DE2007466A1

DE2007466A1 - Verfahren zur Salzgewinnung aus einer unterirdischen Formation

Info

Publication number: DE2007466A1
Application number: DE19702007466
Authority: DE
Inventors: Daniel Nicolaas Rijswijk Dietz (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1970-09-03
Also published as: US3586378A; NL6902652A; GB1230057A

Description

DR. ING. F. WUKSTHOFF 9 Π Γ) 7 Λ G 6 ⁸ MÜNCHEN 8O DIPL. ING. G. PULS A-UM / TWV SCHWSIOEHSTHASSE 2 DR.B.T.PKCHMANN τ«ΐ.«οιτ 2S06 51 DR. ING. D. BEHRENS T,„_au,»_S«„«, PATENTANWÄLTE PnonoTPlTiliT iiixon«

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Beschreibung

zu der Patentanmeldung

SHELL INTERNATIONALE EESEAHCH MAATSCHAPPIJ N. V., 13, Carel van Bylandtlaan, Den Haag / Niederlande

betreffend:
"Verfahren zur Salzgewinnung aus einer unterirdischen Formation"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Salzgewinnung aus einer unterirdischen Formation .

Bei Salzgewinnungsverfahren dieser Art wird eine wäßrige Flüssigkeit, wie Frischwasser oder Meerwasser oder ein anderes nicht mit Salz gesättigtes Wasser durch eine salzführende Formation mit Hilfe von zwei Leitungen zirkulieren gelassen, die jeweils an dem einen Ende mit der Erdoberfläche in Verbindung stehen. Das Wasser wird in die Formation durch eine der Leitungen eingespritzt und das Wasser, indem sich das Salz aus der Formation gelöst hat, zur Erdoberfläche durch die andere Leitung zurückgeführt. Im Ergebnis wird ein Hohlraum innerhalb der Formation gebildet, der mit Wasser gefüllt ist, in welchem das Salz aus der Formation gelöst vorliegt. Um zu verhindern, daß der Hohlraum zusammenbricht, kann in der Formation der Hohlraum nur bis zu einem bestimmten Durchmesser ausgewaschen werden, der u.a. von der Tiefe der Formation abhängt. Um eine maximale Salzmenge aus einer bestimmten Formation zu gewinnen, wird in dieser Formation mehr als ein Hohlraum ausgewaschen. Die Hohlräume, die den noch zulässigen Durchmesser erreicht haben, werden stillgelegt bzw. abgesperrt, wobei mit dem Einspritzen der wäßrigen Flüssigkeit, die nicht mit Salz gesättigt ist, in den Hohlraum aufgehört wird und die Leitungen, die in den Hohlraum führen, abgesperrt werden.

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Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine große Menge Salz, das nicht mehr gewinnbar ist, in der Formation zurückbleibt, nämlich das Salz, das in dem im Hohlraum in der Formation vorliegenden Wasser gelöst ist.

Dieses Salz könnte aus dem Hohlraum an die Erdoberfläche durch weiteres Einspritzen von Wasser gefördert werden. Dies würde jedoch dazu führen, daß in der neuen Frischwassermenge weitere Salzmengen gelöst werden, wodurch sich der Durchmesser des Hohlraums erweitert, was dazu führt, daß die Decke (das Hangende) des Hohlraums zusammenbricht.

Gegenstand der Erfindung ist die Gewinnung des Salzes, das im Hohlraum in gelöstem Zustand vorliegt, vor dem Stillegen des Hohlraums, ohne daß die Decke oder das Hangende des Hohlraums zusammenbricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Salzgewinnung aus einer unterirdischen Formation, wobei eine wäßrige Flüssigkeit durch die salzhaltige Formation durch zwei mit der Erdoberfläche in Verbindung stehende Leitungen unter Bildung eines Hohlraums in der Formation zirkulieren gelassen wird und eine feste, in der wäßrigen Flüssigkeit unlösliche Substanz in den Hohlraum eingespeist wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Absperren des Hohlraums das salzhaltige Wasser aus dem Hohlraum dadurch ausgetrieben wird, daß man soviel feste Substanz in den Hohlraum zirkulieren läßt, daß ein Haufen der Substanz im Hohlraum abgelagert wird, der im wesentlichen so hoch wie die Hohlraumhöhe ist.

Erfindungsgemäß wird also vor dem Stillegen des Hohlraums das Salzwasser aus dem Hohlraum an die Erdoberfläche dadurch ausgetrieben, daß man in dem Hohlraum eine feste Substanz zirkulieren läßt, die nicht in der wäßrigen Flüssigkeit löslich ist und in einer ausreichenden Menge eingespeist wird, daß sich innerhalb des Hohlraums ein Haufen bildet, dessen Höhe im wesent-

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- 3 lichen gleich der Höhe des Hohlraums ist.

Das "Stillegen" "bedeutet im folgenden das Unterbrechen des Einspritzens der wäßrigen Flüssigkeit in den Hohlraum, die nicht mit dem Salz oder den Salzen aus der Formation gesättigt ist, und das Absperren der Leitungen, die in den Hohlraum führen.

Der Begriff "Zirkulierenlassen" bedeutet im folgenden die Förderung von fester Substanz in der Flüssigkeit von einem Punkt der Erdoberfläche durch eine Leitung in einen Hohlraum, der sich in einer Formation befindet, wobei sich die feste Substanz und die Flüssigkeit im wesentlichen im Hohlraum trennen und die Flüssigkeit an die Erdoberfläche durch eine zweite Leitung zurückfließt.

Das Zirkulierenlassen einer festen Substanz, wie Sand, in Hohlräume, die aus Salzformationen herausgewaschen worden sind, ist u.a. aus der USA-Patentschrift 3 339 978 bekannt. In dieser Patentschrift ist ein Verfahren zur Lösung von Salz aus einer Formation beschrieben, wobei das Auflösen des Bodens des Hohlraums, der nach diesem Verfahren gebildet ist, durch eine Sandschicht verhütet wird, die auf den Boden gebracht wir^π,

Das Zirkulierenlassen der festen Substanz in den Hohlraum kann erfindungsgemäß während des Auswaschens des Hohlraums durch Einspeisen der festen Substanz zusammen mit der wäßrigen Flüssigkeit, die nicht mit dem Salz oder den Salzen aus der Formation gesättigt ist und in den Hohlraum eingespritzt wird, durchgeführt werden. Dies kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geschehen.

Falls gewünscht ist, die feste Substanz in den Hohlraum einzubringen, ohne daß gleichzeitig Salz im Hohlraum gelöst wird, kann die feste Substanz in den Hohlraum mit Hilfe von Wasser

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eingespeist werden, das bereits mit dem Salz oder den Salzen aus der Formation gesättigt ist. In diesem Fall wird ein Teil der wäßrigen, mit Salz gesättigten Flüssigkeit erneut mit der festen Substanz vermischt, nachdem sie an die Erdoberfläche zurückgekehrt ist. Das erhaltene Gemisch wird in den Hohlraum eingespeist, wobei sich ein größerer Teil der festen Substanz durch die Schwerkraft von der wäßrigen Flüssigkeit abtrennt. Dieses Zirkulierenlassen von Sand in den Hohlraum mit Hilfe einer mit Salz gesättigten wäßrigen Flüssigkeit kann in ziemlich regelmäßigen Abständen während des Salzgewinnungsverfahrens durchgeführt werden. Falls gewünscht, kann jedoch auch die gewünschte Menge an fester Substanz in den Hohlraum am Ende des Gewinnungsverfahrens eingespeist werden.

Die Wirkung des Zirkulierenlassens von Sand in den Hohlraum in einer solchen Menge, daß im Hohlraum ein Haufen gebildet wird, der im wesentlichen genauso hoch wie die Hohlraumhöhe ist, besteht darin, daß das zur Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung stehende Hohlraumvolumen vermindert und ein größeres Volumen mit aalzbeladener Flüssigkeit vom Hohlraum an die Erdoberfläche ausgetrieben wird, als es eingespritzt wird. Das in der Volumendifferenz der Flüssigkeit enthaltene Salz wird an der Erdoberfläche von der Flüssigkeit abgetrennt. Die Abtrennungsverfahren sind an sich bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.

Wenn die Gesteinsschicht, die das zu gewinnende Salz enthält, eine weitere, darüberliegende Salzschicht aufweist, die von geringer oder keiner wirtschaftlichen Bedeutung ist, kann vorzugsweise der Hohlraum in der Salzschicht, die ausgebeutet werden soll, mit einer konischen Decke versehen werden, die sich im wesentlichen in die Schicht erstreckt, die das Salz von geringerer wirtschaftlicher Bedeutung enthält. Eine maximale Wirkung beim Auffüllen des Hohlraums mit fester Substanz wird erreicht, wenn der halbe Positionswinkel der konischen Decke gleich dem Schüttwinkelkomplement des Haufens aus der festen Substanz ist, die als solche in einem Haufen

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- 5 -unter Wasser abgelagert worden ist.

In der beschriebenen Situation liegt das zu gewinnende Salz ebenfalls im gelösten Zustand in Wasser in dem Teil des Hohlraums vor, der sich in die wirtschaftlich unbedeutende obere Schicht erstreckt. Die Verdrängung eines maximalen Teils des mit Salz gesättigten Wassers aus dem Hohlraum ermöglicht die Gewinnung einer größeren Salzmenge, als dies der Fall sein würde, wenn der Hohlraum sich nur innerhalb der Schicht erstreckt, die aus Salz von großem wirtschaftlichem Wert besteht.

Wenn der Hohlraum zunächst auf den gewünschten Durchmesser gebracht wird, wird nur eine verdünnte Salzlösung gewonnen, aus der das Salz nur mit erheblichem Aufwand isoliert werden könnte. Wenn das zu gewinnende Salz eine darunter befindliche weitere Salzschicht von geringem oder keinem wirtschaftlichem Nutzen besitzt, wird das Aufweiten des Hohlraums auf den gewünschten Durchmesser in dieser wirtschaftlich unbedeutenden Unterschicht durchgeführt. Eine solche darunterliegende Schicht ist häufig vorhanden.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Fig. 1 bis 7 sind Jeweils senkrechte Querschnitte durch eine salzführende Formation dargestellt, wobei sich eine Sonde in die Formation erstreckt. Die Fig. 1 bis 4 zeigen vier Stufen des Einbringens des Hohlraums in die salzführende Formation und die Fig. 5 bis 7 zeigen drei Stufen der Verdrängung von Salzwasser aus dem Hohlraum vor dem Stillegen des Hohlraums.

Eine Sonde 2, die sich in eine salzführende Formation 1 erstreckt, wird mit einer Ausfütterung und Verrohrung versehen, wie sie normalerweise für derartige Sonden verwendet werden. Da nach der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Salzgewinnungsverfahrens die Sonde 2 als Produktionssonde und als Einspritzsonde dient, enthält die Sonde ein Produktions-

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rohr 3 und ein Einspritzrohr 4. Die Rohre 3 und 4 sind konzentrisch angeordnet, wobei der Ringraum zwischen den Rohren 3 und 4 als Weg für die eingespritzte wäßrige Flüssigkeit dient. An dem Punkt, wo die Sonde 2 eine Formation 5 durchschneidet, die über der Formation 1 liegt, wird sie mit einer Ausfütterung (nicht eingezeichnet), versehen, die mit der Formation 5 mit Hilfe einer Zementschicht verbunden ist. Falls gewünscht, kann die Ausfütterung und die Zementschicht in den oberen Teil der Schicht 1A der Formation 1 weitergeführt werden.

Die salzführende Formation 1 besteht aus drei Schichten 1A, 1B und 1C. Die Schichten 1A und 1C enthalten Salz von minderem wirtschaftlichem Wert. Die Schicht 1B, die sich zwischen den Schichten 1A und 1C befindet, besteht aus Salz von hohem wirtschaftlichem Wert.

Die Form des aus der Formation 1 herauszuwaschenden Hohlraums ist mit Hilfe der gestrichelten Linie 7 angedeutet.

Bevor mit dem Auswaschen der Formation 1 begonnen wird, wird die Sonde Z mit einer Flüssigkeit gefüllt, in der die Salze von den Schichten 1A, 1B und 1C der Formation 1 sich nicht oder nur sehr schwer lösen. Vorzugsweise wird für diesen Zweck als Flüssigkeit ül ausgewählt. Anschließend wird eine wäßrige Flüssigkeit in ein Bohrloch 9 durch das Einspritzrohr 4 eingespritzt, die in Richtung der Pfeile 10 fließt und das Bohrloch durch das Produktionsrohr 3 verläßt. Während des Durchgangs dieser Flüssigkeit, die aus nicht mit Salz gesättigtem Wasser bestehen kann, wie Frischwasser, Wasser von einer angeschlossenen Salzraffinerie oder aus Seewasser, wird Salz aus der Formation 1 gelöst, wobei ein Raum 11 gebildet wird. Während der Bildung des Raums 11 wird dessen Decke oder das Hangende dieses Raums vor dem Auswaschen durch eine Olschicht geschützt, die durch einen Ringraum 8 zwischen der Bohrlochwand 9 und dem Einspritzrohr 4 zugeführt wird.

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Nach der Bildung des Raums 11 (vgl. Pig. 2), der während des verbleibenden Teils des Salzgewinnungsverfahrens als ein Reservoir für störendes, in Wasser unlösliches Gestein dient, wird das Einspritzrohr 4 in geringem Maße angehoben, nämlich bis zu etwa der Obergrenze der Salzschicht 1G. Das öl, das die Decke des Raums 11 vor der Auflösung schützt, wird teilweise durch das Einspritzrohr 4 abgezogen. Die neue Grenzfläche zwischen Öl und Wasser erreicht somit einen Stand, der auf gleicher Höhe mit dem unteren Ende des Rohrs liegt. Das Wasser, das anschließend durch das Bohrloch 9 durch das Einspritzrohr 4 eingespeist wird, hat Gelegenheit, das Bohrloch 9 seitlich an Ort und Stelle zu vergrößern, wobei die Decke des Raums 1_y2, der in dieser Weise gebildet wird, durch die ölzufuhr geschützt wird. Das Wasser, in dem das Salz gelöst ist, wird durch das Rohr 3 abgezogen, das in der Zwischenzeit auf eine solche Höhe angehoben worden ist, daß dessen unteres Ende einen ausreichenden Abstand von Gesteinsresten 13 hat, die sich am Boden des Raums 11 ansammeln. Eine Vergrößerung des Raums 11 findet nicht statt, da dieser Raum immer mit Wasser gefüllt ist, das mit Salz gesättigt ist.

Wenn der Raum 12 den gewünschten Durchmesser erreicht hat, wird das Ein; pritzrohr 4 erneut in vorbestimmter Höhe (vgl. Fig. 3) angehoben. Das öl, das die Schutzschicht für die Decke des Raums 12 bildet, und verhindert, daß diese Decke durch nicht mit Salz gesättigtem Wasser gelöst wird, und das durch das Einspritzrohr 4 fließt, wird anschließend durch das Rohr 4 auf die Erdoberfläche gefördert, bis sich eine neue Grenzfläche Öl/Wasser in gleicher Höhe mit dem unteren Ende des Rohrs 4 bildet.

Wasser, das nicht mit Salz gesättigt ist, wird anschließend durch das Einspritzrohr 4 in das Bohrloch 9 gebracht. Das Wasser löst zunächst Salz aus der Wand des Bohrlochs und fließt anschließend, wenn es mit Salz gesättigt ist, durch die

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Räume 12 und 11 zum Produktionsrohr 3 und durch dieses Rohr an die Erdoberfläche. Eine Vergrößerung der Räume 11 und 12 tritt nicht auf, da die Flüssigkeit in diesen Räumen mit Salz gesättigt ist. öl zum Schutz der Decke, die sich bei diesem Auswaschen eines Raums 14 bildet, wird durch den Ringraum 8 zugeführt. Die Art, in der die Seitenwände des Raums gebildet werden, ist durch die Linien 15, 16 und 17 dargestellt, die aufeinanderfolgende Stufen andeuten.

Wenn die Seitenwände des Raums 14 die durch die Linie 17 angedeutete Stellung erreicht haben, besitzt der Raum 14 im wesentlichen eine zylindrische Form. Anschließend wird das Einspritzrohr 4 erneut in vorbestimmten! Maß angehoben. An dieser Stelle wird in gleicher Weise gearbeitet, wie dies bei der Bildung des Raums 14 dargestellt worden ist, wobei sich ein zweiter Raum (nicht eingezeichnet) von im wesentlichen zylindrischer Form bildet, der an den Oberteil des bereits bestehenden Raums 14 anschließt. Dieses Verfahren wird mehrfach wiederholt, bis sich ein Raum 18 (vgl. Fig. 4) gebildet hat, dessen Decke sich nahe der oberen Grenze zur Salzschicht 1B befindet.

Der letzte Teil des Hohlraums 7» der gebildet wird, stellt einen Raum mit einer konischen Decke dar, die hauptsächlich in der Schicht 1A gebildet wird, die aus Salz von geringerer wirtschaftlicher Bedeutung besteht. Damit die konische Decke des Hohlraums gebildet wird, wird das Produktionsrohr 4 bis auf die in Fig. 4 angedeutete Höhe angehoben und ein Raum 19 mit Hilfe von öl zum Schutz der Decke des Raums 19 ausgewaschen. Die Zirkulation des nicht mit Salz gesättigten Wassers durch den Raum 19 wird unterbrochen, wenn die Seitenwand 20 dieses Raums eine praktisch konische Form angenommen hat und an der angegebenen Stelle gebildet worden ist.

Anschließend wird ein neuer Raum mit einer konischen Seitenwand oberhalb des Raums 19 in der bereits beschriebenen Weise ge-

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bildet und dieses Verfahren wird so oft wiederholt, wie es zur Bildung eines Hohlraums 7 nii^ einer im wesentlichen konischen Decke erforderlich ist, wie dies schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. An dieser Stelle hat der Kaum 7 die größtmöglichen Dimensionen. Ein weiterer Volumenanstieg dieses Hohlraums in seitlicher Richtung würde ein Zusammenbrechen des Raums und damit eine Beendigung der Salzgewinnung aus der Wand dieses Hohlraums zur Folge haben. Der Hohlraum 7 niuß dann stillgelegt werden. ·

Bevor jedoch der Hohlraum 7 verworfen wird, wird eine Maximalmenge des im Hohlraum in gelöstem ,Zustand befindlichen Salzes an die Erdoberfläche gebracht. Dies geschieht dadurch, daß Sand in den Hohlraum eingeführt und zirkulieren gelassen wird, wobei das. Zirkulieren durch Vermischen des Sandes mit Wasser, das mit Salz gesättigt ist, an der Oberfläche und durch Einspritzen dieses Gemisches in den Hohlraum 7 über das Einspritzrohr 4- bewerkstelligt wird.

Wenn dieses Gemisch aus dem Rohr 4- in den Hohlraum 7 " (vgl.. Fig. 5) ausfließt, wird der größere Teil des Sandes unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem mit Salz gesättigten Wasser abgeschieden. Der Sand sinkt auf den Boden des Hohlraums unter Bildung eines Haufens 21, während das mit Salz gesättigte Wasser durch das Produktionsrohr 3 zurückfließt. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, wurde das Produktionsrohr 3 so hoch hinaufgezogen, daß dessen unteres Ende nicht in den wachsenden Sandhaufen 21 eintauchen kann.

Ein Teil des mit Salz gesättigten Wassers, das aus dem Hohlraum 7 zurückkehrt, wird erneut an der Oberfläche mit Sand vermischt und anschließend in den Hohlraum durch das Einspritzrohr 4 .zurückgebracht. Der in den Hohlraum eingebrachte Sand nimmt somit einen Teil des Volumens des Hohlraums 7 ein» während ein gleiches Volumen mit salzgesättigtes Wasser aus dem Hohlraum 7 verdrängt wird. Dies bedeutet, daß das Volumen von Sandkörnern, das in den Hohlraum vom oberen Ende der Sonde

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eingebracht wird, gleich dem Volumen des mit Salz gesättigten Wassers ist, das nicht in den Hohlraum zurückgebracht wird.

Die Menge des eingespritzten Sandes wird so ausgewählt, daß die Höhe des durch den Sand gebildeten Haufens im wesentlichen gleich der Höhe des Hohlraums 7 ist. Wenn der halbe Positionswinkel der konischen Decke des Hohlraums 7 gleich dem Schnittwinkelkomplement des unter Wasser abgesetzten Sandhaufens ist, füllt der in den Hohlraum eingebrachte Sand schließlich diesen Hohlraum im wesentlichen vollständig aus. Diese Lage ist in Fig. 6 dargestellt.

An dieser Stufe ist nur noch der Porenraum des im Hohlraum 7 befindlichen Sandes mit einer wäßrigen Flüssigkeit gefüllt, die mit Salz gesättigt ist. Wenn die darin eingeschlossene Salzmenge für zu wertvoll gehalten wird, um sie im Hohlraum 7 endgültig zu belassen, kann diese Restmenge in folgender Weise auch noch gewonnen werden. Das Produktionsrohr 3 wird gesenkt, bis dessen unteres Ende sich nahe dem Boden des Hohlraums 7 befindet, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Es gibt verschiedene Verfahren, um das Rohr 3 durch den Sand abzusenken. Da diese Verfahren an sich bekannt sind, z.B. das Schöpfbohren durch den Sand, brauchen sie nicht weiter erläutert zu werden.

Anschließend wird eine Flüssigkeit in den Hohlraum 7 durch das Einspritzrohr 4 und/oder den Ringraum 8 eingespritzt, in der weder die feste Substanz noch das Salz löslich sind, z.B. ein Kohlenwasserstoff, wie Rohöl. Im Porenraum des Sandkörpers schwimmt das öl auf dem mit Salz gesättigten Wasser und der Stand der Grenzfläche Öl/Wasser 22 im Hohlraum 7 fällt wegen der ansteigenden Menge des unter Druck eingepreßten Öls, wobei gleichzeitig das mit Salz gesättigte Wasser durch den Porenraum in Richtung des unteren Endes des Produktionsrohrs 3 gepreßt wird und durch das Rohr das mit Salz gesättigte Wasser an die Erdoberfläche gefördert wird.

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Die Leitungen, die durch die Sonde 2 in den Hohlraum 7 führen, werden abgesperrt, wenn das gesamte Wasser aus dem Porenraum des im Hohlraum 7 befindlichen Sandkörpers ausgetrieben worden ist. Der Hohlraum 7 wird dann stillgelegt.

Es ist deutlich, daß das Absperren auch früher erfolgen kann, wenn das mit Salz gesättigte Wasser aus dem Porenraum des Sandes im "Hohlraum 7 nicht durchgeführt, wird. .'

Die Erfindung ist nicht auf die Salzgewinnung aus Hohlräumen beschränkt, die mit einer konischen Decke versehen sind.

Es ist nicht erforderlich,· den Sand in dem Hohlraum zirkulieren zu lassen, nachdem der Hohlraum vollständig ausgebildet worden ist. Der Sand kann auch in den Hohlraum während früherer Stufen der Hohlraumbildung eingeschlämmt werden. Falls gewünscht, kann der -Sand auch während des Zeitraums eingespritzt werden, in dem das Salz gelöst wird. Dieses Einspritzen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. In diesem Fall wird Sand mit.Wasser gemischt, das nicht mit Salz gesättigt ist und das Gemisch wird durch ein Einspritzrohr in die auszuwaschende Formation eingespritzt. Das Wasser löst das Salz und bildet dabei einen Hohlraum, während der Sand in diesem Hohlraum zurückbleibt. Das mit Salz gesättigte Wasser wird aus dem Hohlraum durch ein Produktionsrohr an die Erdoberfläche ausgedrückt. Falls gewünscht, ist währendbestimmter Zeiträume die Zugabe von Salz zum Wasser in dem eingespritzten Gemisch aus Sand und Wasser möglich, um das Einbringen des Sandes in den Hohlraum zu ermöglichen, ohne gleichzeitig das Volumen des Hohlraumes zu erhöhen. Wenn die Salzzugabe zur Sättigung des Wassers nicht ausreicht, kann eine verminderte Volumenvergrösserung des Hohlraums je Zeiteinheit erreicht werden, gegenüber der Verwendung einer vollständig ungesättigten Flüssigkeit.

Es ist zu bemerken, daß man an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Dimensionen der Räume 11, 12, 14, 18 und 19 cLes Hohlraums 7 verwenden kann. Gemäß einem dieser

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Verfahren werden Schallwellen verwendet, die mit Hilfe von Vorrichtungen erzeugt werden, die in den Hohlraum abgelassen werden und auch die von den Hohlraumwänden reflektierten Wellen auffangen. Der Zwischenraum zwischen der Abgabe und der Aufnahme dieser Schallwellen zeigt die Entfernung zwischen der Wand und der Stelle an, an der sich diese Vorrichtung befindet.

Die Erfindung ist ferner nicht auf das Verfahren des Auswaschens des Hohlraums 7 beschränkt, das als Beispiel beschrieben worden ist, und auch nicht auf die Form dieses Hohlraums. Es ist ebenso möglich, mehr als eine Sonde zu verwenden. Man kann z.B. zwei Sonden verwenden, wobei das Einspritzen der wäßrigen Flüssigkeit durch die eine Sonde und die Produktion der mit Salz gesättigten Flüssigkeit durch die andere Sonde erfolgt.

In dem beschriebenen Beispiel wird ein Einspritzrohr und ein Produktionsrohr verwendet, wobei diese Bohre mit dem Hohlraum in Jeder Höhe durch Anheben oder Absenken in Verbindung gebracht werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Falls gewünscht, kann das Einspritzrohr mit verschließbaren seitlichen Öffnungen an vorbestimmten Stellen versehen sein, die in jedem gewünschten Augenblick geöffnet und geschlossen werden können, z.B. mit Hilfe von Betätigungsvorrichtungen, die an einem Kabel herabhängen. Eine andere Lösung besteht darin, die Verrohrung an der gewünschten Stelle durch für diesen Zweck an sich bekannte Vorrichtungen abzusprengen. .

Die Erfindung ist ferner nicht auf die Anordnung der Fütterung gemäß den Zeichnungen beschränkt. Die Rohre 3 und 4 brauchen nicht konzentrisch angeordnet zu sein. Gegebenenfalls können sie in dem Bohrloch nebeneinander untergebracht werden. Weiterhin kann ein zusätzliches Rohr in der Sonde angeordnet sein, das am unteren Ende in den Unterteil des Hohlraums einbricht. Ein derartiges zusätzliches Rohr kann zum Zirkulierenlassen

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des Sandes verwendet werden, wenn der Hohlraum einmal mit Sand gefüllt ist.

Es ist auch deutlich, daß man anstelle des in dem beschriebenen Beispiel verwendeten Sandes jede andere feste Substanz verwenden kann, sofern deren Körner oder Teilchen ausreichend klein sind, daß sie durch die Verrohrung passen und sofern diese Substanz eine Dichte hat, die sich ausreichend von derjenigen der Förderflüssigkeit unterscheidet, so daß sie sich durch Schwerkraft in dem Hohlraum von der Förderflüssigkeit absetzen kann. Der Preis der festen Substanz sollte natürlich bezüglich des Wertes des Salzes ausreichend niedrig sein, damit die Salzgewinnung noch wirtschaftlich vertretbar ist.

Das zum Auswaschen des Hohlraums verwendete Wasser braucht nicht ausschließlich aus Frischwasser zu bestehen. Es kann auch Meerwasser oder Wasser verwendet werden, das aus unterirdischen Formationen erhalten worden ist, sofern das Salz oder die Salze aus der salzführenden Schicht in diesem Wasser löslich sind. Nach der vollständigen oder teilweisen Abtrennung des Salzes oder der Salze aus dem Wasser, das durch den Hohlraum geführt worden ist, kann das Wasser erneut in den Hohlraum eingespritzt werden. Die kontinuierliche Zugabe von zusätzlichem Wasser ist jedoch wegen des ansteigenden Volumens des Hohlraums erforderlich.

Im allgemeinen enthalten Salzschichten in unterirdischen Formationen mehr als eine Art von Salz. Die Bezeichnung Salz oder Salze in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen beziehen sich auf Salz oder ein Salzgemisch, das in jedem Fall solche Salze oder ein Salz enthält, das aus der Formation mit Hilfe des Auswaschverfahrens gemäß der Erfindung gewonnen werden kann.

Die SaIζschichten, in denen das erfindungsgemäße Verfahren an-

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gewendet werden kann, können horizontal verlaufen, wie dies in den Zeichnungen angegeben igt, oder sie können als kurvenförmig verlaufende Schichten vorliegen.

Die konische Decke des Hohlraums, der in den Zeichnungen dargestellt ist, stößt nicht an die Oberkante des Raums 18 an, obwohl dies möglich ist. Es wurde jedoch gefunden, daß eine optimale Salzproduktion erhalten wird, wenn eine Schulter stehengelassen wird, die etwa 1/5 des Radius des zylindrischen Raums 18 beträgt. Die genaue optimale Breite dieser Schulter hängt in gewissem Ausmaß vom Porenraum des abgelagerten Sandes ab.

In der bezüglich der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlraum 7 in drei übereinanderliegenden Schichten 1A, 1B und 1C angeordnet, wobei die Schichten 1A und 1C Salze von minderem wirtschaftlichem Wert enthalten. Aus diesem Grunde wurde der Raum 18, der den Hauptteil des Hohlraums 7 darstellt, in der Schicht 1B dargestellt, die Salz von hohem wirtschaftlichem Wert enthält. Falls gewünscht, kann der Hohlraum 7 ausschließlich aus dem Raum 18 und dem angeschlossenen konischen oberen Raum bestehen, wobei der Raum 18 im wesentlichen vollständig in einer Salzschicht von hoher wirtschaftlicher Bedeutung angeordnet ist und der konische oben anschließende Raum im wesentlichen vollständig in einer Salzschicht von minderem wirtschaftlichem Wert gelagert ist.

Wenn die Schicht 1B sowohl nach oben wie nach unten durch Schichten begrenzt wird, die nicht in Wasser löslich sind, umfaßt der Hohlraum vorzugsweise nur den Raum 18. Wenn die SaIζschicht nur aus den Schichten 1B und 1C besteht, kann der Hohlraum entweder durch den Raum 18 alleine oder durch die Räume 11, 12 und 18 gebildet werden.

PATENTANSPRÜCHE :

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Claims

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1) Verfahren zur Salzgewinnung aus einer unterirdischen Formation, wobei eine wäßrige Flüssigkeit durch die salzhaltige Formation durch zwei mit der Erdoberfläche in Verbindung stehende Leitungen unter Bildung eines Hohlraums in der Formation zirkulieren gelassen wird, und eine feste, in der wäßrigen Flüssigkeit unlösliche Substanz in den Hohlraum eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Absperren des Hohlraums das salzhaltige Wasser aus dem Hohlraum dadurch ausgetrieben wird, daß man soviel feste Substanz in den Hohlraum zirkulieren läßt, daß ein Haufen der Substanz im Hohlraum abgelagert wird, der im wesentlichen so hoch wie die Hohlraumhöhe ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die feste Substanz im wesentlichen aus Sand besteht.

3) Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß die feste Substanz zusammen im Wasser in den Hohlraum eingebracht wird.

4) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Einspritzen von wäßriger Flüssigkeit periodisch unterbricht und eine Flüssigkeit, die mit der festen Substanz beladen ist, während wenigstens eines Teils dieser Unterbrechung einspritzt, wobei man eine Flüssigkeit verwendet, in der das Salz aus der Formation nicht löslich ist.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als letzte Verfahrensstufe vor dem Absperren des Hohlraums eine wäßrige Flüssigkeit, die mit der festen Substanz beladen ist, einspritzt, wobei man eine Flüssigkeit verwendet, in der das Salz aus der Formation nicht

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- 16 löslich ist.

6) Verfahren nach Anspruch 4 und 5» dadurch gekennzeichnet , daß man während des Zirkulierenlassens der festen Substanz in den Hohlraum Flüssigkeit aus dem Hohlraum austreibt, die teilweise in den Hohlraum zurückgebracht wird, nachdem sie mit fester Substanz vermischt worden ist.

7) Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man zum Zirkulierenlassen der festen Substanz in den Hohlraum eine wäßrige Flüssigkeit verwendet, die mit dem Salz aus der Formation gesättigt ist.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die feste Substanz in den Hohlraum zusammen mit Wasser zirkulieren läßt, das nicht mit Salz aus der Formation gesättigt ist.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Hohlraum mit einer im wesentlichen konischen Decke auswäscht, bevor man den Hohlraum absperrt.

10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der halbe Positionswinkel der konischen Decke gleich dem Schüttwinkelkomplement des Haufens aus der festen Substanz ist, der unter Wasser abgelagert worden ist.

11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß man das Salzwasser aus dem Porenraum der festen, in dem Hohlraum befindlichen Substanz, wenn sie sich im wesentlichen in der gleichen Höhe wie der Hohlraumhöhe befindet, durch Einspritzen einer Flüssigkeit verdrängt, in der weder die feste Substanz noch das Salz löslich ist.

12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß man als Verdrängungsflüssigkeit eine .Flüssigkeit verwendet, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen "besteht.

13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß man als Verdrängungsflüssigkeit Rohöl verwendet.

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