DE2830646C2

DE2830646C2 - Verfahren zur Gewinnung von viskosem Erdöl aus unterirdischen Formationen

Info

Publication number: DE2830646C2
Application number: DE19782830646
Authority: DE
Inventors: Philip John Calgary Alberta Cram; David Arthur Alberta Redford
Original assignee: Texaco Exploration Canada Ltd
Current assignee: Texaco Exploration Canada Ltd
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1984-04-26
Also published as: YU209178A; BR7806212A; DE2830646A1

Description

1. die Formation um sämtliche Bohrungen herum aufbricht, wobei die Aufspaltungen im unteren Teil der Formation erfolgen und sich mindestens über einen Teil des Abstands zwischen '5 den Bohrungen erstrecken;

2. die Aufbrechzone um mindestens eine der Bohrungen herum ein viskoses Erdöl beweglich machendes Fluid injiziert und zur Erhöhung der Durchlässigkeit der aufgebrochenen Zone das -° Fluid und Erdöl aus dieser Zone rückgewinnt und

3. zur Ausbildung eines eine hohe Durchlässigkeit aufweisenden Verbindungswegs zwischen den Bohrungen die Stufe 2 wiederholt.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 — 19, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Verringerung der Strömungsrate der Fluide aus der Förderbohrung auf einen Wert unter 50% o'er Jo Strömungsrate des in die Injektionsbohrung injizierten dampfhaltigen Fluids die Temperatur des aus der Formation an der Förderbohrung geförderten Fluids mißt und die gedrosselte Injektion des Fluids für die thermische Gewinnung in die I njektionsbohrup.g und die gedrosselte Förderung von Fluiden aus der Förderbohrung so lange fortsetzt, bis die Temperatur des geförderten Fluids die Temperatur von gesättigtem Dampf bei Formationsdruck annimmt, und daß man danach die Stufe f durchführt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe der Injektion von dampfhaltigem Fluid und der Förderung von Fluiden mit einer Rate von unter 50% der Rate der Injektion von Heizfluid fortsetzt, bis die Temperatur der geförderten Fluide einen Wert erreicht, der mindestens 13,9°C t.-nter der Temperatur von gesättigtem Dampf beim Druck des der Förderbohrung benachbarten Teils der Formation liegt.

22. Verfahren nach den Ansprüchen 1—21, dadurch gekennzeichnet, daß man Stufe c beginnt, bevor 4 Porenvolumina Dampf in die Formation injiziert sind.

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Die Erfindung betrifft ein Ölgewinnungsverfahren, insbesondere ein Verfahren zur Gewinnung von viskosem öl oder viskosem Erdöl aus unterirdischen Lagerstätten derselben einschließlich Teersandlagern. Bei diesem Verfahren gelangt vornehmlich Dampf zum Einsatz, wobei man sich spezieller Injektionskomprimier- und häufiger Absenkzyklen bedient. Damit wird bald nach Beginn der Dampfinjektion begonnen. Gegebenenfalls kann anstelle der Verwendung von Dampf alleine die Dampfinjektion von einer Injektion eines sauerstoffhaltigen Gases, z. B. von Luft oder eines leichten Kohlenwasserstoffes mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen begleitet werden.

Bekanntlich existieren überall in der Welt zahlreiche unterirdische, Erdöl führende Formationen, aus denen das Erdöl in üblicher Weise nicht gewonnen werden kann, da das darin enthaltene Erdöl so viskos ist, daß es bei Formationstemperatur und -druck nahezu unbeweglich ist Das extremste Beispiel rür viskoses Erdöl enthaltende Formationen ist der sogenannte Teersand bzw. eine ölsandablagerung, wie sie im wesentlichen Teil der Vereinigten Staaten und in Nordalberta, Kanada, sowie in Venezuela vorkommen. Andere geringe Lagerstätten existieren bekanntlich in Europa und Asien.

»Teersande« werden häufig als Sande definiert die mit einem hochviskosen Rohölmaterial, das mit üblichen Fördermaßnahmen nicht in natürlichem Zustand durch eine Bohrung gefördert werden kann, gesättigt sind. Das in Teersandlagerstätten enthaltene Erdöl ist in der Regel in hohem Maße von bituminöser Art. Bei dem Sandanteil handelt es sich um einen feinkörnigen Quarzsand, der mit einer Wasserschicht überzogen ist. Den Porenraum zwischen den mit Wasser benetzten Sandkörnchen nimmt weitgehend viskoses, bituminöses Erdöl ein. Manchmal ist im Porenraum auch eine geringe Menge Gas enthalten. Die Sandkörnchen sind bis zu einem Porenvolumen von etwa 35% entsprechend einem Sandgewicht von etwa 83 Gew.-% gepackt. Der Rest des Materials besteht aus bituminösem Erdöl und Wasser. Die Summe aus bituminösem Erdöl und Wasser beträgt in der Regel etwa 17 Gew.-%, wobei der bituminöse Erdölanteil von etwa 2 bis etwa 16 Gew.-% variiert.

Die Sandkörnchen sind in der Formation in Teersandablagerungen dicht gepackt, sie sind jedoch in der Regel nicht verfestigt. Die API-Schwere von bituminösem Erdöl reicht von etwa 5 bis etwa 8, das spezifische Gewicht bei einer Temperatur von 15,6⁰C von etwa 1,006 bis etwa 1,027. Die Viskosität von in Teersandlagerstätten in der Alberta-Region gefundenem bituminösem Erdöl liegt im Bereich von einigen Millionen Centipoise bei Formationstemperatur (in der Regel etwa 4,4° C).

Obwohl aus Teersandlagerstäiten durch bergmännischen Abbau etwas Erdöl gewonnen werden kann, ist dies lediglich bei in relativ geringer Teufe liegenden Lagerstätten möglich. Über 90% der bekannten Teersandlagerstätten dürften derzeit für einen solchen Abbau zu tief liegen. Es muß aus diesem Grunde eine in-situ-Trennung von bituminösem Erdöl im Rahmen eines auf tiefe unterirdische und von Bohrungen durchteufte Formationen anwendbaren Verfahrens entwickelt werden, wenn aus zum bergmännischen Abbau zu tiefen Lagerstätten merkliche Mengen an bituminösem Erdöl gewonnen werden sollten. Bisher bekannte Verfahren bestehen in einer Dampfinjektion, einer in-situ-Verbrennung, Lösur.gsmiuelaustreibverfahren und Dampfemulgationsaustreibverfahren.

Aus der CA-PS 10 04 593 ist ein zur Gewinnung von viskosem Erdöl aus den Peace River-Ölsandlagerstätten in Alberta durchzuführendes Verfahren bekannt (vgl. die Ausgabe vom 3. Juli 1974 »Edition of the Daily Oil Bulletin«). Bei diesem Verfahren erfolgen eine Dampfinjektion und ein Unterdrucksetzen. Hierbei wird unter Aufrechterhaltung einer, wenn überhaupt, höchstens geringfügigen Förderung lange Zeit Dampf eingeblasen, und zwar solange, bis der Dampfdruck in der Formation auf 56 — 77 kg/cm² angestiegen ist. Anschließend wird

die Formation längere Zeit »durchweicht« oder »durchtränkt«, um die in die Formation in Form von Dampf injizierte thermische Energie maximal auszunutzen, und zwar so weit, um die Viskosität praktisch des gesamten Öls in der Formation auf einen sehr niedrigen Wert, bei dem das öl ohne Schwierigkeiten fließt, zu erniedrigen. Nach Beendigung der Injektion und des »Durchtränkens« kann mit der Förderung begonnen werden. Vermutlich dauert es mehrere Jahre, bis jeder Injektions- und Durchtränkzyklus beendet ist.

Aus der US-PS 31 55 160 ist ein an einer einzigen Bohrstelle durchgeführtes und lediglich mit einer Dampfinjektion arbeitendes Gegentaktverfahren bekannt. Hierbei werden abwechselnd Komprimier- und

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Aus den US-PS 39 76 137, 39 78 925 und 39 93 132 ist eine Luft/Dampf-Injektion im Rahmen eines bei niedriger Temperatur durchgeführten gesteuerten Oxidationsverfahrens zur Gewinnung von viskosem öl bekannt.

Aus der US-PS 37 71598 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation, die von einer Injektionsbohrung und mindestens einer Produktionsbohrung durchteuft ist, bekannt, nach dem mobilisierendes Fluid, wie z. B. Dampf, durch Injektionsbohrung und in die Formation injiziert wird. Die Injizierung wird bei einem vorbestimmten Druck und während eines Zeitraums fortgesetzt, der zum Durchbruch des mobilisierenden Fluids durch die Produktionsbohrung ausreicht. Danach wird der Druck erhöht und die Kohlenwasserstoffe aus der Formation gefördert, während man den erhöhten Druck ^J5 auf die Formation aufrechterhält. Die Erhöhung des Drucks auf die Produktionsformation nach dem Durchbruch wird durch Drosselung des Ausflusses des Produktionsfluids durch die Produktionsbohrung aufrechterhalten, während die Injektion des mobilisierenden Fluids fortgesetzt wird, und/oder durch Injektion eines anderen Fluids die Ummantelung der Produktionsbohrung hinunter, während man die Injektion des mobilisierenden Fluids fortsetzt. Die Injektion des mobilisierenden Fluids beim erhöhten Druck kann auch fortgesetzt werden, bis ein Durchbruch durch eine andere Produktionsbohrung auftritt, die die Formation durchteuft, wobei der durch die vorgenannten Maßnahmen auf die Formation aufgebrachte erhöhte Druck die Kanalwirkung erhöht und damit die Wirksamkeit des Verfahrens verbessert.

Trotz zahlreicher bekannter Verfahren zur Gewinnung viskosen Erdöls aus unterirdischen, viskoses Erdöl führenden Formationen einschließlich tiefer Teersandlagerstätten gibt es derzeit noch keine wirtschaftlich erfolgreiche Nutzungsmöglichkeit tiefer Lagerstätten durch eine in-situ-Abtrennung. Im Hinblick auf die Tatsache, daß es enorme Reserven in Form viskoses Erdöl führender Lagerstätten gibt (die Schätzungen für die Athabasca-Teersandlagerstätten reichen bis zu 700 Milliarden Barrel Erdöl), besteht immer noch das Problem, daß bisher kein wirksames und wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von viskosem bituminösem Erdöl aus tiefen Teersandlagerstätten zur Verfügung steht

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung eines solchen Verfahrens. Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind den Ansprüchen 2 —22 zu entnehmen.

Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäß viskoses Erdöl, z. B. das in Teersandlagerstätten gefundene hochviskose bituminöse Erdöl, unter Verwendung eines Fluidums zur thermischen Gewinnung aus Dampf, Mischungen aus Dampf und Sauerstoff oder einem Gasgemisch, einschließlich von freiem Sauerstoff, vorzugsweise Luft, oder ein Gemisch aus Dampf und einem leichten Kohlenwasserstoff mit 3— ^Kohlenstoffatomen daraus in wirksamer Weise gewonnen werden kann. Das Verfahren gemäß der Erfindung bedient sich eines speziellen Programms zur Durchführung von Zykler, zurr. Ur.terdrucksetzen der Formation und raschem Absenken. Vorzugsweise beginnt man mit diesen Zyklen zu einem frühen Zeitpunkt während der Injektion des Fluids zur thermischen Gewinnung. Vorzugsweise wird das Fluidum zur thermischen Gewinnung in eine eine angemessene Verbindung zwischen mindestens einer Injektionsbohrung und mindestens einer davon im Abstand befindlichen Förderbohrung aufweisende Formation injiziert. Wenn noch keine angemessene Verbindung besteht, sollte in der Formation in geeigneter Weise ein solcher Verbindungsweg hergestellt werden, bevor mit dem Komprimieren und raschen Absenken begonnen wird. Wenn gewährleistet ist, daß ein Verbindungsweg besteht, sollte dieser durch Injizieren von Dampf oder eines Gemische aus Dampf und Luft oder aus Dampf und einem Kohlenwasserstoff (in den Verbindungsweg) aufgeheizt und aus der Förderbohrung solange ein ungedrosselter Fluidstrom strömen gelassen werden, bis aus der Förderbohrung Frischdampf zu strömen beginnt. Nachdem das Fluid zur thermischen Gewinnung in die Injektionsbohrung bei einem Druck unter dem Druck, der einen Bruch des Deckgesteins über der Teersandlagerstätte bedingt, injiziert. Während dieses zweiten Teils des Zyklus wird die Fluidförderung aus den Förderbohrungen gedrosselt, um den Druck in der Nähe der Förderbohrung über dem Dampfdruck des Dampfes zu halten. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß an der Förderbohrung lediglich Flüssigkeiten gefördert werden. Die Strömungsrate der aus der Förderbohrung geförderten Fluide wird auf einen Wert unter 50%, vorzugsweise unter 20% der Injektionsvolumenströmungsrate beschränkt bzw. gedrosselt. Unter Überwachung des Formationsdrucks nahe der Förderbohrung wird der zweite Teil des Zyklus so lange fortgesetzt, bis der Druck nahe der Förderbohrung auf

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dem das Fluid zur thermischen Gewinnung in die Injektionsbohrung injiziert wird, steigt Wenn der Druck an der Förderbohrung einen Wert von mindestens 60, vorzugsweise von mindestens 80% des Drucks, mit dem das Fluid für die thermische Gewinnung in die Injektionsbohrung injiziert wird, erreicht hat und die Temperaturen der geförderten Fluida nahe der Sättigungstemperatur von Dampf bei diesem Druck liegen (zu diesem Zeitpunkt beginnt etwas Dampf aus der Injektionsbohrung auszutreten), wird die zweite Injektionsphase des Zyklus beendet Der dritte Teil des Zyklus besteht in einer Verminderung des Injektionsdrucks auf einen Wert bei dem die Strömungsrate des Fluids für die thermische Gewinnung in die Formation über die Injektionsbohrung auf einen Wert unter 50, vorzugsweise unter 20% der ursprünglichen Fluidinjektionsrate vermindert wird.

Gleichzeitig werden nach öffnung der Förderbohrung die Fluide aus dieser in der maximal sicheren Menge austreten gelassen. Die Drosselung der Förderrate erfolgt gegebenenfalls lediglich dann, wenn es für den Schutz der Anlage erforderlich ist. Die Förderphase wird solange fortgesetzt, bis aus der Förderbohrung Fluid mit relativ hoher Volumengeschwindigkeit ausströmen. Während der Endphase des Absenkzyklus kann gegebenenfalls zur Erhöhung der Fluidförderrate gepumpt werden. Nachdem der Fluidstrom aus der Förderbohrung auf einen Wert unter 50, vorzugsweise unter 20% der Strömungsrate zu Beginn der dritten Phase des Zyklus gesunken ist, wird die dritte Phase beendet und mit einem anderen zum ersten Zyklus nahezu identischen weiteren Zykius begonnen. Diese Zyklusfolge wird während des Rests des Ausfließens fortgesetzt, bis die gewünschte ölgewinnung erreicht ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 die prozentuale ölgewinnung gegen die Dampfporenvolumina bei zwei Versuchen, wobei bei einem Versuch Dampf gerade durchströmt und beim anderen Versuch ein Dampfstrom strömen gelassen wird, während bereits frühzeitig wiederholte Komprimier- und Absenkzyklen durchgeführt werden;

F i g. 2 die prozentuale ölgewinnung gegen die Dampfporenvolumina für einen Versuch mit Dampf und mehrere Versuche mit Gemischen aus Dampf und Luft in geradem Durchsatz und von Versuchen, bei denen frühzeitig mehrere Komprimier- iind Absenkzyklen durchgeführt werden und

F i g. 3 die ölgewinnung gegen die Dampfporenvolumina für sechs Versuche mit Dampf, Dampf/Propan und Dampf/Pentan im geraden Durchsatz und bei Versuchen, bei denen frühzeitig Komprimier- und Absenkzyklen durchgeführt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich am besten bei einer unterirdischen, viskoses öl führenden Formation, z. B. einer Teersandlagerstätte, in der für Dampf und sonstige Fluida eine angemessene natürliche Durchlässigkeit herrscht oder in der vor der Durchführung des Hauptteils des Verfahrens gemäß der Erfindung ein geeigneter Verbindungsweg bzw. eine geeignete Zone hoher Fluiddurchlässigkeit erzeugt *⁵ wird, durchführen. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann an einer Formation mit nur zwei voneinander im Abstand angeordneten Bohrungen, die beide mit der Formation in Fluidverbindung stehen und von denen eine als Injektionsbohrung und die andere als Föruerbonrung ausgestaltet isi, stehen, durchgeführt werden. Üblicherweise erreicht man optimale Ergebnisse bei mehr als zwei Bohrungen. Diese werden vorzugsweise in bestimmtem Muster angeordnet, wie dies auf dem Gebiet der ölförderung bekannt ist. Ein derartiges Muster ist beispielsweise ein Fünfpunktmuster, bei dem eine Injektionsbohrung von vier Förderbohrungen umgeben ist Ein anderes Muster ist die in-Linie-Treibanordnung, bei der eine Reihe aufeinander ausgerichteter Injektionsbohrungen und eine Reihe aufeinander ausgerichteter Förderbohrungen vorgesehen sind. Dies dient dem Zweck einer Verbesserung des horizontalen Spülgrades.

Wenn in Erfahrung gebracht ist, daß die Formation (bereits) eine ausreichende Anfangsdurchlässigkeit oder natürliche Durchlässigkeit aufweist, um mit akzeptabler Rate in die Formation eingeblasenen Dampf oder ein sonstiges Fluid ohne die Gefahr einer Verstopfung oder einer sonstigen das Strömen des Fluids verhindernden Erscheinung durch die Formation zu den im Abstand angeordneten Bohrungen fließen zu lassen, kann das im folgenden noch näher erläuterte Verfahren ohne Vorbehandlung der Formation durchgeführt werden. In der Regel reicht die Durchlässigkeit viskoser Formationen nicht aus, um eine direkte Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu ermöglichen. Insbesondere im Falle von Teersandlagerstätten ist es üblicherweise zunächst erforderlich, durch schrittweise Vorbehandlung der Formation die Durchlässigkeit der gesamten Formation oder eines Teils derselben zu erhöhen. Zahlreiche derartige Verfahren sind bekannt. Hierbei erfolgt beispielsweise ein Brechen mit nachgeschaiteter Expansionsbehandiung der Bruchstellen zur Bildung einer Bohrung-zu-Bohrung-Verbindungszone. Dies geschieht beispielsweise durch Injektion wäßriger emulgierender Fluide oder Lösungsmittel in eine oder beide Bohrungen), die dann wiederholt in die Bruchzonen eindringen, bis eine angemessene Verbindung zwischen den Bohrungen erstellt ist. In einigen Fällen reicht es aus, in eine Bohrung ein nicht-kondensierbares Gas, wie Luft, Stickstoff oder einen gasförmigen Kohlenwasserstoff, wie Metahn, zu injizieren und aus der davon entfernten Bohrung Fluide zu fördern, bis in der Formation vorhandene bewegliche Flüssigkeiten verdrängt sind und sich eine gasgespülte Zone gebildet hat. Danach kann in die vorher gasgespülte Zone ohne die Gefahr einer Verstopfung der Formation sicher Dampf injiziert werden. Ein Verstopfen erfolgt vermutlich in den Fällen einer Dampfinjektion, da durch den injizierten Dampf beweglich gemachtes viskoses Erdöl eine ölbank bildet, sich von der Dampfbank zu kälteren Teilen der Formationen bewegt und danach an einer Stelle ferne der Stelle in der Formation, an der Dampf injiziert wird, abkühlt und unbeweglich wird. Auf diese Weise wird ein weiterer Fluidstrom durch den verstopften Teil der Formation verhindert. Unglücklicherweise wird, wenn einmal eine Bank aus unbeweglichem Bitumen durch ausreichende Abkühlung unbeweglich geworden ist, eine Nachbehandlung ausgeschlossen, da Dampf oder sonstige Fluide, die Bitumen beweglich machen können, nicht mehr durch den verstopften Teil der Formation zum Inberührunggelangen mit den eingeschlossenen Materialien injiziert werden können. Somit ist also ein solcher Teil der Formation für eine weitere ölgewinnung verloren. Folglich ist es also bei diesem oder einem sonstigen Verfahren, bei dem erhitzte Fluide, z. B. Dampf, in eine niedrige Durchlässigkeit aufweisende Teersandlagersiätten injiziert werden, von wesentiicher Bedeutung eine Bohrung-zu-Bohrung-Verbindung herzustellen.

Soweit die horizontale Lage des Verbindungskanals gesteuert werden kann, wie dies beispielsweise bei einer Ausdehnung einer Bruchzone zu einem Verbindungsweg zwischen im Abstand angeordneten Bohrungen der Fall ist, wird der Verbindungsweg vorzugsweise im unteren Teil der Formation, vorzugsweise an ihrem Boden vorgesehen. Dies ist deshalb zweckmäßig, weil das erhitzte Fluid das viskose Erdöl beweglich macht, und zwar an der Stelle der Formation, die unmittelbar an dem Kanal liegt, der das beweglich gemachte viskose Erdöl zu dem erwärmten und eine hohe Durchlässigkeit aufweisenden Verbindungsweg ableitet In diesem wird das viskose Erdöl dann ohne Schwierigkeit in Richtung der Förderbohrung hin vorwärtsgetrieben. Es hat sich gezeigt daß es einfacher ist, viskoses Erdöl aus einem Teil einer Formation oberhalb des Verbindungsweges

auszutreiben als aus der Stelle der Formation unterhalb des Verbindungsweges.

Wenn der Verbindungsweg einmal hergestellt ist, wird vorzugsweise die Temperatur auf einen Wert über dem Dampfdruck des bei dem später noch beschriebenen Verfahren verwendeten Lösungsmittels erhöht. Dies erfolgt üblicherweise durch Injektion von Dampf jn den Verbindungsweg. Häufig erfolgt bei dem zur Erzeugung des Verbindungswegs durchgeführten Verfahren gleichzeitig eine Erwärmung des Sands oder der sonstigen Formationsmineralien in dem Weg auf der: gewünschten Temperaturbereich, und zwar insbesondere dann, wenn man zur Erzeugung des Verbindungswegs Dampf injiziert. Die Kritizität des Vorhitzens des Verbindungswegs sinkt mit zunehmender Durchlässigkeit des Verbindungswegs, da in eine hohe Durchlässigkeit aufweisenden Verbindungswegen eine geringere Wahrscheinlichkeit zur Verstopfung besteht.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht in einer Reihe von Zyklen, wobei sich jeder Zyklus aus drei Teilen zusammensetzt. Der erste Teil besteht im Vorwärmzyklus und dann in einer Injektion von Dampf, eines Gemischs aus Dampf und Luft oder einem sonstigen freien Sauerstoff enthaltenden Gas oder eines Gemischs aus Dampf und einem C3—C^-Kohlenwasserstoff, in den Verbindungsweg, dem Strömenlassen der Fluide längs des Verbindungswegs und in einer ungedrosselten Förderung aus der Förderbohrung und zwar solange, wie lediglich Flüssigkeiten gefördert werden. Die erste, nämlich die Vorwärmphase, sollte dann abgebrochen werden, wenn an der Förderbohrung in Dampfphase befindlicher Dampf erscheint.

Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung kann entweder gesättigter oder überhitzter Dampf verwendet werden. Die bevorzugte Dampfqualität ^j3 reicht von 75 bis etwa 95%.

In der zweiten Stufe eines Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung wird mit der Dampfinjektion (wie in der ersten Stufe) fortgefahren, die Fluidförderung wird jedoch zurückgedrängt bzw. gedrosselt. Der optimale Grad, auf den die Ströme der Fluide aus Förderbohrungen in der zweiten Stufe beschränkt oder gedrosselt werden soll, läßt sich auf vielfältige Weise ermitteln. Es reicht manchmal aus, die Förderrate so weit zu vermindern, daß die gewünschte oder auch maximale Fluidförderung ohne gleichzeitige Förderung von in der Dampfphase befindlichem Dampf erfolgt. Vorzugsweise sollten die Förderrate und der Druck in oder nahe der Förderbohrung überwacht werden. Die Strömungsrate der Fluide aus der Förderbohrung soll auf einen Wert unter 50, vorzugsweise unter 20% der Rate, mit der der Dampf in die Injektionsbohrung injiziert wird, gedrosselt werden. Der Druck in der Formation nahe der Förderbohrung steigt dann an, und zwar zunächst langsam. Wenn der Druck der Förderbohrung einen Wert zwischen 60 und 95, vorzugsweise von mindestens 80% des Drucks, mit dem der Dampf über die Injektionsbohrung in die Formation injiziert wird, erreicht hat, ist die zweite Stufe beendet. Wenn beispielsweise der Dampfinjektionsdruck 28 kg/cm² beträgt, sollte die Fluidströmungsrate an der Förderbohrung so weit gedrosselt werden, daß der Druck in der Formation nahe der Förderbohrung auf einen Wert von mindestens 16,8, vorzugsweise von mindestens 22,4 kg/cm² (60—80% des Injektionsdrucks) steigt, Üblicherweise steigt der Druck nahe der Förderbohrung nach und nach mit steigendem Formationsdruck (was auf die nicht gedrosselte Dampfinjektion und den stark gedrosselten Fluidstrom aus der Förderbohrung zurückzuführen ist). Folglich erreicht also der Druck an der Förderbohrung lediglich nahe dem Ende des zweiten Teils des Zyklus die angegebenen Werte.

Ein weiteres Verfahren zur Ermittlung des Endpunkts des zweiten Teils des Zyklus besteht in einer Messung der Temperatur der aus der Förderbohrung geförderten Fluide. Beendet wird dann der zweite Teil des Zyklus, wenn die Temperatur des geförderten Fluids die Sättigungstemperatur von Dampf bei mindestens 13,9⁰C unter der Sättigungstemperatur von Dampf bei Formationsdruck nahe der Förderbohrung erreicht. Dies läßt sich am Ende des zweiten Teils des Zyklus durch Förderung einer geringen Menge von in der Dampfphase befindlichem Dampf oder Frischdampf aus der Förderbohrung feststellen.

Wenn der dritte Teil des Zyklus begonnen wird, werden sowohl die Injektion als auch Förderung drastisch verändert. Die Drosselung des Fluidstroms aus der Förderbohrung wird aufgehoben und Fluid aus den Förderbohrungen mit der maximal sicheren Strömungsrate gefördert. Dies heißt, daß der Fluidstrom aus der Förderbohrung lediglich dann gedrosselt wird, wenn dies für die Sicherheit der Anlage und die Betriebssicherheit erforderlich ist und dann auch nur soweit, bis dieser Grad an Sicherheit erreicht ist. Gleichzeitig wird die Injektionsrate des Dampfes auf einen sehr geringen Wert verringert, und zwar im wesentlichen so weit, daß ein Rückstrom der Fluide aus der Formation in die Injektionsbohrung verhindert wird. Üblicherweise wird die Injektionsrate auf einen Wert unter 50, vorzugsweise unter 20% der ursprünglichen Fluidinjektionsrate verringert. Dies stellt sicher, daß zu jedem Zeitpunkt von der Injektionsbohrung zur Förderbohrung ein positiver Druckgradient existiert. Gleichzeitig wird hierdurch eine maximal effektive Ausnutzung des in hohem Maße vorteilhaften Absenkteils des Zyklus ermöglicht.

Die dritte Phase, nämlich der Absenkteil des Zyklus wird solange durchgeführt, wie Fluide mit akzeptabler Rate aus der Förderbohrung weiter ausströmen oder gepumpt werden können. Wenn die Fluidströmungsrate auf einen Wert unter 50, vorzugsweise unter 20% der Anfangsfluidströmungsrate der Förderbohrungen gesunken ist, kann der Absenkzyklus beendet und mit einem zweiten dreistufigen Dampfinjektions-Komprimier-Absenk-Zyklus ähnlich dem beschriebenen begonnen werden. Die erste, nämlich die Vorwärmstufe des zweiten Zyklus und der folgenden Zyklen erfordert zur Beendigung in der Regel weit weniger Zeit als beim ersten Zyklus.

Das Olgewinnungsverfahren wird unter Wiederholung der Zyklen aus Aufwärmen, Unterdrucksetzen bei gedrosselter Förderung und anschließenden Absenkzyklen mit stark verminderten Injektionsraten solange fortgesetzt bis der Ölgewinnungsgrad zu sinken beginnt. Dies zeigt sich durch eine Verminderung des Öl/Wasser-Verhältnisses der geförderten Fluide.

Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht das in die Formation injizierte Fluid aus einem Gemisch aus Dampf und einem Alkalinisierungsmittel, vorzugsweise einem Alkalimetallhydroxid, wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxid. Es kann auch Ammoniumhydroxid verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird gesättigter Dampf mit einer Dampfphase und einer flüssigen (aus heißem Wasser bestehenden) Phase, die üblicherweise 1,0 bis 20,0Gew.-% des Gesamtfluids ausmacht

verwendet. Das Alkalinisierungsmittel ist in der flüssigen Phase gelöst. Dessen Konzentration soll 0,05-5,0, vorzugsweise 0,1 — 1,0 Gew.-% betragen. Die Anwesenheit des Alkalinisierungsmittels begünstigt die Bildung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, deren Viskosität weit niedriger ist als die Viskosität des Formationserdöls. Diese Emulsion läßt sich beträchtlich leichter durch die Formation vorwärtstreiben als nicht emulgiertes viskoses Erdöl.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht das in die Formation injizierte Fluid für die thermische Gewinnung aus einem Gemisch aus entweder gesättigtem oder überhitztem Dampf und einer inerten, insbesondere nicht-oxidierenden, nicht-konder.sierbaren gasformigen Substanz, beispielsweise einer Substanz, die bei Formationsdruck und -temperatur gasförmig bleibt. Geeignete nicht-kondensierbare, inerte Gase sind Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff, Methan, Äthan und Mischungen derselben einschließlich von Heizgas oder Abgas. Das bevorzugte Verhältnis von nicht-kondensierbarem Gas zu Dampf beträgt 0,0028—0,566 m³ Gas/Barrel Dampf (als Wasser). Der Zweck des Vermischens des nicht-kondensierbaren Gases mit Dampf ist die Verhinderung des Entstehens einer Gesamtflüssigkeitsblockade des viskosen Erdöls und/ oder Dampf-Kondensats durch Offenhalten von Strömungskanälen, durch die Dampf durch die Formation einschließlich irgendwelcher Ansammlungen flüssigen Dampfkondensats und/oder abgekühlten Erdöls strömen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung kann der Dampf mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas gemischt werden, wobei dann ein bei niedriger Temperatur ablaufendes gesteuertes Oxidationsverfahren durchgeführt wird. Das bevorzugte Gas mit einem Gehalt an freiem Sauerstoff ist Luft, es können jedoch auch mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Gemische aus Sauerstoff und Inertgasen zum Einsatz gelangen. So können beispielsweise Gemische aus Sauerstoff mit Kohlendioxid verwendet werden. Aus Betriebs- und Kostengründen stellt in der Regel Luft das sauerstoffhaltige Gas der Wahl dar.

Das Verhältnis von Luft zu Dampf sollte im Bereich von 1,4 mVbbl. bis 18 mVbbl. Luft oder eines sonstigen freien Sauerstoff enthaltenden Gases pro Barrel Dampf, bezogen auf Flüssigwasseräquivalent liegen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis Luft zu Dampf 28 bis Il,3m³/bbl.

Wenn der Sauerstoffgehalt des sauerstoffhaitigcn Gases wesentlich vom normalen Sauerstoffgehalt der Luft abweicht, sollte das Verhältnis entsprechend eingestellt werden. Das Verhältnis freier Sauerstoff zu Dampf soll 035 bis 3,7, vorzugsweise 0,566 bis 23 mVbbl. Dampf betragen.

Durch Injizieren des Gemischs aus Dampf und Luft oder eines sonstigen freien Sauerstoff enthaltenden Gases mit dem gegebenen Luft/Dampf-Verhältnis in die Formation erfolgt längs des (der) sich durch die Formation und zwischen den Injektions- und Förderbohrungen erstreckenden Verbindungswegs (Verbindungswege) eine Niedrigtemperaturoxidation. Die Temperatur der Niedrigtemperaturoxidation reicht von etwa 121° bis 260°C. Die Injektion wird bei gedrosselter Förderung bis zum Ansteigen des Drucks auf den beschriebenen Wert aufrechterhalten. Während der Komprimierphase und der gegebenenfalls nachgeschalteten »Tränkperiode« wird bei der Niedrigtemperaturoxidationsreaktion Sauerstoff verbraucht. Die hierbei freigesetzte Wärme entweicht aus dem Verbindungsweg in die stärker mit öl gesättigten Teile der Formation nahe dem Weg. Ls ist ein einer Niedrigtem· peraturoxidationsreaktion eigener Vorteil, daß hierbei eine relativ geringere Menge des in der Formation enthaltenen Rohöls verbraucht wird als im Fall der üblicheren Hochtemperatur-in-situ-Verbrennungsreaktion, bei der Luft allein injiziert und das Rohöl verbrannt wird. Bei letzterem Verfahren fehlt die temperatursenkende Wirkung der gleichzeitigen Dampfinjektion. Der Unterschied wird besonders deutlich, wenn, wie erfindungsgemäß, das gesteuerte Oxidationsverfahren

■ - mit wiederholt durchgeführten Zyklen einer injektion bei gedrosselter Förderung zur Druckerhöhung und einer anschließenden Vollförderung unter stark verminderter Injektion zur Druckabsenkung kombiniert wird. Ein derartiges Verfahren, das mit einer Luftinjektion ohne Dampf zur Mäßigung der Reaktionstemperaturen während der Komprimierung arbeitet, ist ineffizient und führt zum Verbrauch übermäßig großer Mengen des in der Formation enthaltenen Erdöls. Weiterhin käme es bei der Druckabsenkung mter fast völliger Hinstellung der Luftinjektion im Falle, daß während des nächsten Zyklus zusammen mit der Luft kein Dampf injiziert wird, möglicherweise zu einem Aufhören der gesteuerten Oxidationsreaktionen. Unter den Bedingungen einer Niedrigtemperaturoxidation bildet sich eine bestimmte Menge schwerer bituminöser Fraktionen. Dieses Material wird durch den Sauerstoff nicht merklich verbraucht, so daß der Sauerstoff diese Ablagerung weitgehend nicht-umgesetzt umgehen und in der Formation weiter reagieren kann. Erfindungsgemäß läßt sich die zur Bewegung der Front durch die Formation erforderliche Sauerstoffmenge deutlich vermindern. Bei dieser Art einer gesteuerten Oxidationsreaktion kommt es anders als bei den bekannten Hochtemperaturverbrennungsreaktionen nicht zu einer Blockade infolge übermäßiger Verkokung oder Verkohlung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit der thermischen Krackung und Beweglichkeitsverbesserung vor der Front die abgebauten Kohlenwasserstoffe beweglich werden und in die jungfräuliche Formation gelangen. Dort können sie die an Ort und Stelle befindlichen Kohlenwasserstoffe verdünnen und deren Beweglichkeit verbessern. Dieser Verdünnungseffekt erstreckt sich über und/oder unter den Verbindungsweg

und trägt zu einer Austreibung von viskosem öl aus den vorn Verbindungsweg eniiernien Steilen der Formation bei.

Vermutlich läßt sich die durch die gleichzeitige Verwendung von Dampf und einem sauerstoffhaltigen

Gas auftretende Oxidation durch einen oxidativen Molekülabbau erklären. Hierbei handelt es sich nicht zwangsläufig um eine Verbrennung sämtlicher großer asphaltischer Moleküle, die bekanntlich in Teersanden enthalten sind. Der Mechanismus läßt sich als Spaltung

asphaltischer Molekülkomplexe zu Kohlenwasserstoffen relativ niedrigen Molekulargewichts größerer Beweglichkeit deuten. Der Molekülabbau kann von einer milden thermischen Krackung herrühren. Es hat sich gezeigt, daß diese Maßnahmen ohne Verwendung

von in die Bohrlöcher abgesenkten elektrischen Heizeinrichtungen oder Gasbrennern oder chemische Zündmaßnahmen die Niedrigtemperaturoxidation bzw. gesteuerte Verbrennung in Gang setzen.

Es ist erforderlich, daß in Kombination mit dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas gesättigter Dampf verwendet wird, da die Anwesenheit einer flüssigen Wasserphase zur Mäßigung der Reaktionstemperaturen und zum Aufrechterhalten der Niedrigtemperatur-Oxidationsreaktion nötig ist. Die bevorzugte Dampfqua-'ität reicht von 75 bis etwa 95%.

■ Der Druck, mit dem das Gemisch aus Dampf und Luft in die Formation injiziert wird, ergibt sich in der Regel aus dem Druck, bei dem ein Bruch des Deckgesteins oberhalb der Formation erfolgen würde (da der Injektionsdruck auf einem Wert unterhalb des Deckgesteinbruchdrucks gehalten werden muß). Andererseits kann die maximale Druckerzeugungsfähigkeit des für die Ölgewinnung zur Verfügung stehenden Dampfgenelators, wenn sie unterhalb des Bruchdrucks liegt, auf maximalen Injektionsdruck eingestellt werden. Zweckmäßigeiweise sollten der Dampf und die Luft mit der größtmöglichen Strömungsrate und dem maximal noch sicheren Druck, die mit den angegebenen Grenzwerten in Einklang stehen, injiziert werden. Die tatsächliche Rate der Fluidinjektion ergibt sich aus dem Druck und der Formationsdurchlässigkeit. Das Dampf/Luft-Gemisch wird mit der maximal erreichbaren Rate bei dem maximal noch sicheren Druck injiziert. Durch die vorherigen Ausführungen wird der Fall einer Injektion eines Dampf/Luft-Geinischs erläutert. Selbstverständlich erreicht man dieselben Ergebnisse auch durch gleichzeitige, jedoch getrennte Injektion von Luft und Dampf unter Bildung des Gemischs in der Formation nahe dem Punkt, an dem die Luft- und Dampfinjektion erfolgt. In ähnlicher Weise können Luft und Dampf auch in abwechselnden Luft- und Dampfschüben unter Gewährleistung einer Vermischung in der Formation injiziert werden. Wesentlich ist lediglich, daß in die J5 Formation ein Gemisch aus Luft und Dampf eingeführt wird. Wie dies geschieht, ist nicht kritisch.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung kann mit dem Dampf ein Kohlenwasserstoff, beispielsweise ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit 3—12 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung solcher Kohlen wassers toffe gemischt werden. Beispiele für verwendbare Kohlenwasserstoffe sind Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Undecan und Dodecan. Die ein höheres Molekulargewicht aufweisenden Kohlenwasserstoffe innerhalb des angegebenen Bereichs sind in der Regel wirksamer als die ein niedrigeres Molekulargewicht aufweisenden Kohlenwasserstoffe. Erfindungsgemäß eignen sich in hervorragender Weise gesättigte Kohlenwasserstoffe, einschließlich paraffinischer Kohlenwasserstoffe. Bevorzugte Lösungsmittel sind handelsübliche Gemische, wie natürliches Benzin, Naphtha, Kerosin und dergleichen. Ferner eignen sich auch noch handelsübliche Gemische mit Aromatenfraktionen.

Der Konzentrationsbereich für leichte Kohlenwasserstoffe in dem Kohlenwasserstoff/Dampf-Gemisch reicht von etwa 2 bis etwa 40, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-%.

In Kombination mit den Kohlenwasserstoffen kann *>° entweder gesättigter oder überhitzter Dampf verwendet werden. Die bevorzugte Dampfqualität reicht von 75% bis etwa 95%.

Zur Demoastration der Durchführbarkeit und der optimalen Betriebsbedingungen des Vcrlahrcns gemäß ^M der Erfindung werden die in den folgenden Beispielen näher beschriebenen Versuche gefahren. Die in den Beispielen 1, 3 und 5 beschriebenen Versuche werden in einem dreidimensionalen Simulatorkasten, der au einem Abschnitt eines Stahlrohrs besteht und einei Durchmesser von 45,7 cm und eine Länge von 38,1 cn aufweist, durchgeführt In den Kasten werden Bohrun gen eines Durchmessers von 2,5 cm eingeführt Eini Bohrung dient zur Fiuidinjektion, die andere zu Fluidförderung. Die beiden Bohrungen sind 7,5 cm voi der Kastenwand entfernt und bilden miteinander einei 180° Winkel. Das obere Ende des Kastens wird mi einem Kolben und einem Dichtungsring, mit deren Hilf« auf das in den Kasten gefüllte Teersandmaterial eir hydraulischer Druck ausgeübt werden kann, versehen Dies dient zur Simulierung eines Druckgesteindrucks wie er in einer tatsächlichen Formation auftritt.

Der Kasten wird bei jedem Versuch mit Teersandma terial, der durch bergmännischen Abbau der Athabasca Region der kanadischen Provinz Alberta erhalter wurde, gepackt. Zwischen den Bohrungen wird ein etw£ 3,1 mm starker und 5 cm breiter sauberer Sandweg al.« Verbindungsweg gebildet. Das Teersandmaterial wird dicht in den Kasten gefüllt und mit Hilfe von auf der Kolben am oberen Ende des Kastens ausgeübtem hydraulischen¹ Druck komprimiert, bis die Dichte und Durchlässigkeit des Teersandmaterials in etwa einer unterirdischen Teersandlagerstätte entspricht.

Beispiel 1

Beim ersten Versuch wird Dampf einer Qualität von etwa 100% in den Kasten injiziert, während mittels der Förderbohrung aus dem Kasten Fluide gefördert werden. Der Versuch wird »durchlaufend« gefahren, d. h. ohne Wiederholung der Zyklen »Komprimieren durch Dampfinjektion« bei gedrosselter Förderung und »rascher Förderung« zu Absenkzwecken. Durch die Kurve 1 der Fig. 1 wird die Gesamtölförderung als Funktion der Dampfporenvolumina angegeben. Es werder; etwa 7 Porenvolumina Dampf injiziert. Hierbei zeigt sich, daß selbst nach Injektion von 9 Porenvolumina Dampf lediglich etwa 33% des Öls gewonnen wurden. Bei Versuch 1 erfolgt keine Druckabsenkung.

Beim zweiten Versuch wird Dampf injiziert. Mit den Absenkzyklen wird frühzeitig im Zyklus begonnen. Aus Kurve 2 ergibt sich, daß die Gewinnung bei sämtlichen Werten an injiziertem Dampfvolumen besser ist als bei Versuch 1. Die endgültige ölgewinnung beträgt etwa 60%. Dies zeigt, daß, wenn mit der Absenkung frühzeitig in jeder Folge begonnen wird, bei dem Versuch mit Dampf und einem frühzeitigen Beginn der Komprimier- und Absenkzyklen eine etwa 50% höhere ölgewinnung möglich ist als bei einem entsprechenden unter Verwendung von Dampf durchgeführten Verfahren ohne frühzeitige Komprimier- und Absenkzyklen oder bei Beginn der Komprimier-Absenk-Zyklen erst zu einem spaten Zeitpunkt des Versuchs.

Die Versuchsergebnissc zeigen deutlich, daß die Anwendung einer Dampfinjektion bei der beschriebenen Folge aus Unterdrucksetzen durch Dampfinjektion bei gedrosselter Fluidförderung und anschließender verminderter Fluidinjektion bei Vollförderung aus der Förderbohrung einen deutlich verbesserten ölgewinnungsgrad zur Folge hat als die Verwendung von Dampf ohne frühzeitig begonnene Komprimier- und Absenkzyklcn. Darüber hinaus wurde gefunden, daß man die besten Ergebnisse erreicht, wenn mit den Absenkzyklen zum frühestmöglichen Zeitpunkt nach Beginn der Dampfinjektion in die Formation begonnen wird. Genauer gesagt, sollte mit dem ersten Absenken begonnen werden, bevor 4, vorzugsweise bevor die

ersten 2 Porenvolumina Dampf injiziert sind.

Die Gründe für diese merkliche Verbesserung sind noch nicht vollständig geklärt Vermutlich bedingen das Erwärmen und die anschließende Druckerniedrigung eine Verdampfung bestimmter Fluidkomponenten der Formation, z. B. des Wasserfilms auf den Sandkörnchen der Formation sowie ein niedrigeres Molekulargewicht aufweisender Kohlenwasserstoffe, die in dem Formationsrohöl von Hause aus vorkommen. Eine Verdampfung dieser Materialien führt zu einer Porenvergröße- Ό rung, welche die zum Austreiben des erwärmten und/oder verdünnten viskosen Erdöls aus dem oberhalb des Verbindungswegs liegenden Teil der Formation in den Verbindungsweg und anschließend durch den Verbindungsweg zur Förderbohrung, an dem es zur Erdoberfläche gefördert werden kann, benötigte Verdrängungsenergie liefert Ferner bewirkt die Durchführung der Absenkzyklen, insbesondere wenn sie zu einem früheren Zeitpunkt bei dem Dampf/Kohlenwasserstoff-Injektionsprogramm begonnen werden, eine periodisehe Säuberung des Verbindungswegs, dessen Durchlässigkeit erhalten bleiben muß, wenn bei jedem thermischen ölgewinnungsverfahren eine fortlaufende ölgewinnung gewünscht wird. Die gegebenen Erklärungen müssen nicht zwangsläufig die einzigen oder wesentlichsten Hauptmechanismen des Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutern, es können vielmehr auch noch ganz andere Mechanismen für den Erfolg verantwortlich sein.

Beispiel 2

Der folgende Feldversuch dient zur weiteren Erläuterung, insbesondere zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Die Teersandlagerstätte, die eine Stärke von 26 m aufweist, liegt unter einem Deckgestein einer Stärke von 152 m. Durch das Deckgestein sind bis zum Boden der Teersandlagerstätte zwei Bohrungen niedergebracht. Die Bohrungen sind im Abstand von 24,5 m angeordnet. Die Bohrungen enden im unteren, etwa 1,5 m tiefen Abschnitt der Teersandlagerstätte. Um das geschlitzte Einsteckrohr am Ende der Förderbohrung ist eine Kieselpackung vorgesehen. Am Rohrende der Injektionsbohrung ist lediglich ein geschlitztes Einsteckrohr vorgesehen.

An die Injektionsbohrung ist der Auslaß eines Luftkompressors angeschlossen. In die Injektionsbohrung wird Luft mit einem Anfangsvolumen von etwa 7 m³/h injiziert. Diese Einpreßrate wird bis zum Austreten von Luft aus der Förderbohrung beibehalten. Danach wird die Luftinjektionsrate etwa 8 Tage lang nach und nach erhöht, bis eine Luftinjektionsrate von 28 m³ Luft/h erreicht ist. Diese Luftinjektionsrate wird 48 h lang aufrechterhalten, um die Bildung einer akzeptablen Luftspülzone in der Formation sicherzustellen.

Nun wird in die Injektionsbohrung Dampf einer Qualität von 85% injiziert und durch die Luftspülzone strömen gelassen. Dies dient zur Erhöhung der Durchlässigkeit der Zone und zur Ausbildung eines erwärmten Verbindungswegs zwischen der Injektionsund Förderbohrung. Der Injektionsdruck beträgt zunächst 24,5 kg/cm². Dieser Druck wird über die nächsten 5 Tage auf etwa 33,4 kg/cm² erhöht und 2 Wochen lang auf diesem Wert belassen. Zusammen mit Dampfkondensat wird aus der Förderbohrung Bitumen gewonnen. Während der Vorwännstufe wird.

solange kein Frischdampf gefördert wird, die Fluidförderung nicht gedrosselt Sämtliche Fluide werden zur Erdoberfläche gefördert Es ist zweckmäßig, den Dampfdurchsatz durch die Formation während der Eingangsstufe des Verfahrens in ungedrosseltem Zustand aufrechtzuerhalten, um zwischen der Injektionsund Förderbohrung einen erwärmten und stabilen Verbindungsweg zu gewährleisten. Der Dampf dient zur Erwärmung und zum Beweglichmachen von Bitumen in den vorher luftgespülten Zonen. Das beweglich gemachte Bitumen wird in Richtung auf die Förderbohrung hin verschoben und dann zur Erdoberfläche transportiert Eine Entfernung des Bitumens aus dem luftgespülten Teil der Formation verringert deren Sättigung mit bituminösem Erdöl und erhöht infolgedessen die Durchlässigkeit einer im unteren Teil der Formation befindlichen und sich im wesentlichen fortlaufend von der Injektions- zur Förderbohrung erstreckenden Zone. Zusätzlich wird die Verbindungszone durch Hindurchleiten von Dampf erwärmt. Hierbei handelt es sich zweckmäßigerweise um eine der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgeschaltete Stufe.

Nach etwa 2-monatiger Dampfinjektion ohne jegliche Hemmung des Fluidstroms zeigt sich, daß ein stabiler erwärmter Verbindungsweg entstanden ist. Ferner wird eine geringe Fördermenge Dampf in der Dampfphase festgestellt. Nun wird in die Injektionsbohrung bei einem Injektionsdruck von 35 kg/cm² unter Drosselung des Fluidumstroms aus der Förderbohrung mittels einer 4,7 mm Drossel Dampf injiziert. Auf diese Weise wird eine Strömungsrate der Fluide aus der Formation von weniger als etwa 40 Barrel pro Tag erreicht. Dies ist weniger als 10% der Volumenströmungsmenge an Dampf in die Injektionsbohrung, die 450 Barrel/Tag beträgt. Der Druck an der Förderbohrung steigt über 4 Monate hinweg nach und nach bib auf 18,3 kg/cm². An der Förderbohrung wird eine geringe Menge Frischdampf gefördert. Hierdurch wird das Erreichen des Endes der zweiten Phase des ersten Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung angezeigt.

Zur Durchführung des dritten Teils des Komprimier-Absenk-Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Dampf injektionsdruck auf etwa 21 kg/cm² erniedrigt. Hierdurch wird die Dampfströmungsrate in die Injekiionsbohrung auf etwa 40 Barrel pro Tag, also weniger als 10% der ursprünglichen Volumeninjektionsrate erniedrigt. Gleichzeitig werden an der Förderbohrung die Drossel entfernt und aus der Förderbohrung Fluid in Vollförderung entnommen. Die an der Förderbohrung geförderten Fluide bestehen aus Gemischen aus im wesentlichen »freiem« Bitumen, aus Bitumen und darin emulgiertem Wasser und einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Öl-in-Wasser-Emulsion macht etwa 80% der aus der Förderbohrung geförderten Gesamtfluide aus. Das freie Bitumen trennt sich ohne Schwierigkeiten von der Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Öl-in-Wasser-Emulsion wird danach zur Auflösung in eine relativ wasserfreie bituminöse Erdölphase und Wasser mit Chemikalien behandelt. Das Wasser wird nach geeigneter Behandlung in den Dampfgenerator rückgeführt.

Die Förderung von Fluiden unter den angegebenen Bedingungen wird solange fortgesetzt, bis die Strömungsrate auf etwa 15% der ursprünglichen Strömungsrate zu Beginn des Absenkzyklus gesunken ist. Dies zeigt an, daß der maximale Absenkeffekt erreicht ist. Hierzu sind etwa 120 Tage erforderlich.

10

Danach wird mit einem neuen Dampfinjektionszyklus unter Drosselung der Förderung mittels einer Drossel begonnen. Die Förderung wird über mehrere Zyklen »Injektion bei gedrosselter Förderung« und »Vollförderung aus der Förderbohrung unter stark verringerter Dampfinjektion« hinweg fortgesetzt Die Folge der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß keine Probleme bezüglich einer Blockade durch bituminöses Erdöl auftreten. Etwa 80% des in dem Teil der Formation, der durch die in die Injektionsbohrung injizierten Fluide ausgespült wurde, enthaltenen bituminösen Erdöls werden aus der Formation gefördert

Beispiel 3

Die in diesem Beispiel unter Verwendung von Dampf '5 und C₃-Ci2-Kohlenwasserstoffer erreichten Ergebnisse sind in F i g. 2 der Zeichnung dargestellt

Beim ersten Versuch (B-I) wird Dampf (ohne Kohlenwasserstoffe) einer Qualität von etwa 100% in den Kasten injiziert Aus dem Kasten werden mittels der Förderbohrung Fluide gefördert. Dies erfolgt in geradem Durchsatz, d.h. ohne Durchführung der wiederholten Zyklen aus Komprimieren durch Dampfinjektion und Absenken. Es werden etwa 9 Porenvolumina Dampf injiziert. Selbst nach Injektion von 9 Porenvolumina Dampf lassen sich lediglich etwa 30% des Öls gewinnen. Bei Versuch (B-I) werden keine Druckabsenkungen vorgenommen.

Beim zweiten Versuch (B-2) wird ohne Komprimier/ Absenk-Zyklen ein Gemisch aus Dampf und durchschnittlich 23% Pentan bis zur Injektion von etwa 7 Porenvolumina Dampf in die Formation injiziert. Hierbei werden etwas über 40% des in der Formation enthaltenen Öls gewonnen. Danach wird abgesenkt Die Gesamtgewinnung steigt nach zahlreichen Komprimier/Absenk-Zyklen und einer Gesamtinjektion von bis zu etwa 8 Porenvolumina Dampf auf etwa 60%.

Beim dritten Versuch (B-3) wird ein Gemisch aus Dampf und 26% Pentan injiziert. Zu Beginn des Zyklus wird mit dem Absenkzyklus begonnen. Aus Kurve S3 geht hervor, daß bei sämtlichen Volumina an injiziertem Dampf die Gewinnung deutlich besser ist als bei Versuch B-2. Hierbei läßt sich feststellen, daß bei dem Versuch, der mit Dampf und Pentan durchgeführt wird

20

25

i0

40 bei Versuch B-5 bei entsprechenden Werten an injizierten Dampfvolumina deutlich besser ist als bei Versuch B-4, der mit Dampf und Propan, jedoch ohne frühzeitige Absenkzyklen gefahren wird.

Der Versuch (B-6) wird mit einem Gemisch aus Dampf und 9% (unifiner) Naphtha unter frühzeitigem Komprimieren und Absenken gefahren. Nach Injektion von 5,6 Porenvolumina Dampf sind 713% Bitumen gewonnen.

Während der mit Dampf und Propan unter frühzeitigem Absenken gefahrene Versuch B-4 dem mit Dampf und Pentan ohne frühzeitiges Absenken gefahrenen Versuch B-2 überlegen ist zeigen sich bei einer vergleichenden Betrachtung der Versuche B-3 und B-5 die umgekehrten Verhältnisse. Hierbei ist die Verwendung von Dampf und Pentan unter Absenken der Verwendung von Dampf und Propan unter Absenken überlegen. Letzteres Verhalten stimmt mit den Beobachtungen bei einer Reihe von Versuchen unter Verwendung von Dampf und Kohlenwasserstoff und unter Einhaltung frühzeitiger Absenkzyklen überein. Der ölgewinnungsgrad steigt mit einer Erhöhung des durchschnittlichen Molekulargewichts des in Kombination mit dem Dampf verwendeten leichten Kohlenwasserstoffs bis zu 12 Kohlenstoffatomen hin. Natürliches Benzin ist Propan überlegen. Naphtha ist natürlichem Benzin ürerlegen. Diese Beobachtungen beruhen auf mit Teersandmaterialien durchgeführten Versuchen. Somit liegen diese Kohlenwasserstoffe im oberen Teil des angegebenen Bereichs für aliphatische und sonstige gesättigte Kohlenwasserstoffe, die in der Regel bei Normalbedingungen flüssig sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wählt man den jeweiligen Kohlenwasserstoff danach aus, daß seine Siedetemperatur bei Formationsdruck während der Injektion zwischen der Formationstemperatur und der Temperatur, auf die der Verbindungsweg erwärmt wurde, liegt.

Die vorherigen Versuchsergebnisse veranschaulichen deutlich, daß die Durchführung einer Injektion aus leichtem Kohlenwasserstoff und Dampf bei der beschriebenen Folge wiederholter Zyklen, bestehend aus einem Komprimieren durch Injektion von Dampf

und bei dem die Komprimier/Absenk-Zyklen zu einem ⁴⁵ und Kohlenwasserstoff bei gedrosselter Fluidförderung

frühzeitigen Zeitpunkt des Verfahrensablaufs beginnen, etwa ein Drittel mehr Öl gewonnen wird als bei dem entsprechenden Versuch mit Dampf und Pentan ohne frühzeitigen Beginn von Komprimier/Absenk-Zyklen oder in einem Falle, in dem mit den Komprimier/Ab- ⁵ⁿ senk-Zyklen erst zu einem späten Zeitpunkt begonnen wird (wie dies bei Versuch B-2 der Fall ist, bei dem das Absenken nach Injektion von 7 Porenvolumina Dampf beginnt).

Bei Versuch (B-4) wird ein Gemisch aus Dampf und 20% Propan injiziert. Mit dem Absenken wird erst begonnen, nachdem etwa 7 Porenvolumina Dampf injiziert worden sind. Zu diesem Zeitpunkt sind 60% des Öls gefördert. Das nach der Injektion von 7 Porenvolumina Dampf begonnene Absenken hat kaum einen ^b0 Einfluß auf die Gesamtölgewinnung. Dies ist bei dem mit Dampf und Pentan arbeitenden Versuch B-2 anders, da durch das zu einem späten Zeitpunkt eingeleitete Absenken die ölgewinnung deutlich erhöht wird.

Bei Versuch (B-5) wird ein Gemisch aus Dampf und ^b5 !4% Propan verwendet. Mit den Komprimier/Absenk-Zyklen wird zu einem sehr frühen Zeitpunkt des Versuchs begonnen. Es zeigt sich, daß die ölgewinnung und einer anschließenden verminderten Fiuidinjektion und einer im wesentlichen ungedrosselten Fluidförde rung an der Förderbohrung im Vergleich zur Verwen dung von Dampf und desselben leichten Kohlenwasserstoffs ohne frühzeitige Komprimier/Absenk-Zyklen zu einer deutlichen Verbesserung des Ölgewinnungsgrades führt. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß man die Ergebnisse optimieren kann, wenn man mit den Absenkzyklen zum frühestmöglichen Zeitpunkt nach Beginn der Dampf- und Kohlenwasserstoffinjektion in die Formation beginnt. Insbesondere sollte man mit dem ersten Absenken zu einem Zeitpunkt, an dem die ersten 4, vorzugsweise bevor die ersten 2 Porenvolumina Dampf injiziert sind, beginnen. Die besten Ergebnisse erreicht man mit den innerhalb des angegebenen Bereichs für aliphatische Kohlenwasserstoffe von 3—12 Kohlenstoffatomen ein höheres Molekulargewicht aufweisenden Kohlenwasserstoffen, insbesondere bei Normaltemperatur flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Naphtha- und natürlichen Benzinfraktionen.

Der folgende

Beispiel 4
Feldversuch

dient

zur weiteren

Erläuterung und Veranschaulichung derjenigen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei der Dampf und ein C3—C_!2 Kohlenwasserstoff verwendet wird.

Die Teersandlagerstätte, in der dieser Versuch durchgeführt wird, entspricht der Teersandlagerstätte von Beispiel 2. Zur Ausbildung einer geeigneten Luftspülzone in der Formation bedient man sich ähnlicher Bohrungen und einer ähnlichen Luftinjektion wie in Beispiel 2.

In der ersten Phase des ersten Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Qualität von 85% aufweisender Dampf in der in Beispiel 2 geschilderten Weise in die Injektionsbohrung injiziert Dies dient einer weiteren Erhöhung der Durchlässigkeit der Zone und einer Erwärmung des Verbindungswegs zwischen der Injektions- und Förderbohrung.

Nach etwa 2-monatiger Dampfinjektion ohne irgendeine Art Drosselung des Fluidstroms zeigt sich, daß ein akzeptabler, stabiler und erwärmter Verbindungsweg entstanden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird auch Frischdampf gefördert

Als leichter Kohlenwasserstoff wird im zweiten Teil des Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung in Kombination mit Dampf handelsübliches Naphtha verwendet Das Naphtha ist mit dem Dampf in einer Menge von etwa 6,5 Gew.-% gemischt Das Gemisch aus Dampf und Naphtha wird mit einem Injektionsdruck von 35 kg/cm² in die Injektionsbohrung injiziert Der Fluidstrom aus der Förderbohrung wird mittels einer 4,7 mm Drossel so weit gedrosselt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Fluide aus der Formation unter etwa 40 Barre! pro Tag liegt Dies ist weniger als 10% der Volumenströmungsrate von in die Injektionsbohrung injiziertem Dampf und Kohlenwasserstoff, die 450 Barrel pro Tag beträgt. Der Druck an der Förderbohrving steigt innerhalb von 4 Monaten nach und nach auf 28 kg/cm². Zu diesem Zeitpunkt wird an der Förderbohrung eine geringe Menge Frischdampf gefördert Dies zeigt, daß das Ende der zweiten Phase des ersten Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung erreicht ist.

Zur Durchführung des dritten Teils des Komprimier/ Absenk-Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Dampf/Kohlenwasserstoff-Injektionsdruck auf etwa 21 kg/cm² erniedrigt. Hierdurch wird wirksam die Strömungsrate des Dampfs und Kohlenwasserstoffs in die Injektionsbohrung auf etwa 40 Barrel pro Tag, also weniger als 10% der ursprünglichen Volumeninjektionsrate, erniedrigt. Gleichzeitig werden die Drosseln an der Förderbohrung entfernt und aus der Förderbohrung Fluide in Vollförderung entnommen. Die aus der Förderbohrung entnommenen Fluide bestehen aus einem Gemisch aus im wesentlichen »freiem« Bitumen, aus Bitumen und lediglich einer geringen Menge an darin emulgiertem Wasser sowie einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Öl-in-Wasser-Emulsion macht etwa 80% der aus der Förderbohrung geförderten Gesamtfluide aus. Das freie Bitumen trennt sich leicht von der Öl-in-Wasser-Emulsion. Danach wird die Öl-in-Wasser-Emulsion zur Auflösung in eine relativ wasserfreie bituminöse Erdölphase und Wasser mit Chemikalien behandelt. Das Wasser wird nach einer angemessenen Behandlung in den Dampfgenerator rückgeführt.

Die Förderung von Fluiden unter den angegebenen Bedingungen wird solange fortgesetzt, bis die Strömungsgeschwindigkeit auf einen Wert von etwa 15% der ursprünglichen Strömungsrate zu Beginn des Absenkzyklus gesunken ist Dies zeigt, daß der maximale Absenkeffekt erreicht ist. Hierzu sind etwa 120 Tage nötig. Nun wird erneut mit dem Anwärmen durch Dampfinjektion und einem anschließenden Dampf/Kohlenwasserstoff-Injektionszyklus bei mittels der Drossel gedrosselter Förderung begonnen. Die Förderung wird über mehrere Zyklen aus Anwärmen, Injektion bei gedrosselter Förderung und schließlich Vollförderung aus der Förderbohrung bei stark verminderter Dampf/Kohlenwasserstoff-Injektion fortgesetzt

Das Ergebnis der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß keine Schwierigkeiten hinsichtlich einer Blockade durch bituminöses Erdöl auftreten. Rechnerisch werden etwa 85% des in den Teil der Formation, der durch die in die Injektionsbohrung injizierten Fluida ausgespült wird, enthaltenen Erdöls aus der Formation gewonnen.

Beispiel 5

Die im vorliegenden Beispiel mit Dampf und Luft erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 3 der Zeichnung dargestellt

Beim ersten Versuch C1 wird luftfreier Dampf einer Qualität von etwa 100% in den Kasten injiziert. Die Fluide werden aus dem Kasten über die Förderbohrung gefördert Die Förderung erfolgt in geradem Durchsatz, d. h. ohne Durchführung wiederholter Zyklen aus Komprimieren durch Dampfinjektion bei gedrosselter Strömung (bis zum Erreichen des angezeigten Endpunkts) und anschließender Vollförderung zur Absenkung bei drastisch verminderter Dampfinjektionsrate. Es werden etwa 9 Porenvolumina Dampf injiziert. Aus Kurve C\ der Figur geht hervor, daß selbst nach Injektion von 9 Porenvolumina Dampf lediglich etwa 30% des Öls gewonnen sind. Bei Versuch CX erfolgt keine Druckabsenkung.

Beim zweiten Versuch (C2) wird ohne Durchführung von Komprimier/Absenk-Zyklen bis zur erfolgten Injektion von etwa 4 Porenvolumina Dampf in die Formation ein Gemisch aus Dampf und Luft mit konstantem Verhältnis 6,8 mVbbl. verwendet. Aus Kurve Cl der Figur geht hervor, daß etwas über 45% des in der Formation enthaltenen Öls gefördert werden. Gegen Ende des letzten Teils dieses Versuchs werden Zyklen aus 20-minütiger Dampfinjektion, 20-minütiger Tränkdauer und 10-minütiger Dränage durchgeführt. Hierbei ist lediglich eine geringe Erhöhung der Ölförderung festzustellen. Dies zeigt, daß ein Beginn von Komprimier/Absenkzyklen zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrensablaufs nur einen geringen Einfluß auf den ölgewinnungsgrad besitzt.

Beim dritten Versuch (C3) wird ohne Komprimier/ Absenk-Zyklen ein Gemisch aus Dampf und Luft injiziert. Das Luft/Dampf-Verhältnis beträgt 4,8 mVbbl. Es zeigt sich, daß Änderungen im Luft/Dampf-Verhältnis nach erfolgter Injektion von 3 Porenvolumina Dampf nur einen geringen Einfluß auf die ölgewinnung ausüben.

Der Versuch C4 wird mit einem Gemisch aus Luft und Dampf im Verhältnis 3,4 mVbbl. unter Durchführung von Absenkzyklen in einer sehr frühen Verfahrensstufe (beispielsweise nach der Injektion von weniger als '/2 Porenvolumen Dampf, gefahren. Die Dauer der Dampf/Luft-injektion beträgt 10 min, der Druckabsenkzyklen 30 min. Aus Kurve C4 geht hervor, daß in den frühen Stufen des Gewinnungszyklus, beispielsweise in dem aus wirtschaftlichen Gesichtsounkten

signifikanten Intervall von 1 —4 Porenvolumen (-volumina) an injiziertem Dampf der ölgewinnungsgrad deutlich verbessert ist. Die Menge der Ölgewinnung bei 2 Porenvolumina Dampf erhöht sich von 24 auf 40% (67%ige Verbesserung). Diese Verbesserung ist vollständig auf die Durchführung wiederholter Komprimier/Absenk-Zyklen zurückzuführen. Mit anderen Worten gesagt, erreicht man bei einer Luft/Dampf-Injektion unter Druckabsenkung dieselbe Fördermenge mit weit weniger Dampf als bei üblichen Luft/Dampf-Injektionen bei üblichem geradem Durchsatz. Wenn mit einem Komprimier/Absenk-Zyklus zu einem frühen Zeitpunkt des Dampfinjektionszyklus begonnen wird, erfordert eine 32%ige Förderung oder Gewinnung etwas mehr als 1 Porenvolumen Dampf. Wenn dagegen auf eine wiederholte Durchführung einer Komprimierung und Absenkung verzichtet wird, werden für die gleiche Fördermenge über 2 Porenvolumina Dampf benötigt.

Beispiel 6

Der folgende Feldversuch dient zur weiteren Erläuterung und Veranschaulichung der Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei der Dampf und Luft verwendet werden.

Die Teersandlagerstätte, in der dieser Feldversuch durchgeführt wird, entspricht den Teersandlagerstätten der Beispiele 2 und 4. In ähnlicher Weise wie in den genannten Beispielen werden die Bohrungen niedergebracht. Wie bei den Beispielen 2 und 4 wird zur Ausbildung einer Luftspülzone zunächst Luft injiziert. Weiterhin erfolgt, ebenfalls in der beschriebenen Weise eine Dampfinjektion zur Erhöhung der Durchlässigkeit der Luftspülzone.

Nach etwa 2-monatiger Dampfinjektion ohne irgendeine Art Drosselung des Fluidstroms zeigt sich, daß ein akzeptabler, stabiler und erwärmter Verbindungsweg entstanden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird an der Förderbohrung ein Austritt von Frischdampf festgestellt. Mit gesättigtem Dampf einer Qualität von 85% wird Luft im Verhältnis 7 mVbbl. Dampf vermischt. Das erhaltene Gemisch wird bei einem Injektionsdruck von 31,5 kg/cm² in den Verbindungsweg injiziert. Der Fluidstrom der Förderbohrung wird mittels einer 4,7 mm Drossel so weit gedrosselt, daß die Strömungsrate der Fluide aus der Formation weniger als etwa 40 Barrel/Tag beträgt Dies ist weniger als 10% der Volumenströmungsrate des Dampfs und der Luft in die Injektionsbohrung, die 450 Barrel/Tag beträgt. Der Druck an der Förderbohrung steigt über 4 Monate nach und nach bis auf 18.-3 kg/cm². Die Temperatur des an der Förderbohrung durch die Drossel geförderten Fluid beträgt nach 4-monatiger Injektion 194,4°C. Zu diesen Zeitpunkt wird an der Förderbohrung eine gering< Menge Frischdampf gefördert. Dies zeigt das Ende dei ersten Phase des Zyklus des Verfahrens gemäß dei Erfindung an.

Zur Durchführung des zweiten Teils des Komprimier, Absenk-Zyklus des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Dampf/Luft-Injektionsdruck auf etw£

ίο 21 kg/cm² reduziert. Hierdurch wird in höchst-wirksa mer Weise die Strömungsrate des Dampfes und der Lufl in die Injektionsbohrung auf etwa 40 Barrel pro Tag d. h. weniger als 10% der ursprünglichen Volumeninjektionsrate, erniedrigt. Zu diesem Zeitpunkt werden die

• 5 Drosseln an der Förderbohrup.g entfernt und aus der Förderbohrung Fluid in Vollförderung entnommen. Die an der Förderbohrung geförderten Fluide bestehen aus einem Gemisch aus im wesentlichen »freiem« Bitumen, aus Bitumen mit etwa 50% an darin emulgiertem

Wasser und einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Öl-in-Wasser-Emulsion macht etwa 80% der an der Förderbohrung gewonnenen gesamten Fluide aus. Das freie Bitumen trennt sich leicht von der Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Öl-in-Wasser-Emulsion wird danach zur Auflösung in eine relativ wasserfreie bituminöse Erdölphase und Wasser mit chemikalien behandelt. Das Wasser wird nach geeigneter Nachbehandlung in den Dampfgenerator rückgeführt.

Die Förderung von Fluiden unter diesen Bedingungen wird solange fortgesetzt, bis die Strömungsgeschwindigkeit auf einen Wert von etwa 15% der ursprünglichen Strömungsgeschwindigkeit zu Beginn des Absenkzyklus gesunken ist. Dies zeigt an, daß der maximale Absenkeffekt erreicht ist. Hierzu sind etwa 120 Tage erforderlich. Danach wird ein weiterer Zyklus aus Dampfinjektion bei ungedrosselter Förderung bis zum Erscheinen von Frischdampf (an der Förderbohrung) und einem Dampf/Luft-Injektionszyklus bei mittels einer Drossel in der geschilderten Weise gedrosselter

♦o Förderung begonnen. Die Förderung wird über mehrere Zyklen aus Aufwärmen, Injektion bei gedrosselter Förderung und Vollförderung aus der Förderbohrung bei stark gedrosselter Dampf/Luft-Injektion fortgesetzt.

Das Ergebnis der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß keine Schwierigkeiten hinsichtlich einer Blockade durch bituminöses Erdöl auftritt. Rechnerisch werden etwa 85% des in dem Teil der Formation, der durch die in die Injektionsbohrung injizierten Fluide ausgespült wird, enthaltenen bituminösen Erdöls gefördert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von viskosem Erdöl aus unterirdischen, von mindestens einer Injektionsund mindestens einer Produktionsbohrung durch- teuften Formationen, bei dem man

a) über die Injektionsbohrung unter einem Injektionsdruck von weniger als dem Aufbrechdruck des oberhalb des das viskose Erdöl führenden ι ο Formationen liegenden Deckgesteins und mit bestimmbarer Strömungsrate ein dampfhaltiges Fluid in die Formation injiziert,

b) solange Fluide aus der Produktionsbohrung fördert, bis in diese Dampf eintritt, und danach die Strömungsrate der Fluide aus der Produktionsbohrung unter Aufrechterhaltung der Injiziemng von dampfhaltigem Fluid über die Injektionsbohrung absenkt,

20

dadurch gekennzeichnet, daß man

c) nach dem Durchbruch des dampfhaltigen Injektionsfluids an der Produktionsbohrung die Strömungsrate der Fluide aus der Produktionsbohrung auf unter 50% der Strömungsrate des in die Injektionsbohrung injizierten dampfhaltigen Fluids verringert,

d) den Formationsdruck in der Nähe der Produktionsbohrung ermittelt,

e) mit dem Injizieren des dampfhaltigen Fluids in die Injektionsbohrung und mit der verringerten Förderung von Fluid-jn aus der Produktionsbohrung fortfährt, bis der Formationsdruck nahe der Produktionsbohrung etwa zwischen 60 und 95% des Fluid-Injektionsdruckes an der Injektionsbohrung ist,

f) danach die Fluidförderung auf einen maximalen Sicherheitswert erhöht, bei dem die Temperaturen der geförderten Fluide bei einem Formationsdruck gemäß Stufe e nahe unter oder gleich der Sättigungstemperatur von Dampf bei diesem Druck liegen, und gleichzeitig die Injektionsrate des dampfhaltigen Fluids in die Injektionsbohrung auf unter 50% der Ursprungliehen Injektionsrate verringert und

g) mit einer unbeschränkten Förderung von Fluiden aus der Produktionsbohrung und der Injektion von dampfhaltigem Fluid in die Injektionsbohrung mit verminderter Rate so lange fortfährt, bis die Strömungsrate der Fluide aus der Produktionsbohrung auf unter 50% der Anfangsfluidströmungsrate von Stufe ( abgefallen ist.

55

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als dampfhaltiges Fluid ein Gemisch aus Dampf und einem nichtkondensierbaren, inerten gasförmigen Material verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als nichtkondensierbares, gasförmiges Material Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Äthan, Kohlendioxid, Heizgas und/oder Abgas verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ^b5 gekennzeichnet, daß man mit einem Verhältnis nichtkondensierbares Gas zu Dampf von etwa 0,0028 bis 0,566 mVBarrel Dampf arbeitet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als riampfhaltiges Fluid ein Gemisch aus Dampf und einem Kohlenwasserstoff mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet und vor der Injektion des Fluids für die thermische Gewinnung über die Injektionsbohrung in die Formation ein dampfhaltiges Heizfluid injiziert und aus der Förderbohrung so lange Flüssigkeit fördert, bis an der Förderbohrung Frischdampf erscheint

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Kohlenwasserstoffkonzentration in dem Dampf/Kohlenwasserstoff-Gemisch von 2—40 Gew.-% arbeitet

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß man mit einer Kohlenwasserstoff-Konzentration in dem Dampf/Kohlenwasserstoff-Gemisch von 5—20 Gew.-% arbeitet.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß man als Kohlenwasserstoff Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Dodecan, Benzin, Naphtha und/oder Kerosin verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als dampfhaltiges Fluid ein Gemisch aus Dampf und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas im Verhältnis vcn etwa 1,4 bis 18,4Ti³ sauerstoffhaltiges Gas/Barrel Dampf verwendung und vor der Injektion des dampfhaltigen Fluids über die Injektionsbohrung in die Formation ein dampfhaltiges Heizfluid injiziert und aus der Förderbohrung so lange Flüssigkeit fördert, bis an der Förderbohrung Frischdampf erscheint.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Verhältnis freien Sauerstoff enthaltendes Gas zu Dampf von etwa 2,8 bis 11,3 m³ Gas/Barrel Dampf arbeitet.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Verhältnis von freiem Sauerstoff zu Dampf von 0,35 bis 3,6 m³ Sauerstoff/ Barrel Dampf arbeitet.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Verhältnis freier Sauerstoff zu Dampf von 0,566 bis 2,27 m³ Sauerstoff/Barrel Dampf arbeitet.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 —12, dadurch gekennzeichnet, daß man als freien Sauerstoff enthaltendes Gas Luft, Sauerstoff oder ein Gemisch aus Sauerstoff mit Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder eine Mischung der genannten Bestandteile verwendet.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1—13, dadurch gekennzeichnet, daß man gesättigten oder überhitzten Dampf verwendet.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 1— 14, dadurch gekennzeichnet, daß man den Fluidstrom aus der Förderbohrung so weit eindämmt, daß die Fluidströmungsrate aus der Förderbohrung einen Wert unter 20% der Rate, mit der Dampf und Kohlenwasserstoffe in die Injektionsbohrung injiziert werden, aufweist.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 — 15, dadurch gekennzeichnet, daß das dampfhaltige Fluid als Alkalinisierungsmittel eine wässerige Lösung eines Alkalimetallhydroxids und/oder von Ammoniumhydroxid enthält.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 — 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen a bis f mehrmals wiederholt werden.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 — 17, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Injizieren des dampfhaltigen Fluids oder des Heizfluids in der Formation einen hochdurchlässigen Fluidverbindungsweg, der sich im wesentlichen fortlaufend zwischen der Injektionsbohrung und der Förderbohrung erstreckt, bildet

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den Fluidverbindungsweg dadurch bildet, daß man '"