DE2527240A1

DE2527240A1 - Verfahren zur gewinnung von kohlenwasserstoffen aus unterirdischen kohlenwasserstoff fuehrenden formationen

Info

Publication number: DE2527240A1
Application number: DE19752527240
Authority: DE
Inventors: Stephen Mark Creighton; David Arthur Redford
Original assignee: Texaco Exploration Canada Ltd
Current assignee: Texaco Exploration Canada Ltd
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-06-19
Publication date: 1976-01-08
Also published as: BR7503822A; DE2527240C2

Description

Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen Kohlenwasserstoff führenden Formationen Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Öl aus unterirdischen, Kohlenwasserstoff fUhrenden Formationen mit eine niedrige API-Schwere aufweisenden viskosen Olen oder Bitumen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Gewinnung von Bitumen und Kohlenwasserstoffen aus Lagerstätten geringer Mobilität, z.B. Teersandformationen.
Die Gewinnung viskoser Ole aus Formationen und Bitumen aus Teersanden hat sich in der Regel als schwierig erwiesen.
Obwohl bei der Gewinnung von Schwerölen, d.h. von Olen mit einer API-Schwere im Bereich von iO0 bis 250 API, bereits einige Erfolge ersielt wurden, war der Erfolg, wenn überhaupt, bei der Gewinnung von Bitumen aus Teersand bisher äußerst gering. Bitumen können als hochviskose Ole mit einer Schwere im Bereich von etwa 50 bis 100 API angesehen werden und sind in einem im wesentlichen nicht verfestigten Sand, der als "Teersand" bezeichnet wird, enthalten.
Es sind große Mengen an Teersanden in der Athabasca-Region der Provinz Alberts in Kanada bekannt. Diese Lagerstätten enthalten schätzungsweise mehrere hundert Milliarden Barrel O1 oder Bitumen. Eine Gewinnung dieser Materialien aus den betreffenden Teersanden nach üblichen "in situ-Verfahren" hat sich Jedoch bisher noch nicht als erfolgreich erwiesen.
Die Gründe für diese Erfolglosigkeit beruhen hauptsächlich darauf, daß der Bitumen bei der Formationstemperatur extrem viskos und folglich schlecht beweglich ist. Daneben besitzen diese Teersandformationen, obwohl sie nicht verfestigt sind, eine sehr niedrige Durchlässigkeit.
Seit bekanntgeworden ist, daß die Viskosität von Öl bei einer Temperaturerhöhung merklich geringer und dadurch die Mobilität des O1B erhöht wird, wurden bereits die verschiedensten thermischen Gewinnungsverfahren zur Gewinnung von Bitumen aus Teersanden ausprobiert. Bei diesen thermischen Gewinnungsverfahren erfolgen in der Regel ein Einblasen von Dampf und/oder heißem Wasser und eine in situ-Verbrennung.
In typischer Weise werden bei derartigen thermischen Gewinnungsverfahren die öl führenden Formationen oder Teersandformationen durch eine Einblasbohrung und eine Förderbohrung durchteuft. Bei einem mit zwei Bohrungen arbeitenden Dampfverfahren wird der Dampf durch die Einblasbohrung in die Formation eingeblasen. Nachdem er in die Formation eingedrungen ist, vermag die durch das heiße Fluidum übertragene Wärmeenergie die Viskosität des Ols zu erniedrigen und dadurch dessen Mobilität zu verbessern. Durch das Vorwärtsströmen des heißen Fluidums wird dann das öl zur wörderbohrung getrieben und dort gefördert bzw. entnommein.
Unter Verwendung von Dampf arbeitende thermische Verfahren werden auch bereits-mit einer einzigen Bohrung durchgeführt. Diese Verfahren sind als "huff and puff"-Verfahren bekannt. Bei der Durchführung dieser Verfahren wird Dampf in einer solchen Menge eingeblasen, daß die unterirdische, Kohlenwasserstoff führende Formation in der Nihe der Bohrung erwärmt wird. Nach einer gewissen Durchtränkungszeit, während der die Bohrung geschlossen wird, wird die Bohrung auf Förderung umgeschaltet.
Bei der üblichen Vorwärts-in-situ-Verbrennung wird ein sauerstoffhaltiges Gas; wie Luft, über eine Bohrung in die Formation eingeblasen, worauf nahe dem Bohrloch in üblicher bekannter Weise, beispielsweise durch eine in das Bohrloch eingeführte, mit Gas befeuerte Heizeinrichtung oder eine durch das Bohrloch abgesenkte elektrische Heizeinrichtung oder auf chemischem Weg, eine Verbrennung des Rohprodukts an Ort und Stelle eingeleitet wird.
Hierauf wird das Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases fortgesetzt, um eine gebildete Verbrennungsfront aufrechtzuerhalten und um die Front durch die Formation in Richtung auf die Förderbohrung hin voranzutreiben.
Da die Verbrennungsfront durch die Formation fortschreitet, entsteht hinter der Front ein im Idealfall aus einer sauberen Sandmatrix bestehendes "sauberes" bzw. ngespültes" Gebiet. Vor der fortschreitenden Front bilden sich verschiedene benachbarte Zonen aus, die dann ebenfalls vor der Verbrennungsfront hergeschoben werden. Diese Zonen können als Destillations- und Krackzone, Kondensations- und Verdampfungszone, als Olbank und als JungfrAuliche oder nicht geänderte Zone angesehen werden.
Die Temperatur der Verbrennungsfront liegt in der Regel im Bereich von 3990 bis 593°C. Die in dieser Zone erzeugte Hitze wird in die Destillations- und Krackzone vor der Verbrennungsfront übertragen. In der Destillations- und Krackzone wird dann das Rohprodukt destilliert und gekrackt. In dieser Zone existiert ein scharfer thermischer Gradient, wobei die Temperatur von der Temperatur der Verbrennungsfront auf etwa 1490 bis 23200 absinkt. Da die Front fortschreitet und die Temperatur in der Formation steigt, werden die ein größeres Molekulargewicht aufweisenden Kohlenwasserstoffe des Öls carbonisiert. Diese koksartigen Materialien werden auf der Matrix abgelagert und sind der mögliche Brennstoff zur Aufrechterhaltung der fortschreitenden in situ-Verbrennung.
Vor der Destillations- und Krackzone befindet sich eine Kondensations- und Verdampfungszone. Bei dieser Zone handelt es sich um ein thermisches Plateau, deren Temperatur Je nach dem Druck und den Destillationseigenschaften der darin enthaltenen Fluide etwa 930 bis 23200 beträgt. Die Fluide bestehen aus Wasser, Dampf und Kohlenwasserstoffanteilen des Rohprodukt Vor der Kondensations- und Verdampfungszone liegt eine Ölbank, die sich bei der fortschreitenden in situ-Verbrennung und der Verdrängung des Formationsrohprodukts in Richtung auf die Förderbohrung hin bildet. Diese Zone hoher t'lsättigung enthält nicht nur Reservefluide, sondern auch Kondensat, gekrackte Kohlenwasserstoffe und gasförmige Verbrennungsprodukte, die möglicherweise die Förderbohrung erreichen und aus dieser entnommen werden.
Es sind die verschiedensten Versuche zur Verbesserung der in situ-Verbrennung bekanntgeworden. So wurde beispielsweise bereits gleichzeitig oder intermittierend mit dem sauerstoffhaltigen Gas Wasser eingeblasen, um die Restwärme in der Formation hinter der Verbrennungsfront auszunutzen und hierbei die Ölgewinnung zu erhöhen. Es ist ferner bekannt, die eingeblasene Wassermenge zu steuern, um die Anpassung oder Spülung zu verbessern.
Die Erfahrung hat jedoch in der Regel gezeigt, daß diese üblichen thermischen Verfahren trotzdem bei ihrer knwendung auf die Gewinnung von Schwerölen oder Bitumen nicht erfolgreich sind. Wenn die Kohlenwasserstoffe, deren ewinnung angestrebt wird, eine niedrige API-Schwere aufweisen, kommt es vor der thermischen Front in starkem Ausmaß zum Aufbau der blank. Da vor der Front die Wärmeübertragung gering ist, kühlen diese schweren Kohlenwasserstoffe ab und werden dadurch immobil. Hierdurch kommt es zu einer Verstopfung der Formation mit dem Ergebnis, daß das Einblasen von Luft im Falle der in situ-Verbrennung oder von Dampf im Falle der Dampfinjektion nicht mehr möglich ist.
Weiterhin kommt es bei der Anwendung der in situ-Verbrennung auf Schweröle zu einer Carbonisierung der hochmolekularen Fraktionen und Ablagerung der hierbei gebildeten kohleartigen Niederschläge, die dann als Brennstoff für die in situ-Verbrennungsreaktionen dienen. Da das Ol einen hohen Prozentanteil an diesen Fraktionen enthält. erfolgt eine sehr starke Brennmaterialablagerung und

- 1 -

fol e ner

starken Verlangsamung der Bewegung der Verbrennungsfront.
Dies hat einen hohen Sauerstoffbedarf pro Barrel gefördertes bl und eine niedrige Ölgewinnungsrate zur Folge.
Die geschilderten Schwierigkeiten kommen noch mehr zur Geltung, wenn die bekannten Verfahren auf Teersande angewendet werden. Dies ist nicht nur auf die vorhandenen Bitumen. niedriger API-Schwere, d.h. einer API-Schwere von 6° bis a0 API, und einer höheren Viskosität, d.h.
einer Viskosität im Bereich von Millionen von Centipoises, sondern auf die niedrige Durchlässigkeit der Teersande zurückzuführen. Insbesondere aus letzterem Grunde hat es sich als äußerst schwierig erwiesen, innerhalb der Formation eine Fluidumverbindung herzustellen bzw. zu schaffen.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gewinnungsverfahren zu schaffen, bei dessen Durchführung sowohl hochviskose und eine niedrige Schwere aufweisende Rohmaterialien und Bitumen wirksam gewonnen werden können.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gestellte Aufgabe lösen läßt, wenn man die Schweröle und Bitumen mittels. einer Niedrigtemperaturverbrennung oder gesteuerten Oxidation bei hoher Geschwindigkeit des Fortschreitens der Erwärmung und der Fluidumbewegung durch die Formation gewinnt. Wenn diese Geschwindigkeit einmal erreicht ist, bleibt die hohe Geschwindigkeit des Fortschreitens der Erwärmung und der Fluidumbewegung erhalten, wodurch die Wärmeübertragung auf die Formation und die Fluidumbewegung verbessert und die Gewinnung der gewünschen Kohlenwasserstoffe erhöht wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen, Kohlenwasserstoff führenden Formationen, die durch mindeketens eine Einblasbohrung und mindestens eine Förderbohrung durchteuft sind und bei denen zwischen den Bohrungen eine Fluidumverbindung existiert, dadurch gekennzeichnet, daß man a) durch die Einblasbohrung eine Mischung aus Dampf und einem aauerstoffhaltieen Gas bei einer Temperatur entsprechend der Sättigungstemperatur für gesättigten Dampf bei dem Formationsdruck einbläst und daß man b) die Kohlenwasserstoffe aus der Förderbohrung fördert und gewinnt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird in Stufe a) gesättigter Dampf eingeblasen, wobei die Kohlenwasserstoffe direkt aus der Förderbohrung entnommen werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden a) die Mischung aus Dampf und sauerstoffhaltigem Gas bei einer Temperatur im Bereich von 121° bis 2600C eingeblasen; b) das Einblasen der Mischung so lange fortgesetzt, bis an der Förderbohrung nicht umgesetzter Sauerstoff erscheint; c) die beiden Bohrungen geschlossen, damit der Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases bei einer Niedrigtemperaturverbrennungsreaktion mit in der Formation enthaltenen Koblenwasserstoffen verbraucht wird und d) die Kohlenwasserstoffe schließlich an der Forderbohrung gefördert bzw. entnommen.
Bei der zuletzt geschilderten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung können die Verfahrens stufen a) bis d) wiederholt werden, wenn die Förderung der Kohlenwasserstoffe zu stark absinkt. Die Verschließperiode dauert mindestens so lange, bis praktisch der gesamte eingeblasene Sauerstoff verbraucht ist. Dann wird erneut eine Mischung aus Dampf und sauerstoffhaltigem Gas einer blasen.
Nach dem Verschließen kann sowohl aus der Einblasbohrung als auch aus der Förderbohrung gefördert werden.
Diese Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung kann sowohl mit gesättigtem als auch mit überhitztem Dampf durchgeführt werden.
Es hat sich gezeigt, daß man durch gleichzeitiges Einblasen eines sauerstoffhaltigen Gases und von Dampf eine insitu-Verbrennung eines Teils des Bitumens bei der Temperatur des gesättigten Dampfes erreichen kann. Hierbei erfolgt dann eine Niedrigtemperaturverbrennung bzw. gesteuerte Oxidation, die bei einer weit niedrigeren Temperatur als bei der üblichen in situ-Verbrennung oder bei nicht gleichzeitiger Einblasung von Dampf mit dem sauerstoffhaltigen Gas abläuft.
Ein Vergleich des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einem üblichen in situ-Verbrennungsverfahren erhält ohne weiteres die Vorteile der Erfindung. Bei einem üblichen in situ-Verbrennungsverfahren kommt es - bei seiner Anwendung auf Schweröle - wegen des hohen prozentualen Anteils an schweren Bestandteilen (ends) in einem viskosen Öl oder Bitumen zu einem langsamen Fortschreiten der Front und einer starken Verkokung während ihres Fortschreitens. Diese starke Verkokung führt dazu. daß eine große Menge des vor Ort be- findlichen Kohlenwasserstoffe carbonisiert werden Dies 1 führt ferner zu einem höheren Brennmaterialverbrauch und einer geringeren Olausbeute. Ferner kann diese starke Verkokung auch eine derart starke Verringerung der Durchlässigkeit der Formation sur Folge haben, daß die Verbrennung überhaupt aufhört. Erfindungsgemäß kommt es dagegen während des Fortschreitens der Verbrennung durch die Formation nur zu einer äußerst geringen Verkokung, da das oxidationsverfahren derart gesteuert wird, daß die in situ-Verbrennung ohne übermäßige Carbonisierung der Kohlenwasserstoffe aufrechterhalten bleibt. Bei dieser Art Oxidationsreaktion kommt es zu keiner Blockierung infolge übermäßiger Oarbonisierung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wegen der verbesserten Aufbrechung (visbreaking) und Mobilität vor der Front die abgebauten Kohlenwasserstoffe mobil werden und in die Jungfräuliche Formation gelangen können. Dort dienen sie zur Verdünnung der vor Ort liegenden Kohlenwasserstoffe und zur Verbesserung ihrer Beweglichkein. Dies hat zur Folge, daß eine Blockierung infolge übermäßiger Ansammlung von viskosem öl vor der Front ebenfalls vermindert und zusätzliche Kohlenwasserstoffe gewonnen werden können.
Die Umverteilung der Oxidationsreaktionen und die Erhöhung der Fortschreitgeschwindigkeit der Front lassen sich durch eine Erniedrigung der Temperatur zur Steuerung der Verbrennung erreichen.
Es wird postuliert, daß die bei gleichzeitiger Verwendung von Dampf und eines sauerstoffhaltigen Gases auftretende Oxidation als oxidativer Molekularabbau erklärt werden kann. Hierbei handelt es sich nicht zwangsläufig um eine Verbrennung sämtlicher großer Asphaltmoleküle, die bekanntlich in Teersanden enthalten sind. Der Mechanismus kann vielmehr als Spaltung von Asphaltdrusen zu Kohlenwasserstoffen relativ niedrigen Molekulargewichts größerer Mobilität angesehen werden. Der Molekularabbau kann auf einer milden thermischen Krackung, die als "Aufspaltung" oder "Aufbrechen" bezeichnet wird (visbreaking), beruhen.
Das Verfahren kann als gesteuertes Qxidationsverfahren angesehen werden, bei welchem der gesättigte Dampf die Verbrennungageschwindigkeit nahe der Einblasstelle teilweise dämpft oder erniedrigt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Temperatur über die Temperatur des gesättigten Dampfes steigt.
Anzeichen dafür sind, daß einige Oxidationsreaktionen bei niedrigen Temperaturen, d.h. etwa 204°C, ablaufen.
Andere Peaktionen, z.B. die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff, laufen bei solchen Temperaturen nicht ab. Durch Steuern der Temperatur in der Formation lassen sich die Reaktionen mit Kohlenstoff vermindern oder vollständig ausschalten, so daß der nicht umgesetzte Sauerstoff weiterhin die Formation durchdringen kann, bevor er eine Reaktionsstelle findet, dh. die Aktivierungsenergie ist nicht hoch genug für Kohlenstoff/Sauerstoff-Reaktionen, sie reicht Jedoch für die Reaktion von Sauerstoff mit einigen Bitumenfraktionen vollständig aus.
Erfindungsgemäß wird zunächst eine Kohlenwasserstoff führende Formation mit einem schweren Rohmaterial oder einem bitumenhaltigen Teersand durch mindestens eine Einblasbohrung und eine Förderbohrung durchteuft. Dann wird ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, eingeblasen, bis eine gute Durchlissigkeit erreicht ist Es kann erforderlich sein, die Formation aufzubrechen und/oder ein Lösungsmittel einzutreiben, um eine gute Durchlässigkeit zu gewährleisten. Hierauf wird ein Gemisch aus dem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 1210 bis 2600C entsprechend der Temperatur des gesättigten Dampfes bei dem Formationsdruck, eingeblasen. Versuche haben gezeigt, daß sich Temperaturen von etwa 216°C gut eignen. Bei Verwendung von gesättigtem Dampf läßt sich eine wirksame Steuerung der Temperatur in der Formation sicherstellen.
Es hat sich gezeigt, daß sich bei dieser Maßnahme die Niedrigtemperatur-in situ-Verbrennung ohne Verwendung von nach unten abgelassene elektrische Heizeinrichtungen oder Gasbrenner oder Anwendung chemischer Verbrennungsverfahren, wie sie bei einer üblichen Hochtemperaturverbrennung erforderlich sind, in Gang setzen läßt.
Das sauerstoffhaltige Gas kann aus Luft oder einem Gemisch aus Sauerstoff und einem nicht kondensierbaren Gas, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Ab- oder Rauchgas, oder aus praktisch reinem Sauerstoff bestehen.
Es hat sich ferner gezeigt, daß nicht zwangslaufig qualitativ hochreiner (100 einer) gesättigter Dampf benötigt wird. Es wurden Versuche mit Dampf niedrigerer Qualität (60 %) gefahren, wobei die Kohlenwasserstoffgewinnung vergleichbar war mit der Kohlenwasserstoffgewinnung bei Verwendung von qualitativ höherwertigem Dampf.
Da die Temperatur der Mischung vorzugsweise im Bereich von 1210 bis 2600C liegen soll, kann man - um diese Temperatur zu erreichen - zweckmäßiraerweise die Formation auf einen Druck entsprechend der Temperatur von gesättigtem Dampf in dem gewünschten Temperaturbereich bringen. So kann beispielsweise die Formation zunächst auf einen Druck von 21 kg/cm2 gebracht werden, so daß die Temperatur des eingeblasenen Dampfes und sauerstoffhaltigen Gases in der Größenordnung von 21600 liegt.
Ein beträchtlicher Anteil des eingeblasenen Dampfes und sauerstoffhaltigen Gases passiert die Verbrennungszone, so daß der Sauerstoff in dem Gas mit dem an Ort und Stelle befindlichen Kohlenwasserstoff unter Gewährleistung der erforderlichen gesteuerten Oxidation reagieren kann. Durch kontinuierliches Einblasen des Gemischs wird der gespülte Bereich hinter der Front im Temperaturbereich von 1210 bis 26000 gehalten. Hierdurch wird gewährleistet, daß die in situ-Verbrennung aufrechterhalten bleibt und durch die Formation fortschreitet.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren gemäß der Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel 1 Es wurde eine Reihe von Laborversuchen unter Verwendung von Teersand aus der McMurray-Formation in Alberta, Kanada gefahren. In einen Kasten mit einer Länge von etwa 38 cm und eines Durchmessers von etwa 46 cm wurden etwa 77,1 bis 86,2 kg Teersand gepackt. Der Kasten war derart ausgelegt, daß er bei gesteuerten Temperaturen bis 21600 und Drucken bis 21 kg/cm2 arbeitete. Er enthielt simulierte Einblas- und Förderbohrungen. Daneben enthielt der Kasten eine Reihe von Thermoelementen, so daß die Jeweiligen Temperaturen über die Kastenlänge und -breite hinweg gemessen und die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit berechnet werden konnten. Zwischen die simulierten Bohrungen wurde ein Verbindungspfad aus sauberem Sand einer Korngröße von 0,833 bis 0,417 mm (20 bis 40 mesh) gelegt.
Vor Beginn des Versuchs wurde durch Einblasen von Stickstoff eine Fluidumverbindung hergestellt.
Bei einem typischen Versuch wurde der Druck im Kasten auf 21 kg/ca2 gehalten. Die in situ-Verbrennung wurde durch gleichzeitiges Einblasen von Luft und Dampf bei einer Sättigungstemperatur des Dampfes von etwa 2140C und einem Druck von etwa 21 kg/cm2 in Gang gesetzt.
Die bei dem Versuch erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.
Tabelle Förderge-Einblas- Einblas- schwindig- Gewin-Ver- Eingeblasenes druck in temperatur Dauer keit b in nung in such Fluidum kg / cm2 in °C in Std. kg/Std. % 1 Dampf 21 214 9 0,254 22 + 2 Luft und Dampf 21 214 26 0,449 43 + 3 Sauerstoff und Dampf 21 214 13 0,950 63 + 4 Luft und Dampf a 21 214 27 0,331 43 + + Normalerweise bei einer Wasserförderung von 96 % beendet.
a Dampfqualität 60 % b Bei 14 %iger Gewinnung Die Ergebnisse zeigen, daß bei Verwendung von Luft/Dampf-Gemischen oder Sauerstoff/Dampf-Gemischen die Förderung von Bitumen höher war als bei Verwendung von Dampf alleine.
Weiterhin war die wördergeschwindig,keit bzw. die Börderausbeute höher. Es wurden auch gasförmige Produkte gefördert, die etwa 20 % CO2 und 2 bis 3 ft CO enthielten. X)ies zeigt, daß eine in situ-Verbrennung stattgefunden hat. Die in dem Kasten gemessene Maximaltemperatur betrug die von gesättigtem Dampf (214°C). @ies steht im Gegensatz zu den bei einer üblichen in situ-Verbrennung auftretenden hohen Temperaturen im Bereich von 4270 bis 5380£.
Bei einer Analyse des Kasteninhalts nach einem Versuch wurde ferner gefunden, daß das System noch etwas vorhandenes kohleartiges Material enthielt. Offensichtlich führten der rasche Wärmetransport von der Stelle des Beginns der Verbrennunw weg und- die Tatsache, daß im System restliches verbrennbares Material zurückblieb, zu einem nicht vollständigen Sauerstoffverbrauch in einer engen Verbrennungszone, wie dies bei einer üblichen in situ-Verbrennung der Fall ist. So tritt ohne eine schmale und genau abgegrenzte Verbrennungsfront die Sauerstoffverbrennung in gegebener Zeit in einem weit größeren Formationsvolumen auf, was zu einer Erhöhung der Förderleistung und zu einem praktisch vollständigen Ausspülen der Formation führt.
Ein weiteres unerwartetes Ergebnis dieser Versuche bestand darin, daß die Hauptmenge des geförderten Produkts aus Bitumen mit Wasserdispersionen oder -einschlüssen bestand. Bei Verwendung von Dampf alleine war der Hauptteil des geförderten Bitumens in einem Dampfkondensat emulgiert.
Zusammenfassend lassen sich erfindungagemäß Schweröle oder Bitumen durch Einblasen einer Mischung aus einem sauerstoffhaltigen Gas und Dampf bei einer Temperatur entsprechend der Sättigungstemperatur für den Formationsdruck gewinnen. Hierbei findet eine Niedrigtemperaturverbrennung bzw. gesteuerte Oxidation statt. Diese bleibt innerhalb der Formation in situ bei einer Temperatur von 121 bis 26000 aufrechterhalten. Das Ergebnis davon ist eine erhöhte Gewinnung des öls oder Bitumens aus der Formation.
Beispiel 2 Unter Verwendung des Sandes und von Kästen entsprechend Beispiel 1 wurde eine Reihe von Versuchen gefahren. Die Kästen wurden genau wie in der in Beispiel 1 geschilderten Weise mit Sand gepackt.
Bei einem typischen Versuch wurde der Druck während der Versuchsdauer auf 21 kg/cm2 gehalten. Die Niedrigtemperaturoxidation wurde durch gleichzeitiges Einblasen von Luft und Dampf bei einer Temperatur von etwa 2140C, d.h.
der Temperatur von gesättigtem Dampf, in Gang gesetzt.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.
Tabelle Förderge-Einblas- Einblas- schwindig- Gewin-Eingeblasenes druck in temperatur Dauer keit a nung in Versuch Fluidum kg / cm2 in °C in Std. in kg/Std. % 1 Dampf 21 214 9 0,254 22 b 2 Dampf c 21 214 6,5 0,236 22 b 3 Luft/Dampf d 21 214 7,5 0,449 30 b 4 Luft/Dampf e 21 214 25 0,449 47 a Bei 14 %iger Gewinnung b Normalerweise bei einer Wasserförderung von 96 % beendet.
c Durchtränkungsdauer nach 3 Std. unter Druckabfall; anschließendes Einblasen von Dampf d Ohne Durchweichungsperiode e Nach 15 Std. Zyklus mit 20-minütiger Einblasung; 20 Minuten Durchweichen und 10 Minuten Abziehen für eine Dauer von 10 Std.
Die Ergebniaße zeigen, daß bei Verwendung von Luft und Dampf (Versuche 3 und 4) die Gewinnungsgeschwindigkeit am Punkt einer 14 eigen Gewinnung stark steigt und daß auch die Gesamtfördermenge im Vergleich zur bloßen Verwendung von Dampf (Versuche 1 und 2) erhöht ist.
Die Einschaltung von Durchweichperioden, in denen die Luft länger mit dem Bitumen reagieren kann (Versuch 4), erhöht die Gesamtfördermenge aus dem betreffenden Versuch stark.
Der Verbindungsweg kann derart auselegt werden, daß er Dampf und Luft aufnimmt und folglich eine heiße Zone, wie sie für das Fließen von Bitumen notwendig ist, entsteht.
Der Weg kann durch übliches hydraulisches Brechen oder durch Verwendung von Lösungsmitteln erzeugt werden.
Das sauerstoffhaltige Gas kann aus Luft, angereichertem Sauerstoff oder praktisch reinem Sauerstoff bestehen. Angereicherter Sauerstoff umfaßt auch Sauerstoff in Mischung mit einem nicht kondensierbaren Inertgas, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Ab- bzw. Rauchgas. Der Dampf kann entweder gesättigt oder überhitzt sein, vorzugsweise sollte er eine Temperatur im Bereich von etwa 1210 bis 2600 c aufweisen.
Zusammenfassend lassen sioh erfindungsgemäß Schweröle oder Bitumen aus unterirdischen Formationen durch Ausbildung eines Fluidumverbindungswegs zwischen zwei die Formation durchteufenden Bohrungen und anschließendes Einblasen einer Mischung eines sauerstoffhaltigen Gases und von Dampf ur Erwärmung des Verbindungsweges durch Niedrigtemperaturverbrennung bei einer Temperatur im Bereich von 1210 bis 2600C gewinnen. Nach dem Einblasen der Mischung werden die Bohrungen geschlossen, damit der vorhandene Sauerstoff bei der Umsetzung mit dem Bitumen verbraucht und die Wärme in der Formation verteilt wird.
Schließlich werden die Bohrungen auf förderung umgeschaltet. Der ganze Zyklus kann, nachdem die Fördermenge abgesunken ist, erneut in Gang gesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen Kohlenwasserstoff führenden Formation die durch mindestens eine Einblasbohrung und mindestens eine Förderbohrung durchteuft ist und bei der zwischen den Bohrungen eine Fluidumverbindung besteht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß man a) über die Einblasbohrung eine Mischung aus Dampf und einem sauerstoffhaltien Gas bei einer temperatur entsprechend der Sittigungstemperatur für gesättigten Dampf beim Druck der betreffenden Formation einbläst und daß man b) die Kohlenwasserstoffe aus der Förderbohrung auffängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß das sauerstoffhaltige Gas Sauerstoff, Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Ab- oder Rauchfzas oder eine Mischung derselben umfaßt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Formation zunächst unter einen Druck setzt, bei der die Temperatur von gesättigtem Dampf im Bereich von 1210 bis 260 0C liegt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man gesättigten Dampf verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Temperatur des gesättigten Dampfes im Bereich von 1210 bis 260°C liegt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man a) die Mischung aus Dampf und sauerstoffhaltigem Gas bei einer Temperatur im Bereich von 1210 bis 2600C einbläst, b) das Einblasen der Mischung so lange fortsetzt, bis nicht umgesetzter Sauerstoff an der örderbohrung erscheint, c) die beiden bohrungen schließt, damit der Sauerstoff des sauerstoffhaltisen Gases bei einer Niedristemperaturoxidationsreaktion mit den Kohlenwasserstoffen in der formation verbraucht wird und d) schließlich aus der börderbohrung die Kohlenwasserstoffe entnimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß man die Stufen a) bis d) wiederholt, wenn die Kohlenwasserstoffentnahme sinkt.

8. Verfahren nach Ansprüchen 6 und/oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man sowohl aus der Pinblasbohrung als auch aus der TörderbohrunC nach der Verschlußperiode (Kohlenwasserstoffe) entnimmt

9. Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß man gesättigten Dampf verwendet.

10. Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß man überhitzten Dampf verwendet.