DE2508421A1

DE2508421A1 - Displacement of viscous oils from tar sand or bitumen deposits - by injection of miscible gas under pressure

Info

Publication number: DE2508421A1
Application number: DE19752508421
Authority: DE
Inventors: Joseph Columbus Allen
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1974-02-28
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1975-09-04
Also published as: NO750665L; CA1027851A

Abstract

Highly viscous hydrocarbon oils are displaced from underground tar sand or bitumen deposits by injecting under pressure solvent which si gaseous at conditions in the deposit, and allowing expansion under reduces pressure in at least part of the deposit, which forces out the crude oil/solvent mixt. Can be used in deposits with cover layer too thick for strip mining but too thin for in situ combustion, steam flooding or emulsification processes. Cover layer thickness (m.) needs to be at least 5 times injection pressure (bar). Solvents used are cheap and readily available. Deposition of asphaltenes in the strata is avoided.

Description

Verfahren zum Fördern höherviskoser Kohlenwasserstoffe mittels I,ösungsmittelfluten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern höherviskoser Kohlenwasserstoffe aus untertägigen Bitumen- und Teersandlagerstätten, die von mindestens einer Bohrung zur Einbringung von I,ösungsmitteln durchteuft ist und im Bluidaustausch mit der hagerstätte steht. Process for pumping higher viscosity hydrocarbons by means of solvent flooding The invention relates to a method for conveying higher viscosity hydrocarbons from underground bitumen and tar sand deposits from at least one borehole for the introduction of solvents and is in exchange with the Hagerststätte stands.

In der Welt gibt es sehr viele untertägige Kohlenwassestoffe führende Formationen, aus denen mit üblichen Einrichtungen das Rohöl nicht gefördert werden kann, da es zu viskos ist, um fließen oder gepumpt werden zu können.There are many underground hydrocarbons in the world Formations from which the crude oil cannot be extracted with conventional equipment because it is too viscous to flow or pump.

Das extremste Beispiel viskoser Rohölformationen sind die sogenannten Teer- und Bitumensandlagerstätten.The most extreme example of viscous crude oil formations are the so-called Tar and bitumen sand deposits.

Als Teersände bezeichnet man Sände, die mit hochviskosem Rohöl gesättigt sind, das in seinem natürlichen Lagerstätenzustand nicht durch eine Bohrung mittels normaler Förderverfahren geTroznen werden kann.Tar sands are sands that are saturated with highly viscous crude oil are, in its natural reservoir state, not by means of a bore normal conveying procedures can be dried up.

Der Rohölbestandteil von Teersandlagerstätten ist hochbituminös in seinem Charakter und sehr viskos. Der Sand dieser Lagerstätten ist meistens feiner Quarzsand., der von einer dünnen Wasserschicht umhüllt ist, wobei der größte Teil des Porenraumes um die wasserbenetzten Sandkörner von dem bituminösen Rohöl eingenommen wird. Der Rest- des Porenraumes ist mit fossilem Wasser gefüllt, und einige Tlagernstätten enthalten noch geringe Mengen an Gas, wie z.B. Zuluft oder Methan.The crude oil component of tar sand deposits is highly bituminous in its character and very viscous. The sand of these deposits is usually finer Quartz sand., Which is surrounded by a thin layer of water, with the largest part of the pore space around the water-wetted grains of sand is taken up by the bituminous crude oil will. The rest of the pore space is filled with fossil water, and some storage sites still contain small amounts of gas, such as supply air or methane.

Die Sandkörner weisen ein Porenvolumen von etwa 35 % auf, was 83 Gew.-%-Anteil an Sand entspricht. Der Rest des Materials sind Bitumen und Wasser, wobei der Bitumenanteil zwischen etwa 2 bis 16 Gew.-% variiert. Eine der Eigenschaften einer Teersandlagerstätte, die sich erheblich von einer normalen Rohöllagerstätte unterscheidet, ist das Nichtvorhandensein einer konsolidierten Matrix innerhalb der Formation. Die Sandkörner stehen im wesentlichen in Kontakt zueinander, wenn auch unverkittet .nma das Bitumen nimmt den größten Teil des Porenraumes dabei ein; Die API-Dichte des Bitumens erstreckt von etwa 6 bis etwa 8, und die spezifische Dichte bei 15,60C erstreckt sich von etwa 1,006 bis etwa 1,027 und die Viskosität ist dabei in einem Bereich von x.106 cP bei Formationstemperatur.The sand grains have a pore volume of about 35%, which is 83% by weight of sand. The rest of the material are bitumen and water, with the bitumen portion varies between about 2 to 16 weight percent. One of the characteristics of a tar sands deposit, which differs significantly from a normal crude oil deposit is its non-existence a consolidated matrix within the formation. The grains of sand are essentially standing in contact with each other, even if not cemented .nma the bitumen takes the largest Part of the pore space; The API density of bitumen ranges from about 6 to about 8, and the specific gravity at 15.60C ranges from about 1.006 to about 1.027 and the viscosity is in a range of x.106 cP at formation temperature.

Die Verfahren zur Förderung von bituminösem Rohöl aus Teersandlagerstätten sind unterteilt in Abräum-Bergbau (strip mining) und Insitu-Trenn-Prozesse. Der überwiegende Teil der Förderung erfolgt heutzutage durch Abräum-Bexgbau, obwohl dieses Verfahren heutzutage nur wirtschaftlich durchführbar ist, wenn das Verhältnis der Deckschichtdicke zur Teersand-Lagerstättendicke etwa 1 oder darunter beträgt. Es sind riesige Mengen an Rohöl bekannt, die in Form von Teersandlagerstätten vorhanden sind und nicht in dem Bereich liegen, der wirtschaftlich durch Abräum-Berbau zu gewinnen ist, so daß für Insitu-Verfahren ein Bedürfnis besteht, bei dem Bitumen oder bituminöses Rohöl vom Sand durch entsprechende Einrichtungen getrennt und durch Fördersonden oder dergl., die in die Teersände abgeteuft wurden, gewonnen werden kann.The process of extracting bituminous crude oil from tar sand deposits are divided into strip mining and in-situ separation processes. Of the The majority of the funding now takes place through clearing-up construction, although nowadays this process is only economically feasible is, if the ratio of the surface layer thickness to the tar sand deposit thickness is about 1 or below is. Huge amounts of crude oil are known to exist in the form of tar sand deposits exist and are not in the area that is economically viable through clearing mining is to be won, so that there is a need for in-situ processes in the case of the bitumen or bituminous crude oil separated from the sand by appropriate devices and through Pumping probes or the like, which were sunk into the tar sands, are obtained can.

Insitu-Trenn-Prozesse, die in-der Literatur beschrieben werden, beinhalten thermische Techniken, wie z.B. Insitu-Verbrennung und Dampf-Fluten und Prozesse mit emulsifierenden Treibmitteln. Um erfolgreich Insitu-Trenn-Prozesse durchführen zu können,müssen zwei Bedingungen zusammengeführt werden: die Viskosität des Rohöls muß reduziert werden und eine Form der Olverdrängung oder ein Treibmittel muß in der Formation durchgeführt bzw. eingegeben werden. Emulsionierungsverfahren benötigen vielfach noch Dampf zusätzlich zu einem Trägermaterial wie z.B. Natriumhydroxid, das die Bildung einer Ol-in-Wasser-Emulsion beeinflußt, deren Viskosität wesentlich niedriger ist als die Viskosität des Formationsöls. In-situ separation processes described in the literature include thermal techniques, such as in-situ combustion and steam flooding and processes with emulsifying propellants. To successfully carry out in-situ separation processes To be able to do this, two conditions have to be brought together: the viscosity of the crude oil must be reduced and some form of oil displacement or propellant must be in of the formation can be carried out or entered. Need emulsion procedures often steam in addition to a carrier material such as sodium hydroxide, that affects the formation of an oil-in-water emulsion, the viscosity of which is significant is lower than the viscosity of the formation oil.

Thermische Prozesse sind auf Formationen beschränkt, die eine ausreichende Dicke der Decklage aufweiseen, um der Injektion von Fluiden unter hohem Druck standzuhalten. Viele Teersandlagerstätten sind bekannt, deren Decklage zu dünn für thermische Verfahren und zu dick für den Abräum-Bergbau-sind. Thermal processes are limited to formations that have sufficient Have the thickness of the cover sheet to withstand the injection of fluids under high pressure. Many tar sand deposits are known whose top layer is too thin for thermal processes and too thick to be cleared-up-mining.

Ein durchführbres Verfahren zur Förderung von Bitumina aus Teersandlagerstätten, das nicht eine ausreichende Dicke der Decklage erfordert um hohen Drücken standzuhalten, ist das Lösungsmittelfluten. Lösungsmittelfluten beinhaltet die Injektion eines Lösungsmittels in die Teersandlagerstätte, in der das Lösungsmittel das bituminöse Rohöl verdünnt und die Viskosität erniedrigt, um es fließfähig zu halten und förderfähig zu machen, um es über an sich bekannt Einrichtungen gewinnen zu können. Obgleich viele Lösungsmittel, die aromatische Kohlenwasserstoffe, wie æ.B. Benzol, Toluol und Xylol als auch 1'et-rachlorkohlenstoff und Schwefelkohlenstoff enthalten, bituminöses Rohöl vollständig lösen, sind die Materialien teuer und da große Mengen benötigt werden, hat sich das lösungsmittelflutcn als wirtschaftlich nicht tragbar erwiesen. Paraffinische Kohlenwasserstoffe, wie z.B.A practicable method for the extraction of bitumina from tar sand deposits, that does not require a sufficient thickness of the top layer to withstand high pressures, is the solvent flooding. Solvent flooding involves injecting one Solvent in the tar sand deposit, in which the solvent the bituminous Crude oil is thinned and viscosity lowered to keep it flowable and pumpable to be made in order to be able to win it over facilities known per se. Although many solvents containing aromatic hydrocarbons, such as æ.B. Benzene, toluene and xylene as well as 1'et-carbon chloride and carbon disulfide contain bituminous To completely dissolve crude oil, the materials are expensive and since large quantities are required solvent flooding has proven to be economically unsustainable. Paraffinic hydrocarbons, e.g.

Methan, Propan, Butan, Pentan usw. stehen leichter zur Verfügung und sind nicht so teuer wie die vorbeschriebenen Lösungsmittel, aber es wurde in der Fachwelt einhellig angenommen, daß paraffinische Kohlenwasserstofflösungen nicht bei bituminösen Rohölen verwendet werden können aufgrund der Gefahr des Ausfällens von Asphalte, die die Formation verstopfen. Die asphaltischen Bestandteile von Rohöl sind als in Pentan nichtlösliche Bestandteile erkannt. Die Entfernungdes Asphaltes vom öl durch Kontaktbehandlung des Rohöls mit Propan ist ein bekanntes Raffinierungsverfahren.Methane, propane, butane, pentane etc. are more readily available and are not as expensive as the above solvents, but it was in the Experts unanimously believe that paraffinic hydrocarbon solutions are not Can be used with bituminous crude oils due to the risk of precipitation of asphalts clogging the formation. The asphaltic constituents of crude oil are recognized as being insoluble in pentane. The removal of the asphalt from oil by contact treatment of the crude oil with propane is a well-known refining process.

Aufgrund des Vorhergesagten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zu schaffen, durch das viskose Bitumina oder bituminöses Rohöl aus Deersandformationen unter Verwendung eines leicht verfügbaren, billigen Lösungsmittels in einem Verfahren, das bei relativ niedrigen Drücken durchgeführt und sowohl in Lagerstatten mittlerer als auch größerer Tiefe angewendet werden kann.On the basis of the foregoing, the object of the invention is to to create a process through the viscous Bitumina or bituminous Crude oil from deersand formations using an easily available, cheap one Solvent in a process carried out at relatively low pressures and can be used in deposits of both medium and greater depths.

In Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein Verfahren zum Fördern höherviskoser Kohlernasserstoffe aus untertägigen Bitumen- und Teerlagerstätten, die von mindestens einer Bohrung zur Einbringung von Lösungsmitteln durchteuft ist und im Fluidaustausch mit der Lagerstätte steht, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Lösungsmittel, das bei den Temperatur- und Druckbedingungen der Lagerstätte gasförmig ist, in die 1agerstätte eingegeben wird, daß der Druck in mindestens einem Teil der Lagerstätte, der in Be-Bohrung mit den Lösungsmitteln gekommen ist, auf einen Wert unterhalb des Lösungsmittel-Einpressdruckes abgesenkt wird, und daß das Rohöl und das Lösungsmittel aus der Lagerstätte gefördert werden.In solving the problem posed, a method for conveying higher viscosity was found Carbon hydrates from underground bitumen and tar deposits from at least a borehole for the introduction of solvents is drilled and in fluid exchange stands with the deposit, which is characterized in that a solvent, which is gaseous at the temperature and pressure conditions of the deposit, into which 1 deposit is entered that the pressure in at least one part of the deposit, that came into Be-borehole with the solvents to a value below the solvent injection pressure is lowered, and that the crude oil and the solvent be extracted from the deposit.

Das Lösungsmittel, das gasförmig bei Lagerstättenbedingurzgen ist, kann in die Tagerstätte bei einem'Druck oberhalb des Gasentlösungspunktes des Lösungsmittels eingepresst werden, so daß im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel in flüssiger Phase injiziert wird, oder es kann als Gas injiziert werden. Der begrenzende Faktor ist der maximale Einpressdiruck,bei dem die Formation nicht zerstört wird.The solvent, which is gaseous in reservoir conditions, can in the day room at a pressure above the gas release point of the solvent are pressed in so that essentially all of the solvent is in liquid Phase is injected, or it can be injected as a gas. The limiting factor is the maximum press-in pressure at which the formation is not destroyed.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer abwechselnd in entgegengesetzter Richtung arbeitenden Weise der Ausschöpfung der Lagerstätte (push-pull-Verfahren), bei der das Lösungsmittel über die gleiche Bohrung eingebracht wird, über die auch die Förderung der Lösungsmittel-Rohöl-Lösung erfolgt, wird das Lösungsmittel solange eingepreßt, bis die maximale Durchdringung des Lösungsmittels in die Rohöl-Formation erreicht ist. Der lösungsmittel-Finpressdruck muß nicht so hoch sein, daß ein Aufbrechen der Decklage erfolgt. Als Faustforniel kann man sagen, daß solange die Decklage gemessen in Metern fünfmal größer ist als der in bar gemessene Einpressdruck, entstehen keine Schäden in der Decklage (das entsprichU- dem Wert von psi/feet < In verhältnismäßig tiefen Formationen wird das Lösungsmittel vorzugsweise bei einem Druck oberhalb des Dampfdruckes des Lösungsmittels injiziert, so daß es als Flüssigkeit in die Lagerstätte gelangt. Da das Lösungsmittel mischbar mit dem öl ist, erfolgt die Auflösung des Lösungsmittels in Öi in einer Bluid-Mixtur, deren Viskosität wesentlich niedriger als die des Rohöls oder Bitumen ist. Wenn die Injizierung in Flüssigphase aufgrund der von der Teufenlage abhangigen Druckbegrenzung nicht möglich, ist die Injizierung gasförmiger Lösungsmittel genügend, da es sich herausgestellt hat, daß sogar feste Bitumina in Teersandlagerstätten gasförmige Lösungsmittel absorbieren, ja sogar paraffinische Lösungsmittel. Wenn das normalerweise gasförmige Lösungsmittel teilweise oder gänzlich in flüssiger Form injiziert ist, bewirkt aufgrund der lösungsmittel-öl-Mixtur eine Druckreduzierung einer Entwicklirng des gasförmigen Lösungsmittels, woraus eine große Volumenexpansion resultiert, die das I.arerstättenöl in Richtung auf die Produktionsbohrung drückt. Wenn das Lösungsmitel als Gas eingepreßt wird, absorbiert das Rohöl das Gas und die Volumenvergrößerung, die bei Absenken des Druckes auftritt, bewirkt eine Gasentwicklung und erzeugt der Treibmechanismus um das Rohöl in Richtung auf die Produktionsbohrung in treiben. Die Größe dieses Lö sungsga s-Treibmechani smus von dem gelösten Gas ist kleiner als der Gastrieb durch Gasentwicklung, wenn flüssiges Losnngsmittel mit dem Rohöl sich vermischt. Die Rohölförderungrwirkung ist jedoch in beiden Fällen hoch.When using the method according to the invention in a alternately working in the opposite direction of the depletion of the deposit (push-pull process), in which the solvent is introduced through the same hole which is also used to convey the solvent-crude oil solution, that becomes Solvent pressed in until the maximum penetration of the solvent is reached in the crude oil formation. The solvent Finpressdruck doesn't have to be like that be high that the top layer breaks. As a rule of thumb one can say that as long as the top layer measured in meters is five times larger than that measured in bar Pressure, there is no damage to the top layer (this corresponds to the value from psi / feet <In relatively deep formations, the solvent is preferred injected at a pressure above the vapor pressure of the solvent so that it enters the reservoir as a liquid. Since the solvent is miscible with the is oil, the solvent is dissolved in oil in a Bluid mixture, whose Viscosity is much lower than that of crude oil or bitumen. When the injection not in the liquid phase due to the pressure limitation depending on the depth possible, the injection of gaseous solvents is sufficient as it turns out has that even solid bitumens in tar sand deposits absorb gaseous solvents, yes even paraffinic solvents. If that is normally a gaseous solvent is partially or completely injected in liquid form, caused by the solvent-oil mixture a pressure reduction of an evolution of the gaseous Solvent, This results in a large expansion in volume, which leads the oil in the direction of presses on the production well. If the solvent is injected as a gas, the crude oil absorbs the gas and the increase in volume that occurs when the pressure is lowered occurs, causes gas evolution and creates the propellant mechanism around the crude oil drifting in the direction of the production well. The size of this solution gas propulsion mechanism smus of the dissolved gas is smaller than the gas drive by gas evolution, if liquid solvent mixed with the crude oil. The crude oil production effect however, it is high in both cases.

Wird das Lösungsmittel in die Bohrung injiziert, verteilt sich das Lösungsmittel radial nach außen von der Injektionsbohrung und löst sich im viskosen Rohöl ein. Die Rate des Volumenstromes fällt gewöhnlich mit der Zeit ab, wenn der Einpreßdruck konstant gehalten wird. Ist die Injektionsrate auf einen vergleichbar niedrigen Wert abgefallen, der z.B. etwa im Bereich von 10 oder anfänglichen-Rate bezogen auf die obere Begrenzung des Einpreßdruckes unter Berücksichtigung der Decklagenstärke-Faustregel liegt, ist der erste Verfahrensschritt abgeschlossen. Die Lösungsmittelinjizierung ist dann beendet und der Druck in der Lagerstätte im Bereich der Bohrung wird reduziert, um einen Rohölfluß zur Bohrung hin zu ermöglichen. Die Reduzierung des Druckes unterllalb des Gasentlörungsdruckes der Lösungsmittel-Rohöl-Mischung bewirkt ein Ausbrechen des Lösungsmittels aus der Lösung;.If the solvent is injected into the bore, it will spread Solvent radially outward from the injection hole and dissolves in the viscous Crude oil a. The rate of the volume flow usually decreases with time when the Injection pressure is kept constant. Is the injection rate comparable to one low value, e.g. around 10 or the initial rate based on the upper limit of the injection pressure, taking into account the rule of thumb for the thickness of the top layer the first procedural step is complete. The solvent injection is then ended and the pressure in the deposit in the area of the borehole is reduced, to allow crude oil to flow to the well. The reduction in pressure below all of the gas purge pressure of the solvent-crude oil mixture causes a breakout the solvent out of the solution ;.

Wenn das Eohlenwasserstoff-Lösurgsmittel von der flüssigen in die gasförmige Phase wechselt, tritt ein großer Volumenanstieg auf, der den Treibmechanismus in Richtung auf die Bohrung bewirkt.When the hydrocarbon solvent moves from the liquid to the changes in the gaseous phase, a large increase in volume occurs, which affects the propellant mechanism causes in the direction of the hole.

Die reibkraft wird von zwei Quellen abgeleitet; zum einen aus der Verdampfung der Flüssigphase des gasförmigen Mediums und zum anderen aus der Expansion des gasförmigen Mediums bei der Absenkung des Druckes. Nur wenn der Flüssigkeits/Gasphasenwechsel auftreten kann, um eine Druckdifferenz zwischen dem Ort der Verdampfung und der Bohrung zu bewirken, kann die optimale Treibkraft für das Rohöl erreicht werden. Wenn das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel in Gasform eingepreßt werden muß, bewirkt die Druckabfall-abhängige Volumenexpansion die benötigte Treibwirkung.The frictional force is derived from two sources; on the one hand from the Evaporation of the liquid phase of the gaseous medium and on the other hand from the expansion of the gaseous medium when the pressure is reduced. Only when the liquid / gas phase change can occur to a pressure difference between the place of evaporation and the To effect drilling, the optimal driving force for the crude oil can be achieved. When the hydrocarbon solvent must be injected in gaseous form, causes the pressure drop-dependent volume expansion the required driving effect.

Es ist ersichtlich, daß auch ein Teil der gasförmigen Sohlenwasserstoffkomponente im viskosen Rohöl für dieses Verfahren eingelöst werden muß, damit es zufriedenstellend funktioniert.It can be seen that part of the gaseous hydrocarbon component must be redeemed in viscous crude for this process in order for it to be satisfactory functions.

Ein Teil des gasförmigen Lösungsmittels muß im viskosen Rohöl gelöst bleiben, um dessen Viskosität zu senken.Part of the gaseous solvent must be dissolved in the viscous crude oil stay to lower its viscosity.

Nachdem im Verlauf des Verfahrens das Gas/Ol-Verhältnis auf einen Wert z.B. von 1 m3 Gas pro 1,5 m3 Rohöl angestiegen ist, wird das Verfahren mit einer Ladung aus Rohöl und Lösungsmittel fortgesetzt. Viele Zyklen von Injektion und Produktion können durchgeführt werden, obgleich notwendigerweise mit der Zeit '« Wirksamkeit des Prozesses sich verringe't, da die Rohölerschöpfung im Bereich der Bohrung sich erniedrigt und diese Zone mit lösungsmittel gesättigt werden muß, um ausreichend weit in die I2agerstätte vorzudringen, damit es in Kontakt mit weiterem Rohöl kommen kann.After the gas / oil ratio to a If the value has increased e.g. by 1 m3 of gas per 1.5 m3 of crude oil, the procedure is a cargo of crude oil and solvent continued. Many cycles of injection and production can be completed, albeit necessarily over time '«Effectiveness of the process decreases, there the crude oil depletion is lowered in the area of the bore and this zone is saturated with solvent needs to be penetrated sufficiently far into the reservoir for it to come into contact can come with more crude oil.

Die Wirksamkeit der Förderung dieses Verfahrens kann erhöht werden in einer späteren Stufe durch die folgenden Verfahrensschritte. Eine Lösungsmittelmenge wird in flüssiger oder gasförmiger Form, wie vorbeschrieben, eingepreßt und dann ein billiges inertes Fluid, wie z.B. Wasser oder Gas in die Lagerstätte nachgepreßt, um das lösungsmittel vom Bereich der Bohrung zu verdrängen und den benötigten Kontakt des Lösungsmittels mit dem Lagerstättenöl zu bewerkstelligen. Wenn die Einpreßphase beendet ist, d.h. das IJösungsmittel das I2agerstättenöl erreicht hat, wird der Druck wiederum abgesenkt, so daß eine Verdampfung und/oder Expansien des normalerweise gasförmigen Lösungsmittels erfolgt. Der Gastrieb verdrängt das viskose Rohöl (das einen Teil des Lösungsmittel eingelöst hat) in Richtung auf die Bohrung. Die Rohöl-LTj sungsmittel-Lösung verdrängt das inerte Treibfluid, Wasser oder Gas, in Richtung auf die Bohrung. Das inerte Fluid muß vom geförderten Rohöl abgetrennt werden, was aber keine Schwierigkeitenbereitet. Die Abtrennung des Wassers kann in einem Absetztank erfolgen und die Abtrennung des Gases erfolgt spontan, sobald der Druck auf den atmosphärischen Druck abgesenkt ist. The effectiveness of promoting this procedure can be increased at a later stage through the following process steps. An amount of solvent is in liquid or gaseous form, as described above, injected and then a cheap inert fluid, such as water or gas, is injected into the reservoir, to displace the solvent from the area of the bore and to make the required contact to accomplish the solvent with the reservoir oil. When the press-in phase has ended, i.e. the solvent has reached the reservoir oil, the Pressure in turn lowered, so that an evaporation and / or expansions of the normally gaseous solvent takes place. The gas drive displaces the viscous crude oil (that part of the solvent has redeemed) in the direction of the bore. The crude oil LTj solvent solution displaces the inert propellant fluid, water or gas, in the direction on the hole. The inert fluid must be separated from the crude oil being produced, what but no difficulties. The separation of the water can be done in a settling tank take place and the separation of the gas takes place spontaneously as soon as the pressure on the atmospheric pressure is lowered.

Die Lösungsmittel-Gewinnung und Ruckfü1irung ist- normal-erweise wünschenswert, um den Gesambestand des benötigten lösungsmittels zu reuuz2eren. Solvent recovery and recycling is normal desirable in order to reduce the total amount of solvent required.

Das gasförmige Lösungsmittel kann leicht von der geförderten Rohöl-Lösungsmittel-Lösung durch Druckerniedrigung abgezogen werden. Ein Großteil des Gases ist schon während der Förderphase ausgebrochen, und ist nur nötig, ein geschlossenes System zu schaffen, um dieses entwickelte Gas für eine Wiederverwendung einzufangen. Gewöhnlich wird ein Kompressor zur Erhöhung des Druckes des gasförmigen Kohlenwasserstoff-'lösungsmittels zwecks Kondensierung und Wiederverwendung dieses Materials, wenn die Einpressung des Lösungsmittels in der Flüssigphase erfolgt, benötigt.The gaseous solvent can easily be extracted from the crude oil-solvent solution can be deducted by lowering the pressure. Much of the gas is already during the funding phase has broken out, and it is only necessary to create a closed system, to capture this evolved gas for reuse. Will be common a compressor for increasing the pressure of the gaseous hydrocarbon solvent to condense and reuse this material when grouting of the solvent takes place in the liquid phase, is required.

Wenn es erwünscht oder notwendig ist, daß das Lösungsmittel die Lagerstätte als Gas erreicht, ist nur eine Durchsatz-Verdrängung wirksam. Es hat sich gezeigt, daß eine spezielle wünschenswerte Ausbildung der Erfindung die Injizierung eines gasförmigen Lösungsmittels beinhaltet, wahrend man die Produktionsbohrungen geschlossen beläßt, bis die Durchflußrate abzufallen beginnt, und dann mit der Förderung beginnt. Diese Verfahrensweise ermöglicht die maximale Druckdifferenz zu entwickeln. Die Menge an Lösungsmittel, die sich im Rohöl einlösen läßt, vergrößert sich mit erhöhtem Druck, so daß mittels höherem Druck sowohl der Treib-Mechanismus als auch die Viskositätserniedrigung verbessert werden. Die Förderung kann begonnen werden, wenn der Einpreßdruck auf einen sehr niedrigen Wert abgefallen ist, z.B. unter 10 % des maximalen Einpreßdruckes.If it is desired or necessary that the solvent remove the deposit reached as a gas, only a throughput displacement is effective. It has shown, that a particular desirable embodiment of the invention is the injection of a contains gaseous solvent while the production wells are closed left until the flow rate begins to decrease, and then begins production. This procedure enables the maximum pressure difference to be developed. the The amount of solvent that can be dissolved in the crude oil increases with increasing Pressure, so that both the blowing mechanism and the lowering of viscosity by means of higher pressure be improved. The promotion can be started when the injection pressure is on has dropped a very low value, e.g. below 10% of the maximum injection pressure.

Die Einpressung von Lösungsmitteln kann wahren der Produktionsphase zeitweise oder fortgesetzt erfolgen.The injection of solvents can preserve the production phase intermittently or continuously.

Die Injektion des Lösungsmittels und die Förderung des auf Rohöls kann zyklisch oder/kontinuierlicher Basis fortgesetzt werden. Die zyklische Produktion beinhaltet die Einpressung von Lösungsmittel, ohne daß gefördert wird, gefolgt von einer ÖIförderung ohne weiteres Einpressen von Lösungsmittel. Eine kontinuierliche Lösungsmitteleinpressung bei kontinuierlicher ölförderung bietet sich an, wenn die Volumenstromrate des Lösungsmittels diejenige des Rohöls übersteigt. Wenn diese Bedingungen nicht aufrechterhalten werden können, kann die Förderung für kurze Perioden gestoppt werden, um einen Wiederaufbau des Druckes in der Formation zu ermöglichen.The injection of the solvent and the extraction of the crude oil can be continued on a cyclical or / continuous basis. The cyclical production includes the injection of solvent without conveying, followed by an oil delivery without further injection of solvent. A continuous Solvent injection with continuous oil production is advisable if the The volumetric flow rate of the solvent exceeds that of the crude oil. If those Conditions cannot be sustained, the promotion can be for short periods must be stopped to allow pressure to rebuild in the formation.

Wird z.B. eine Koks-Retorte am Prozessort des Bitumens oder anderer viskoser Rohöle benutzt, werden wesentliche Mengen von Kohlenwasserstoffen im Molekulargewichtsbereich, wie er für das gasförmige Lösungsmittel benötigt wird, erzeugt.For example, a coke retort is used at the bitumen processor or other viscous crude oils are used, significant amounts of hydrocarbons in the molecular weight range, as required for the gaseous solvent is generated.

Da die Menge an Lösungsmittel mit der Zeit aufgrund der Vergrößerung des Raumes sich erhöht, ist es sehr vorteilhaft, die gewünschten Lösungsmittel-aterialien aus der Soks-Retorte zu erhalten.As the amount of solvent increases with time due to the increase As the space increases, it is very advantageous to use the desired solvent aterial from the Soks retort.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorbeschriebene gasförmige Lösungsmittel in einem Durchsatzverfahren mit mehreren Bohrungen gefahren. In einem solchen Verfahren wird mindestens eine Injektionsbohrung und mindestens eine Förderbohrung benutzt. Der Einpressdruck kann so ausreichend hoch sein, daß sichergestellt ist, daß das Lösungsmittel im wesentlichen über den gesamten Injektionsstrang und im Bereich der an die Injektionsbohrung unmittelbar angrenzenden Lagerstätte in flüssiger Phase ist.In a further development of the method according to the invention, the above-described gaseous solvents driven in a throughput process with multiple holes. In such a method, at least one injection well and at least used a production well. The press-in pressure can be so high that ensured is that the solvent is essentially over the entire injection line and in the area of the injection hole directly adjacent deposit is in the liquid phase.

Der Druck in der Lagerstätte im Bereich der Förderbohrung ist normalerweise nahe dem atmosphärischem Druck, so daß ein Druckgefälle von der Injektionsbohrung zur Förderbohrung vorhanden ist, und daß zwischen diesen beiden Bohrungen der Druck unterhalb des Gasentlösungsdruckes der gasförmigen Sohlenwasserstofflösungsmittel-Ol-Mischung liegt. Das gasförmige Lösungsmittel verdampft an diesem Punkt und erzeugt den vorbeschriebenen Gastrieb in Richtung auf die Förderbohrung.The pressure in the reservoir in the area of the production well is normally close to atmospheric pressure, so that a pressure gradient from the injection well to the production well is present, and that between these two holes the pressure below the gas release pressure of the gaseous hydrocarbon solvent-oil mixture lies. The gaseous solvent evaporates at this point, producing the one described above Gas propulsion towards the production well.

Lösungsmittelförderung und Rückführung erfolgt in der vorbeschriebenen Weise.Solvent pumping and recycling takes place in the manner described above Way.

Normalerweise wird eine Lösungsmittelmenge in die Lagerstätte in Durchsatzverfahren eingepreßt, wobei dieser Lösungsitelmenge anschließend ein billiges Treibmittel wie z.B. Wasser nachgepreßt wird. Heißes Wasser oder Danpf sind ebenfalls gute reibmittel. Ein Porenvolumen von 5 bis 50 °,b ist Im allgemeinen ein zufriedenstellendes LösungsmlttelvolumPn.Typically, a quantity of solvent is introduced into the reservoir in a throughput process pressed in, with this amount of solvent then a cheap propellant e.g. how water is injected. Hot water or steam are also good abrasives. A pore volume of 5 to 50 °, b is generally a satisfactory solvent volume Pn.

Das dem Lösungsmittel nachgepreßte Wasser kann einen kleinen aber wirksamen Anteil an viskositätserhöhenden Additiven, wie z.B. Polyacrylamide oder andere hydrophile kollodiale Polymere enthalten, um ein vorteilhaftes Mobilitätsverhältnis zu erzielen, zur Sicherstellung einer wirksamen Verdrängung des Lösungsmittels durch das wässrige Treibmedium.The water that is pressed into the solvent can be a little effective proportion of viscosity-increasing additives, such as polyacrylamides or contain other hydrophilic colloidal polymers to provide a favorable mobility ratio to achieve, to ensure an effective displacement of the solvent by the aqueous propellant medium.

In einer anderen Weiterbildung des i;^rfahre:ls Wird dds Lösungsmittel vor der Einpressung erhitzt. Diese Erhitzung kann übertage in einem Wärmetauscher oder untertage gemäß dem Verfahren der US-PS 3 774 684 zwecks Verringerung von Explosionsgefahren von erhitzten brennbaren Lösungsmitteln erfolgen.In another development of the i; ^ rfahre: ls becomes dds solvent heated before injection. This heating can be done above ground in a heat exchanger or underground according to the method of US Pat. No. 3,774,684 to reduce the risk of explosion heated flammable solvents.

Ein erhitztes Lösungsmittel erhöht den Dampfdruck und somit den Gasentlösungsdruck einer Mischung aus Lösungsmittel und Rohöl. Heißes Lösungsmittel löst sich schneller in Rohöl ein und ist wirksamer in der Viskositätsverminderung als kalte Lösungsmittel. Die Temperatur, auf die das Lösungsmittel aufgeheizt wird, kann zwischen der Außentemperatur bis etwa 26000 und mehr, vorzugsweise im Bereich von etwa 380C bis 1500C liegen.A heated solvent increases the vapor pressure and thus the gas release pressure a mixture of solvent and crude oil. Hot solvent dissolves faster in crude oil and is more effective at reducing viscosity than cold solvents. The temperature to which the solvent is heated can be between the outside temperature to about 26,000 and more, preferably in the range of about 380C to 1500C.

Als Lösungsmittel können sämtliche Mittel verwendet werden, die zumindest teilweise gasförmig bei den Druck- und Temperaturbedingungen in der Lagerstätte sind, und die vom Lagerstättenöl in ihrer gasförmigen Phase absorbiert werden können, um die Viskosität des xagerstättenöls zu senken.All agents can be used as the solvent, at least partly gaseous under the pressure and temperature conditions in the deposit and which can be absorbed by the reservoir oil in their gaseous phase, to lower the viscosity of the reservoir oil.

Bevorzugte Materialien sind dabei paraffinische Kohlenwasserstoffe wie Methan, Methan, Propan und Butan sowie olefinische Xohlenwasserstoffe, wie Äthylen, Propylen oder Butylen.Preferred materials are paraffinic hydrocarbons such as methane, methane, propane and butane and olefinic hydrocarbons such as ethylene, Propylene or butylene.

Ebenfalls können Mischungen der vorgenannten Materialien als Lösungsmittel Verwendung finden. Kohlendioxid oder eine Mischung aus Kohlendioxid mit einem oder mehreren der vorgenannten Lösungsmittel sind ebenfalls für das Verfahren geeignet.Mixtures of the aforementioned materials can also be used as solvents Find use. Carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide with an or several of the aforementioned solvents are also suitable for the process.

1. Beispiel (Feldversuch) Eine Teersandlagerstätte von ca. 24 m Mächtigkeit liegt in einer Tiefe von ca. 122 m, so daß sich Abräum-Bergbau nicht lohnt und Lösungsmittelfluten durchgeführt wird. Als Lösungsmittel wird eine Mischung aus 80 % Propan, 8 ° Äthan, 4 % Methan und 5 % Butan verwendet. Der Rest des Lösungsmittels ist eine Mischung aus kleinen Mengen Athylen, Propylen und Butylen. Dieses Lösungsmittel ist bei den Lagerstättenbedingung-en vollkommen gasförmig.1st example (field trial) A tar sand deposit approx. 24 m thick lies at a depth of approx. 122 m, so that clearing mining and solvent flooding are not worthwhile is carried out. A mixture of 80% propane, 8 ° ethane, 4% methane and 5% butane used. The rest of the solvent is a mixture from small amounts of ethylene, propylene and butylene. This solvent is with the Deposit conditions completely gaseous.

Das Lösungsmittel wird auf ca. 54-,40C aufgeheizt und in jede von zwei in die Lagerstätte abgeteufte Injektionsbohrungen eingepreßt. Der Einpreßdruck beträgt ca. 24,13 bar.The solvent is heated to approx. 54-, 40C and in each of two injection wells sunk into the deposit. The injection pressure is approx. 24.13 bar.

Bei diesem Einpreßdruck gelangt das Lösungsmittel in flüssiger Phase in die Lagerstätte. Die Einpressung wird solange fortgesetzt, bis bei dem vorgenannten Druck die Fließrate wesentlich abfällt. Nach Beendigung der Einpressung wird der Druck in jeder Bohrung auf atmosphärischen Druck abgesenkt. Eine Lösung aus Bitumen und Lösungsmittel fließt aus der Lagerstätte in die Bohrungen und kann von dort abgezogen werden. Nach Abfallen der Produktionsrate auf ca. 10 56 des anfänglichen Wertes wird ein neuer Einpresszyklus durchgeführt. Die Einpress- und Produktionszyklen werden solange wiederholt, bis das Verhältnis von geförderten Bitumen zur Menge des verwendeten Lösungsmittels auf einen unwirtschaftlich niedrigen Wert abgefallen ist.At this injection pressure, the solvent enters the liquid phase into the deposit. The press-in is continued until the aforementioned Pressure the flow rate drops significantly. After the press-fit is complete, the Pressure in each well lowered to atmospheric pressure. A bitumen solution and solvent flows from the reservoir into the wells and can from there subtracted from. After the production rate has dropped to about 10 56 of the initial one A new press-in cycle is carried out. The press-fit and production cycles are repeated until the ratio of bitumen extracted to the amount of the solvent used has fallen to an uneconomically low value is.

Nachdem die Lagerstätte durch die wiederholten Einpress- und Förderzyklen ausgebeutet ist, wird anschließend die Förderung im Durchsatzverfahren weitergeführt.After the deposit through the repeated injection and extraction cycles is exploited, the promotion is then continued in the throughput process.

Die Bohrungen liegen hierfür ca. 15,2, TL voneinander entfernt. Dadurch wird eine Lagerstättenfläche von ca. 185 m2 behandelt. Die Porosität der Lagerstätte liegt bei 18 %, so daß das Injektionsvolumen 0,18 . 185 m2 24 m = 799,2 m3 beträgt.For this purpose, the holes are approx. 15.2 TL away from each other. Through this a storage area of approx. 185 m2 is treated. The porosity of the deposit is 18%, so the injection volume is 0.18. 185 m2 24 m = 799.2 m3.

Damit eine Verbindung zwischen den beiden Bohrungen besteht, wird zwei Tage lang Luft in die Formation eingepreßt. Als Lösungsmittel wird die gleiche Mischung wie beim zyklischen Verfahren verwendet und für das Durchsatzverfahren auf die gleiche Temperatur von ca. 54,40C erhitzt. Eine Lösungsmittelmenge von 10 % des Porenvolumens oder ca. 79,92 m3 wird in die Lagerstätte gepreßt und durch Einpressen von heißem Wasser über 10 Tage lang durch die Lagerstätte versetzt. Danach wird kaltes Wasser zur Verdrängung des Lösungsmittels und des öls in Richtung auf die Förderbohrung eingepreßt. Der Einpressdruck wird auf ca. 24,13 bar gehalten. Da der Lagerstätten -druck nahe der Bohrung nur wenig oberhalt des atmosphärischen Druckes liegt, liegt zwischen der Inåektionsbohrang-und der Förderbohrung der Punkt, bei dem das normalerweise gasförmige Lösungsmittel verdampft und/oder expandiert und das Bitumen zur Förderbohrung treibt. Die Einpressung von Wasser wird solange fortgesetzt, bis das Lösungsmittel im wesentlichen vollständig zurückgewonnen wurde und Wasser in die Förderbohrung durchbricht. Zum Ende des Verfahrens wird in die Lagerstätte noch Dampf eingepreßt, um das Lösungsmittel möglichst vollständig zurückzugewinnen.So that there is a connection between the two holes forced air into the formation for two days. The solvent is the same Mixture as used in the cyclical process and for the throughput process heated to the same temperature of about 54.40C. An amount of solvent of 10 % of the pore volume or approx. 79.92 m3 is pressed into the deposit and penetrated Injection of hot water over a period of 10 days through the deposit. Thereafter uses cold water to displace the solvent and the oil towards it the production well pressed in. The injection pressure is kept at approx. 24.13 bar. Since the reservoir pressure near the borehole is only slightly above atmospheric Pressure is, the point lies between the Inåektionsbohrang and the production well, in which the normally gaseous solvent evaporates and / or expands and drives the bitumen to the production well. The injection of water is long continued until essentially all of the solvent was recovered and water breaks into the production well. At the end of the procedure, the Deposit still injected steam in order to recover the solvent as completely as possible.

Zwecks Darstellung der Durchführbarakeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Bestimmung der Wirksamkeit der Förderung und Größe der Ölförderung wurde as folgende Laborexperiment - durchgeführt. For the purpose of demonstrating the feasibility of the method according to the invention and to determine the effectiveness of the production and size of the oil production as the following laboratory experiment - carried out.

Ein Glaszylinder von ca. 19 mm # und 609 in Länge wurde mit einem Teersand aus dem Athabaska-GeDiet lone gefüllt. Ein Butanbehälter wurde mit dem Glaszylinder verbunden, wobei sichergestellt wurde, daß in den in einem Winkel von rs4 rad angeordneten Zylinder ausschließlich gasförmiges Butan gelangt. A glass cylinder approximately 19 mm # and 609 in length was fitted with a Tar sand from the Athabaska region filled with lone. A butane container was attached to the Glass cylinder connected, ensuring that in the at an angle of Only gaseous butane arrives at the cylinder arranged on the rs4 wheel.

Das gasförmige Butan wurde bei Raumtemperatur und einem Dampfdruck von 1,38 bar in das obere Ende des Glaszyllnders geleitet, wobei das Ventil am unteren Ende des Glaszylinders wahrend des Injizierens des Butans geschlossen blieb. Nach dem Injizieren wurde das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil geöffnet. Das herauslaufende Bitumen wurde aufgefangen. Nachdem der Bitumenstrom versiegte, wurde das Auslaßventil wieder geschlossen und Butangas eingeieitet. Die Einpress- und Förderzyklen wurde solange wiederholt, bis kein Bitumenfluß mehr festgestellt werden konnte. Durch diese zyklische Verfahrensweise konnten 70 % der gesamten ölmenge gewonnen werden. Eine Untersuchung des Teersandes ergab, daß keine sichtbaren Verstopfungen aufgetreten waren. The gaseous butane was at room temperature and a vapor pressure of 1.38 bar into the upper end of the glass cylinder, with the valve at the lower End of the glass cylinder remained closed while injecting the butane. To After injecting, the inlet valve was closed and the outlet valve opened. The bitumen that ran out was caught. After the bitumen flow stopped, the outlet valve was closed again and butane gas was introduced. The press-fit and conveying cycles were repeated until no more bitumen flow was detected could be. This cyclical procedure enabled 70% of the total amount of oil be won. An examination of the tar sand showed that there were no visible clogs occurred.

In einem weiteren Laborversuch wurden Stahlbehälter mit Athabaska-Teersand gefüllt, wobei die Dichte des Teersandes mindestens 1,85 g/cm3 betrug. Es wurde wie beim ersten Versuch,zyklisch gearbeitet, wobei der Einpreßdruck bis ca. In another laboratory experiment, steel containers were filled with Athabaska tar sand filled, the density of the tar sand was at least 1.85 g / cm3. It was as in the first attempt, worked cyclically, with the injection pressure up to approx.

20,68 bar betrug. Was 20.68 bar.

Die Förderung der Lösungsmittel-Bitumen-Mischung erfolgte bei atmosphärischemDruck. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Resultate bei Verwendung von Propan und Butan jeweils in gasförmiger und flüssiger Phase bei Eintritt in die Stahlbehälter. The solvent-bitumen mixture was conveyed at atmospheric pressure. The following table shows the results when using propane and butane each in gaseous and liquid phase when entering the steel container.

Tabelle 1 Lösungsmittel Injektions-Phase Ölförderung in % Propan gasförmig 50 Propan flüssig 43 Butan gasförmig 43 Butan flüssig Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß sehr zufriedenstellende Förderergebnisse erzielt wurden, unabhängig davon,ob das LösungsmitteL in flüssiger oder gasförmiger Phase eingepreßt wurde. Table 1 Solvent injection phase Oil production in% propane gaseous 50 propane liquid 43 butane gaseous 43 liquid butane From the table it can be seen that very satisfactory production results have been achieved, independently whether the solvent was injected in liquid or gaseous phase.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:

1) Process for pumping higher viscosity hydrocarbons in particular from a single underground bitumen or tar sand deposit covered by at least one Drilled hole for the introduction of solvents and in fluid exchange with the deposit it is stated that there is no indication that a solvent, which is gaseous under the temperature and pressure conditions of the deposit, into it it is entered that the pressure in at least a part of the deposit, which is in Has come into contact with the solvents to a value below the solvent injection pressure is lowered and that the crude oil and the solvent extracted from the deposit will.

2) Method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the solvent is a paraffinic hydrocarbon with 1 to 4 carbon atoms is entered.

3) Method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the solvent is an olefinic hydrocarbon with two to four Carbon atoms is entered

4) method according to claim 1, it is not stated that carbon dioxide was entered as a solvent will.

5) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that as a solvent a mixture of at least the two / green paraffinic and / or olefinic hydrocarbon solvent is chosen.

6) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that the solvent is a mixture of carbon dioxide and the said hydrocarbon solvents is chosen.

7) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that the crude oil is conveyed through the same hole through which the injection of the Solvent into the deposit takes place.

8) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that more than one injection and delivery cycle is carried out.

9) Method according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e n n n n e i n e t that at least two are distant from each other Boreholes in the deposit are sunk, and that the gaseous solvent is entered into at least one borehole and the crude oil from at least one other, removed from the press-fit bore is conveyed.

10) Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that at least two holes are sunk into the deposit and solvents is pressed into the deposit and a crude oil production in the cyclical process is carried out until the crude oil production has dropped to a preselected value is that the solvent is then entered into at least one bore and the oil production from at least one remote well is continued.

11) Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that in the deposit at least two holes are sunk and in at least a hole solvent is entered that the displaced crude oil from at least a hole located at a distance from the injection hole is conveyed until clogging phenomena be noticed in the deposit, whereupon the Pressure in the press-fit bore is reduced, and from this hole the crude oil is promoted in the return flow.

12) Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that in the deposit at least two holes are sunk, that in at least a borehole the solvent is entered into the deposit while out of the second hole no crude oil production takes place until the injection rate of the solvent while maintaining a pressure value that is less than the breaking pressure for the top layer the deposit is falling, and that afterwards the solvent from the second well is promoted.

13) Method according to one of the preceding claims, d a d u r c It is noted that the solvent is heated before it is injected will.

14) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that after pressing a predetermined amount of solution heated in the deposit an inert / pluid, such as water or steam is injected, to force the solvent away from the injection bore.

15) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that what solvent is at least partially circulated.

16) Method according to one of the preceding claims, characterized in that with a press-in pressure is used which, measured in bar, is a maximum of approx. 1/5 of the in The thickness of the top layer measured meters.

17) Method according to one of the preceding claims, characterized in that that after bulging of the deposit the solvent by forcing in an inert gas is recovered.