Temperatur durch die in der zentralen Rohrtour fließenden brünnbaren Gase über Beinen Taupunkt und dadurch trocken gehalten wird. 5. vorrichtungan zur Durchfhh-"-ung den Verfahrene nac:I den lnoprUchen 1 bin 4, die als Injektionsbohrungen auegerUetet werden, beßtehend aua ein--i einzementierten Außenrohr 1, das am unteren Fndo, auf dem Liegenden der Lagere+ötte aufliegend, nit einem vorbe.^,nnton gelochten und mit Sand gofUllten Horb (4?) bestimmter orm nun Edeletahl ebgeechloeaen ist, aus zwei konzentrischen, in dieoer dußeren Verrohrung mit Zentriervorrichtungen (13) bzw. (18) befec:tigten Rohrtouren, wobei die mittlere als Steigerohr (5) der Zuf Wir=g von hochangereichertem Sauerstoff als Oxydationsmittel dient und die innere zentrale Rohrtour (8) aus korrnaioncfeatez Material bestehend, zum Transport den Brennetof'ea und im periodischen Wechsel hierzu von neutralen VerbrennungoGzcea und Wanƒerdämpfen zum rreieptll.en der Bohrungoeinrichtung^n dient. s, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekc#nazeichnet, daß der Rin;rnun (50) zwischen Augenrohr (1) und Steigerohr (5) durch die ü^ntriervorrichtungon (18) in einzel:ie, miteinander verbundono, zur Iaoliar=g mit lohlonaä=e als Schutzgas beƒchickte Fern unterteilt und weni3 oberhalb do:c Ii%geretättn mit dem pac"cr (20) verachloanen ist, der mit ei:zc@ weichen claotiachen Dich tun,or ing (25) an Außenrohr (1) anli e.:t und der ?ncker b- --i atabilar Rohrtour (1) durch die öffnuna (52) vom dick QGtlaoto: wird und no nur gerinZvn 7lioflwidnratand gegen das durch den ningraum (50) fließende Schutzgere bietet, während bei ac?--rnchor Rohrtour (1) du_:ch die Rohre ('>171% und (26) ohne die Üffnunr, (52) der yackcr a:i jeder beliebigen Stelle festgesetzt werden kann. ;. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, äadurch gekennzeichnet, daB die Rohrs (14a) und (14b) als ü-Rohre ausgebildet, mit tersperaturfeotar, hzchaiederder '21Uieigkoit beschickt zur Temperaturin vorschj.odenen teufen der Iragermtritte dienen, derart, da-1 pur Diftorenzzlruckaeoriun5 der Schenkel (14a) La Bereich von 2/3 5/6 ± 10 "'. der 3ohruiLCnli`tne von oben einen Trennboden beni tnt, wdhrend der ando::e Iehoniel (14b) die ßaaze Moh:cungelanae und dazu daue untere 1/3 bio 1/6 + 10 :@ den ernten Schenkels uaßt, co dnB Nuss man Differenzdrücken sich die Temperatur in nf der unteren Teufe ergibt. B. Vorrichtung nach Anzpruch 5 bis ?, dadurch gekennzeichnet, dünne Rohre (19) co-xio (15) und (16) am Steierohr (5) bzw. zentralen Rohr (8) außen befestigt bis pss deren unteren Inde in der Bohrung führen und mit ihnen laufend Gaoproben am I'uß der Bohrung ontno=en werden und entsprechend den Anal7onnejrgebnicae'r dinaer groben mit entsprechenden Zeitzuschlägen die Zu-IUh-rung von Spül-r-in oder Ton Sauerstoff bzx. Ton Drenngso zu. den Zliefl':mnälen geatauert wird. 9. 7arfA-an nach n;p roch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,. anaß das In~garbrin<3n dar ?orbrennun.a durch Selbstatindu das Brenßzae:3 mit- den Cauaro soff im r lien»'ranal anfmnE;a in der iMhe der In@^';tiona@oh.._@^n eyfwl@t und damit ein Torwärtsbreanen in ßi^h',;.;a ; zur @-o.:.nir:@3t nin-o1Qi tat wird und datß im Verlauf der Cia @IizehuaS dar beiden Komponenten in der dar oan_r rwt zraUzlat und d=14%-0 Zurch Umkehrung dar Zrennr@c@:tua? einüc'.^tabr:@nnen in Achtung zur Bohrung hin sin,3elai tz t wird, aoc:ur ch in den :?ließkandlen die Bildung von Kondenemazaer vatnLeden wird. 1n. 7er-.'ab,-cn mich den ,Inaprüchon 1 bis 4 und 9, dadurch gelrean.-eichnet, s'^3 zm# Zah^r`nchunl doo 1'roaeonen unter aäglichat volletän-, der Drenndi^rfaaz:u~^,S ::e@o;jrr3:wt:animl@al:e;i durch Iraßbul,"-zone das @aai. Vw iw @i'n den Ozrdationzaittele in die In j ektionebohrunj@a in untnrzchiodlichsn "3mZan erfolgt und daß =eh dem "'3,u:un?3vory^., der bio durch die näah3te Zohruageraihe geführt wird, b*ia Über,-an,- von dienorohrun,Nraah in Pörder-Peld als n".chate In j elrtionzboh-ua,e ei. ne solche Zoh@.^@:u-41 gmähl t wird , die eine Richtunrsiaderu` der Kennfront bewir2::, derar t, daß der axizeboa der ichma der @:renntrent und, der 7ließriehtung d^:- Lr@or@ts::cz#.ral too rrr Türdersone in Grenzen Ton 300 bis 900 oinatellbar Tat. 7cr;abrran auch dsmc: @n 1 bis 4 und 9 - 10, dadurch ge':ennreichnot, daß bei fsat horisontal zerlaufenden, seitlich =d in Liegenden mit Randeaeaer aufßefUllten Lagerstätten, dis 'zaus B:rennatoff 13t ursprUnglich xaenerhaltigen Gestein enthalten über die ganze ?läche der I.ageretätte Bohrungen niedergebracht werden und jede geite Bohrung als Injektionebohrung zur Zuführung der zu einer Insitu-Verbrennung erforderlichen Kompo- nenten dient und eine Insitu-Verbrennung durchgeführt wird bis ca. 50 % _+ 20 % des talhaltigen Lagerstättengesteinee in Bereich der Injektionsbohrung ausgebrannt sind, wobei die Brennfront im Liegenden zwischen ölhaltigen und nur wasnerhaltigen Lageretättengeetein schneller fortschreitet und daB anschließend bei erkennbarer Anwärmung in der benachbarten Förderbohrung diese kursseitig nur im Liegenden aber zeitweilig auch über die ganze Lagerstättenmächtigkeit zur Flutbohrung wird, wobei das einzubringende Flutwasser intermittierend in der erwäriten Schicht verstärkt vordringt, den SauerstoffsufluB stoppt und den Durchbruch des Sauerstoffes verhindert.