DE2332353A1 - Verfahren fuer die sekundaer-oelgewinnung mittels ueberhitztem wasserdampf - Google Patents
Verfahren fuer die sekundaer-oelgewinnung mittels ueberhitztem wasserdampfInfo
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Description
Patentassessor Hamburg, den 25.6.1973
Dr. G. Sehupfner 770/ik
Deutsche Texaco AG T 73 050 (D 70 759-F)
2000 Hamburg 76 Sechslingspforte 2
TEXACO· DEVELOPMENT CORPORATION
135 East 42nd Street
New York, N.Y. 10017
New York, N.Y. 10017
U. S. A.
Verfahren für die Sekundär-Ölgewinnung
mittels überhitztem Wasserdampf
mittels überhitztem Wasserdampf
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Sekundär-Ölgewinnung aus untertägigen Formationen mittels Wasserdampf
oder überhitztem Wasserdampf als Treibmedium.
Sowohl zur Anregung des ölstromes als auch für die Indizierung
von Treibkräften zur Erhöhung der ölgewinnung aus einer Förderbohrung sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen
worden.
In der einfachsten Ausbildung beinhaltet dieses Verfahren die Eingabe eines entsprechenden Treibmediums unter ausreichendem
Druck in eine Injektions-Sonde, um auf das öl wesentliche Treibkräfte auszuüben. Dieses Verfahren wurde
z.B. mit gasförmigen und flüssigen Materialien, insbesondere mit Erdgas oder Wasser ausgeführt.
Verbesserte Ergebnisse wurden in der letzten Zeit jedoch mit der Eingabe von Dampf in den Produktionshorizont erzielt.
Ebenfalls wurde vorgeschlagen, Kohlenwasserstoffe,
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die leichter sind und eine niedrigere Viskosität aufweisen als die in der Formation vorhandenen, zu verwenden. Es hat
sich gezeigt, daß gewöhnlich eine kleine dünne Schicht flüssiger Kohlenwasserstoffe über einem gewöhnlichen
Treibmedium wie z.B. Wasser, Erdgas oder Dampf, die letztliche Förderung aus einer Sonde verbessert.
Ebenfalls wurde vorgeschlagen, eine Mischung aus Wasserdampf und Kohlenwasserstoff-Dämpfen mit niedrigem Druck
zu verwenden. Dieser Verfahren und die vorhei* angeführten
Prozesse sind in der US-Patentschrift 2 862 558 offenbart,
in der eine Mischung aus Wasserdampf und Kerosin in eine Teersand-Formation mit einer Temperatur von 107 - 260 C
und unter einem Druck von mindestens 1,41 atüverwendet wird.
Ein spezielles Problem beim Wasserdampf-Treibverfahren
besteht darin, daß eine ausreichende Frischwasser-Quelle vorhanden sein muß, wobei das Frischwasser einen niedrigen
Feststoffgehalt aufweisen muß. Dieses Problem tritt speziell
in Gegenden auf, in denen nur eine geringe Menge an Frischwasser zur Verfügung steht und in den bei den Förderungsarbeiten Salzsole erzeugt wird. Dieses salzhaltige Wasser
ist reich an Feststoffen und derart korrosiv auf die
Fördereinrichtung, daß die Verwendung zur Dampferzeugung nicht ohne weiteres möglich ist.
Es ist wirtschaftlicher, überhitzten Wasserdampf anstelle von mit Wasser gesättigtem Dampf bei der ölgewinnung zu verwenden.
Dabei treten jedoch eine Reihe von Problemen in
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Verbindung mit der Verwendung überhitzten Wasserdampfes
auf. Die Erzeugung überhitzten Wasserdampfes aus Sattdampf für Einpresszwecke, erfordert sehr sorgfältig ausgearbeitete
und teure Hilfs-Ausrüstungen. Das gesamte flüssige Wasser muß vom Sattdampf separiert werden, das eine mehrstufige
Separation erforderlich macht, und zur Sicherstellung des vollständigen Abzuges des Wassers wird die Temperatur manchmal
heruntergesetzt, um zusätzliches V/asser abzuscheiden, um die Extraktion der vorhandenen WassertrSpfchen zu verbessern.
All diese Operationen reduzieren den thermischen Wirkungsgrad des Prozesses. Das Herüberreißen von gelöste
Pestsubstanzen enthaltenen Wassers resultiert in einem Aussetzen oder dergl. des Überhitzers aufgrund der Ablagerung
von Festsubstanzen. Der überhitzer benötigt sehr
kostenaufwendiges Metall und Konstruktionsmerkmale zur weiteren Sicherung der kontinuierlichen und wirtschaftlichen
Überhitzung des eingegebenen 100 prozentigen Sattdampfes.
Übliche Dampfkessel benötigen normalerweise eine ständige Bewachung und zwischenzeitliches Abblasen des Wassers, das
die Festsubstanzen in konzentrierter Form aufweist. Bei den Operationen typischer Dampf tr eib-Verfahren werden
Dampferzeuger mit einem kontinuierlichen Durchsatz verwendet, die einen 80-prozentigen Dampf erzeugen, wobei der
gesamte Ausfluß, inklusive des 20 Prozent konzentrierte gelöste Festsubstanzen enthaltendenWassers in die ölführende
Formation eingegeben wird. In vielen Fällen bewirkt die Konzentration gelöster Festsubstanzen im hohen Maße die
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Ansammlung von Festsubstanzen, die Einpress-Leitungen und/
oder die ölführende Formation verstopfen können. Umfangreiche und kostenaufwendige Wasserdampf-Wasser Separationseinrichtungen
werden benötigt, wenn es gewünscht wird, daß Sattdampf bei hohen Temperaturen und benötigten Drücken allein
eingegeben wird. Die Aufrechterhaltung der nötigen Steuerung zwecks guter Arbeitsbedingungen ist ebenfalls schwierig.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Sekundär-Ölgewinnung
aus untertägigen Formationen, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß aus einer Mischung schwerer Kohlenwasserstoffe und Speisewasser, das gelöste Festsubstanzen enthält, unter
dem Einfluß von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eine Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase und eine separate Wasser-Phase
gebildet wird,
daß die die gelöste Festsubstanzen enthaltende Wasser-Phase
von der Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase getrennt wird,
daß der auf die Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase ausgeübte
Druck vermindert und die daraus resultierende Mischung zur Bildung einer Wasserdampf-Phase und einer Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit
aufgeheizt wird,
daß die Wasserdampf-Phase von der Kohlenwasserstoff-Flüssigphase
getrennt wird und
daß zur ölförderung aus der Formation die Wasserdampf-Phase
direkt in die ölführende Formation eingegeben wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur bei der Anregung von PörderBonden anwendbar, sondern kann auch bei
Ölgewinnungs-Arbeiten benutzt werden, bei denen eine überhitzte Wasseräampf-Kohlenwasserstoff-Dampfmischung in die
ölführende Formation über eine Injektionssonde eingegeben und öl über eine Produktionssonde gefördert wird, die eine
wesentliche Distanz von der Insektionssonde entfernt liegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Wasser mit einem hohen Pestsubstanz-Anteil, z.B. Feldwasser oder Salzsole,
als Speisewasser zur Herstellung der anfänglichen Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase
verwendet werden, da bei der Herstellung dieser Phase im wesentlichen alle der anfänglich
vorhandenen Festsubstanzen im Speisewasserteil von der
Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase abgetrennt werden und innerhalb der separaten Wasser-Phase bei der Herstellung des
Dampfes nicht benötigt wird. Somit sind jegliche Probleme bezüglich der Verstopfung der Formationspoven aufgrund von
Herrüberreißen von Fe st sub stanz en in den Dampf oder VerstopfUBgai
in den Leitungen des Systems vermieden.
Bei der erfindungsgemäßen Erzeugung überhitzten Dampfes
werden die auftretenden Probleme überwunden, die bei der alleinigen Herstellung mit überhitztem Sattdampf auftreten.
Das Wasser in der Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase ist im wesentlichen frei von im Speisewasser gelösten Festsubstanzen,
was die Möglichkeit einer FestSubstanzablagerung im Überhit»
ζer vermeidet* Da eine Kohlenwasserstoff-Flüssigphase ständig
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vorhanden ist, wird eine Trockenerhitzung des Metalls
während der Uberhitzungsoperation vermieden, so daß die Verwendung eines weniger aufwendigen und kostengünstigeren
Überhitzers ermöglicht wird. Weitere Kosten werden vermieden, indem man keine Mehrstufen-Separations-Einrichtung
für den Sattdampf und das Wasser benötigt.
Die Eingabe von überhitztem Wasserdampf, wie es gemäß dieser Erfindung praktiziert wird, resultiert in der Eingabe
von mehr Wärmeeinheiten pro Gewichtseinheit Wasserdampf als bei der Verwendung einer Mischung aus Wasserdampf
und Wasser, so daß ein höherer thermischer Wirkungsgrad erreicht wird. Die höheren Temperaturen, die in der Formation
entwickelt werden, bewirken bezüglich des possilen Wassers, daß dieses sich schlagartig in Dampf umwandelt. Diese unruhige
mechanische Aktion treibt das öl in den Hauptstromkanal, aus dem es wirkungsvoller in Richtung auf Produktionssonden verdrängt werden kann.
Eine große Anzahl verschiedener Kohlenwasserstoffe sind für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbar. Die gebräuchlichen
schweren Kohlenwasserstoffe haben ein hohes Molekulargewicht und weisen einen niedrigen Dampfdruck oder eine
geringe Flüchtigkeit auf. Es werden schwere Kohlenwasserstoffe mit etwa 16 bis etwa 40 Kohlenstoffatomen bevorzugt,
die einen Siedepunkt zwischen etwa 2040C und etwa 34J0C
aufweisen. Beispiele einzelner Kohlenwasserstoffe, die entweder allein oder in Vermischung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren benutzt werden können, sind u.a.: paraffini-
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sehe Wachse, Naphthalene, Oktadekane, Eikosane, Dokosane,
Tetrakosane, Oktakosane, Nonakosane, u.s.w.
Die bevorzugten Kohlenwasserstoffe sind jene, die eine geringe Figtigkeit und eine geringe Löslichkeit im Wasser
bei Temperaturen in einem Bereich von 93 »5 bis 177°C "bei
mäßigem Druck aufweisen.
Die Wasser-Kohlenwasserstoff-Flüssigphase, die zur Erstellung des überhitzten Wasserdampfes oder der homogenen Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase
benutzt wird, ist eine innige Vermischung.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird der überhitzte Wasserdampf aus der sogenannten homogenen V/asser-Kohlenwasserstoff-Phase,
wie vorbeschrieben, gewonnen. Diese homogene flüssige Wasser-Kohlenwasoerstoff-Phase bezog sich
auf eine innige Yermischungs-Lösung zweier üblicherweise einander widerstrebender Flüssigkeiten. Die Erstellung
solcher Lösungen wurde in den US-Patentschriften 3 316
3 318 805, 3 325 400, 3 350 299 und 3 350 300 detailliert
beschrieben.
Die Erstellung der Wasser-Kohlenwasserstoff-Flüssigphase
beinhaltet die Extraktion von Wasser aus dem Feldwasser, wie z.B. aus der eine hohe Konzentration gelöste Festsubstanzen
enthaltenden Salzsole, durch eine heiße Kohlenwasserstoff flüssigkeit bei einer Temperatur, bei der eine
solche Kohlenwasserstoffflüssigkeit imstande ist, einen
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wesentlichen Teil des Wassers selektiv zu absorbieren oder zu lösen. Ein anderes Erfordernis besteht darin, daß die
benötigten erhöhten Temperaturen von einem Druck begleitet werden, der ausreicht, um den schweren Kohlenwasserstoff und
das Wasser in flüssiger Phase zu halten. Die Temperaturen und Drücke hierfür bewegen sich in einem Bereich, der wesentlich
über 2600C und entsprechend über 70»5 atüliegt.
Die beispielhaft genannten Bedingungen zud Bildung des Sattdampfes
oder des überhitzten Wasserdampfes aus der Wasser-Eohlenwasserstoff-Phase
können verallgemeinert dahingehend ausgedrückt werden, daß eine Phase gebildet wird, in der
der Kohlenwasserstoff mit dem Wasser einen Komplex bildet.
Da dieser Vorgang ausreichend in den vorgenannten Patentschriften offenbart ist, soll in der vorliegenden Erfindung
nicht detaillierter darauf eingegangen werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Ein schwerer Kohlenwasserstoff in flüssiger Phase, wie z. B. Eikosan, wird mit einer Temperatur von etwa 63°C über
eine Leitung 2 einer Pumpe 4 zugeführt, die den benötigten Druck für das System aufbringt, um bei den entsprechenden
Temperaturen den Druck für die Flüssigphasen-Bedingungen aufrechtzuerhalten. Gleichermaßen wird Feldwasser oder Salzwasser,
das bzw. die einen hohen prozentualen Anteil an Festsubstanzen aufv/eist, über eine Leitung 6 einer Pumpe 8
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zugeführt, mit der der Druck auf den im System herrschenden Druck gebracht wird. Der Kohlenwasserstoff wird dann
zu einer Kreislaufpumpe 10 geleitet und von dort zu einem Erhitzer 12, in dem der Kohlenwasserstoff über die kritische
Temperatur hinaus in den vorgenannten Bereich hinein erhitzt wird, in dem der Kohlenwasserstoff eine hohe
extraktive Affinität zum Wasser erlangt. Der heiße Kohlenwasserstoff wird vom Erhitzer 12 über eine Leitung 14 in
den unteren Bereich einer Kolonne 16 geleitet, d.h. in einen Bereich, der nachfolgend beschrieben wird, von dem
aus kontinuierlich der Kohlenwasserstoff aufwärts durch die Kolonne 16 zu einer Leitung 18 (im Kopf der Kolonne)
geht, über die er wieder in die Leitung 2 eingegeben wird.
Das Speisewasser oder der Salzsolestrom wird von der Pumpe 8 über eine Leitung 8a einem Wärmeaustauscher 3? zugeführt,
von dem aus über eine Leitung 8 b das Wasser in einen Sprühkopf 20 geleitet wird, der im oberen Ende der Kolonne
16 unterhalb des Abzugraumes der Kohlenwasserstoffe angeordnet ist.
Aus diesem gegenseitigen Einwirken der beiden Ströme resultiert daher, daß der nach oben gehende heiße Kohlenwasserstoffstrom
kontinuierlich die nach unten strömende Salzsole erhitzt, so daß in einem dazwischen liegenden Bereich der
Kolonne die beiden Ströme eine komplexe Temperatur erreichen (d.h. die Temperatur, bei Wasser und Kohlenwassereine
große Affinität zueinander aufweisen, z.B. bei 302 C
und einem Druck von 140,6 atü.In der dargestellten Aus-
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O Λ '. 1 P Λ
O J L 5 5
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führungsform kann das Zusammengehen zu einem Komplex in
einen Bereich erfolgen, der gerade unterhalb eines Gasabzuges 24- liegt, von dem eine Auslaß-Leitung 26 abgeht.
Daher strömt durch die Leitung 26 ein Wasser-Kohlenwasserstoff-Komplex
mit hoher Temperatur bei einem hohen Druck» nämlich eine kontinuierliche klare Phase einer Lösung,
eines Extraktes oder was immer der Fall sein mag, einer molekularen Kohlenwasserstoff-Wasser-Durchsetzung. Die
vorbeschriebene Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase zieht die löslichen anhaftenden Bestandteile des Speisewassers ab,
und die unlöslichen Salze setzen sich unten in einer Schlammkammer 28 am Boden der Kolonne 1 ab. Die Festsubstanzen
bilden eine relativ konzentrierte Lösung an überschüssiger Sole oder in Abhängigkeit des überschüssigen
Speisewassers eine gelantinöse Ausflockung.
Die unlöslichen Materialien, die ein Teil der konzentrierten Salzsole-Hischung sind, werden kontinuierlich aus dem .
System über eine Leitung 30 abgezogen und dem Wärmeaustauscher 32 zugeführt, in dem die heiße konzentrierte
Solemischung das eingespeiste Feldwasser aufheizt. Vom Wärmeaustauscher 32 wird die Solemischung über eine Leitung
32c einem Ablaß-Ventil 32d zugeführt, von wo sie über eine Schlamm-Leitung 34- einer nicht dargestellten entsprechenden
Deponie zugefüLrt wird. Etwa 60 bis etwa 80 Prozent des
gesainten Volumens an Kohlenwasserstoffen und Wasser werden als konzentrierte Lösung oder Phase, die die Festsubstanzen
enthält, heraussepariert. .
r 309882/0653 ~
ORIGINAL INSPECTED
Die homogene Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase, die über eine
Auslaß-Leitung 26 aus der Kolonne 16 abgezogen wird, wir einem Druckminderventil 44, in dem der Druck auf 49,2 &Φ-reduziert
wird, zugeführt, wobei das Wasser aufgrund der
Druckminderung schlagartig in Dampf umgewandelt wird. Die daraus resultierende Wasserdampf-flüssige Kohlenwasserstoff-Mischung
wird einem Überhitzer 46 über eine Leitung 45 zugeführt, indem ausreichende Wärmemengen zugeführt
werden, um eine Mischung aus überhitztem Wasserdampf und flüssigen Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von
etwa 316°C und einem Druck von 49,2 atü zu erhalten. Vom Überhitzer 46 wird die Mischung über eine Leitung 47 einem
Separator 4β zugeleitet. Der überhitzte Wasserdampf, der aus dem Kopf des Deparators 48 über eine Leitung 52 abgezogen
wird, wird in ein Sondenrohr 36 eingegeben, wobei
dieser Strom von einem nichtdargestellten Ventil gesteuert wird.
über das Sondenrohr 36 wird der überhitzte Wasserdampf
direkt in den Förderhorizont 38 an* Grunde der des Sondenrohres
geleitet, wo sie sich mit dem Inhalt des Reservoirs vermischt und diesen in Richtung auf eine Fördersonde 40
treibt, aus der die geförderten Bestandteile des Stromes nach oben aus der Sonde über eine Leitung 42 abgezogen
werden. Das Bodenprodukt vom Separator 48, das ein flüssiger schwerer Kohlenwasserstoffstrom ist, wird über eine
Leitung 50 einer Pumpe 51 zugeführt, in der der Druck auf
den in der Leitung 2 herrschenden Druck angehoben wird und von der über eine Leitung 54 der flüssige schwere
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- 12 Kohlenwasserstoffstrom
in die Leitung 2 gepumpt wird.
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Claims (7)
1. Verfahren für die Sekundär-Ölgewinnung aus untertägigen
Formationen, dadurch gekennzeichnet,
daß aus einer Mischung schwerer Kohlenwasserstoffe und Speisewasser, das gelöste Festsubstanzen
enthält, unter dem Einfluß von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eine Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase und eine separate Wasser-Phase gebildet wird, daß die die
gelösten Festsubstanzen enthaltende Wasser-Phase von
der Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase getrennt wird, daß
der auf die Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase ausgeübte
Druck vermindert und die"daraus resultierende Mischung zur Bildung einer Wasserdampf-Phase und einer Kohlenwasserstoff -Flüssigphase aufgeheizt wird, daß die Wasserdampf-Phase von der Kohlenwasserstoff-Flüssigphase getrennt wird, und daß zur Ölförderung aus der Formation die Wasserdampf-Phase direkt in die ölführende Formation eingegeben wird.
enthält, unter dem Einfluß von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eine Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase und eine separate Wasser-Phase gebildet wird, daß die die
gelösten Festsubstanzen enthaltende Wasser-Phase von
der Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase getrennt wird, daß
der auf die Wasser-Kohlenwasserstoff-Phase ausgeübte
Druck vermindert und die"daraus resultierende Mischung zur Bildung einer Wasserdampf-Phase und einer Kohlenwasserstoff -Flüssigphase aufgeheizt wird, daß die Wasserdampf-Phase von der Kohlenwasserstoff-Flüssigphase getrennt wird, und daß zur Ölförderung aus der Formation die Wasserdampf-Phase direkt in die ölführende Formation eingegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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ausreichende Wärmemengen der resultierenden Mischung zur Bildung einer überhitzten Wasserdampf-Phase und
einer Kohlenwasserstoff-Flüssigphase zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl aus einer Fördersonde abgezogen wird,
die eine wesentliche Distanz von der Injektionssonde
entfernt liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl aus der Formation
durch Beendigen des Eingebens der überhitzten Wasserdampf-Phase in die Formation und Abziehen des Öls über
die Injektionssonde gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-
wasser durch gekennzeichnet, daß die Wasser-Kohlen&toff-Phase
durch Erhitzen einer Mischung schwerer Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur von mindestens 2600C und
unter einem Druck von etwa 140,6 bis 189>8atü hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung schwerer Kohlenwasserstoffe
und das Speisewasser auf erhöhte Temperatur durch kontinuierliches Aufheizen des. Stromes schwerer
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Kohlenwasserstoffe und durch direktes in Kontakt bringen des Speisewasserstromes mit den aufgeheizten
schweren Kohlenwasserstoffen gebracht werden, so daß Kesselablagerungen vorgebeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff Eikosan
verwendet wird.
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