DE3047803A1 - "schachtverfahren fuer den abbau einer erdoelfuehrenden schicht mit sohlenwasser" - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft den Abbau von Erdöllagerstätten im
Schachtverfahren, und zwar ein Thermoschachtverfahren der Erdölgewinnung.
Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung beim Abbau von Lagerstätten mit hochviskosem Erdöl und fließfähigem Bitumen
angewendet werden.
Gegenwärtig können solche Lagerstätten in der Regel nach herkömmlichem
Verfahren, bei dem das Erdöl durch Bohrlöcher gewonnen wird, die von der Erdoberfläche aus gebohrt werden,
nicht effektiv abgebaut werden. Die Erdölausbeute ist in diesem Fall gering.
Für den Abbau von Lagerstätten mit hochviskosem Erdöl und fließfähigem
Bitumen ist ein Schachtverfahren der Erdölgewinnung ohne Förderung des erdölhaltigen Gesteins an die Erdoberfläche
bekannt (siehe z.B. Krems A.J. u.a. "Schachtverfahren für den Abbau von Erdöllagerstätten", Gostoptechnisdat, 1955, russ.).
Dieses Verfahren besteht darin, daß 10 bis 30 m über dem First der erdölführenden Schicht ein System von Verhieben angelegt
wird. Danach wird das Schachtfeld in mehrere Abschnitte eingeteilt. Auf der Fläche dieser Abschnitte werden Feldstrecken
mit Bohrkammern angelegt. Von den Bohrkammern aus wird die erdölführende Schicht nach einem bestimmten System durch schräge
und senkrechte Bohrlöcher angebohrt. Die Tiefe der Bohrlöcher hängt von der Dicke der erdölführenden Schicht ab.
Die Entfernung zwischen den Bohrlochsohlen, die Anzahl der
Bohrlöcher und das Anlagensystem der Verhiebe kann bei diesem Verfahren der Erdölgewinnung unterschiedlich sein. Die Abbauzonen
sind gleichmäßig über die Schichtsohle verteilt. Die Konstruktion der Bohrlöcher sieht die Installation einer
Rohrkolonne vor, die bis zum First der erdölführenden Schicht reicht, während die Bohrlochsohle offen bleibt, d.h. von der
Rohrkolonne nicht abgeschirmt wird.
Nach dem Bohren der Bohrlöcher wird das Erdöl im Eruptiwerfahren und dann im Air-Liftverfahren gewonnen. Beim Eruptivverfahren
steigt das Erdöl durch die Bohrlöcher in die Bohrkammern infolge des Drucks in der erdölführenden Schicht. Beim
Air-Liftverfahren gelangt das Erdöl durch Bohrlöcher in die Bohrkammern durch das Einblasen von Druckluft in die Bohrlochsohle durch zusätzliche Rohre.
Aus den Bohrlöchern gelangt das Erdöl in Rinnen, die in den Verhieben angelegt worden sind. Zusammen mit dem in die Rinnen
gelangten Wasser wird das Erdöl zu Anlagen zum Abscheiden des Erdöls von der Hauptmasse des Wasser transportiert. Aus
diesen Anlagen wird das Erdöl in zentrale unterirdische Erdöltanks gepumpt, und von dort kommt es dann nach einer primären
Behandlung und Erwärmung in an der Erdoberfläche gelegene Reservoire.
Dieses Verfahren ermöglicht eine Erhöhung der Erdölausbeute der Schicht um drei und mehr Mal im Vergleich mit der Erdölgewinnung
aus Bohrungen, die von der Erdoberfläche aus gebohrt werden. Der absolute Wert der Erdölausbeute beträgt jedoch
nur 6% .
Die niedrige Erdölausbeute rief die Notwendigkeit der Anwendung von Schachtverfahren der Erdölgewinnung hervor, bei denen
die erdölführende Schicht und das die Schicht sättigende Erdöl einer physischen Behandlung unterworfen werden.
Bekannt ist ein Verfahren der Thermoschachtgewinnung von Erdöl mittels Dampfwärmebehandlung der Schicht (Mischakow W.N. u.a.,
"Erfahrung der Anwendung von Wärmemethoden beim Schachtverfahren des Abbaus von Lagerstätten mit hochviskosem Erdöl", Zeitschrift
"Neftjanoje chosjaistwo", Nr. 10, 1974, S. 31-35, russ.).
Dieses Verfahren sieht die Anlage eines Systems von Verhieben über der erdölführenden Schicht vor, das aus Schächten, Nebenschächten,
Strecken und Bohrkammern besteht.
Aus den in den Strecken gelegenen Bohrkammern werden senkrechte
und schräge Einlaß- und Förderbohrungen gebohrt. Durch die Einlaßbohrungen wird ein Wärmeträger (z.B. Dampf) in die erdölführende
Schicht geleitet, der das Erdöl von den Einlaßbohrungen zu den Förderbohrungen hin verdrängt. Das Erdöl wird in
Air-Liftverfahren in die Bohrkammern gefördert. Der Nachteil des Verfahrens besteht in der schwachen Erwärmung
des unteren Teils der erdölführenden Schicht und folglich in einer Verringerung der laufenden Erdölgewinnung, einer Verringerung
der Erdölausbeute und einer Verringerung der Effektivität des Prozesses des Abbaus der erdölführenden Schicht im
Thermoschachtverfahren.
In einem anderen bekannten Schachtverfahren der Erdölgewinnung (Patent der USA Nr. 1 634 235) werden die Bohrlöcher von
— D —
unterirdischen Verhieben aus angelegt, die sich sowohl über als auch unter der erdölführenden Schicht befinden. Die Einwirkung
von Dampf auf die Abbauzonen der Bohrlöcher und die Entnahme des Erdöls aus denselben erfolgt durch Bohrlöcher
geringer Tiefe, die von oben nach unten oder von unten nach oben von den Verhieben aus gebohrt werden.
Die Erwärmung der Abbauzonen der Bohrungen geschieht durch Zuführung
von Dampf zu den Bohrlochsohlen durch in den Bohrlöchern verlegte Rohre, die Ableitung des Erdöls erfolgt durch
die gleichen Bohrlöcher.
Der Nachteil dieses Verfahrens in Erdöllagerstätten mit Sohlenwasser
besteht darin, daß die erdölführende Schicht nicht von unten angebohrtwerden kann und beim Bohren von Bohrlöchern
von oben der untere Teil der erdölführenden Schicht nur langsam abgebaut wird. In den Bohrlöchern entstehen Sandverstopfungen,
der Air-Liftbetrieb wird erschwert, was letztlich zu einer niedrigen Erdölausbeute führt.
Bekannt ist ein Schachtverfahren der Erdölgewinnung (Patent der USA Nr. 1 520 737), bei dem ein senkrechter Schacht durch
die erdölführende Schicht hindurch errichtet und unterhalb der Schicht eine Bohrkammer angelegt wird.
Von der Bohrkammer aus werden in radialer Richtung schräg nach oben in die erdölführende Schicht Bohrlöcher gebohrt. Das Ver-·
fahren sieht abwechselnd das Einblasen eines Wärmeträgers in die erdölführende Schicht durch die Bohrlöcher und die Ableitung
des Erdöls aus den gleichen Bohrlöchern nach der Erwärmung der erdölführenden Schicht in der Zone der Bohrlochsohlen vor.
Das Verfahren sieht gleichfalls die Zuführung eines Wärmeträgers (z.B. Dampf) durch Rohre vor, die in den erwähnten
Bohrlöchern verlegt sind, zum Zweck der Reinigung der Zone der Bohrlochsohle von oxidiertem Erdöl und harzigen Stoffen
und zur Entfernung der Produktion des Bohrlochs. Die Ableitung
des Erdöls erfolgt durch freien Abfluß infolge der Gravitationskräfte
.
Der Nachteil dieses Verfahrens bei dessen Anwendung in Erdöllagerstätten
mit aktivem Sohlenwasser besteht in der Schwierigkeit der Errichtung einer Bohrkammer unterhalb der erdölführenden
Schicht und des Bohrens ansteigender Bohrlöcher. Unter bestimmten Bedingungen wird die Anwendung des Verfahrens
unmöglich.
Bekannt ist ein Schachtverfahren des Abbaus von Erdöllagerstätten
(Urheberschein der UdSSR Nr. 199 058), bei dem das Einblasen eines Wärmeträgers durch Rohre vorgenommen wird, die in
horizontalen oder schwach abfallenden oder ansteigenden Bohrlöchern verlegt sind und an der Bohrlochsohle mit Stützpackern
versehen sind, und die Entnahme der Flüssigkeit durch öffnungen in der Rohrkolonne an der Bohrlochmündung erfolgt.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der langsamen Erwärmung im Fall der Anwendung des Verfahrens in Erdöllagerstätten
mit Sohlenwasser.
Bekannt ist ein Schachtverfahren des Abbaus von Erdöllagerstätten,
bei dem der Wärmeträger aus Verhieben eingepumpt wird, die über der Förderstrecke liegen. Durch ein System von Einlaßbohrungen
wird die produktive Schicht periodisch durch Einblasen
von Dampf erwärmt. Ohne die Dampfzufuhr zu unterbrechen, wird periodisch die Flüssigkeit (Erdöl und Wasser) abgeleitet,
wonach zum periodischen Einpumpen von heißem und dann kaltem Wasser übergegangen wird, wobei die Flüssigkeit weiter durch
die Bohrlöcher der Förderstrecke entnommen wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der langsamen Erwärmung des unteren Teils der erdölführenden Schicht besonders in
Lagerstätten mit Sohlenwasser, wodurch die Erdölausbeute und die Effektivität der Wärmeeinwirkung sinken.
Bekannt ist ein Schachtverfahren des Abbaus von Erdöllagerstätten, bei dem die Einführung eines Wärmeträgers in die erdölführende
Schicht durch Einlaßbohrlöcher und die Entnahme des Erdöls durch Förderbohrlöcher erfolgt, die von einer Betriebsstrecke
aus angelegt werden.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht in einer langandauernden
Erwärmung der erdölführenden Schicht infolge des Drucks des Sohlenwassers beim Abbau von Erdöllagerstätten, die
auf Wasserschichten liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schachtverfahren des Abbaus von erdölführenden Schichten mit Sohlenwasser zu
entwickeln, das es ermöglicht, die Erwärmung der erdölführenden Schicht durch Senkung des Drucks des Sohlenwassers zu beschleunigen,
das Tempo der Erdölgewinnung aus der erdölführenden Schicht und die Erdölausbeute zu erhöhen und außerdem die
Effektivität des Erwärmungsprozessea der erdölführenden Schicht
im Vergleich zu bekannten, analogen Verfahren der Erdölgewinnung zu steigern.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in dem Schachtverfahren
für den Abbau einer erdölführenden Schicht mit Sohlenwasser, bei dem ein System unterirdischer Verhiebe und wenigstens
eine Betriebsstrecke geschaffen wird, von der Betriebsstrecke aus Einlaß- und Förderbohrungen angelegt werden, unter
Druck ein Wärmeträger in die erdölführende Schicht durch Einlaßbohrungen für deren Erwärmung bis auf eine Temperatur, bei
der das Erdöl die notwendige Fließfähigkeit in der erdölführenden Schicht bekommt, und für die Austreibung des Erdöls in die
Förderbohrungen geleitet wird, das Erdöl aus den Förderbohrungen in die Betriebsstrecke und aus der Betriebsstrecke durch
Verhiebe an die Oberfläche geleitet wird, erfindungsgemäß von
der Betriebsstrecke aus zusätzliche Bohrungen im wasserführenden Teil der Schicht in der Kontaktzone des Erdöls mit dem
Sohlenwasser angelegt werden und gleichzeitig mit der Zwangszuführung eines Wärmeträgers in die Einlaßbohrungen und der
Entnahme des Erdöls aus den Förderbohrungen das Wasser durch zusätzliche Bohrungen abgeleitet wird.
Eine Beschleunigung der Erwärmung der erdölführenden Schicht wird durch Senkung des Drucks des Sohlenwassers erreicht. In
Lagerstätten mit Sohlenwasser, die mit hochviskosem Erdöl gesättigt sind, wird der Erwärmungsprozeß der Schicht durch den
erheblichen Druck des Wassers und die hohe Fließfähigkeit des Wassers im Vergleich zum Erdöl erschwert. Beim Einpumpen eines
Wärmeträgers in die Schicht muß der Druck des Sohlenwassers überwunden werden. Bei Verringerung des Einlaßdrucks des Wärmeträgers
wird der Wärmestrom durch den Druck des Sohlenwassers
30A7803 . 10 .
in den oberen Teil der erdölführenden Schicht gedrängt, während der untere Teil entweder nur schwach oder gar nicht erwärmt
wird.
Der in die Schicht eingepumpte Wärmeträger stößt auf den Gegendruck
des Sohlenwassers und weicht in Zonen mit geringerem Druck aus. Derartige Zonen stellen im Anfangsstadium die oberen
Teile der erdölführenden Schicht dar, aus denen das Erdöl
zuerst entnommen wird. Der Einfluß des Sohlenwassers ist besonders stark in hochdurchlässigen Schichten oder derartigen Abschnitten
der Schichten und in rissigen Schichten, in denen Risse von der Sohle bis zum First verlaufen.
Horizontale oder schwach geneigte Bohrlöcher, die in den wasserführenden
Teil der Schicht in der Kontaktzone des Wassers und Erdöls gebohrt sind/ ermöglichen eine Drucksenkung des Sohlenwassers bei Ableitung des Wassers aus den Bohrungen, wodurch
der Druck in der erdölführenden Schicht sinkt. Aus den in den erdölführenden Teil der Schicht gebohrten Förderbohrlöchern
bekommt man Erdöl in erster Linie aus den am meisten durchlässigen Abschnitten und auch aus Rissen, wenn
solche vorhanden sind. Da der Druck des Sohlenwassers gesunken ist, dringt der Wärmeträger in die am meisten durchlässigen
Abschnitte und Risse ein und bewirkt eine Erwärmung des Erdöls und ein Fließen des Öls infolge des bestehenden Druckunterschieds
und der Gravitationskräfte in die Förderbohrungen. Das erwärmte Erdöl trägt bei seiner Bewegung durch die Kanäle
der Förderbohrungen zur Erwärmung der erdölführenden Schicht im gesamten Umfang bei.
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Eine Erhöhung der laufenden Erdölgewinnung und der Erdölausbeute wird durch die Erwärmung der erdölführenden Schicht und
des die Schicht sättigenden Erdöls und folglich und vor allem durch eine Verringerung der Viskosität des Erdöls erreicht.
Die- Effektivität des Prozesses der Erdölgewinnung wird durch
eine gleichmäßigere Erfassung der erdölführenden Schicht, durch den Verdrängungsprozeß mit Hilfe eines Wärmeträgers infolge
einer Erhöhung der Erdölausbeute der Schicht und einer Erhöhung des Abbautempos der erdölführenden Schicht gewährleistet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hinweisen auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen rechteckigen Abschnitt einer erdölführenden .
Schicht mit Verhieben und Bohrlöchern in Draufsicht · (die Verhiebe und Bohrlöcher sind in einer horizontalen
Ebene dargestellt),
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Abschnitt der erdölführenden Schicht, der die Form eines gleichmäßigen Sechsecks hat, mit Verhieben
und Bohrlöchern (die Verhiebe und Bohrlöcher sind in einer horizontalen Ebene dargestellt),
Fig. 4 einen vertikalen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.
Das beschriebene Verfahren wird folgendermaßen realisiert.
Es wird ein System unterirdischer Verhiebe geschaffen, das aus zwei Schächten - einem Förderschacht und einem Belüftungsschacht,
einem Füllort/ Nebenschächten, in denen das Lokomotivbetriebswerk untergebracht ist, einer Pumpstation, Lager usw. (in den
Zeichnungen nicht abgebildet), Strecken und Verhieben mit Fallortbetrieb besteht. Die Strecken werden über oder unter
der erdölführenden Schicht errichtet. Die Verhiebe mit Fallortbetrieb verbinden Strecken mit der Betriebsstrecke 1 (Fig. 1
bis 4), die im unteren Teil der erdölführenden Schicht angelegt ist.
Von der Betriebsstrecke 1 aus werden Einlaßbohrungen 2, Erdölförderbohrungen
3 und zusätzliche Wasserförderbohrungen 4
gleichmäßig über die Fläche des Elements (Abschnitts) der Abbaustelle verteilt gebohrt. Die Elemente (Abschnitt) der Abbaustelle
der erdölführenden Schicht können die Form eines Rechtecks oder Vielecks (z.B. eines Sechsecks) haben, wie das in
Fig. 1 bzw. 3 dargestellt ist.
In Fig. 1 sind die Einlaß- und Förderbohrungen 2 bzw. 4 in der Draufsicht parallel zueinander angeordnet, die Betriebsstrecke 1 ist gradlinig.
Die Betriebsstrecke 1 liegt im unteren Teil der Schicht. In einigen Fällen ist es zweckmäßig, sie in der Kontaktzone zwischen
Wasser und Erdöl anzulegen (Fig. 4).
In Fig. 3 ist ein Abschnitt einer erdölführenden Schicht gezeigt, der die Form eines gleichmäßigen Sechsecks hat. Die
Betriebsstrecke 1 ist in diesem Fall kreisförmig angelegt, wobei die Bohrlöcher radial angeordnet sind.
Die Einlaßbohrungen 2 und die Erdölförderbohrungen 3 werden in die erdölführende Schicht 5, die zusätzlichen Wasserförder-
bohrungen 4 dagegen in den wasserführenden Teil der Schicht in die Kontaktzone des Erdöls mit dem Sohlenwasser gebohrt.
Die oben angeführten Bohrlöcher werden gleichmäßig über die Fläche des Elements (Abschnitts) der Abbaustelle verteilt.
Die Entfernungen zwischen den Erdölförderbohrungen 3 und den Wasserförderbohrungen 4 brauchen nicht gleich zu sein. So kann
z.B. die Entfernung zwischen den Wasserförderbohrungen 4 größer
sein als zwischen den Erdölförderbohrungen 3. Durch ein System von Einlaßbohrungen 2 wird zyklisch in den
mittleren Teil der erdölführenden Schicht 5 unter einem Druck
2
von 3 bis 20 kp/cm ein Wärmeträger (z.B. Dampf) geleitet. Aus den Erdölförderbohrungen 3 erhält man zyklisch Erdöl und aus den Wasserförderbohrungen 4 Wasser. Die Dauer eines Zyklus des Einlassens eines Wärmeträgers und der Erdölentnahme beträgt 15 bis 30 Tage. Sie hängt von der geologischen Charakteristik der erdölführenden Schicht und technologischen Werten, wie z.B. dem Einlaßdruck des Wärmeträgers ab. Die Stillegezeiten können die gleiche Dauer haben. Bei der Gewinnung von Wasser sinkt der Druck des Sohlenwassers, wodurch eine gleichmäßigere Erwärmung der erdölführenden Schicht beim Einblasen eines Wärmeträgers (z.B. Dampf) in die Schicht erleichtert wird. Die Dauer der Erwärmung der erdölführenden Schicht sinkt um 10 bis 30%, wodurch der Abbau der Erdöllagerstätte schneller vorgenommen werden kann, das Abbautempo und die laufende Erdölgewinnung erhöhen sich, es steigt die Endausbeute an Erdöl.
von 3 bis 20 kp/cm ein Wärmeträger (z.B. Dampf) geleitet. Aus den Erdölförderbohrungen 3 erhält man zyklisch Erdöl und aus den Wasserförderbohrungen 4 Wasser. Die Dauer eines Zyklus des Einlassens eines Wärmeträgers und der Erdölentnahme beträgt 15 bis 30 Tage. Sie hängt von der geologischen Charakteristik der erdölführenden Schicht und technologischen Werten, wie z.B. dem Einlaßdruck des Wärmeträgers ab. Die Stillegezeiten können die gleiche Dauer haben. Bei der Gewinnung von Wasser sinkt der Druck des Sohlenwassers, wodurch eine gleichmäßigere Erwärmung der erdölführenden Schicht beim Einblasen eines Wärmeträgers (z.B. Dampf) in die Schicht erleichtert wird. Die Dauer der Erwärmung der erdölführenden Schicht sinkt um 10 bis 30%, wodurch der Abbau der Erdöllagerstätte schneller vorgenommen werden kann, das Abbautempo und die laufende Erdölgewinnung erhöhen sich, es steigt die Endausbeute an Erdöl.
Mit gleichem Erfolg kann die vorliegende Erfindung für die Gewinnung von fließfähigem Bitumen eingesetzt werden.
Claims (1)
1. Schachtverfahren für den Abbau einer erdölführenden Schicht
mit Sohlenwasser, bei dem ein System von Verhieben und wenigstens eine Betriebsstrecke geschaffen wird, von der aus Einlaß-
und Förderbohrungen angelegt werden, unter Druck ein Wärmeträger in die erdölführende Schicht durch die Einlaßbohrungen
für deren Erwärmung bis auf eine Temperatur, bei der das Erdöl die notwendige Fließfähigkeit in der erdölführenden Schicht
bekommt, und für die Austreibung des Erdöls in die Förderbohrungen geleitet wird, das Erdöl aus den Förderbohrungen in die
Betriebsstrecke und aus der Betriebsstrecke durch Verhiebe an die Oberfläche geleitet wird, dadurch gekennzeichnet
, daß von der Betriebsstrecke (1) aus zusätzliche Bohrungen (4) im wasserführenden Teil der Schicht (5)
in der Kontaktzone des Erdöls mit dem Sohlenwasser angelegt
ORIGINAL INSPECTED
JNAOHQEREICHTJ
werden und gleichzeitig mit der Zwangszuführung eines Wärmeträgers
in die Einlaßbohrungen (2) und der Entnahme des Erdöls aus den Förderbohrungen (3) das Wasser durch die zusätzlichen
Bohrungen (4) abgeleitet wird.
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