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Verfahren zur Gewinnung von viskosem Erdöl aus einer untertägigen
Lagerstätte Die Erfindung bezieht sich auf ein Dampfflutungs-Erdölgewinnunysverfahren,
das insbesondere zum Einsatz in relativ mächtigen, viskoses b1 enthaltenden Lagerstätten
bestimmt ist und mit dem viskoses Erdöl aus der Lagerstätte gewonnen werden kann,
ohne daß eine schlechte vertikale Übereinstimmung erhalten wird, die sich aufgrund
einer Kanalisierung und Überlagerung des Dampfs ergeben kann, wodurch die aus der
Lagerstätte geförderte Ölmenge vermindert wird.
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Dem Fachmann auf dem Gebiet der Ölgewinnung ist bekannt, daß cs Lagerstätten
gibt, die Erdöl mit so hoher Viskosität cnthalten, daß eine Primärgewinnung überhaupt
nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang möglich ist. Bei diesen Lagerstätten muß
also eine zusätzliche Ölgewinnungstechnik Anwendung finden, um die Viskosität des
Erdöls so weit zu vermindern, daß es durch die Layerstätte zu Förderbohrungen, die
zur Erdoberfläche führen, fließen oder verdrängt werden kann. Thermische Gewinnungsverfahren
sind für Lagerstätten mit viskosem Öl geeignet, und üampffluten ist das bisher in
der großtechnischen Förderung mit dem größten Erfolg eingesetzte thermische Ölgewinnungsverfahren.
Dampf kann für die thermische Stimulation von Lagerstätten mit viskosem Öl in einem
Einsaug-Ausblas-Verfahren eingesetzt werden, bei dem Dampf in eine Uohruny eingepreßt
und während einer Einsaugzeit in der Layerstätte gehalten wird, wonach Öl aus der
Lagerstätte durch die gleiche Uohrung, die zum Einpressen des üampfs benutzt wurde,
gewonnen wird. Ein weiteres eine Dampfstlmuiation anwendedes Verfahren ist ein Dampfflutungsverfahren,
bei dem Dampf in die Lagerstätte mehr oder weniger kontinuierlich durch eine Injektionsbohrung
eingepreßt und Öl aus der Lagerstätte durch eine davon beabstandete Förderbohruny
gewonnen wird. In vielen Fällen ist dieses Verfahren etwas wirksamer als das
Einsaug-Ausblas-Dampfstimulationsverfahren,
da es sowohl die Viskosität des Erdöls vermindert als auch Erdöl durch die Formation
verdrängt, wodurch die Förderung aus einer Förderbohrung unterstützt wird. In bezug
auf die Abschnitte der Gewinnungszone zwischen Injektionsbohrung und Förderbohrung,
durch die der Dampf sich bewegt, ist dieses Verfahren zwar sehr wirksam; bei Dampfflutungs-Ölgewinnunysverfahren
ergibt sich Jedoch häufig eine schlechte vertikale Übereinstimmung. Ein Hauptgrund
dieser schlechten vertikalen Übereinstimmung ist, daß die Dichte des Dampfs geringer
als die Dichte anderer in der durchlässigen Formation vorhandener Fluide ist, und
so wandert Dampf zum oberen Teil der durchlässigen Lagerstätte und bewegt sich in
Kanälen über den oberen Teil der öl führenden Lagerstätte zu der entfernt angeordneten
Förderbohrung. Wenn im oberen Teil der Layerstätte eine Dampfkanalisierung einmal
eingesetzt hat, erhöht sich die Permeabilität der vom Dampf durchspülten Zonc jufgrund
der Entsättigung bzw. der Entnahme von Erdöl aus den Teilen der Lagerstätte, durch
die Dampf kanalisiert wurde.
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Somit wird nachfolgend eingepreßter Dampf praktisch ausschließlich
durch den dampfdurchspülten Kanal wandern, und nur eine sehr geringe Menge des eingepreßten
Dampfs gelangt in die unteren Teile der Lagerstätte, so daß aus diesen unteren Lagerstättenteilen
nur sehr wenig Erdöl erhalten wird.
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Dampfflutungsverfahren vermindern zwar wirksam die Ölsättigung in
dem Lagerstättenteil, durch den Dampf geleitet wird, in einem beträchtlichen Ausmaß,
aber der tatsächlich mit dem Dampf in Kontakt gelangende Teil der Gewinnungszone
zwischen der InJektions und der Förderbohrung ist häufig kleincr als 50 X des Gesamtvolumens
dieser Gewinnunyszone, so daß nach Beendigung des Dampfflutungs-Ölgewinnungsverfahrens
eine sehr große Ölmenge in der Lagerstätte verbleibt. Die Schwere des Problems einer
schlechten vertikalen Übereinstimmung nimmt mit der Dicke der öl führenden Lagerstätte
und mit der Viskosität des in der Lagerstätte enthaltenen Erdöls zu.
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Da ferner die Viskosität von Dampf wesentlich geringer als diejenige
von Erdöl ist, ergibt sich bei Dampfflutungsverfahren im allgemeinen eine schlechte
horizontale oder Flächenübereinstimmung.
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In Anbetracht der vorstehenden Erläuterungen und der großen Lagerstätten
von viskosem Erdöl, aus denen wegen des Problems der schlechten Übereinstimmung
nur ein geringer Teil des Öls gewonnen werden kann, besteht also ein großer Bedarf
für ein verbessertes thermisches Dampfflutungs-Ölgewinnungsverfahren, das bei der
Gewinnung von viskosem Erdöl aus relativ dicken Lagerstätten einsetzbar ist und
in einer verbesserten vertikalten Übereinstimmung resultiert.
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Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt mehrere Verfahrensschritte,
wobei wenigstens eine Injektionsbohrung und wenigstens eine davon beabstandete Körderbohrung
vorgesehen sind und wie bei den bekannten Dampfflutungs-Ölgewinnungsverfahren Dampf
in die Lagerstätte eingepreßt und Erdöl aus der Lagerstätte gewonnen wird. In die
Gewinnungszone der Lagerstätte zwischen der InJektionsbohrung und der Förderbohrung
wird dabei wenigstens eine zusätzliche Bohrung, die als Zusatz-oder Hilfsbohrung
(infill well) bezeichnet wird, niederyebracht, und eine Strömungsverbindung zwischen
dieser Bohrung und der Lagerstätte wird mit nur den unteren 50 %, bevorzugt den
unteren 25 %, der viskoses Öl führenden Lagerstätte heryestellt. Diese Zusatzbohrung
kann gleichzeitig mit der Haupt-InJektionsbohrung und der Förderbohrung niedergebracht
werden, oder sie kann bei Bedarf in die Lagerstätte niedergebracht werden. Bei der
Durchführung des Verfahrens wird Dampf in die InJektionsbohrung eingepreßt und Erdöl
aus der Förderbohrung gewonnen, wie das auch bisher üblich ist, bis an der Förderbohrung
ein Dampfdurchbruch erfolgt. Lu diesem Zeitpunkt sind nur 50 % oder ein noch kleinerer
Anteil der Lagerstätte vom Dampf durchspült worden aufgrund der Kanalisierung des
Dampfes durch die oberen Lagerstättenteile. Nunmehr
erfolgt die
Erdölförderung aus der Zusatzbohruny, die Erdöl aus dem unteren Lagerstättenteil
zwischen der Haupt-InJektionsbohrung und der Zusatzbohrung gewinnt. Während des
Zeitraums, in dem die Zusatzbohrung für die Fluidförderuny oder die Fluidinjektion
genutzt wird, ist die InJektion von Dampf in die ursprüngliche InJektionsbohrung
fortzusetzen, und normalerweise wird auch die Fluid förderung aus der ursprünglichen
Förderbohrung fortgesetzt. Dieser Verfahrensschritt wird solange fortgesetzt, bis
das aus der Zusatzbohrung geförderte Fluid einen Wasseranteil von ca. 95 % hat.
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Dann wird die Zusatzbohrung von ihrer Förderbohrungs-Funktion auf
die InJektionsbohrungs-funktion umgestellt, und Dampf wird in die Zusatzbohrung
eingepreßt. Die Dampfeinpressung in die Zusatzbohruny wird fortgesetzt, bis an der
Förderbohrung Frischddmp gefördert wird. Da Dampf in die Lagerstätte in eine Zone
eingepreßt wird, durch die im ersten Verfahrens -stadium kein Dampf geleitet wurde,
wird die Übereinstimmung des Dampfflutungsverfahrens, in einer Vertikalebene gesehen,
beträchtlich verbessert. Wenn die Zusatzbohruny ungefähr auf einer Linie zwischen
der InJektions- und der Förderbohrung liegt, wird die vertikale Übereinstimmung
verbessert. Wenn wenigstens eine Zusatzbohrung so niedergebracht wird, daß sie in
bezug auf eine Linie zwischen der InJektions- und der Förderbohrung versetzt ist,
wobei bevorzugt Je eine Zusatzbohrung auf Jeder Seite dieser Linie um zwischen 5
und 500, bevorzugt zwischen 15 und 350, von dieser Linie versetzt angeordnet ist,
wird auch die horizontale Übereinstimmung verbessert.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweisc näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Vertikalebenen-Ansicht einer untertägigen Formation, die
von einer In3ektions- und einer Förderbohrung für ein herkömmliches Dampfflutungs-Ölgewinnungsverfahren
durchteuft ist,
wobei ersichtlich ist, wie der eingepreßte Dampf
während seiner Bewegung durch die Gewinnungszone in der Formation und zwischen Injektions-
und Förderbohrung zu den oberen Formationsteilen wandert, so daß er eine große Erdölmenge
in der Gewinnungszone überlagert und an dieser vorbeiströmt; Fig. 2 den durchspülten
und den undurchspülten Teil einer Formation in einer Horizontalebene in einem umgekehrten
Fünfpunkt-Bohrlochschema mit einer mittigen InJektionsbohrung und vier Eck-Förderbohrungen,
wobei die schlechte horizontale Übereinstimmung bei einem typischen bekannten Verfahren
ersichtlich ist; Fig. 3 die Lage der Zusatzbohrung und ihrc Verwendung im ersten
Stadium eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens nach der Erfindung, wobei durch
die Zusatzbohrung Fluide aus der Lagerstätte gewonnen werden, in einer Vertikalebene
gesehen; Fig. 4 den Lagerstättenzustand bei Beendigung des vorgenannten Schritts,
bevor die Dampfeinpressung in die Zusatzbohrung begonnen hat, wobei der zusätzliche
Formationsteil gezeigt ist, der in der ersten Verfahrensphase durchspült wurde;
Fig. 5 das Verfahrensstadium, bei dem in die Formation durch die Zusatzbohrung Dampf
eingepreßt wird, wobei Dampf durch den unteren Teil der Gewinnunyszone in der Formation
an der Zusatzbohrung strömt; Fig. 6 in einer Vertikalebene den durchspülten und
den undurchspülten Teil der Formation nach Beendigung des letztgenannten Verfahrensschritts;
Fig. 7 den durchspülten und den undurchspülten Teil einer Formation in einer Horizontalebene
mit einer In-Jektions- und einer Förderbohrung, wobei der
zusätzliche
Bereich (in der Horizontalebene gesehen) gezeigt ist, der mit dem Verfahren unter
Anwendung von zwei Zusatzbohrungen, die je in bezug auf eine Linie zwischen der
InJektions-und der Förderbohrung versetzt liegen, durchspült wurde; Fig. 8 eine
Flächenansicht eines Anwendungsbeispiels des Verfahrens bei einem umgekehrten Fünfpunkt-Bohrlochschema
mit Zusatzbohrungen, die mit zugeordneten Injektions- und Förderboiirunge ausgerichtet
sind; Fig. 9 eine Flächenansicht eines Anwendunysbeispiels des Verfahrens bei einem
umgekehrten Fünfpunkt-Bohrlochschema, wobei die Zusatzbohrungen um 450 von der Ausrichtungs-Konfiguration
versetzt sind; Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens bei einer bevorzugten
Anwendung mit einem umgekehrten Fünfpunkt-Bohrlochschema, wobei jeder Förderbohrung
zwei Zusatzbohrungen zugeordnet sind und Jede Zusatzbohrung von der Ausrichtungs-Konfiguration
um 22,50 versetzt ist; Fig. 11 die bisättigungs-Schichtlinien in der Vertikalebene
durch eine dreidimensionale Zelle, die die Ölsättigung in verschiedenen Teilen der
Zelle verdeutlichen, nachdem ein herkömmliches Dampfflutungs-Ölgewinnungsverfahren
(ohne Zusatzbohrungen) durchgeführt wurde; Fig. 12 die Ölsättigungs-Schichtlinien
in einer drei dimensionalen Zelle, die die Ölsättigung in verschiedenen Teilen der
Zelle - in der Vertikalebene betrachtet - verdeutlichen, nachdem das Dampfflutungs-ölgewinnungsverfahren
nach der Erfindung durchgeführt wurde;
Fig. 13 das Stadium eines
weiteren Ausführungsbeispicls des Verfahrens, wobei durch die Zusatzbohrung heißes
Wasser in die Formation eingepreßt wird und verdeutlicht ist, wie das Wasser durch
den unteren Teil der Gewinnungszone in der Formation zwischen der Zusatz- und der
Förderbohrung strömt; Fig. 14 den nächsten Schritt des Verfahrens nach Fig. 13,
wobei Dampf und Kohlenwasserstoffe in die Zusatzbohrung eingepreßt werden und sowohl
den unteren Teil als auch obere Teile der Gewinnunyszone zwischen der Zusatz- und
der Förderbohrung durchsetzen; Fig. 15 typische Stellen der Crenzflächen zwischen
durchspülten und undurchspülten Teilen der Formation in vier Verfahren: beim herkömmlichen
Dampfverfahren, bei der Anwendung von Dampf plus Zusatz bohrung, bei der Anwendung
von Dampf plus Kohlenwasserstoff, und bei der Anwendung von Dampf plus Kohlenwasserstoff
gemäß der Erfinduny, wobei die Zusatzbohrung sowohl für die öl förderung als auch
für die Einpressung von Dampf plus Kohlenwasserstoff genutzt wird; Fig. 16 die Lage
einer Zusatzbohrung zwischen einer Injektions- und einer Förderbohrung und das erste
Stadium einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, wobei
Dampfeinpressung stattfindet und am Oberende der Förderbohrung Öl gefördert und
gleichzeitig im Unterende der Förderbohrung Lösemittel abwechselnd in entgegengesetzter
Richtung wirksam ist; Fig. 17 das zweite Verfahrensstadium der Ausführungsform nach
Fig. 16, wobei aus der Formation durch die Zusatzbohrung Fluide gewonnen werden;
Fig. 18 den dritten Schritt der Ausführungsform nach den Fig. 16 und 17, wobei durch
die Zusatzbohrung heißes Wasser in die Formation eingepreßt wird
und
ersichtlich ist, wie Wasser den unteren Teil der Cewinnungszone in der Formation
zwischen der Zusatz- und der Förderbohrung durchsetzt, so daß die entölte Zone,
die durch das im ersten Verfahrensschritt eingesetzte, in zwei Richtungen wirkende
Lösemittel gebildet wurde, vergrößert wird; Fig. 19 den vierten Schritt des Verfahrens
nach den Fig. 16-18, wobei in die Zusatzbohrung DAmpf eingepreßt wird, der sowohl
die oberen als auch die unteren Zonen der Gewinnungszone zwischen der Zusatz- und
der Förderbohrung durchsetzt, wobei die Fluid förderung an den oberen und unteren
Öffnungen der Förderbohrung erfolgt; Fig. 20 den fünften Schritt des Verfahrens
nach den Fig.
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16-20, wobei die Dampfeinprcssung in die Zusatzbohrung und in die
InJektionsbohrung fortgesetzt wird und die Förderung nur aus den unteren Öffnungen
der Förderbohrung erfolgt; Fig. 21 eine gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Verfahrens ausgebaute Lagerstätte, wobei an der Förderbohrung gesonderte Verbindungsmittel
zum Einpressen eines Fluids mit geringer Ucweylichkeit in den der Förderbohrung
benachbarten oberen Teil der Lagerstätte voryesehen sind; Fig. 22 eine weitere Ausführungsform
des Verfahrens, bei der die Zusatzbohrung einen gesonderten Fluidströmungsweg zwischen
der Erdoberfläche und dem der Zusatzbohrung benachbarten oberen Teil der Lagerstätte
aufweist zum Einpressen eines Fluids mit geringer Beweglichkeit in den der Zusatzbohrung
benachbarten oberen Teil der Lagerstätte; Fig. 23 eine weitere Ausführungsform des
Verfahrens, wobei die InJektionsbohrung zwei gesonderte Fluideinpreßwege aufweist,
deren einer mit den oberen Teilen der Lagerstätte in Strömungsverbindung
steht,
so daß ein Fluid mit geringer Beweglichkeit in den der Injektionsbohrung benachbarten
oberen Teil der Lagerstätte einführbar ist; Fig. 24 eine bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens, wobei die Förderbohrung und die Zusatzbohrung Jeweils zwei gesonderte
Strömungswege aufweisen, deren Jeweils einer eine Strömungsverbindung zwischen der
Erdoberfläche und der oberen Hälfte oder weniger der Lagerstätte herstellt, und
wobei diese Strömungswege zum Einführen eines Fluids mit geringer Beweglichkeit
in den der Zusatzbohrung und der Förderbohrung benachbarten oberen Teil der Laycrstätte
dienen; Fig. 25 eine weitere Ausführungsform des Verfahrens, wobei die InJektionsbohrung
und die Förderbohrung Je zwei gesonderte Strömungswege aurweisen, von denen Jeweils
einer ein Strömungsweg zwischen der Erdoberfläche und der oberen Hälfte oder einem
geringeren Teil der Lagerstätte ist und zum Einführen eines Fluids geringer Beweglichkeit
in den der InJektions ond der Förderbohrung benachbarten oberen Teil dient; Fig.
26 eine weitere Ausführungsform des Verfahrens, wobei die InJektions- und die Zusatzbohrung
jeweils zwei gesonderte Strömungswege aufweisen und Jede bohrung einen Strömungsweg
zwischen der Erdoberfläche und der oberen Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte
hat zwecks Einführens eines Fluids mit geringer Beweglichkeit in den der In-Jektions-
und der Zusatzbohrung benachbarten oberen Teil der Lagerstätte; und Fig. 27 eine
besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens, wobei alle drei Bohrungen,
also die Injektions-, die Zusatz- und die Förderbohrung, Jeweils zwei gesonderte
Strömungswege aufweisen und Jeweils einer dieser Strömungswege die Erdoberfläche
mit
der oberen Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte verbindet zum Einführen
eines Fluids geringer Beweglichkeit in den dampfdurchspülten, allen drei Bohrungen
benachbarten oberen Teil der Lagerstätte.
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Das sich bei bekannten Verfahren ergebende Problem der Dampfüberlagerung,
das durch das Verfahren nach der Erfindung beseitigt werden soll, ist am besten
unter Bezugnahme auf die Zeichnung verständlich. Fig. 1 zeigt, wie eine relativ
starke oder dicke, viskoses Öl führende Lagerstätte 1, die von einer Injektionsbohrung
2 und einer Förderbohrung 3 durchteuft ist, für ein herkömmliches Dampfflutunys-
oder -verdrangungs-Ölgewinnunysverfahren genutzt wird. Dampf wird in die Injcktionsbohrung
2 eingepreßt und tritt aus den Öffnungen der Injektionsbohrung 2 in die viskoses
Öl führende Lagerstätte aus. Es ist üblich, Fluidströmungsverbindungen zwischen
der Bohrung und der Lagerstätte durch die gesamte vertikale Dicke der Lagerstätte
herzustellen, und zwar sowohl in bezug auf die InJektionsbohrung 2 als auch die
Förderbohruny 3. Obwohl Dampf in die gesamte vertikale Dicke der Lagerstätte eingepreßt
wird, ist ersichtlich, daß Dampf, während er die Lagerstätte zwischen Injektionsbohrung
2 und Förderbohrung 3 durchsetzt, sowohl horizontal als auch nach oben wandert.
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Infolgedessen wird im oberen Teil der Lagerstätte eine dampfdurchspülte
Zone 4 und im unteren Teil der Lagerstätte eine Zone 5 gebildet, durch die wenig
oder kein Dampf geleitet wurde. Sobald der Dampfdurchbruch an der Förderbohruny
3 einsetzt, hat eine weitere Einpressung von Dampf kein Strömen von Dampf durch
die Zone 5 zur Folge, da erstens die Wichte des im wesentlichen vollständig aus
der Dampfphase bestehenden Dampfs wesentlich niedriger als die Wichte des Erdöls
und anderer in den Porenräumen der Lagerstätte vorhandener Flüssigkeiten ist, so
daß infolge von Schwere-Auswirkungen
die Dampfgase ausschließlich
im oberen Teil der Lagerstätte eingeschlossen sind, woraus sich der Ausdruck "Dampfüberlagerung"
ableitet; zweitens wird aufgrund des Dampfdurchtritts durch den oberen Teil der
Lagerstätte Erdöl aus diesem Lagerstättenteil, durch den Dampf gelangt, verdrängt
und gelöst, und die Entsättigung dieser Zone erhöht die relative Permeabilität dieses
Lagerstättenteils beträchtlich infolge der Entfernung des viskosen Erdöls aus diesem
Teil.
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Somit strömt eingepreßtes Fluid noch leichter durch den entsattigten
Teil 4 der Lagerstätte als durch den Teil 5 derselben, in dem in bezug auf die Sättigung
mit viskosem Erdöl noch praktisch die ursprünglichen Zustände herrschen.
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Fig. 2 ist eine Ansicht der durchspülten und der undurchspülten Zonen
- in einer Horizontalebene betrachtet - in einem typischen umgekehrten Fünfpunkt-Bohrlochschema.
Der durchspülte Teil beträgt normalerweise nur 60-70 % des Gesamtbereichs bei Dampfverdrängungsverfahren.
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Fig. 3 zeigt, wie eine Zusatzbohrung 6 in die Lagerstätte relativ
zur InJektionsbohrung 2 und zur Förderbohrung 3 niedergebracht ist. Die Zusatzbohrung
6 muß in die Cewinnungszone innerhalb der Lagerstätte, die durch die InJektionsbohrung
2 und die Förderbohrung 3 definiert ist, niedergebracht werden. Es ist nicht erforderlich,
daß die Zusatzbohrung 6 auf einer Linie zwischen der InJektions- und der Förderbohrung
2 bzw. 3 liegt; sie kann zu beiden Seiten einer gcradlinigen Anordnung versetzt
sein, obwohl eine geeignete Position der Zusatzbohrung 6 in Ausrichtung mit den
Bohrungen 2 und 3 liegen würde. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine maximale Verbesserung
in bezug auf vertikale Übereinstimmung, jedoch wenig oder keine Verbesserung in
bezug auf horizontale Übereinstimmung. Gleichermaßen ist es nicht wesentlich, daß
die Zusatzbohrung 6 genau in der Mitte zwischen der Injektionsbohrung 2 und der
Förderbohrung 3 liegt, und es ist für den erwünschten Zweck ausreichend, wenn der
Abstand zwischen
der InJektionsbohrung 2 und der Zusatzbohrung
6 25-75 %, bevorzugt 40-60 X, des Abstands zwischen Injektionsbohrung 2 und Förderbohrung
3 beträgt. Die Zusatzbohrung 6 ist nur in den unteren 50 %, bevorzugt den unteren
25 X, der Lagerstätte mit Öffnungen ausgebildet bzw. steht mit der Lagerstätte in
Fluidströmungsverbindung. Dies ist für die ordnungsgemäße Durchführung des Verfahrens
von großer Wichtigkeit.
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Es ist nicht von Bedeutung, ob die Zusatzbohrung 6 gleichzeitig mit
der Injektions- und der Förderbohrung 2 bzw. 3 niedergebracht und fertiggestellt
wird oder ob sie erst dann niedergebracht und fertiggestellt wird, wenn an der Förderbohrung
3 der Dampfdurchbruch erfolgt ist, oder ob sie zu einem dazwischen liegenden Zeitpunkt
niedergebracht wird.
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Wenn sie vor ihrer Benutzung fertiggestellt ist, wird sie während
der ersten Phase des Verfahrens einfach geschlossen.
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Das in die InJektionsbohrung 2 während aller hier erläuterten Verfahrensschritte
eingepreßte Fluid sowie das bei dem Verfahren in die Zusatzbohrung 6 eingepreßte
Fluid ist Dampf, und zwar entweder für sich oder in Verbindung mit anderen Stoffen,
wie das nach dem Stand der Technik bekannt ist. Z. 8. können nichtkondensierbare
Gase wie Stickstoff oder Kohlendioxid mit Dampf vermischt werden,um die Ölstimulation
zu verbessern oder andere Ziele zu erreichen. Mit Lagerstättenöl mischbare Stoffe
können ebenfalls mit dem Dampf vermischt werden, etwa Kohlenwasserstoffe mit 1-10
C-Atomen, um die Mobilisierungs-Auswirkung der eingepreßten Fluide weiter zu erhöhen.
Auch kann Luft mit dem Dampf in einem Verhältnis von 0,0014-0,0566 m³ Luft pro 0,453
kg Dampf vermischt werden, wodurch eine kontrollierte Oxidation bei niedriger Temperatur
innerhalb der Lagerstätte erfolgt und unter bestimmten Bedingungen ein verbesserter
Wärmewirkungsgrad erreicht. wird. Solange das in die Injektionsbohrung 2 eingepreßte
Fluid einen Hauptanteil Dampf in der Gasphase umfaßt, wird das Problem
einer
Kanalisierung des Dampfs bei dem Dampfverdrängungsverfahren immer auftreten, und
zwar unabhängig davon, welche anderen Fluide dem eingepreßten Dampf beigemischt
sind, und das hier angegebene Verfahren kann in das Dampfverdrängungs-Ölgewinnungsverfahren
eingeführt werden, wobei sich die genannte Verbesserung der vertikalen Übereinstimmung
oder der vertikalen und horizontalen Übereinstimmung ergibt.
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Canz allgemein umfaßt das Verfahren mindestens drei aur eine ölführende
Lagerstätte anzuwendende Verfahrensschritte. Fig. 3 zeigt eine Lagerstätte mit einem
Minimum von drei Bohrungen zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Lagerstätte
1 von einer Injektionsbohrung 2 durchteuft ist, die bevorzugt mit im wesentlichen
der gesamten vertikalen Dicke der Lagerstätte in Fluidverbindung steht. Eine davon
beabstandete Förderbohrung 3 ist eine herkömmliche Förderbohrung, die ebenfalls
bevorzugt mit im wesentlichen der gesamten vertikalen Dicke der Lagerstätte in Fluidverbindung
steht. Eine Zusatzbohrung 6 liegt ungefähr in der Mitte zwischen den Bohrungen 2
und 3 und innerhalb der durch die.Bohrungen 2 und 3 gebildeten Cewinnungszone, d.
h. auf oder nahe einer Linie zwischen den Bohrungen 2 und 3, und zwischen der Zusatzbohrung
6 und dem unteren Teil der Lagerstätte besteht eine Fluidverbindung, die in diesem
Fall gering weniger als 50 % der Cesamtdicke der Lagerstätte umfaßt.
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Im ersten Verfahrensschritt wird ein Wdrmegewinnungsfluid, nämlich
Dampf, in die Lagerstätte durch die Injektionsbohrung 2 eingepreßt. Dampf tritt
in den Lagerstättenteil unmittelbar um die Bohrung 2 durch sämtliche Öffnungen in
der Bohrung 2 ein und bewegt sich anfangs durch im wesentlichen die gesamte vertikale
Dicke der Lagerstätte 1. Da die Wichte des in der Dampfphase befindlichen Dampfs
wesentlich geringer als die Wichte anderer Fluide einschließlich des in den Porenräumen
der Lagerstätte 1 vorhandenen viskosen Erdöls ist, wandern Dämpfe aufgrund von Schwere-Auswirkungen
nach oben (vgl. Fig. 1), und der imersten Verfahrensschritt von
Dampf
durchspülte Teil 4 der Lagerstätte 1 stellt einen immer mehr abnehmenden Teil der
vertikalen Layerstättendice dar, während sich der Dampf zwischen der Injektioiis-
und der Förderbohrung 2 bzw. 3 bewegt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem Dampf an der Förderbohrung
3 anlangt, wird nur ein kleiner Uruchteil der vollen vertikalen Dicke der Lagerstätte
von Dampf kontaktiert. Aus dem Teil der Lagerstätte, durch den die Dämpfe sich bewegen,
wird zwar Öl gewonnen, aber die Lesaintgewinnung aus der durch die Bohrungen 2 und
3 definierten Ccwinnungszone beträgt wesentlich weniger als O % der Gesamterdölmenge
in der Cewinnungszone. Obwohl wesentlich mehr als 50 X des im Tell 4 der Lagerstätte
vorhandenen Erdöls mittels Dampf gewonnen wird, ist aufgrund der großen Lrdölmenge,
die im Teil 5, durch den nur sehr wenig Dampf gelangt, zurückbleibt, der Gesamtgewinnungs-Wirkungsgrad
sehr niedrig.
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Infolge dieses Problems ist also der L'ewinnungs-WirkungsJrad durch
die Lagerstättendicke, die Abstände zwischen den Uolirungen, die Viskosität des
ursprünglich in der Lagerstätte vorhandenen Erdöls und andere Faktoren beeinflußt.
Cewinnungs-Wirkungsgrade von wesentlich weniger als 50 % sind bei der Feldanwendung
von Dampfverdrängungsverfahren relativ häufig.
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Bei dem ersten Verfahrensschritt wird Dampf in die Injektionsbohrung
2 eingepreßt, und Fluide werden aus der Lagerstätte durch die Förderbohrung 3 gewonnen;
dies wird fortgesetzt, bis an der Förderbohrung 3 die Förderung von Dampf und/oder
Uampfkondensat beobachtet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird Schritt 1 fortgesetzt, bis an der Förderbohrung 3 Frischdampf gefördert wird.
Sobald die Förderung von Dampf aus der Bohrung 3 einsetzt, wird die weitere Ölförderung
stark verringert, da der einzige Mechanismus, mit dem weiteres Öl aus dem Teil der
Lagerstätte unterhalb der dampfdurchspülten Zone 4 gewinnbar ist, im Strippen besteht,
wobei Öl längs der Oberfläche 7 zwischen dem dampfdurchspülten Teil 4 der Lagerstätte
und dem Teil 5 der Gewinnungszone, der nicht von Dampf durchspült wurde, gewonnen
wird.
Dieser Mechanismus kann zwar für sehr lange Zeiträume fortgesetzt werden, und von
der Oberfläche des Teils 5 der Lagerstätte kann durch dieses Verfahren auch einiges
Luzusätzliche Erdöl gewonnen werden, das Strippen ist jedoch höchst unwirksam und
bildet kein wirtschaftliches Mittel zur Gewinnung von viskosem Öl aus der Lagerstätte,
nachdem an der Uohruny 3 der üampfdurchbruch erfolgt ist.
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Bei dem zweiten Verfahrensschritt wird die Zusatzbohrung 6 als Förderbohrung
genutzt. Es ist zu beachten, daß allein durch diesen Verfahrensschritt eine große
Erdölmenye aus der Lagerstätte gewonnen wird, die bei der wirtschaftlich vertretbarcn
Beendigung des ersten Schritts nicht gewonne wurde.
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Und zwar wird Öl nicht nur aus einem Hdumsegmerlt 8 der Gewinnungszone
gewonnen, durch das kein Dampf gelangt ist urid aus dem bei einem Dampfverdrängungsverfahren
nach Fig. l Rein Öl gewonnen wird. Es wurde gefunden, daß die Ulsättigung in der
Lone 8 nach Fig. 3, die der Teil der Cewinnunyszone zwischen der Lusdtzbohrung 6
und der Injektionsbohrung 2 ist und die untere Dicke der Lagerstätte einnimmt, während
des Ölyewinnungs-Zeitraums aus der durchspülten Zone 4 nach Fig. 4 tatsächlich ansteigt
Der Grund hierfür ist eine Wanderung von durch eingepreßten Dampf mobilisiertem
Öl in den Teil der Lagerstätte, durch den während dieses ersten Zeitraums kein Dampf
gelangt. Wenn also die durchschnittliche Ölsättigung in der gesamten viskoses Erdöl
führenden Lagerstätte 1 im Bereich von ca. 55 X (auf der Grundlage des Porenvolumens
der Lagerstätte) liegt, kann die Einpressung von Dampf in die Lagerstätte die durchschnittliche
Ölsättigung in der gesamten entölten Zone 4 auf 15 X vermindern, aber die Ö.isättigung
in der Zone 8 kann tatsächlich auf 60-70 X ansteigen.
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Der zweite Verfahrensschritt, bei dem Fluide aus der Zusatz bohrung
6 gewonnen werden, erreicht eine durch Dampf stimulierte Erdölgewinnung aus der
Zone 8 in Fig. 3, die mit bisher bekannten Verfahren nicht erzielbar ist. Da eine
Fluidverbindung nur zwischen der Zusatzbohrung 6 und dem unteren Teil
der
Layerstätte besteht, und zwar mit höchstens den unteren 50 X, bevorzugt nur den
unteren 25 X der Lagerstätte,resultiert eine bewegung von Erdöl in diese Öffnungen
in der Durchspüluny eines Lagerstättenteils, der sonst nicht von Dampf durchspült
wird.
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Während des erläuterten zweiten VerPahrcnsschritts muß das Einpressen
von Dampf in die Injektionsbohrung 2 fortgesetzt werden, und die Fluidförderung
aus der Förderbohrung 3 kann mit der vorherigen oder einer verminderten Förderrotc
fortgesetzt werden oder kann beendet werden, und zwar in Abhängiykeit vom Wasseranteil
des zu diesem Zeitpunkt geförderten Fluids.
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Aus Fiy. 4 ist ersichtlich, daß ein Teil 9 der Lagerstätte von dem
eingepreßten Dampf immer noch undurchspült bleibt, aber das Volumen dieses Teils
9 ist wesentlich geringer als das Volumen der Zone 8 vor Ausführung des zweiten
Verfahrensschritts. Nachdem der Wasseranteil des aus der Laycrstätte durch die Zusatzbohrung
6 geförderten Fluids auf einen vorbestimmten Wert gestiegen ist, und zwar bevorzugt
wenigstens 95 X, wird die Fluid förderung aus der Lagerstätte durch die Zusatzbohrung
6 beendet, und die Bohrung 6 wird als Injektionsbohrung genutzt.
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Nachdem der Wasseranteil von aus der Zusatzbohrung G während des zweiten
Verfahrensschritts geförderten Fluiden die vorgenannten Werte erreicht hat, beginnt
anschließend die Einpressung von Dampf in die Zusatzbohrung 6. Da Dampf nur in den
unteren Teil der Lagerstätte 1 angrenzend an die Zusatzbohrung zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohrung 3 (vgl.
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Fig. 5) eintritt, wird nunmehr ein Teil der Zone 11 der Lagerstätte,
der vorher nicht von Dampf durchspült wurde, mit Dampf kontaktiert, und es wird
zusätzliches Öl gewonnen, und der undurchspülte Lagerstättenteil wird schließlich
auf ein sehr geringes Volumen entsprechend der Zone 12 in Fig. 6 vermindert.
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Fig. 6 zeigt den durchspülten Teil 4 und die undurchspülten Teile
9 und 12 der Lagerstätte in einer Vertikalebene gesehen nach Beendigung des Verfahrens.
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Der oben erwähnte dritte Verfahrensschritt wird fortyesetzt, wobei
Dampf in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt und Fluid aus der Förderbohrung 3 gefördert
wird, bis ein vorbestimmter Endpunkt erreicht ist. Dieser Verfahrensschritt wird
bevorzugt solange fortgesetzt, bis der Wasseranteil der aus der Lagerstätte durch
die Bohrung 3 gewonnenen Fluide mehr als dO , bevorzugt wenigstens 95 %, beträgt.
Lin forLyesetztes Einpressen von Dampf oder Wasser in die InJektlonsbohrung 2 während
dieses Schritts ist erforderlich, um ein Druckgefälle zu erzeugen und die Fluidbewegung
von der Uohrung 6 zur Bohrung 2 zu verzögern. Die Fluideinpreßrate in die Bohrung
2 ist wenigstens so hoch, daß eine Aufrechterhdltung des erwünschten Druckgefälles
gewährleistet ist, was von Wichtigkeit ist, um eine Hückbewegung von Erdöl in den
Teil der Gewinnunyszone zwischen der Injektions- und der Förderbohrung zu verhindern,
wodurch die Ölgewinnung insgesamt vermindert werden würde. Bevorzugt wird die Einpreßrate
an der Bohrung 2 auf einem Wert gehalten, der wenigstens gleich der Fluideinpreßrate
an der Lusatzbohrung ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt
die Fluideinprcrate an der Injektionsbohrung 2 wenigstens das Zweifache der Einpreßrate
an der Zusatzbohrung 6. Das in die Bohrung 2 während dieses Verfahrensschritts eingepreßte
Fluid kann Dampf, Heißwasser oder nichterwärmtes Wasser sein. Das bevorzugte Fluid
ist Heißwasser, da durch eine Heißwassereinpressung an der Bohrung 2 während der
Dampfeinpressung in die Bohrung O nicht nur das erwünschte Druckgefälle aufrechterhalten
wird, sondern auch eine Flüssigkeitssättigung in den Strömungskanälen des Teils
der Cewinnungszone zwischen der Injektionsbohrung 2 und der Zusatzbohrung 6 erzielt
wird, wodurch die Wanderung von Öl in Richtung von der Zusatzbohrung G zur Injektionsbohrung
2 weiter verhindert wird.
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Mit dem vorstehend angegebenen Verfahren unter Anwendung einer Zusatzbohrung,
die auf einer Linie zwischen der Injektionsbohrung und der Förderbohrung liegt,
hat eine wirksame Verringerung des Lagerstättenvolumens zur Folge, an dem eingepreßter
Dampf infolge von Dampfüberlagerung vorbeigeleitet wird, so daß zwar die vertikale
Übereinstimmung, aber nicht die horizontale Übereinstimmung eines Dampfverdrängungsverfahrens
verbessert wird. Nach Fig. 2 wird ein wesentlicher Anteil des durch eine Horizontalebene
durch eine Gruppe von Förderbohrungen und zugeordneten Injektionsbohrungen, die
nach einem geeigneten Schema, z. U. dem uickehrten Fünfpunkt-Schema, niedergebracht
sind, gebildeten Bereichs nicht von dem in die Injektionsbohrungen einycpreßten
Dampf durchspült. In den undurchspülten Teilen der Uohrlochanordnung enthaltenes
Öl wird nicht gewonnen. Uei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
kann sowohl die horizontale als auch die vertikale Übereinstimmung dadurch verbessert
werden, daß die Zusatzbohrungen in strategisch ausgewählten Abschnitten des Uohrlochschemas
liegen, die nicht auf einer Linie zwischen Injektions- und Förderbohrungen liegen.
Fig. 7 zeigt eine Flächenansicht einer Injektionsbohrung 13, einer Förderbohrung
14 und von Zusatzbohrungen 15 und 16, die zu beiden Seiten einer Linie zwischen
den Bohrungen 13 und 14 liegen. Der Abstand zwischen der Injektionsbohrung 13 und
den Zusatzbohrungen 15 und 1G beträgt 25-75 %, bevorzugt 40-60 % des Abstands zwischen
der Injektions- und der Förderbohrung. Der Abstand zwischen der Injektionsbohrung
und der Zusatzbohrung 15 ist normalerweise, jedoch nicht notwendigerweise, gleich
dem Abstand zwischen der Injektionsbohrung und der anderen Zusatzbohrung 16. Die
Abweichung der Lage der Zusatzbohrungen 15 und 16 von einer Ceraden zwischen der
Injektionsbohrung 13 und der Förderbohrung 14 ist durch die Winkel « und » bezeichnet.
Üblicherweise sind die Zusatzbohrungen symmetrisch zu einer Ceraden 13 - 14 angeordnet,
so daß die Winkel « und » gleich sind, aber es sind auch unsymmetrische Anordnungelt
möglich und können in bestimmten Fällen bevorzugt werden. Der Wert von « und
13
kann zwischen 00 und 800, bevorzugt zwischen Oo und 400, liegen, was von dem verwendeten
Bohrlochschema abhängt.
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Aufgrund der Anwendung von nichtfluchtenden Zusatzbohrungen wird die
Breite der Gewinnungszone in Fig. 7 von der durch die Linie 23 definierten Breite
auf den Bereich innerhalb der Linie 24 vergrößert. Bei einem umgekehrten Fünfpunkt-Schema
variieren die Werte für α und ß zwischen 0° (wie in Fig. 8) und 45° (wie in
Fig. 9). @e größer die Abweichung von einer Ausrichtungs- oder Fluchtungs-Konfiguration,
desto größer ist die Verbesserung der horizontalen Übereitlstimmurl9.
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Uie Verbesserung der vertikalen Übereinstimmung kann zwar etwas abnehmen,
wenn die Größe des Abweichungswinkels den Höchstwert erreicht. Bei sehr dicken oder
starken Formationen kann die Erzielung der maximalen Kombination horizontaler und
vertikaler Übereinstimmung die Anwendung einer groben Anzahl Zusatzbohrungen etwa
entsprechend Fig. 10 erfordern und auch rechtfertigen; nach Fig. 10 werden acht
Lusatzbohrungen in einem umgekehrten Fünfpunkt-Uohrlochschema verwendet, wobei die
Abweichungswinkel sämtlich 22,50 betrageii. Dies ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform,
wobei der Abweichunyswinkel zwischen 130 und 300, bevorzugt zwischen 200 und 250,
liegt.
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Nach einer Ausführungsform des Verfahrens wird mit dem Dampf Kohlenwasserstoff
vermischt oder gesondert entweder gleichzeitig oder sequentiell mit der Dampfeinpressung
in einer oder mehreren Elnpreßmengen eingepreßt. Zu diesem Zeitpunkt sind infolge
der Dampfkanalisierung durch die oberen Layerstättenteile nur 50 % oder weniger
der Lagerstätte von Dampf durchspült worden. Nunmehr erfolgt die Erdölförderung
aus der Zusatzbohrung, während weiter Dampf in die Injektionsbohrung eingepreßt
wird, so daß Öl aus dem unteren Lagerstätten teil zwischen der Haupt-Injektionsbohruny
und der Zusatzbohrung gewonnen wird. Dieser Verfahrensschritt wird fortgesetzt,
bis das aus der Zusatzbohrung gewonnene Fluid einen Wasseranteil von ca. 95 X hat.
Zu diesem Zeitpunkt wird die
Zusatzbohrung von ihrer Förderbohrungs-Funktion
auf ihrc Injektionsbohrungs-Funktion umgestellt. Bei einer bevorzuyten Ausführungsform
des Verfahrens wird dann in die Zusatzbohrung Heißwasser eingepreßt. Da die Wichte
des Heifhwassers höher als die Wichte von Dampf und etwa gleich oder größer als
die Wichte des im undurchspülten Lagerstättenteil vorhandenen viskosen Erdöls ist,
gelangt das in der Flüssigkeitsphase befindliche Heißwasser in den unteren Teil
der Lagerstdttc und durchsetzt diesen und verdrär'g t Öl daraus in Hichtung zur
Förderbohrung. Somit wird viskoses Lrdöl aus dem unteren Teil des Gewinnungszonenabschnitts
zwischen Zusatzbohrung und Förderbohruny, der normalerweise nicht von Dampf durchspült
werden würde, gewonnen. Wenn der Wasseranteil des aus der Förderbohrung austretenden
Fluids Cd. 95 % beträgt, wird die Einpressung von Heißwasscr in die Zusatzbohrung
eingestellt und mit der Dampfeiripressung in die Zusatzbohrung begonnen. Kohlenwasserstoff-Lösemittel
wird entweder mit dem in die Zusatzbohrung eingepreßten Dampf vermischt oder gesondert
in einer oder mehreren Einpreßmengen sequentiell oder gleichzeitig mit dem Dampf
eingepreßt. Bei Jeder dieser Einsatzmöglichkeiten von Kohlenwasserstoffeinpressungen
kann der Kohlenwasserstoff eine 1-12, bevorzugt 3-7, C-Atome aufweisende Kohlenwasserstoffverbindung
oder ein Cemisch solcher Verbindungen sein. Handelsübliche Gemische wie Benzin,
Naturbenzin, Kerosin usw. sind ebenfalls einsetzbar. Besonders bevorzugt werden
kondensierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt, die aus der Dampfphase von Förderbohrungen
in einem Dampfverdrängungsverfahren, das insbesondere in der gleichen Lagerstätte
durchgeführt wird, erhalten werden.Während des Zeitraums, in dem die Zusatzbohrung
zur Förderung von Fluid genutzt wird, wird die Dampfeinpressung in die ursprüngliche
Injektionsbohrung fortgesetzt, und die Fluidförderung aus der ursprünglichen Förderbohrung
kann ebenfalls fortgesetzt werden. Während des Zeitraums, in dem die Zusatzbohrung
zur Fluideinpressung genutzt wird, wird die Fluideinpressung in die Injektionsbohrung
sowie die Fluidförderung aus der Förderbohrung
fortgesetzt. Die
Dampfeinpressung in die Zusatzbohrung wird fortgesetzt, bis an der Förderbohrung
Frischdampf gefördert wird.
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Nach der Umstellung der Zusatzbohrung 6 von Förderbetricb auf Injektionsbetrieb
wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens Heißwasser in die Bohrung
6 eingepreßt und Fluid aus der Bohrung 3 gefördert. Dabei ist wichtig, daß das in
die Bohrung 6 eingepreßte Fluid während dieses Verfdhrensschritts im wesentlichen
vollständig in der Flüssiyphase ist. Der Grund dafür ist, daß die Schwerkraft genutzt
werden mu13, um sicherzustellen, daß das eingepreßte Fluid den unteren Teil des
Bereichs der Gewinnungszone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 durchsetzt.
Dies ist aus ig. 13 ersichtlich, in der die eingepreßte Flüssiykeit hauptsächlich
den unteren Teil des Lagerstättenabschnitts zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung
3 durchsetzt.
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Während dieses Verfahrensschritts erfolgt die Förderung von Fluiden
aus der Förderbohrung 3, und die Fortsetzung der Dampfeinpressung in die Injektionsbohrung
2 ist fakultativ.
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Ua die Wichte des in der Flüssigphase befindlichen Wassers wesentlich
größer als die Wichte von Wasserdampf ist, sind die Fluide auf die unteren Strömungskanäle
innerhalb der Lagerstätte begrenzt und durchsetzen somit einen Lagerstättenteil,
der während der vorhergehenden Verfahrensschritte nicht mit Dampf in Kontakt gelangt
ist. Heißwasser mobilisiert viskoses Erdöl, obwohl es weniger wirksam als Dampf
ist. Durch Heißwassereinpressung wird jedoch die Ölsättigung im unteren Teil der
Zone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 vermindert, so daß die Permeabilität
dieses Teils der Gewinnungszone erhöht wird. Die Heißwassereinpressung wird fortgesetzt,
bis der Wasseranteil des aus der Bohrung 3 geförderten Fluids mehr als ca. 80 %,
bevorzugt mehr als 95 %, beträgt. Dies gewährleistet eine optimale Entsättigung
des unteren Teils der Zone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3, was erforderlich
ist, um die Permeabilität dieses
Abschnitts der Cewinnungszone
so weit zu erhöhen, dai3 das nächste Stadium des Verfahrens erfolgrcich ist.
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Nach einer gering abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens besteht
das in den vorgenannten Schritten In die Zusatzbohrung 6 eingepreßte Fluid aus einem
Gemisch von Heidsser in der Flüssigphase und Kohlenwasserstoffen. Dabei ist der
Kohlenwasserstoff bevorzugt in der Flüssigphase, um sicherzustellen, daß er im wesentlichen
die gleichen Strömunyskanäle wie das Wasser durchsetzt, und somit sollte der Siedepunkt
der Kohlenwasserstoffe oberhalb der Temperatur des in die Lagerstätte eingepreßten
Heißwassers liegen. Ein für diesen Zweck besonders bevorzugter Kohlenwasserstoff
umfaßt die Kohlenwasserstoffe, die zusammen mit Öl in einem Dampfvcrdrängungs-Stimulationsverfahren
in der gleichen oder einer anderen Zone in der Lagerstätte aus geförderten Dämpfen
rückgewonnen werden, wobei diese Kohlenwasserstoffe infolge von Wasserdampfdestillation
In der Lagerstätte von erdöl getrennt wurden. Ein solcher Kohlenwasserstoff ist
für den angcebenen Zweck optimal, und zwar wenigstens teilweise aufgrund der Tatsache,
daß die Substanz notwendigerweise mit dem Lagerstättenöl vollständig mischbar ist,
da sie ja daraus durch Wasserdampfdestillation gewonnen wurde.
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Nachdem der Wasseranteil der aus der Förderbohrung 3 während dieses
Verfahrensschritts geförderten Fluide die vorgenannten Werte erreicht hat, wird
die Einpressung von Wasser in der Flüssigphase in die Zusatzbohrung 6 beendet und
anschließend mit dem Einpressen von Dampf und Kohlenwasserstoff in die Zusatzbohrung
6 begonnen. Der Schritt des Einpressens von vollständig in der Flüssigphase befindlichem
Heißwasser in die Zusatzbohruny vor der Einpressung von Dampf ist eine fakultative,
jedoch sehr erwünschte Abwandlung des Verfahrens.
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Der Durchtritt von Heißwasser durch den unteren Teil der Lagerstätte
zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 hat zur Folge, daß wenigstens ein Teil
des später in die Zusatzbohrung 6 eingepreßten Dampfs und Kohlenwasserstoffs den
unteren
Lagerstättenteil durchsetzt (vgl. Fig. 14). Es ist zu beachten,
daß Dampf den unteren Lagerstättenteil unter diesen Bedingungen nicht durchsetzen
würde, wenn nicht zuvor Heißwasser eingepreßt worden wäre, um den unteren Teil der
Zone zwischen den Bohrungen 6 und 3 zu entsättigen, wodurch eine Zone mit erhöhter
Permeabilität gebildet wurde, so daß sichergestellt ist, daß die Strömungskanal-Rcrmeabilitat
ausreicht, um wenigstens einen Teil des Dampfs durch die unteren Abschnitte der
Lagerstätte gelangen zu lassen. Dies hat zur Folge, daß ein Teil des Dampfs unter
dem Restöl in dem Teil der Zone zwischen den Bohrungen 6 und 3 durchtritt, obwohl
auch eine gewisse Überlagerung von Dampf in diesem Abschnitt des Verfahrens auftreten
kann, wenn eine Strömungsverbindung zwischen der Stelle, an der Dampf durch Öffnungen
in der Bohrung 6 in die Lagerstätte eintritt, und der bereits entölten Zone 4 stattfindet.
Die Dampf- und Kohlenwasserstoff-Einpressung wird fortgesetzt, und die olförderrdte
ist infolge der vorherigen Bildung von Strömungskanälen im unteren Lagerstättenteil
wesentlich besser, da das Strippen in bezug auf obenliegende ölgesättigte Zwischenräume
wirksamer als in bezug auf einen untenliegenden ölgesättigten Zwischenraum ist.
Die Cründe hierfür hängen mit der Tatsache zusammen, daß Ö1, das durch Wärmekontakt
mit dem unter einem ölgesättigten Zwischenraum durchtretenden Fluid mobilisiert
ist, durch Schwerkraft in den Strömungskanal abläuft, und auch damit, daß sich Dampf
ebenfalls aufgrund von Schwerkraft leichter nach oben in den ölgesättigten Zwischenraum
als nach unten bewegt.
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Uei dem vorstehend erläuterten Schritt der Linprcssun von Dampf und
Kohlenwasserstoffen in die Zusatzbohrung gilt: das in bezug auf Menge, Art und Verfahren
der Einpressung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf in die Haupt-Injektionsbohrung
Gesagte auch für die Einpressung von Dampf und Kohlenwasscrstoffen in die Zusatzbohrung.
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Der vorstehend erläuterte vierte Schritt wird fortgesetzt, wobei Dampf
in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt und Fluid aus der Förderbohrung 3 gefördert wird,
bis aus der Förderbohrung 3 die Förderung von Dampf oder Dampfkondensat in einem
vorbestimmten Ausmaß erfolgt. Dieser Schritt wird bevorzugt so lange fortgesetzt,
bis der Wasseranteil der aus der Förderbohrung 3 geförderten Fluide mehr als 80
X, bevorzugt wenigstens 95 X, beträgt. Die fortgesetzte Einpressung von Dampf oder
Wasser in die Bohrung 2 ist während dieses Schritts erforderlich, um ein Druckgefälle
zu erzeugen und eine tluidbewegung von der Bohrung 6 zur Bohrung 2 zu verzögern.
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Das erwünschte Druckgefälle wird aufrechterhalten, wenn die Ùampf-
oder Heißwasser-Einpreßrate in die Injcktionsbohrung yrößer als die Dampfeinpreßrate
in die Zusatzbohrung ist und bevorzugt wenigstens zweimal so hoch ist.
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Die Wirksamkeit des angegebenen Verfahrens gegenüber anderen Verfahren
ist in Fig. 15 veranschaulicht, in der die Crenzlinien zwischen den durchspülten
und den undurchspülten Teilen der Cewinnungszone zwischen den Bohrungen 2 und 3
für vier prinzipielle Verfahren angegeben sind. Die Kurve 27 bezeichnet die Grenzlinie
bei einem herkömmlichen Dampfverdrängungsverfahren ohne Anwendung einer Zusatzbohrung.
Die Kurve 28 bezeichnet die erhaltene Verbesserung, wenn Kohlenwasserstoff-Lösemittel
mit Dampf in einem herkömmlichen Dampfverdrängungsverfahren vermischt wird, wobei
wiederum keine Zusatzbohrung verwendet wird. Die Kurve 29 bezeichnet die erhaltene
Verbesserung, wenn die Dampfverdrängungs-Gewinnung durch die Anwendung einer Zusatzbohrung
verstärkt wird, wobei die Zusatzbohrung zuerst zur digewinnung und dann zur Dampfeinpressung
genutzt wird. Die Kurve 30 bezeichnet den wesentlich verbesserten Zustand bei Anwendung
des hier angegebenen Verfahrens, wobei Kohlenstoff-Lösemittel mit Dampf vermischt
wird und eine Zusatzbohrung zuerst zur Ölförderung und dann zur Heißwassereinpressung
mit anschließender Dampf-und KOhlenwasserstoff-Einpressung verwendet wird.
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Eine Abwandlung des vorstehend angegebenen Verfahrens cignet sich
besonders für Lagerstätten mit Erdöl sehr hoher Viskosität, d. h. für solche Lagerstätten,
die Erdöl führen dessen API-Dichte weniger als 150, insbesondere weniger als 100
beträgt. Dabei ist ein zusätzlicher Verfahrensschritt vorgesehen, der vor der Einpressung
von Heißwasser oder Dampf und Kohlenwasserstoff in die Zusatzbohrung 6 durchgeführt
wird. Dabei wird, nachdem die Fluidförderung aus der Zusatzbohrung 6 beendet wurde
und die Bohrung 6 in eine Injektionsbohrung umgewandelt wurde, zuerst Kaltwasser
in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt. Für die Zwecke dieses Verfahrens bedeutet "Kaltwasser"
solches Wasser, das eine Temperatur von weniger als 71 OC, bevorzugt weniger als
26 OC, hat. tormjlerweise genügt es, Wasser mit Oberflächenumgebungs-Temperatur
einzupressen. Der Durchtritt von Kaltwasser in Lagerstättenteile unmittelbar an
den Öffnungen der Zusatzbohrung ó bewirkt die Kondensation und den Kollaps des die
Porenräume der Lagerstätte einnehmenden Wasserdampfs, wodurch die Wassersättigung
dieses Lagerstättenteils erhöht und damit die Permcabilität des Lagerstättenteils,
in dem eine Dampfkondensation aufgetreten ist, vermindert wird. Dadurch wird der
Durchtritt des anschließend eingepreßten Kaltwassers in die unteren Strömungskanäle
in dem Teil der Gewinnungszone zwischen den Bohrungen 6 und 3 weiter unterstützt.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Förderbohruny
mit zwei gesonderten Strömungsverbindungen ausgebildet, und zwar einer zwischen
der Erdoberfläche und dem unteren Drittel oder weniger der vertikalen Lagerstättendicke
und ferner einer mit den oberen 2/3 oder weniger der Vertikaldicke der Lagerstätte.
Dampf wird in die Injektionsbohrung eingepreßt, und Erdöl wird aus den oberen Öffnungen
in der Förderbohrung gewonnen, bis der Dampfdurchbruch an der Förderbohrung erfolgt.
Während der ersten Phase, in der Dampf in die Injektionsbohrung eingepreßt und Flcid
aus der iörderbohrung durch die zu den oberen 2/3 oder wenige der Lagerstätte offene
Verbindung gefördert wird, wird durch den
mit dem unteren 1/3 der
Lagerstätte in Strömungsverbindung stehenden Strömungsweg der Förderbohrung ein
Lösemitteleinpreß-Förderverfahren angewandt. Dies wird bevorzugt gleich zeitig mit
dem Dampfverdrängungsverfahren in einer Scrie von Wiederholungszyklen während der
gesamten Zeit, in der die Dampfverdrängungssequenz angewandt wird, zur Anwendung
gebracht. Das Zweirichtungs-Lösemittelverfahren umfaßt mehrere Zyklen, wobei Jeweils
ein Lösemittel für das Lagerstättenöl entweder für sich oder in Verbindung mit Dampf
oder Heißwasser in den unteren Teil der Lagerstätte eingepreßt wird, bis der Einpreßdruck
auf einen vorbestimmten Wert steigt, der geringer als der Druck sein sollte, der
einen Abbruch der Formation und/oder die Entstehung von Abraum zur Folge hat. Wenn
der vorbestimmte Druck erreicht ist oder wenn eine vorbestimmte Lösemittelmenge
eingepreßt wurde, wird die Lösemittelelnpressung unterbrochen, und es erfolgt eine
Fluidförderung von der Sohle der Lagerstätte durch Rückfluß. Öl und Lösemittel strömen
von der Lagerstättensohle zurück in die unteren Öffnungen der Förderbohrung, bis
der Druck auf einen vorbestimmten Pegel gefallen ist und/oder die Fluidförderrate
auf einen vorbestimmten Wert gesunken ist. Dann erfolgt eine erneute Lösemitteleinpressung,
gefolgt von einer weiteren Periode der Förderung von Lösemittel und Ö1.
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Jeder Wiederholzyklus erreicht eine größere Eindringtiefe in die Lagerstätte,
wodurch die Zone, in der die Erdölsättigung vermindert und infolgedessen die Permeabilität
erhöht wurde, vergrößert wird. Diese Zone liegt zwischen dem Unterende der Förderbohrung
und dem Unterende der Zusatzbohrung.
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Sobald am Austrittsende der Förderbohrung der Dampfdurchbruch erfolgt,
wird das Zweirichtungs-Lösemittelverfahren, das am Unterende der Förderbohrung angewandt
wird, eingestellt.
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Zu diesem Zeitpunkt sind nur 50 X oder weniger der Lagerstätte von
Dampf durchspült worden infolge der Dampfkanallsierung durch die oberen Lagerstättenteile.
Dann wird die Dampfeinpressung in die Injektionsbohrung fortgesetzt und Erdöl aus
der Zusatzbohrung gefördert, die Öl aus dem unteren
Lagerstättenteil
zwischen der Haupt-Injektionsbohrung und der Zusatzbohrung gewinnt. Dieser Schritt
wird fortgesetzt, bis das aus der Zusatzbohrung geförderte Fluid einen Wasseranteil
von ca. 95 X erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zusatzbohrung von Förderbetrieb
auf Injektionsbetrieb umgestellt, und Heißwasser wird in die Bohrung eingepreßt.
Da die Wichte des in die Zusatzbohrung eingepreßten Heißwassers höher als die Wichte
von Dampf und etwa gleich oder höher als die Wichte des im undurchspülten Lagerstättenteil
enthaltenen viskosen Öls ist, gelangt das in der Flüssigphase befindliche Heißwasser
in und durch den unteren Teil der Lagerstätte und verdrängt aus diesem Erdöl zur
Förderbohruny. Die während der Durchführung des Zweirichtungs-Lösemittelverfahrens
ycbildete Zone verminderter Ölsättigung und erhöhter Permeabilität am Unterende
der Förderbohrung stellt sicher, daß das in die Zusatzbohrung eingepreßte Heißwasser
über die Lagerstättensohlc zwischen Zusatzbohrung und Förderbohrung strömt. Dadurch
wird viskoses Erdöl aus dem unteren Teil des Teils der Cewinnungszone zwischen Zusatzbohrung
und Förderbohrung gewonnen, der normalerweise nicht von Dampf durchspült wird.
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Wenn der Wasseranteil des vom Unterende der Förderbohrung geförderten
Fluids ca. 95 % beträgt, wird die Einpressung von Heißwasser in die Zusatzbohrung
beendet, und die Dampfeinpressung in die Zusatzbohrung beginnt. Während der Zeit,
in der die Zusatzbohrung für die Fluidförderung genutzt wird, wird die Dampfeinpressung
in die ursprüngliche Injektionsbohrung fortgesetzt, und auch die Fluidförderung
aus der ursprünglichen Förderbohrung kann fortgesetzt werden. Während der Zeit,
in der Heißwasser oder Dampf durch die Zusatzbohrung in die Lagerstätte eingepreßt
wird, muß Dampf oder Wasser (Kalt- oder Heißwasser, bevorzugt Heißwasser) in die
ursprüngliche Injektionsbohrung eingepreßt werden, um ein positives Druckgefälle
zwischen Injektionsbohrung, Zusatzbohrung und Förderbohrung aufrechtzuerhalten,
so daß eine erneute Sättigung der Zone zwischen Injektions- und Zusatzbohrung verhindert
wird.
Die Dampfeinpressung in die Zusatzbohrung wird fortgesetzt, bis an der Förderbohrung
Frischdampf gefördert wird. Die vertikale Übereinstimmung des Dampfverdrängungsverfahrens
wird durch Anwendung dieses Verfahrens wesentlich verbessert.
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Während eines Teils der Zeit, bevorzugt während der Cesamtzeit, in
der die vorstehend erläuterte Dampfeinpressung und Ölförderung stattfindet, wird
an der Lagerstättensohle nahe der Förderbohrung eine Lösemitteleinpreß-Förderfolyc
bzw. ein Zweirichtungs-Lösemittelverfahren angewandt, und zwar mit Hilfe des Strömungswegs,
der zwischen der Oberfläche und dem unteren 1/3 oder weniger der Förderbohrung besteht.
Diese Folge umfaßt Einpressen von Lösemittel entweder für sich oder bevorzugt in
Verbindung mit Heißwasser oder Dampf in den unteren Teil der Lagerstätte durch den
von der Oberfläche zur unteren Zone der Förderbohrung führenden Strömungsweg. Ein
Rohr 37 der Förderbohrung 3 wird nach Fig.
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IG für diesen Zweck verwendet. Das in die untere Zone eingepreßte
Fluid ist ein Lösemittel, bevorzugt ein Kohlenwasserstoff, der bei der Lagerstättentemperatur
und dem Einpreßdruck flüssig ist. Cceignete Lösemittel sind C2-C10-, bevorzugt C3-C7-Kohlenwasserstoffe
einschließlich Mischungen derselben sowie handelsübliche Cemische wie Kerosin, Uenzin,
Naturbellzin usw. Das Lösemittel kann entweder für sich oder in Verbindung mit Heißwasser
oder Dampf eingesetzt werden, indem entweder Lösemittel und Wasser in einem Cemisch
oder in abwechselnd aufeinanderfolgenden Einpreßmengen eingepreßt werden. Der Einsatz
von Lösemittel allein ist zwar sehr wirksam, jedoch auch teuer, und das Verfahren,
bei dem ein Gemisch oder eine Kombination von Lösemittel und Heißwasser eingesetzt
wird, ist besonders bevorzugt.
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Das Lösemittel und ggf. das Heißwasser oder der Dampf werden durch
das Rohr 37 (vgl. Fig. 16) in die untere Zone um die Förderbohrung eingepreßt. Wenn
das Lösemittel in die Formation
eindringt, löst es viskoses Erdöl
und bildet eine Erdöl-Lösemittel-Anlagerung, deren Erdölgehalt zunimmt, wenn sich
die Anlagerung von der unmittelbaren Umgebung der Förderbohrung wegbewegt. Diese
Erscheinung kann durch Überwachung und Steuerung des Einpreßdrucks festgestellt
werden. Es ist erwünscht, die Lösemitteleinpressung zu beenden und Lösemittel und
Erdöl durch Rückstrom in die Bohrung durch die auch zur Fluideinpressung genutzten
gleichen Öffnungen zu gewinnen, bevor der Erdölgehalt der Lösemittel-Erdöl-Lösung
so stark ansteigt, daß ihre Viskosität so hoch wird, daß die Erdöl-LösemJttel-Lösung
nur schwer zurück in die Bohrung strömt. Dies wird erreicht durch Begrenzen der
in jedem Zyklus eingepreßten Lösemittelmenge, obwohl das zulässige Lösemittelvolumen
mit steigender Gesamtzahl von Arbeitszyklen steigt. Als allgemeine Regel gilt, daß
die in den ersten Behandlungszyklen eingepreßte Lösemittelmenge 7580-151 600, bevorzugt
15 160-37 900 1 Lösungsmittcl pro 0,3 m zu behandelnder Lagerstättendicke beträgt.
Dies kann um 5-500, bevorzugt 50-100 % nach jeweils einem oder zwei Zyklen der Lösemitteleinpreß-Fluidförderung
erhöht werden.
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Wenn Lösemittel und Heißwasser zusammen eingesetzt werden, beziehen
sich die angegebenen Mengen auf die Gesamtmenge von Lösemittel und Heißwasser.
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Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung, wann jeder Lösemitteleinpreßschritt
beendet und die Förderung begonnen wird, umfaßt die Steuerung des Einpreßdrucks.
Ein bevorzugter Druckendpunkt liegt im Bereich von 50-95 %, bevorzugt im Bereich
von 75-85 % des Drucks, der einen Bruch der Lagerstatte rund/ oder Abraumbildung
zur Folge hat, wenn der Pegel dieses Drucks bekannt ist. Wenn z. 8. bekannt ist,
daß der Abbruchdruck der Lagerstätte in der Tiefe, in der die Lösemitteleinpressung
erfolgt, 120,75 bar ist, dann sollte jede Lösemitteleinpreßfolge beendet werden,
wenn der Einpreßdruck auf einen Wert im Bereich zwischen 90,39 bar und 102,81 bar
steigt.
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Wenn die Lösemitteleinpressung beendet und die Fluidförderung (Förderung
von Lösemittel, Erdöl und Wasser) begonnen wird, ist der Durchsatz normalerweise
zuerst sehr hoch, nimmt jedoch mit abnehmenden Verdrängungsdruck schnell ab. Jeder
Fluidförderschritt sollte beendet werden, wenn die Förderrate auf einen Wert von
2-10 % des ursprünglichen Durchsatzes fällt oder wenn sie auf einen Wert von S-10
Barrels pro Tag fällt.
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Die vorgenannte Folge der Lösemitteleinpressung, gefolgt von Fluidförderuny,
wird fortgesetzt, wobei Jeder Zyklus ein weiteres Eindringen in die Lagerstätte
zur Folge hat, so daß für Jeden Zyklus längere Zeitdauern und größere Lösemittelmengen
erforderlich sind. Das Ergebnis der Anwendung einer Anzahl Zyklen ist in Fig. 16
gezeigt, die den Zustdnd der Lagerstätte etwa zu der Zeit zeigt, in der der erste
Schritt des Verfahrens beendet ist. Am Oberende der Bohrung 3 ist der Dampfdurchbruch
erfolgt, und die durch Lösemittel entölte Zone 39 nahe dem Unterende der Förderbohrung
3 nahert sich dem Unterende der Zusatzbohrung 6. Das Ende von Schritt 1 basiert
bevorzugt auf dem Durchbruch von Frischdampf an den oberen Öffnungen der Förderbohrung
3. Die Zweirichtungs-Lösemittelbehandlung wird gleichzeitig mit der Dampfeinpressung
in die Injektionsbohrung 2 und der Fluidförderung aus den oberen Öffnungen der Bohrung
3 durchgeführt, und zwar bevorzugt während im wesentlichen der gesamten Zeit, die
für die Dampfverdrängung bis zum Dampfdurchbruch erforderlich ist. Sobald aus der
Bohrung 3 Dampf gefördert wird, erfolgt die weitere Ölförderung mit einer stark
verminderten Rate, da der einzige Mechanismus, durch den weiteres Öl aus der Lagerstätte
unterhalb der dampfdurchspülten Zone 4 zu gewinnen ist, im Strippen besteht, wobei
Öl längs der Oberfläche 7 (vgl. Fig. 1) zwischen dem dampfdurchspülten Teil 4 der
Lagerstätte und dem Teil 5 der Cewinnungszone, durch den kein Dampf gelangt ist,
gewonnen wird. Dieser Mechanismus kann zwar für sehr lange Zeit fortgesetzt werden,
und es kann dadurch weiteres Öl aus der Zone 5 gewonnen werden, das Strippen
ist
jedoch ein sehr unwirksamer Vorgang und kein wirtschaftlich vertretbares Mittel
zum Gewinnen von viskosem Erdöl aus der Lagerstätte nach erfolgtem Dampfdurchbruch
an der Bohrung 3.
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Bei dem zweiten Schritt des Verfahrens wird die Zusatzbohrung 6 als
Förderbohrung genutzt. Es ist zu beachten, daß allein durch diesen Schritt bereits
eine große Ölmenge aus der Lagerstätte gewonnen wird, die bei der wirtschaftlich
vertrctbarren Beendigung des ersten Schritts nicht gewonnen war. Es wurde gefunden,
daß die Ölsättigung in der Zone 40, also dem Teil der Gewinnungszone zwischen Zusatzbohrung
6 und Injektionsbohrung 2, der die untere Dicke der Lagerstätte einnimmt, tatsächlich
während der Ölgewinnung aus der durchspülten Zone 4 (vgl. Fig. 1) erhöht wird. Der
Grund ist die Wanderung von Ö1, das durch eingepreßten Dampf mobilisiert wurde,
nach unten in den Lagerstättenteil, durch den während dieser ersten Periode kein
Dampf gelangt. Wenn also die mittlere Anfangssättigung mit Öl in der gesamten viskoses
Öl führenden Lagerstätte 1 im Bereich von ca. 55 X (bezogen auf das Porenvolumen)
liegt, wird durch Einpressen von Dampf in die Lagerstätte die mittlere Ölsättigung
in der gesamten entölten Zone 4 auf 15 X vermindert, aber die Ölsättigung in der
Zone 40 steigt tatsächlich auf 60-70 % an. Der zweite Verfahrensschritt, bei dem
Fluide aus der Zusatzbohrung 6 gefördert werden, erreicht eine dampfstimulierte
Erdölgewin nuny aus der Zone 40 (vgl. Fig. 17), die mit bisher bekannten Verfahren
nicht erzielbar ist. Da eine Fluidverbinduny nur zwischen der Bohrung 6 und dem
unteren Teil der Lagerstätte besteht, und zwar mit höchstens 50 %, bevorzugt 25
% dieses unteren Lagerstättenteils, resultiert eine Bewegung von Öl in diese Öffnungen
in der Durchspülung eines Teils der Lagerstätte, der sonst nicht von Dampf durchspült
wird. Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß ein Teil 41 immer noch von dem eingepreßten
Dampf undurchspült bleibt, aber dieser Teil 41 ist wesentlich kleincr als das Volumen
der Zone 40 vor Ar,-wendung des zweiten Verfahrensschritts. Die Förderung einer
gewissen
Menge Lösemittel und Erdöl aus der nach der ersten Phase verbliebenen Zone 39 kann
ebenfalls erfolgen. Wenn der Wasseranteil des aus der Lagerstätte durch die Bohrung
6 geförderten Fluids einen vorbestimmten Wert crreicht, und zwar bevorzugt wenigstens
95 %, wird die Fluid förderung aus der Lagerstätte durch die Bohrung 6 beendet,
und die Bohrung 6 wird in eine Injektionsbohruny umgewandelt.
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Während des vorstehend erläuterten zweiten Verfahrensschritts muß
natürlich die Dampfeinpressung in die Bohrung 2 fortgesetzt werden, und die Fluidförderung
aus der Bohrung 3 kann in Abhängigkeit vom Wasseranteil des zu diesem Zeitpunkt
geförderten Fluids fortgesetzt oder beendet werden. Dampf, Heißwasser, Lösemittel
oder eine Mischung derselben kann ebenfalls während dieses Schritts in den Strömungsweg
37 der Bohrung 3 eingepreßt werden, um die Ausdehnung der entölten Zone 39 zu vergrößern
und eine Strömungsverbindung mit der Zusatzbohrung 6 herzustellen.
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Nach Umstellung der Zusatzbohrung 6 von Förderbetrieb auf Injektionsbetrieb
besteht der dritte Schritt im Einpressen von Heißwasser in die Bohrung 6 und Fördern
von Fluid dus der Bohrung 3. Bevorzugt befindet sich das in die bohrung 6 während
dieses Schritts eingepreßte Fluid im wesentlicien vollständig in der Flüssigphase,
und zwar deshalb, weil die Schwerkraft dazu beiträgt, daß das eingepreßte Fluid
den unteren Teil der Zone der Cewinnungszone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung
3 durchsetzt. Dies ist aus Fig. 18 ersichtlich, wonach die eingepreßte Flüssigkeit
hauptsächlich durch den unteren Teil des Abschnitts der Lagerstättc zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohrung 3 strömt. Während dieses Schritts muß die Fluidförderung aus
der Bohrung 3, bevorzugt nur aus den unteren Öffnungen der Bohrung 3 erfolgen, und
das Einpressen von Dampf oder Wasser in die Bohrung 2 muß fortgesetzt werden. Da
die Wichte des Wassers in der Flüssigphase
beträchtlich höher
als die Wichte von Wasserdampf ist, sind die Fluide auf die unteren Strömungskanäle
innerhalb der Zone 39 der Lagerstätte beschränkt und gelangen somit durch einen
Lagerstättenteil, der während der vorhergehenden Schritte nicht mit Wasserdampf
in der Dampfphase in Berührung gelangt ist. Heißwasser mobilisiert viskoses Erdöl,
obwohl seine Wirksamkeit geringer als diejenige von Dampf ist. Durch das Einpressen
von Heißwasser wird jedoch die Ölsättigung im unteren Teil der Zone zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohrung 3 weiter vermindert und daher die Permeabilität der Zone 39
der Lagerstätte erhöht. Diese Auswirkung vergröert die Strömungskanäle in der Zone
39, die zuerst durch die Zweirichtungs-Lösemittelbehandlung in Schritt 1 yeöffnet
wurden, noch weiter. Die Heißwassereinpressung wird fortgesetzt, bis der Wasseranteil
des aus der Bohrung 3 yeförderten Fluids mehr als ca. 80 %, bevorzugt mehr als ca.
-
5 %, beträgt. Dadurch wird sichergestellt, daß der untere Teil der
Zone 39 zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 in optimaler Weise entsättigt
wird, was notwendig ist, um die Permeabilität dieses Abschnitts der Gewinnungszone
so weit zu erhöhen, daß der nächste Verfahrensschritt erfolgreich durchführbar ist.
-
Bei einer etwas abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens ist das
in die Bohrung 6 bei den vorgenannten Schritten einyepreßte Fluid ein Gemisch aus
Flüssigphase-Heißwasser und einem Kohlenwasserstoff-Lösemittel. Dabei ist der Kohlenwasserstoff
bevorzugt in der Flüssigphase, so daß er im wesentlichen die gleichen Strömungskanäle
wie das Flüssigphase-Wasser durchsetzt; daher sollte der Siedepunkt der Kohlenwasserstoffe
unterhalb der Temperatur des in die Lagerstätte eingepreßten Heißwassers liegen.
Ein besonders bevorzugter Kohlenwasserstoff ist einer der Kohlenwasserstoffe, die
aus geförderten Fluiden in der gleichen oder anderen Zohen der Lagerstätte infolge
von Wasserdampfdestillation abgetrennt
wurden. Ein solches Kohlenwasserstoff-Lösemittel
ist für den genannten Zweck optimal, und zwar möglicherweisc deshalb, weil es notwendigerweise
mit dem Lagerstättenöl vollständiy mischbar ist, da es Ja aus diesem durch Wasserdampfdestillation
gewonnen wurde.
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Nachdem der Wasseranteil der aus der Bohrung 3 während dieser Phase
geförderten Fluide die vorher genannten Werte erreicht, wird die Einpressung von
Flüssigphase-Heißwasser in die Zusatzbohrung 6 beendet und der vierte Verfahrensschritt
begonnen, bei dem Dampf in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt wird. Die Fluidförderung
erfolgt zuerst aus beiden Strömungsweyen der Bohrung 3 zu 8eginn des vierten Schritts
(vgl. Fig.
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19). Infolge des vorhergehenden Verfahrensschritts, bei dem eingepreßtes
Heißwasser die Zone 39 im unteren Teil der Lagerstätte zwischen Zusatzbohrung 6
und Förderbohrung 3 durchsetzt hat, durchsetzt wenigstens ein Teil des in die Zusatzbohrung
6 eingepreßten Dampfs den unteren Lagerstättenteil. Es ist zu beachten, daß unter
diesen Bedingungen kein Dampf durch den unteren Lagerstättenteil gelangen würde,
wenn nicht zuerst die Zweirichtungs-Lösemittelbehandiung nach Schritt 1 erfolgt
oder das Heißwasser eingepreßt worden wäre, um den unteren Teil der Zone zwischen
den Bohrungen 6 und 3 in Schritt 3 zu entsättigen, wodurch eine Zone erhöhter Permeabilität
gebildet und sichergestellt wurde, daß die Strömungskanal-Permeabilität ausreicht,
um wenigstens einen Teil des Dampfs durch die unteren Teile der Lagerstätte gelangen
zu lassen. Dadurch ergibt sich eine gewisse Dampf-Unter lagerung des Restöls in
der Zone 40 zwischen den Uohrungen 6 und 3, obwohl in diesem Teil des Verfahrens
auch eine gewisse Dampf-Überlagerung auftreten kann infolge der Strömungsverbindung
zwischen der Stelle, an der Dampf in die Lagerstätte durch Öffnungen in der Bohrung
6 eintritt, und der bereits vorher entölten Zone 4. Die Dampfeinpressung wird fortgesetzt,
und die Ölförderrate ist infolge der vorherigen Bildung von Strömungskanälen in
der Zone 39 der Lagerstätte wesentlich verbessert, da das Strippen in bezug auf
obenliegenden
ölgesättigten Zwischenräume wesentlich wirksamer
als in bezug auf einen untenliegenden ölgesättigten Zwischenraum ist. Dabei spielt
die Tatsache eine Rolle, daß Öl, das durch Kontakt mit dem unter einem ölgesättigten
Zwischenraum durchtretenden Heißfluid mobilisiert wurde, aufgrund der Schwerkraft
nach unten in den Strömungskanal wandert, und daß ebenfalls aufgrund der Schwerkraft
die Bewegung von Dampf leichter nach oben in den ölgesättigten Zwischenraum als
nach unten erfolgt.
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Der Wasseranteil der aus dem Oberende der Lagerstätte gewonnenen Fluide
steigt normalerweise schneller auf einen vorbestimmten kritischen Wert als an den
unteren Öffnungen der Bohrung 3, und zwar aus den oben angegebenen Gründen.
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Wenn dieser Fall eintritt, wird der mit dem oberen Teil der Lagerstätte
in Strömungsverbindung stehende Strömunysweg abgesperrt, und anschließend erfolgt
im wesentlichen die gesamte Förderung vom unteren Teil. Der vorstehend angegebene
vierte Verfahrensschritt wird fortgesetzt, wobei Dampf in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt
wird und die Fluidförderung aus den unteren Öffnungen der Bohrung 3 erfolgt, bis
die Förderung von Dampf oder Dampfkondensat in einem vorbestimmten Ausmaß an der
Förderbohrung 3 erfolgt. Dieser Schritt wird bevorzugt fortgesetzt, bis der Wasseranteil
der vom unteren Lagerstättenteil durch die Bohrung 3 geförderten Fluide mehr als
80 %, bevorzugt wenigstens 95 g, beträgt. Die Fluideinpressung in die Bohrung 2
wird während dieses Schritts fortgesetzt, um die Aufrechterhaltung eines positiven
Druck fälles von der Injektionsbohrung zur Zusatzbohrung und von dort zur Förderbohrung
zu gewährleisten, so daß eine War)dcruny von Öl von der Zusatzbohrung in Richtung
zur Injektionsbohrung vermieden wird. Dabei kann Dampf eingepreßt werden, aber Heißwasser
wird bevorzugt, da die Sättigung der Porenräumc zwischen Injektions- und Zusatzbohrung
dazu beiträgt, eine Ölwanderung in diese zu verhindern. Die Fluideinpreßrate an
der Injektionsbohrung sollte höher als an der Zusatzbohrung, bevorzugt wiederum
zweimal so hoch, sein. Der Zustand der Lagerstätte im Ende von Schritt 4 ist aus
Fig. 20 ersichtlich.
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Cemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Erdölförderung
aus der Zusatzbohrung fortgesetzt, bis das aus der Bohrung gewonnene Fluid einen
Wasseranteil von ca. 95 X erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zusatzbohrung
von Förder- auf Injektionsbetrieb umgestellt, und es wird Heißwasser in die Zusatzbohrung
eingepreßt. Da die Wichte von Heißwasser höher als die Wichte von Dampf und etwa
gleich oder höher als die Wichte des in dem undurchspülten Lagerstättenteil enthaltenen
viskosen Öls ist, gelangt das Flüssigphase-Heißwasser in den unteren Teil der Layerstätte
und durchsetzt diesen, wobei es Öl Jus diesem Lagerstättenteil zur Förderbohrung
verdrängt. Dadurch wird viskoses Erdöl aus dem unteren Teil des Abschnitts der Gewinnungszone
zwischen Zusatzbohrung und Förderbohrung yewonnen, der normalerweise nicht von Dampf
durchspült wird.
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Wenn der Wasseranteil des aus der Förderbohrung erhaltenen Fluids
ca. 95 % beträgt, wird die Heißwassereinpressung in die Zusatzbohrung beendet, und
es wird Dampf in die Zusatzbohrung eingepreßt. Während der Zeit, in der die Zusatzbohrung
für die Fluidförderung oder die Fluideinpressuny genutzt wird, wird die Dampfeinpressung
in die eigentliche Injektionsbohrung fortgesetzt, und normalerweise wird auch die
Fluidförderung aus der ursprünglichen Förderboruny fortgesetzt. Die Dampfeinpressung
in die Zusatzbohrung wird fortgesetzt, bis an der Förderbohrung Frischdampf austritt.
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Bei dieser Ausführungsform muß eine ölführende Lagerstätte mit wenigstens
vier Verfahrensschritten behandelt werden.
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Beim ersten Verfahrensschritt wird ein Wärmegewinnungsfluid, in diesem
Fall Dampf, in die Lagerstätte in der bereits erläuterten Weise durch die Injektionsbohrung
2 eingepreßt.
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Der erste Verfahrensschritt, der das Einpressen von Dampf in die Injektionsbohrung
2 und die Gewinnung von Fluiden aus der
Ldgerstatte durch die Förderbohrung
3 umfaßt, wird forLgesetzt, bis an der Förderbohrung 3 die Förderung von Dampf oder
Dampfkondensat erfaßt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird dieser Schritt
fortgesetzt, bis an der Förderbohrung 3 Frischdampf gefördert wird. Sobald durch
die Bohrung 3 Dampf gefördert wird, erfolgt die weitere Förderung von Öl mit einem
stark verminderten Durchsatz, da der einzige Mechanismus zur Gewinnung von weiterem
Öl aus der Lagerstätte unterhalb der dampfdurchspülten Zone 4 das Strippen ist,
wie bereits erläutert wurde.
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Bei dem zweiten Verfahrensschritt wird die Zusatzbohrung 6 als Förderbohrung
genutzt, wie ebenfalls bereits erläutcrt wurde.
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Während dieses zweiten Verfahrensschritts muß die Dampfeinpressung
in die Bohrung 2 fortgesetzt werden, und die Fluidförderung aus der Bohrung 3 kann
in Abhängiykeit vom Wasseranteil der zu diesem Zeitpunkt geförderten Fluide fortgesetzt
oder eingestellt werden. ach Umstellung der Zusatzbohrung 6 vom Förder- auf Injektionsbetrieb
wird in die Bohrung 6 Heißwasser eingepreßt, und die Fluidförderung erfolgt aus
der Bohrung 3. Es ist sehr wichtig, daß das in die Bohrung 6 eingepreßte Fluid während
dieses Verfahrensschritts sich im wesentlichen vollständig in der Flüssigphase befindet,
weil die Schwerkraft. genutzt; werden muß, um sicherzustellen, daß das eingepreßte
Fluid in den unteren Teil des Abschnitts der Gewinnungszone zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohruny 3 gelangt. Die eingepreßte Flüssigkeit bewegt sich hauptsächlich
durch den unteren Teil des Lagerstättenabschnitts zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung
3. Während dieses Schritts muß die Fluidförderung aus der Bohrung 3 erfolgen, und
die Einpressung von Dampf oder Heißwasser in die Bohrung 2 wird fortgesetzt, so
daß zwischen der Injektionsbohrung 2 und der Zusatzbohrung 6 ein positives Druckgefälle
aufrechterhalten
wird. Das Druckgefälle ist erforderlich, um eine
Wanderung von Öl zurück in die Zone zwischen den Bohrungen 2 und 6 zu verhindern.
Das Mengenverhältnis der Fluideinpressung sollte auf einem Wert gehalten werden,
der ausreicht, um das erwünschte positive Druckgefälle aufrechtzuerhalten.
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Normalerweise sollte die Fluideinpreßmenge an der Bohrung 2 höher
als die Einpreßmenge an der Zusatzbohrung 6, bevorzugt zweimal so hoch wie diese,
sein. Da die Wichte von Wasser in der Flüssigphase wesentlich höher als die Wichte
von Wasserdampf in der Dampfphase ist, sind die Flulde auf die unteren Strömungskanäle
innerhalb der Lagerstätte bczgrellzt und durchsetzen somit einen Lagerstättenteil,
der während der vorhergehenden Schritte nicht mit Dampf in der Dampfphase kontaktiert
wurde. Heißwasser mobilisiert viskoses Erdöl, obwohl sein Wirkungsgrad geringer
als derjenige von Dampf ist.
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Eine Heißwassereinpressung vermindert jedoch die olsdttiyung im unteren
Teil der Zone zwischen Zusatzbohrung 6 und iurderbohrung 3 und erhöht damit die
Permeabilität dieses Teils der Cewinnungszone. Die Heißwassereinpressung wird fortgcsetzt,
bis der Wasseranteil des aus der Bohrung 3 geförderten Fluids mehr als ca. 80 X,
bevorzugt mehr als ca. 95 X, bcträgt. Dadurch wird eine optimale Entsättigung des
unteren Teils der Zone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 gewährleistet,
die erforderlich ist, um die Permeabilität dieses Abschnitts der Cewinnungszone
so weit zu erhöhen, dulh der nächste Verfahrensschritt erfolgreich durchführbar
ist.
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Nach einer etwas anderen Ausführungsform des Verfahrens besteht das
in den vorgenannten Verfahrensschritten in die Zusatzbohrung 6 eingepreßte Fluid
aus einem Gemisch von Flüssigphase-Heißwasser und Kohlenwasserstoffen. Dabei ist
der Kohlenwasserstoff bevorzugt in der Flüssigphase vorhanden, so daß cr im wesentlichen
die gleichen Strömungskanäle wie das Flüssigphase-Wasser durchsetzt; deshalb liegt
der Siedepunkt der Kohlenwasserstoffe unterhalb der Temperatur des in die Lagerstätte
eingepreßten Heißwassers. Lin für
diesen Zweck besonders bevorzugter
Kohlenwasserstoff ist einer der Kohlenwasserstoffe, die aus geförderten Fluiden
in der gleichen oder anderen Zonen der Lagerstätte infolge von Wasserdampfdestillation
abgetrennt wurden. Ein solcher Kohlenwasserstoff ist für den genannten Zweck optimal,
und zwar wohl deshalb, weil er notwendigerweise mit dem Lagerstdttenöl vollständig
mischbar ist, da er ja aus diesem durch Wasserdampfdestillation gewonnen wurde.
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Nachdem der Wasseranteil der während dieser Verfahrenspllasc at, der
Förderbohrung 3 geförderten Fluide die oben genannten Werte erreicht hat, wird die
Einpressung von Wasser in die Zusatzbohrung 6 beendet, und anschließend wird mit
dem Linpressen von Dampf in die Zusatzbohrung 6 begonnen. Infolge des vorhergehenden
Schritts, bei dem eingepreßtes Heißwasser den unteren Teil der Lagerstätte zwischen
der Zusatzbohrung 6 und der Förderbohrung 3 durchsetzt hat, durchsetzt wenigstens
ein Teil des in die Zusatzbohrung 6 eingepreßten Dampfs den unteren Teil der Lagerstätte.
Es ist zu beachten, daß unter den gegebenen Bedingungen kein Dampf den unteren Teil
der Lagerstätte durchsetzen würde, wenn nicht zuerst Heißwasser eingepreßt worden
wäre, um den unteren Teil der Zone zwischen den Bohrungen 6 und 3 zu entsättigen,
wodurch eine Zone erhöhter Permeabilität geschaffen wurde, so daß die Strömungskanal-Permeabilität
ausreichend hoch ist, um wenig stens einen Teil des Dampfs durch die unteren Teile
der Lagerstätte zu leiten. Dadurch tritt eine gewisse Dampf-Unterlagcrung von Restöl
in dem Teil der Zone zwischen den Bohrungen 6 und 3 ein, obwohl in diesem Abschnitt
des Verfahrens auch eine gewisse Dampf-Überlagerung auftreten kann, da eine Strömungsverbindung
zwischen der Stelle, an der Dampf in die Layerstätte durch Öffnungen der Bohrung
6 eintritt, und der vorher entölten Zone 4 stattfindet. Die Dampfeinpressuny wird
fortgesetzt, und die Ölförderrate ist wesentlich besser infolge der vorherigen Bildung
von Strömungskanälen im unteren Teil der Lagerstätte, da das Strippen in bezug auf
obenliegende
ölyesättigtc Zwischenräume wirksamer ist als in bezug
auf einen untenliegenden ölgesättigten Zwischenraum. Das hat mit der Tatsache zu
tun, daß Ö1, das durch Wärmekontakt mit dem unter einem ölgesättigten Zwischenraum
durchtretenden Fluid mobilisiert wird, aufgrund von Schwerkraft nach unten in den
Strömungskanal wandert, und auch damit, daß aufgrund von Schwerkraft die Bewegung
von Dampf leichter nach oben in den-ölgesättigten Zwischenraum als nach unten erfolgt.
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Der vorstehend erläuterte vierte Schritt wird fortgesetzt, wobei Dampf
in die Zusatzbohrung 6 eingepreßt und Dampf oder Heißwasser in die Bohrung 2 eingepreßt
wird und die Fluidförderung aus der Bohrung 3 erfolgt, bis an der Bohrung 3 die
Förderung von Dampf oder Dampfkondensat in einem vorbestimmten Ausmaß einsetzt.
Dieser Schritt wird bevorzugt fortgesetzt, bis der Wasseranteil der aus der Lagerstätte
durch die Uohrung 3 entnommenen Fluide mehr als 80 %, bevorzugt wenigstens 95 X
beträgt.
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Eine Abänderung des erläuterten Verfahrens eignet sich besonders für
Lagerstätten, die Öl mit sehr hoher Viskosität führen, d. h. für Lagerstätten, die
Öl mit einer API-Dichte von weniger als 150, bevorzugt weniger als 100 API, führen.
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Dabei ist ein zusätzlicher Schritt durchzuführen, der vor dem Einpressen
von Heißwasser in die Zusatzbohrung 6 stattrindet.
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Nachdem die Fluidförderung aus der Zusatzbohrung 6 beendet ist und
die Zusatzbohrung 6 als Injektlonsbohrung arbeitet, wird in die Zusatzbohrung 6
Kaltwasser cingepreßt. ITür die Zwecke dieses Verfahrens wird unter "Kaltwasser"
solches Wasser verstanden, das eine Temperatur von weniger als 71 OC, bevorzugt
weniger als 26,7 OC, hat. Normalerweise genügt es, Wasser mit Oberflächenumgebungs-Temperatur
einzupressen. Der Durchtritt von Kaltwasser in Teile der Lagerstätte unmittelbar
an den Öffnungen der Zusatzbohrung 6
bewirkt die Kondensation und
den Kollaps der die Lagerstätte einnehmenden Dämpfe, wodurch die Flüssigwasser-Sättigung
dieses Teils der Lagerstätte erhöht und damit die Permeabilität des Lagerstättenteils,
in dem eine Dampfkondensation stattgefunden hat, vermindert wird. Dadurch wird der
Durchtritt des anschließend eingepreßten Heißwassers in die unteren Strömungskanäle
in dem Teil der Cewinnungszone zwischen den Bohrungen 6 und 3 unterstützt.
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Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die Dampfeinpressung
in die Injektionsbohrung fortgesetzt und Erdöl aus der Zusatzbohrung gefördert,
bis das aus der Zusatzbohrung geförderte Fluid einen Wasseranteil von bevorzugt
wenigstens 95 X hat. Dann wird die Zusatzbohrung von Förderauf Injektionsbetrieb
umgestellt, und in sie wird Dampf oder Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder Kaltwasser,
gefolgt von Heißwasser, gefolgt von Dampf,cingepreßt; diese Fluide vcrdrängen Öl
in Richtung zur Förderbohrung. Dadurch wird viskoses Erdöl aus dem unteren Teil
des Abschnitts der Gewinnungszone zwischen der Zusatz- und der Förderbohrung gewonnen,
der normalerweise nicht von Dampf durchspült werden würde.
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Nachdem der Wasseranteil des aus der Förderbohrung geförderten Fluids
ca. 95 X beträgt, wird die Einpressung von Heißwasser in die Zusatzbohrung beendet,
und Dampf wird in die Zusatz-und die Injektionsbohrung eingepreßt; die Fluidförderung
erfolgt dann aus der ursprünglichen Förderbohrung. Die Dampfeinpressung in die Zusatzbohrung
wird fortgesetzt, bis an der Förderbohrung Frischdampf gefördert wird. Wenigstens
eine der drei Bohrungen oder zwei der drei Bohrungen oder alle drei Bohrungen sind
mit zwei gesonderten Strömungswegen von der Erdoberfläche ausgebildet, deren einer
mit der oberen Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte in Fluidverbindung
steht und deren anderer mit der unteren Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte
in Fluidverbindung steht.
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Ein Fluid mit einer geringeren Beweglichkeit als Dampf wird in den
oberen Teil der Lagerstätte an einer oder mehreren der
der Bohrungen
unter Anwendung des vorgenannten Strömunyswegs eingeleitet, und zwar zu einem Zeitpunkt
nach dem Auftreten des Dampfdurchbruchs, wobei eine Dampf-Überlagerung in einem
hinreichenden Ausmaß vorhanden ist, um in dem Teil der Lagerstätte nahe der Bohrung,
in die das Fluid mit geringer Beweglichkeit eingeleitet wird, eine schlechte vertikale
Übereinstimmung zu bewirken. Ganz allgemein kann das Fluid Kaltwasser sein, dessen
Beweglichkeit wesentlich geringer als diejenige von Dampf in den Strömungskanälen
der Lagerstätte ist und das eine Wanderung von Dampf durch diese Kanäle verhindert
und Dampf in undurchspülte, hochölgesättigtc Teile der Formation ablenkt. Viskosc
Fluide wie Wasser, in dem die Viskosität von Wasser erhöhende Stoffe gelöst oder
dispergicrt sind, z. B. temperaturfeste Polymere, kolloidale Kieselerdc oder viskose
Ö1- und Wasseremulsionen,sind ebenfalls einsetzbar.
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Uei dieser Ausführungsform wird nach Umstellung der Zusatzbohrung
6 von Förder- auf Injektionsbetrieb ein Fluid, das entweder Dampf oder Heißwasser,
gefolgt von Dampf, oder Kaltwasser, gefolgt von Heißwasser, gefolgt von Dampf, ist,
in die Bohrung 6 eingepreßt, und die Fluidförderung erfolgt aus der Bohrung 3. Bevorzugt
ist das erste in die Bohrung 6 eingepreßte Fluid im wesentlichen vollständig in
der Flüssigphase bei diesem Verfahrensschritt, um die Bewegung des eingepreßten
Fluids in den unteren Teil des Abschnitts der Gewinnungszone zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohrung 3 zu unterstützen. Während dieses Schritts erfolgt die Fluidförderung
aus der Bohrung 3, und die Einpressung von Fluid in die Bohrung 2 wird in solcher
Menge fortgesetzt, daß zwischen der Bohrung 2 und der Bohrung G ein positives Druckgefälle
aufrechterhalten wird. Dies ist erforderlich, um ein erneutes Eindringen von Dampf
oder Öl in den Lagerstättenteil zwischen den Bohrungen 2 und 6, der vorher von Dampf
durchspült und entölt wurde, zu verhindern, da durch ein solches Eindringen von
Dampf und/oder Öl der Ölgewinnungs-Wirkungsgrad des Verfahrens vermindert werden
würde.
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Wenn Heißwasser eingepreßt wird, mobilisiert es viskoses Lrdöl, obwohl
es einen geringeren Wirkungsgrad als Dampf hat. Durch Heißwassereinpressung wird
jedoch die Ölsättigung im unteren Teil der Zone zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung
3 vermindert, so daß die Permeabilität dieses Teils der Gewinnungszone erhöht wird.
Die Heißwassercinpressung wird fortgesetzt, bis der Wasseranteil des aus der Bohrung
3 geförderten Fluids mehr als ca. 80 %, bevorzugt mehr als ca. 95 X, beträgt. Dadurch
wird eine optimale Entsättigung des unteren Teils der Zone zwischen Zusatzbohrung
6 und Förderbohrung 3 sichergestellt, was notwendig ist, um die Permeabilität dieses
Abschnitts der Gewinnungszone ausreichend zu erhöhen, so daß die nächste Phase des
Verfahrens erfolgreich ist.
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Nachdem der Wasseranteil der aus der Bohrung 3 während der Hei(3wassereinpreß-Phase
des Verfahrens (falls Heißwasser cingesetzt wird) geförderten Fluide die vorstehend
genannten Werte erreicht hat, wird das Einpressen von Flüssigphase-Heißwasser in
die Zusatzbohrung 6 beendet, und dann wird die Einpressung von Dampf in die Bohrung
6 begonnen. Infolge des vorhergehenden Schritts, bei dem eingepreßtes Heißwasser
den unteren Teil der Lagerstätte zwischen Zusatzbohrung 6 und Förderbohrung 3 durchsetzt
hat, durchsetzt wenigstens ein Teil des in die Zusatzbohrung 6 eingepreßten Dampfs
den unteren Teil der Lagerstättc. Es ist zu beachten, daß nur eine geringe Menge
Dampf den unteren Lagerstättenteil unter diesen Bedingungen durchsetzen würde, wenn
nicht zuerst Heißwasser eingepreßt worden wäre, um den unteren Teil der Zone zwischen
den Bohrungen 6 und 3 zu entsättigen, wodurch eine Zone erhöhter Permeabilität gebildet
wurde und sichergestellt ist, daß die Strömungskanal-Permeabilität genügt, um wenigstens
einen Teil des Dampfs durch die unteren Lagerstättenteile gelangen zu lassen. Dies
hat zur Folge, daß ein Teil des Uampfs das Restöl in dem Teil der Zone zwischen
den Bohrungen 6 und 3 unterlagert, obwohl in diesem Abschnitt des Verfahrens auch
eine gewisse Dampf-ÜberlagerunA auftreten Kann, wenn
zwischen der
Stelle, an der Dampf in die Lagerstätte durch Öffnungen in der Bohrung 6 eintritt,
und der vorher cntölten Zone 4 eine Verbindung hergestellt wird. Die Dampfeinpressung
wird fortgesetzt, und die Ölförderrate ist wesentlich besser infolge der vorherigen
Bildung von Strömungskanälen im unteren Teil der Formation, da das Strippen in bezug
auf obenliegende ölgesättigte Zwischenräume wirksamer als in bezug auf einen untenliegenden
ölgesättigten Zwischenraum ist. Das hat damit zu tun, daß Öl, das durch Wärmekontakt
mit dem unter einem ölgesättigten Zwischenraum durchtretenden Fluid mobilisiert
wird, durch die Schwerkraft nach unten in den Strömunyskanal. wandert, und auch
damit, daß aufgrund der Schwerkraft die Bewegung von Dampf leichter nach oben in
den ölgesättigten Zwischenraum als nach unten erfolgt.
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Der vorstehend erläuterte letzte Schritt wird fortgesetzt, wobei Dampf
in die Zusatzbohrung 6 und Dampf oder Heiwasser in die Bohrung 2 eingepreßt wird
und die Fluidförderung aus der Bohrung 3 erfolgt, bis an der Bohrung 3 Dampf oder
Dampfkondensat in einem vorbestimmten Ausmaß gefördert wird. Dieser Schritt wird
bevorzugt solange fortgesetzt, bis der Wasseranteil der aus der Lagerstätte durch
die Bohrung 3 geförderten Fluide mehr als 80 X, bevorzugt wenigstens 9 %, beträgt.
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Fig. 21 zeigt die durchspülte Zone 4 und die undurchspülten Zonen
47 und 47A bei Beendigung des vorstehend erläuterten Verfahrens unter Anwendung
einer Zusa tzbohrung, die erst als Förder- und dann als Injektionsbohrung genutzt
wird.
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Linie weitere Ausführung 5 form des vorstellend erläuterter Verfahrens
eignet sich besonders für Ldgerstdtterl, die hochviskoses Öl führen, d. h. Lagerstätten,
die Lrdöl mit einer API-Dichte von weniger als i 15°, , bevorzugt weniger als 100
API, führen. Dabei ist ein zusätzlicher Schritt vorgesehen , der vor dem Einpressen
von Heißwasser in die Zusatzbohrung 6 durchgeführt wird. Und zwar wird, nachdem
die Fluidförderung aus der Zusatzbohruny G beendet ist und dic Bohrung G auf Injektionsbetrieb
umgestellt wurde, in die Bohrung 6 Kaltwasser eingepreßt. Dabei bedeutet "Kaltwasscr"
solches Wasser, das eine Temperatur von weniger als 71 OC, bevorzugt weniger als
26,7 OC, hat. Normalerweise genügt es, Wasser mit Oberflächenumgebunys-Temperatur
einzupressen. Der Durchtritt von Kaltwasser in Teile der Lagerstätte unmittelbar
um die Öffnungen der Zusatzbohrung 6 hat die Kondensation und der Kollaps des die
Lagerstätte einnehmenden Dampfs zur Folge, so daß die Wassersättigung dieses Lagerstättenteils
erhöht und somit die Permeabilität des Lagerstättenteils, in dem eine Dampfkondensation
aufgetreten ist, vermindert wird. Dadurch wird der Durchtritt des anschließend elngepreßter
Heißwassers in die unteren Strömungskanäle des Teils der Gewinnungszone zwischen
den Bohrungen 6 und 3 unterstützL.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verbesserung des vorstehend erläuterten
Verfahrens unter Anwendung der Zusatzbohrung mit mehrere Schritte umfassenden Einpreß-
und Fördersequenzen.
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Der durch Anwendung des bisher erläuterten Verfahrens durchspülte
Lagerstättenteil ist zwar wesentlich größer als bei bisher bekannten Verfahren,
die mit Dampfverdrängung unter Anwendung von zwei Bohrungen arbeiten, es ist jedoch
möglich, dieses Verfahren noch weiter zu verbessern. Die Verbesserung besteht darin,
daß erstens die Größe der Gewinnungszone, die von Dampf durchspült wird und die
durch Anwendung des Verfahrens entölt wird, weiter gesteigert wird, und/oder dd
zweitens der Wärmewirkungsgrad des Dampfverdrängungs-ölgewinnungsverfahrens verbessert
wird. Dabei ist zu beachten,
daß es zwar möylich ist, daß zwei
Verfahren im wesentlichen den gleichen Lagerstättenumfang durchspülen und die gleiche
Ölmenge gewinnen können; wenn jedoch das eine Verfahren bedeutend weniger Brennstoff
für die Erzeugung von Dampf zur Durchführung des Verfahrens benötigt, ist es in
wirtschaftlicher Hinsicht wesentlich attraktiver als das andere Verfahren.
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Nach der Erfindung werden also zwei gesonderte Strömunyswege vorgesehen,
und zwar einer zwischen der Erdoberfläche otid der unteren Hälfte oder einem kleineren
Teil der Lagerstätte, und ein davon unabhängiger Strömungsweg, bevorzugt it der
gleichen Bohrung, der eine Fluidverbindung zwischen der Erdoberfläche und der oberen
Hälfte oder einem kleineren Teil der öl führenden Layerstätte herstellt. Diese Anordnung
kann an der Förderbohrung oder der Injektionsbohrung oder der Zusatzbohrung oder
einer Kombination von jcweils zwei dieser drei Bohrungen vorgesehen sein, oder alle
drei Bohrungen können für eine maximale Verbesserung des Spül-Wirkungsgrads ausyelegt
sein. Eine vorteilhafte MöglichkeIt zur Ausbildung der Bohrungen mit jeweils zwei
Strömungswegen besteht in der Verwendung eines Rohrs zum Herstellen der Strömungsverbindong
mit den unteren Bohrungsöffnungen, wobei das Hohr an einer Stelle zwischen den beiden
Gruppen von Öffnungen yeyen das Futterrohr abgedichtet ist, und in der Nutzung des
ringförmiyen Haums zwischen dem Hohr und dem Futterrohr als zweitem Strömungsweg,
der die Strömunysverbindung zwischen der Crdoberfläche und der oberen Hälfte oder
einem kleineren Teil der Lagerstätte herstellt. Diese Möylichkeit ist in den Fiyuren
daryestellt, obwohl natürlich auch andere Möglichkeiten für die entsprechende Ausbilduny
der Bohrungen denkbar sind. 1. B. kann jeder Strömungswey dadurch hergestellt werden,
daß gesonderte Rohre verwendet werden, und dieses Verfahren wird bevorzugt, wenn
ein Pumpen der Bohrungen während irgendeiner Phase erforderlich ist, in der beide
Strömungsverbindungszonen für die Ölförderung genutzt werden. Wenn die Förderbohrung
mit zwei Strömungswegen ausgebildet wird, wird
sie bevorzugt so
ausgelegt, daß der Strömungsweg zwischen dem oberen Teil der Lagerstätte und der
Erdoberfläche für die Fluideinpressung oder die Fluid förderung verwendet werden
kdnn.
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Fig. 21 zeigt eine bevorzugte Aus führung 5 form des Verfahrens wobei
die Förderbohruny zwei Strömungswege aufweist, so ddlY die gleichzeitiye Förderung
von Fluiden aus der unteren Hälfte oder einem kleineren Teil der Layerstätte und
die Einpressung von Fluiden in die obere Hälfte oder einen kleineren Teil der Lagerstätte
möglich ist, wobei die beiden gesonderten Strömongswege in der Bohrung genutzt werden.
Diese Auführungsform ist in vieler Hinsicht die kostenyünstigste Ausführunysform.
Dabei stellen Öffnungen 49 die Strömungsverbindung zwischen der oberen Hälfte oder
einem kleineren Teil der ölführenden Lagerstätte um die Förderbohrung 3 und der
@rdoberfläche mittels des ringförmigen Haums zwischen dem Futterrohr der Bohrung
3 und dem in der Bohrung 3 verlaufenden Hohr her. Ein Dichtungsstück trennt den
ringraum zwischen Dichtungsstück und Futterrohr an einer Stelle zwischen Öffnungen
49 und unteren Öffnungen 50. Dadurch steht das ohr der Bohrung 3 in Fluidverbindung
mit der unteren Hälfte oder einem kleineren Teil der Layerstätte durch die Öffnungen
50. Hinsichtlich Kostengünstigkeit ist die Ausführungsform nach Fig. 21 bevorvogt,
da die Wirksamkeit der Einleitung eines die Beweglichkeit vermindernden Fluids in
den oberen Teil der Lagerstätte zur Begrenzung des Dampfstroms durch einen vorher
dampfdurchspülten Zwischenraum am größten ist, wenn sie auf den Teil der ddmpfdurchspülten
Zone um die Förderbohrung angewandt wird; dies gilt besonders im Hinblick auf eine
Kosten-Nutzen-Rechnung.
-
Nach Fig. 21 weisen die Injektionsbohrung 2 und die Zusatzbohrung
6 jeweils nur einen Strömungsweg duf ähnlich wic in Fig. 3, wobei die Injektionsbohrung
2 mit im wesentlichen der gesamten Lagerstätte in Fluidverbindung steht und die
Zusatzbohrung 6 nur mit höchstens der unteren Hälfte, bevorzugt nur mit höchstens
25 % des unteren Teils der Lagerstdtte, in Fluidverbindung steht.
-
Nach Fig. 22 weisen die Injektionsbohrung 2 und die Förderbohrung
3 in herkömmlicher Weise nur einen Strömunysweg auf ähnlich wie in Fig. 3, während
die Zusatzbohrung 6 zwei Strömungswege hat. Uie Zusatzbohrung 6 ist ähnlich wie
die Förderbohrung 3 entsprechend Fig. 21 niedergebracht, d. h., das innere ohr steht
mit der unteren Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte durch untere Öffnungen
51 in Strömungsverbindung, während der Ringraum die Fluidverbindung zwischen der
Erdoberfläche und der oberen Hälfte oder einem kleineren Teil der Lagerstätte durch
Öffnungen 52 herstellt.
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Nach Fig. 23 ist die Injektionsbohrung 2 mit zwei Strömunysweyen ausgebildet,
während die Zusatzbohruny G und die Förderbohrung 3 in üblicher Weise nur einfach
ausgeführt wird. Dabei besteht ein Fluidverbindungswey zwischen der Lrdoberfiäche
und etwa der Hälfte oder einem kleineren Teil der Ldyerstdbte um die Injektionsbohrung
mit Hilfe des Innenrohrs in der Uohrung 2 und der Öffnungen 53, während der zweite
Strömungsweg eine Verbindung zwischen der Erdoberfläche und der oberen Hälfte oder
einem kleineren Teil der öl führenden Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 mit
Hilfe der Öffnungen 54 herstellt.
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Fig. 24 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführunysform, wobei die
Injektionsbohrung 2 in herkömmlicher Weise einfach ausgeführt ist, während sowohl
die Zusatzbohrung 6 als auch die Förderbohrung 3 jeweils zwei Strömungsweye aufweisen.
Dabei ist es möglich, sehr wesentliche Verbesserungen des Spül-Wirkungsgrads und
des Wärme-Wirkungsyrads zu erzielen, irldem Öl von der Sohle der Lagerstätte um
die Förderbohrung gewonnen wird, während eine Fluideinpressung in die Lagerstätte
durch die Injektionsbohrung erfolgt, wobei gleichzeitig Dampf und/oder Heißwasser
in den unteren Teil der Laycrstätte um die Zusatzbohrung 6 eingepreßt wird und wahlweise
gleichzeitig oder sequentiell ein Fluid mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Lagerstättenteil um die Zusatzbohrung 6 und die Förderbohrung 3 eingepreßt wird.
Dadurch wird die Tendenz des Dampfs,
durch die dampfdurchspülte
Zone in den oberen Teil der Lagerstätte zu wandern, vermindert infolge der Linleitung
des Fluids mit geringerer Beweglichkeit in die dampfdurchspülten Kanäle durch die
oberen Öffnungen der Bohrungen 3 und 6.
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Somit wird der in die Lagerstätte durch die Injektionsbohrung eingepreßte
Dampf außerdem im unteren Teil der Lagerstdtte gehalten, wodurch die vertikale überreinstimmung
und der Wärme-Wirkungsgrad des Uampfverdränyungs-olyewinnunysverfahrens verbessert
werden.
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Nach Fig. 25 ist die Zusatzbohrung 6 einfach ausgeführt, sehr rend
die Injektionsbohrung 2 und die Förderbohrung 3 jeweils mit zwei Strömungswegen
ausgebildet sind.
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Nach Fig. 2G ist die Förderbohrung 3 einfach ausgeführt, während die
Injektionsbohrung 2 und die Lusatzbohrung 6 jeweils zwei Strömungswege aufweisen.
ig. 27 zeigt die Ausführungsform, mit der normalerweise eine maximale Verbesserung
des Spül- und des Wärme-Wirkkungsgrads erzielbar ist; diese Ausführungsform ist
allerdings nicht unbedingt die kostengünstigste. In bestimmten Lagerstätten wird
sie jedoch zur Durchführung des Verfahrens be-Bevorzugt. Dabei sind alle drei Bohrungen
mit zwei Strömungswegen ausgebildet, so daß ein yleichzeitiyes oder sequentielles
Einpressen von Fluid in den oberen und den unteren Tcil der Lagerstätte durch die
Iniektions- und die Zusatzbohrung und ein gleichzeitiges Einpressen von Fluid in
den oberen Teil der Lagerstätte um die Förderbohrung sowie eine Erdölförderung und
Förderung anderer Fluide vom unteren Teil der Lagerstätte durch das Innenrohr der
Förderbohrung 3 erfolgen kann.
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Uci sämtlichen vorangehenden Ausführungsformen ist ddS ii den dampfdurchspülten
oberen Teil der Lagerstätte um die jcwci1s eingesetzte Bohrung einzuführende Fluid
ein Fluid, dessen Beweglichkeit geringer als diejenige von Dampf ist. Im einfachsten
Fall ist das eindesetzte Fluid Wasser in der Flüssigphase.
Damit
wird eine wesentliche Verminderung der Permeabilität der dampfdurchspülten Kanäle
im oberen Teil der Lagerstätte erreicht, da die Sättigung der Porenräume mit Wasser,
das im wesentlichen vollständig die Flüssigphase hat, die Dampfdurchlässigkeit der
Porenräume stark vermindert, so daß die Bewegung von Dampf zu anderen Lagerstättenteilen
unterstützt wird, was eine Kontaktierung von Öl mit Dampf in den unteren Layerstättenteilen
zur Folge hat, die normalerweise nicht mit Dampf in Berührung kommen würden. Wenn
die Temperatur des in die oberen Teile der LagerstätLe cingepreßten Wassers niedriger
als die Temperatur des Udmfs bei dem Lagerstättendruck ist, wird ein Kollaps des
Wasserelumpfs, fs der Teile der Porenräume in den oberen dampfdurchspülten Kdnälen
einnimmt, bewirkt, wodurch die Permeabilität dieser Kanäle für Dampf weiter vermindert
wird. Die optimale Temperdtur des in Irgendeinen Teil der Layerstätte eingepreßten
Wassers liegt im Bereich von 4,4-93,3 OC, bevorzugt im Uereich von 15,6-65,6 OC.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Permeabilitdtsverminderung
dadurch verbessert, daß in die oberen, dampfdurchspülten Teile der Lagerstätte durch
irgendeille der vorerwähnten gesonderten Strömungsverbindungen ein Fluid ei ri -gepreßt
wird, das eine höhere Viskosität als Wasser hat (dic Mobilität ist geringer als
diejenige von Flüssigphase-Wasser bei Lagerstättenbedingungen). Z. 8. kann in die
oberen, dampfdurchspülten Teile der Lagerstätte ein temperaturbestöndiges Polymeres
eingeleitet werden. Durch Zusatz von 100-10 000 ppm hydrophilem Polymerem, z. B.
Polyacrylamid, in Feldwasser ist die erreichte Permeabilitätsverminderuny wesentlich
höher als durch Einpressen von Wasser ohne hydrophiles Polymeres in diese Teile
der Lagerstätte. Hydrophile Polysdccharidpolymere, Polyäthylenoxid und Polyvinylalkohol
sind für den genannten Zweck ebenfalls geeignet, und zwar in einem Bereich von ca.
100-10 000 ppm, bevorzugt ca. 1000-2000 ppm.
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Ein weiteres bevorzugtes Fluid zum Einleiten in die oberen dampfdurchspülten
Kanäle der Lagerstätte ist ein wäßriges Fluid, das kolloidale Kieselerde in einem
Konzentrationsbereich von 100-5000, bevorzugt 250-3000 ppm-, enthält. Kieses Fluid
weist den Vorteil auf, daß es bei höheren Temperaturen stabiler als die vorher genannten
organischen Polymeren ist.
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In bezug auf weitere Angaben über die Zusammensetzung von fluiden
mit kolloidaler Kieselerde sowie über VerFalren zum Ansatz und zum Einleiten der
Lösungen in die Lagerstätte wird auf die folyenden US-Patentschriften verwicsen:
3 965 986, 3 876 007, 3 818 989, 3 868 999, 3 956 145, 3 780 808, 3 817 330, 3 759
326 und 3 862 044.
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Lin weiteres bevorzugtes Fluid zum Einsatz bei dem Verfahren nach
der Erfindung ist ein wäßriges Fluid mit einem emulgierenden grenzf lächenaktiven
Stoff bzw. Tensid wie Petroleumsulfonat, dessen Äquivalentgewicht zwischen 325 und
475 liegt.
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Das wäßrige Fluid bildet eine viskose Öl-in-Wasser-Emulsion mit in
den dampfdurchspülten Teilen der Formation enthaltenem Restöl, und infolge der Emulgierungsreaktion
wird die Viskosität des Fluids gegenüber derjenigen von Wasser stark erhöhen.
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Das in die Lagerstätte einycleitete Fluid kann sclbst eine Emulsion
sein, vorausgesetzt, daß der Ölgehalt hinreichend niedrig ist, so daß die Viskosität
der Emulsion mit den Einpreßbedingungen verträglich ist, d. h. die Viskosität muß
so niedrig sein, daß das Fluid durch den dampfdurchspülten Kanal strömt, um eine
Behandlung der Lagerstätte in einem wirksamen Abstand von den Öffnungen der Bohrungen
zu erzielen.
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Es wurde gefunden, daß durch Zusatz einer geringen Ölmenge zu dem
in die Lagerstätte eingepreßten Fluid die Fluidviskosität relativ gering bleibt,
aber die Viskosität nimmt sehr schnell zu, wenn in den Strömungskanälen der Lagerstätte
enthaltenes Restöl in die Emulsion aufgenommen wird, während das Fluid sich von
der Einpreßstelle in die Lagerstätte wegbewegt.
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Der Zeitpunkt der Einpressung des Fluids mit geringer Beweglichkeit
in die oberen dampfdurchspülten Kanäle der Lagerstätte ist relativ kritisch. Es
ist sehr wesentlich, daß das Fluid mit geringer Beweglichkeit nach der Ausbildung
der dampfdurchspülten Kanäle eingeleitet wird, da es sonst den Dampfstrom durch
Teile der Lagerstätte, aus denen noch kein Öl gewonnen wurde, blockiert und damit
die wirksame Ölgewinnung vermindert. Infolgedessen darf in der oben angegebenen
Sequenz, die sich auf das prinzipielle Verfahren unter Anwendung von Zusatzbohrungen
bei einem Damfverdrängungs-Ölgewinnungsverfahren bezieht, die Einleitung des Fluids
mit niedriger Beweglichkeit in die oberen Teile der Lagerstätte erst erfolgen, wenn
die Dampfeinpressuny in die Injektionsbohrung und die Erdölgewinnung aus der Layerstätte
so weit fortgeschritten ist, daß die zu behandelnde 7one von Dampf durchspült und
entölt wurde. Bei der Ausführunysform nach den Fig. 24, 25 und 27, wobei eine Fluidströmunysverbindung
zwischen der Erdoberfläche und dem oberen Teil der Lagerstätte um die Förderbohrung
3 heryestellt wird, wird z. B. bevorzugt Dampf in die Bohrung 2 eingepreßt und Fluid
aus der Bohrung 3 gefördert mit Hilfe des mit dem anderen Teil der Lagerstätte bestehenden
Strömungsverbindungswegs, bis der Dampfdurchbruch erfolgt ist, wonach das Fluid
mit geringer Beweglichkeit in den oberen Teil der Lagerstätte um die Uohrung 3 eingeleitet
wird, um die Tendenz des Dampfs, ausschließlich durch diese dampfdurchspülten Kanäle
zu strömen, zu vermindern. Ob dies ein gesonderter Verfahrcnsscllritt ist, während
dessen Dauer die weitere Fluideinpressung in die Bohrungen beendet ist, oder ob
dieser Schritt gleichzeitig mit Schritt 2 des Zusatzbohrungs-Verfahrens durchgeführt
wird, wobei die Fluidförderung aus den unteren Öffnungen der Zusatzbohrung erfolgt,
und/oder ob dieser Schritt mit dem nächsten Schritt durchgeführt wird, bei dem Fluide
in dell unteren Lagerstättenteil um die Zusatzbohrung eingepreßt werden und die
Fluidförderung in diesem Fall vom unteren Teil der Förderbohrung 3 erfolgt, hängt
von den Jeweils in der Lagerstätte angetroffenen Problemen ab.
lur
Verdeutlichung der bevorzugten Durchführungsmöglichkelten des Verfahrens folgt nachstehend
eine kurze Zusammenfassung des Verfahrensablaufs für jede der in den Figuren angegebenen
und vorstehend erläuterten Ausführungsformen.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 21, wobei eine Behandlung nur im oberen
Teil der Lagerstätte um die Förderbohrung 3 statt-Findet, ist die bevorzugte Folge
der Verfahrensschritte wie folgt: 1) Einpressen eines Ölgewinnungs-Wärmefluids,
wobei in die Injektionsbohrung 2 Dampf eingepreßt wird und Flulde dus der Förderbohrung
3 mittels der oberen, der unteren oder beider Öffnungen in der Bohrung 3 gewonnen
werden, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Peyel, bevorzugt wenigstens 95
%, erreicht; bevorzugt wird dieser Schritt durchgeführt, bis an der Förderbohrung
3 Frischdampf austritt.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmefluids in die Bohrung 2 und Fördern
von Fluiden von dem unteren Teil der Lagerstätte um die Lusatzbohrung 6, bis der
Wasseranteil einen vorbcstimmten Pegel, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht.
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3) Umstellen der Zusatzbohrung 6 von Förder- auf Injektionsbetrieb
und Einpressen von Dampf oder von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser,
gefolgt von Heißwasser, gefolgt von Dampf, in die Zusatzbohrung G und Fördern von
Fluid aus den oberen, den unteren oder sämtlichen Öffnungen der Bohrung 3, bis der
Wasseranteil einen vorbestimmten Pegel erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Förderbohrung 3. Dies kann gleichzeitig mit der Fluidförderung
aus dem unteren Teil der Lagerstätte durch die Öffnungen 50 der Bohrung 3 erfolgen,
obwohl natürlich die Fluidförderung aus den oberen Lagerstättenteilen während der
Zeit unterbrochen werden muß, während der
eine Fluideinpressung
in den oberen Lagerstättenteil durch die Öffnungen 49 erfolgt.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 22, wobei eine Behandlung nur im oberen
Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrung 6 erfolgt, wird die nachstehende Folge
von Verfahrensschritten angewandt: l) Einpressen eines Ölgewinnungs-Wärmefjuids,
wobei Dampf in die Injektionsbohrung 2 eingepreßt wird und Fluide aus der Förderbohrung
3 durch die Öffnungen in dieser gewonnen werden, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten
Pegel, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht, wobei insbesondere dieser Schritt durchgeführt
wird, bis an der Bohrung 3 Frischdampf gefördert wird.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmefluids in die Bohrung 2 und Cewinnen
von Fluiden aus dem unteren Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrung 6, bis der
Wasseranteil einen vorbestimmten Pegel, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht.
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3) Umstellen des Strömungswegs der Zusatzbohrung 6, der mit dem unteren
Teil der Lagerstätte in Verbindung steht, von Förderbetrieb auf Injektionsbetrieb
und Einpressen von Dampf, oder von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser,
gefolgt von Heißwasser, gefolgt von Dampf, in die Zusatzbohrung 6 und Gewinnung
von Fluid aus der Bohrung 3, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Pegel erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrung 6. Dies kann gleichzeitig mit der Fluidförderung
aus dem unteren Teil der Lagerstätte durch die Öffnungen 51 der Bohrung 6 und/oder
während der Fluideinpressung in die unteren Öffnungen 51 der Zusatzbohrung 6 und
Fluidförderung aus der Bohrung 3 erfolgen.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 23, wobei eine Behandlung nur in oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 erfolgt, wird die nachstehende Folge
von Verfahrensschritten angewandt: 1) Einpressen eines Ölgewinnungs-Wärmefluids,
nämlich Dampf, in die Lagerstätte durch die oberen, die unteren oder samtlichc Öffnungen
der Injektionsbohrung 2 und Gewinnung von Fluiden aus der Förderbohrung 3, bis der
Wasseranteil des geförderten Fluids einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens
95 it, erreicht; dabei wird dieser Schritt bevorzugt solange durchgeführt, bis an
der Förderbohrung 3 Frischdampf austritt.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmefluids in die Bohrung 2 und Gewinnung
von Fluiden aus dem unteren Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrung 6, bis der
Wasseranteil einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht.
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3) Umstellen der Zusatzbohrung 6 von Förder- auf Injektionsbetrieb
und Einpressen von Dampf oder von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser,
gefolgt von Hei(Swasser, gefolgt von Dampf, in die Zusatzbohrung 6 und Fluidförderung
dOS der Bohrung 3, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektlonsbohrong 2. Dieser Schritt kann gleichzeitig
mit der Fluidförderung aus der Bohrung 3 oder der Bohrung 6 erfolgen, obwohl natürlich
die Einpressung von Dampf in die unteren Teile der Lagerstätte bcendet werden muß,
während die Einpressung von Uehandlungsfluid in den oberen Teil der Lagerstätte
durch die Öffnungen 54 erfolgt.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 24, wobei eine Behandlung im oberen Teil
der Lagerstätte um die Förderbohrung 3 und die Zusatzbohrung 6 erfolgt, wird die
nachstehende Folge von Verfahrensschritten angewandt: 1) Einpressen eines Ölgewinnungs-Wärmefluids,
nämlich Dampf, in die Injektionsbohrung 2 und Fluidförderung aus der Förderbohrung
3 durch die oberen, die unteren oder sämtliche Öffnungen in der Bohrung 3, bis der
Wasseranteil einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht; dieser
Schritt wird bevorzugt solange durchgeführt, bis an der Bohrung 3 Frischdampf gefördert
wird.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmefluids in die Bohrung 2 und Flul
dförderung aus dem unteren Teil der Lagerstätte um die Lusatzbohrung 6 durch die
unteren Öfnunyen l, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens
95 %, erreicht.
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3) Umstellen des Strömungswegs der Zusatzbohrung 6, der mit der Lagerstättensohle
in Verbindung steht, von Förder- auf Injektionsbetrieb und Einpressen von Dampf
oder von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser, gefolgt von Heißwasser,
gefolgt von Dampf, in diesen Strömungsweg der Zusatbohrung 6 durch die Öffnungen
51 und Fluidförderung aus den oberen, den unteren oder sämtlichen Öffnungen der
Bohrung 3, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrung 6 und die Förderbohrung 3. Dies kann gleichzeitig
mit der Fluidförderung aus dem unteren Teil der Lagerstätte durch die Öffnungen
50 in der Bohrung 3 erfolgen, obwohl natürlich die Fluidförderung aus den oberen
Teilen der Lagerstätte eingestellt werden mu(3, während eine Fluideinpressung in
den oberen Teil der Lagerstätte durch die Öffnungen 49 stattfindet. Das Einpressen
des
Uehandlungsfluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Bohrung 6 durch die Öffnungen 52 kann gleichzeitig oder
sequentiell in bezug auf das Einpressen von Kaltwasser, Heißwasser oder Dampf in
den unteren Teil der Lagerstätte um die Bohrung 6 durch die Öffnungen 51 erfolgen.
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Bei dem Verfahren nach Fiy. 25, bei dem eine Behandlung im oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 und die Förderbohrung 3 erfolgt,
wird die nachstehende Folge von Vcrfahrcnsschritterl angewandt: l) Einpressen eines
Ölgewinnungs-Wärmefluids, nämlich Dampf, in die Injektion 5 bohrung 2 durch die
oberen, die unteren oder beide Öffnungsgruppen unf Fluidförderung aus der Borderbohrung
3 durch die oberen, die unteren oder sämtliche Öffnungen in der Bohrung 3, bis der
Wasseranteil einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht; bevorzugt
wird dieser Schritt solange durchgeführt, bis an der Bohrung 3 Frischdampf gefördert
wird.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmeflolds in die Bohrung 2 und Fluid
förderung von der Lagerstättensohle um die Zusatzbohrung 6, bis der Wasseranteil
einen vorbestimmten Wert bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht.
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3 ) Umstellen der Zusatz bohrung 6 von Förder- auf injektionsbetrieb
und Einpressen von Dampf oder von Heißwasser, yclolyt von Dampf, oder von Kaltwasser,
gefolgt von Heil3wasser, erfolgt von Dampf, in die Zusa tzbohrung 6 und Fluid förderung
durch die oberen, die unteren oder sämtliche Öffnungen der Bohrung 3, bis der Wasseranteil
einen vorbestimmten Pegel erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit ill dcii oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 und die Borderbohrung 3. Dies kann
gleichzeitig mit dem Einpressen von
Dampf in den unteren Teil der
Lagerstätte um die Bohrung 2 durch die Öffnungen 53 und der Fluidförderung von der
Lagerstättensohle durch die Öffnungen 50 in der Bohrung 3 erfolgen, obwohl natürlich
das Einpressen von Dampf durch die Öffnungen 54 und die Fluid förderung aus den
oberen Teilen der Lagerstätte durch die Öffnungen 49 eingestellt werden muß, während
die Fluideinpressung in den oberen Teil der Lagerstatte durch Öffnungen der Bohrung
3 und Öffnungen 54 der Bohrung 2 erfolgt.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 26, bei dem eine Behandlung im oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 und die Zusatzbohrung 6 erfolgt,
wird die nachstehende Folge von Verfahrensschritten angewandt: 1) Einpressen eines
Ölgewinnungs-Wärmefluids, nämlich Danpf, in die Lagerstätte durch die oberen, die
unteren oder jniL 1 iche Öffnungen in der Injektionsbohrung 2 und Fluidförderung
durch die Förderbohrung 3, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Pegel, bevorzugt
wenigstens 95 X, erreicht; dieser Schritt wird bevorzugt solange durchgeführt, bis
an der bohrung 3 Frischdampf gefördert wird.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärme fluid 5 in die Uoforun() 2 und
Fluid förderung von der Layerstättensohle um die Zusatzbohrung 6 durch die Öffnungen
51, bis der Wasseranteil der aus der Bohrung 6 geförderten Fluide einen vorbestimmten
Wert, bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht.
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3) Umstellen des Strömungsverbindungsweys mit den Öffnungen 51 der
Zusatzbohrung 6 von Förder- auf lrljektionsbctrieb und Einpressen von Dampf, oder
von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser, gefolgt von Heißwasser,
gefolgt von Dampf, in den unteren Teil der Lagerstätte um die Zusatzbohrurig G und
Fluid förderung aus der Bohrung 3 , bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert
erreicht.
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4) Einpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2 und die Zusatzbohrong 6. Dies erfolgt
gleichzeitig mit der Fluid förderung aus der Bohrung 3 und aus den unteren Öffnungen
51 der Bohrung 6 sowie ebenfalls gleichzeitig mit dem Einpressen von Dampf in den
unteren Teil der Lagerstätte um die Bohrungen 2 und 6 durch die Öffnungen 53 und
51.
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Uci dem Verfahren nach Fig. 27, bei dem eine Behandlung im oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2, die Zusatzbohrong 6 und die Förderbohrung
3 erfolgt, wird die nach folgende Folge von Verfahrensschritten angewandt 1) Einpressen
eines Ölgewinnungs-Wärmefluids, nämlich Dampf, in die oberen, die unteren oder beide
Gruppen von Öffnungen der Injektionsbohrung 2 und Fluid förderung dus der Forderbohrung
3 durch die oberen, die unteren oder beide Gruppen von Oeffnungen in der Bohrung
3, bis der Wasseranteil der aus der Bohrung 3 geförderten Fluide einen vorbestimmten
Wert, be-Bevorzugt wenigstens 95 %, erreicht; bevorzugt wird dieser Schritt solange
durchgeführt, bis an der Bohrung 3 Frischdampf gefördert wird.
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2) Fortgesetztes Einpressen des Wärmefluids in die Bohrung 2 und Fluid
förderung von der Lagerstättensohle um die Zusatzbohrung 6 durch die Öffnungen 51,
bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert, bevorzugt wenigstens 95 tS, erreicht.
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3) Umstellen des Strömungswegs der Zusatzbohrung 6, der mit der Lagerstättensohle
über die Öffnungen 51 in Strömungsverbind u n g stehet, von Förder- auf Injektionsbetrieb
und Einpresscn von Dampf, oder von Heißwasser, gefolgt von Dampf, oder von Kaltwasser,
gefolgt von Heißwasser, gefolgt von Dampf , in den unteren Teil der Lagerstätte
um die Zusatzbohrung 6 und Fluidförderung durch die oberen, die unteren oder sämtliche
Öffnungen der Bohrung 3, bis der Wasseranteil einen vorbestimmten Wert erreicht.
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4) Linpressen des Fluids mit geringer Beweglichkeit in den oberen
Teil der Lagerstätte um die Injektionsbohrung 2, die tusatzbohruny 6 und die Förderbohrung
3. Dies kann gleich zeitig mit der Fluidförderung vom unteren Teil der Ld(lerstätte
durch die Öffnungen 50 in der Bohrung 3 oder dic offnungen 51 in der Bohrung 6 erfolgen,
obwohl natürlich die Fluidförderung aus den oberen Teilen der Lagerstätte durch
die Förderbohrung 3 eingestellt werden mul3, während eire Fluideinpressung in den
oberen Lagerstättenteil durch die Öffnungen 49 erfolgt. Das Einpressen des Fluids
mit geringer Beweglichkeit in den oberen Teil der Lagerstätte um die Bohrungen 2
und 6 durch die Öffnungen 54 und 52 kann ebenfalls gleichzeitig mit dem Einpressen
von Dampf oder Heißwasser zur Lagerstättensohle um die Bohrungen 2 oder 6 durch
die Öffnungen 53 und 51 erfolgen.
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B e i s p i e l Zur Demonstration der Durchführbarkeit des Verfahrens
nach der Erfindung sowie des Umfangs der ltesultate, die bei der Anwendung eines
Verfahrens unter Einsatz von Zusatzbohrungen erzielbar sind, wurden die folgenden
Laborversuche durchycführt.
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Es wurde eine Laborzelle mit einer breite von 7,62 cm, einer Höhe
von 21,59 cm und einer Länge von 46,99 cm aufgebaut.
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Die Zelle wurde mit drei Bohrungen versehen, und zwar einer Injektionsbohrung
und einer Förderbohrung, die über die volle Zellenhöhe mit der Zelle in Fluidverbindung
standen, sowie einer mittigen Zusatzbohrung, die mit den unteren 25 t der Zelle
in Fluidverbindung stand; die Bohrlochanordnung entsprach derjenigen nach Fig. 3.
In der Zelle wurde ei rie normale Dampfverdrängungs-Flutung durchgeführt, um das
Ausmaß des Problems der Dampf-Überlagerung zu demonstrieren. Die Zelle wurde zuerst
dicht mit Sand gefüllt und dieser miL Rohöl mit einer Dichte von 14 API auf eine
Ausgangs-olsättigung von 53,0 % gesättigt. Im ersten Versuch wurde die
Zusatzbohrong
nicht eingesetzt, da dieser Vcrsuch ein normales Durchpreßverfahren entsprechend
den bekannten Dampfverdrängungsverfahren simulieren sollte. Die Ölsättigungsschichtlinien
auf einer Ebene durch sämtliche drei Bohrungen sind aus Fig. 11 ersichtlich. Nachdem
die Dampfeinpressung in die Injektionsbohrung und die Fluid förderung dus der Förderbohrung
bis zu einer normalen Wirtschaftlichkeitsgrenze fortgesetzt worden waren, betrug
die mittlere Restölsättigung in der Zelle 46,3 %. Ueim zweiten Versuch wurde dds
Verfahren nach der Erfindung angewandt, wobei Dampf in die Injektionsbohrung eingepreßt
wurde und die O1-förderung aus der Förderbohrung erfolgte, bis an der Förderbohrung
der Durchbruch von Frischdampf erfaßt wurde, wonach die Förderung aus der Zusatzbohrung
erfolgte, gefolgt von der Einpressen von Kaltwasser, Heißwasser und dann Dampf 1'
in die Zelle durch die Zusatzbohrung und Fluid förderung au der Förderbohrung bis
zu einem Wasseranteil des Fluid vor 98 ei Beendigung dieses Versuchs betrug die
Gesamtltestolsättigung 30,1 % im Vergleich mit der ursprünglichen ölsättigung von
53 % in beiden Fällen; es ist also ersichtlich, daß mit der normalen Fluten nur
12,6 % des in der Zelle enthaltenen Öls gewonnen wurden, wogegen die Anwendung des
Verfahrens nach der Erfindung in der Gewinnung von 43 % des Öls oder etwa der 3,4fachen
Menge wie bei der Normal-Gewinnung resultierte. Die Ölsättigungswerte wurden wiederum
durch die gesamte Zelle gemessen, und die Ölsättigungs-Schichtlinien nach Fig. 12
verdeutlichen die wesentliche Verbesserung aufgrund der Anwendung des Verfahrens
nach der Erfindung.
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L e e r s e i t e