DE4035063A1 - Methanisierungsanlage zur erwaermung von erdoel in erdoellagerstaetten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Methanisierungs­ anlage zur Erhitzung eines Wärmeträgers, der zur Erdölförderung in eine Erdöllagerstätte zur Erwär­ mung des Erdöls injiziert wird. Die Methanisierungs­ anlage weist einen Dampfrefomierungsreaktor auf, der als Erzeuger für ein methanisierbares, Kohlen­ monoxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas dient, das in einer Synthesegasleitung zu einem Me­ thanisierungsreaktor geführt wird, der untertage im Bereich der Erdöllagerstätte angeordnet ist. Im Methanisierungsreaktor ist ein Wärmetauscher zur Erhitzung des Wärmeträgers vorgesehen, der erhitzte Wärmeträger wird über Wärmeträgerleitungen in die Erdöllagerstätte eingeführt. Das im Methanisierungs­ reaktor entstandene Produktgas wird nach Wärmeaus­ tausch mit dem Wärmeträger in einer Produktgaslei­ tung vom Methanisierungsreaktor zum Dampfrefomie­ rungsreaktor zurückgeführt. Vor Erreichen des Dampf­ reformierungsreaktors strömt das Produktgas noch über einen Kondensator, in dem sich das Produktgas im Wärmeaustauscher mit zum Methanisierungsreaktor strömenden Synthesegas bis auf oder unter Kondensa­ tionstemperatur von im Produktgas enthaltenden Was­ serdampf abkühlt.

Eine Methanisierungsanlage dieser Art zur tertiären Erdölgewinnung ist aus DE-PS 36 12 946 C2 (PT 1 809) bekannt. Der in die Erdöllagerstätte zu injizierende Dampf wird bei der dort beschriebenen Methanisie­ rungsanlage in einem Methanisierungsreaktor erzeugt, der sich untertätig im Bereich der Erdöllagerstätte am Ende eines ausgekleideten Bohrlochs befindet, durch die die Versorgungsleitungen einerseits für den Methanisierungsreaktor (die Synthese- und Pro­ duktgasleitung sowie die Wasserleitung) führen, in dem aber auch die elektrischen Versorgungsleitungen z. B. für die Pumpen verlegt sind. Je nach Ausdeh­ nung der Lagerstätte ist eine entsprechend große Zahl solcher Bohrlöcher erforderlich. Als Richtwert kann man davon ausgehen, daß die Bohrlöcher in einem Bohrlochraster im Abstand von etwa 120-170 m angeordnet sind. Neben diesen Bohrlöchern sind noch sogenannte Produktionsbohrungen abzuteufen, über die das in der Erdöllagerstätte durch Erwärmen verflüssigte Erdöl abgepumpt wird.

Die hohe Anzahl der Bohrlöcher und Produktionsboh­ rungen ist mit einem entsprechenden hohen finanziel­ len Aufwand verbunden. Es ist aber auch mit unerwar­ teten lokalen Störungen in der Erdöllagerstätte zu rechnen, so daß sich eine einmal ausgewählte Posi­ tion für ein Bohrloch und für die im Bohrloch ange­ ordnete Methanisierungsanlage oder der Bohrlochab­ stand im Bohrlochraster für ein optimales Ausbeuten des Erdöllagers als ungünstig herausstellt. Störun­ gen oder Inhomogenitäten innerhalb der Erdöllager­ stätte lassen sich von der Erdoberfläche nur unbe­ friedigend erfassen. In den Bohrlöchern sind Repa­ raturen an Komponenten nur sehr aufwendig und kost­ spielig zu beheben. Eine Überwachung des unterir­ dischen Methanisierungsreaktors ist nur schwierig möglich. Da die Erwärmung der Erdölschichten von dem enwähnten, relativ weitmaschigen Bohrlochraster ausgeht, ist eine intensive gleichmäßige Beheizung der gesamten Erdöllagerstätte nicht erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methanisierungs­ anlage zu schaffen, bei der die Vielzahl der von der Erdoberfläche ausgehend ausgeführten Bohrlöcher und Produktionsbohrungen sowie die weiteren, vor­ stehend genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Methanisierungsanlage der eingangs genannten Art durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Danach wird in Schichthöhe benachbart zur Erdöllagerstätte ein Grubenraum zur Unterbringung des Methanisierungsreaktors angeordnet. Der Gruben­ raum ist über einen von der Erdoberfläche befahrba­ ren Schacht erreichbar und derart dimensioniert, daß der Methanisierungsreaktor und am Methanisie­ rungsreaktor angeschlossene Komponenten beispiels­ weise zu Inspektions- und Reparaturarbeiten begeh­ bar sind. Vom Methanisierungsreaktor im Grubenraum ausgehend werden Wärmeträgerleitungen in die Lager­ stätte eingeleitet. Der Verlauf der Wärmeträgerlei­ stungen innerhalb der Lagerstätte kann parallel zur Lagerstättenebene oder in einem für die Erdölgewin­ nung günstigem Winkel angeordnet sein. Die Wärme­ trägerleitungen weisen über die Erdöllagerstätte verteilte Injektionsöffnungen (Perforationen) zur Zuführung des Wärmeträgers in die Erdöllagerstätte auf. Über die Länge der Wärmeträgerleitungen ver­ teilt ergeben sich somit eine Vielzahl von Austritts­ möglichkeiten für den Wärmeträger unmittelbar in die Erdölschicht. In vorteilhafter Weise entsteht bei dieser Ausbildung der Methanisierungsanlage ein von einem zentralen Methanisierungsreaktor im Gru­ benraum ausgehendes unterirdisches Verteilungsnetz für den Wärmeträger, das der notwendigen Erwärmung der Erdöllagerstätte in einfacher Weise anpaßbar ist. Störungen geologischer Art können durch ent­ sprechendes Verlegen von Wärmeträgerleitungen aus dem Grubenraum hinaus berücksichtigt werden. Auch läßt sich jederzeit unvorhergesehenen lokalen Er­ wärmungsbedingungen durch Ab- oder Zuschalten von Wärmeträgerleitungen ohne hohen Aufwand Rechnung tragen.

Es ist vorteilhaft, den Grubenraum in geringem Ab­ stand von der Erdöllagerstätte anzuordnen. Aufgrund der geologischen Verhältnisse kann es nach Patent­ anspruch 2 auch zweckmäßig sein, vom Grubengebäude aus begehbare Strecken aufzufahren, in diese die Warmeträgerleitungen zu verlegen und von verschie­ denen Stellen in den Strecken ausgehend die Wärme­ trägerleitungen dann in die Erdöllagerstätte selbst einzuleiten.

Soll die Anzahl der von der Erdoberfläche ausgehen­ den Schächte möglichst gering gehalten werden, ist es nach Patentanspruch 3 vorteilhaft, vom Gruben­ raum Richtstrecken ausgehen zu lassen, die unterir­ disch Zugang zu weiteren Grubenräumen geben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Fig. 1 Prinzipsskizze einer Methanisierungs­ anlage zur Erdölförderung mit einem über einen befahrbaren Schacht zu­ gänglichen Grubenraum,

Fig. 2 Grundriß der Methanisierungsanlage nach Fig. 1 auf der Solentiefe des Grubenraums.

Die Zeichnung zeigt in schematische Darstellung eine Methanisierungsanlage zur Erdölförderung mit einer Dampfrefomierungsanlage 1, die als Erzeuger von me­ thanisierbarem, Kohlenmonoxid und Wasserstoff ent­ haltenden Synthesegas dient. Die Dampfrefomierungs­ anlage 1 ist auf der Erdoberfläche angeordnet. Von der Dampfrefomierungsanlage führt eine Synthesegas­ leitung 2 durch einen Schacht 3 zu einem Methani­ sierungsreaktor 4, der in einem unterirdischen Gru­ benraum 5 installiert ist. Der Schacht 3 ist befahr­ bar ausgebaut, symbolisch ist hierzu in Fig. 1 ein Schachtturm 6 für eine Personen- und Lastförderan­ lage 7 dargestellt. Der Grubenraum 5 ist begehbar.

Neben der Synthesegasleitung 2 und der Förderanla­ ge 7 verlaufen im Schacht sämtliche Versorgungslei­ tungen für die Methanisierungsanlage, wie z. B. Spei­ sewasserleitung und Elektroleitungen. Diese Versor­ gungsleitungen sind in der Zeichnung gemeinsam mit Bezugszeichen 8 bezeichnet. Im Schacht 3 ist aber auch eine Produktgasleitung 9 zur Rückführung des im Methanisierungsreaktor 4 gebildeten Produktgases zur Dampfreformierungsanlage 1 sowie eine Erdölför­ derleitung 10 zum Abpumpen des pumpfähig gemachten Erdöls verlegt. Eine Förderpumpe 11, die im Gruben­ raum 5 angeordnet ist, drückt das aus einer Erdöl­ lagerstätte 12 über Produktionsleitungen 13 geför­ derte Erdöl in die Erdölförderleitung 10.

Der Grubenraum 5 ist in der Tiefe der Erdöllager­ stätte 12 und benachbart zu ihr angeordnet. Vom Gru­ benraum 5 gehen Strecken 15 aus, in denen Wärmeträ­ gerleitungen 16 zum Transport eines Wärmeträgers verlaufen, der zur Erwärmung der Erdölschicht über Wärmeträgerleitungen 16a in die Erdöllagerstätte 12 eingeführt wird.

Im Ausführungsbeispiel wird über die Wärmeträgerlei­ tungen 16 Dampf in die Erdöllagerstätte 12 eingelei­ tet. Der Dampf wird aus Speisewasser gebildet, das über zumindest eine Speisewasserleitung durch den Schacht 3 zu einem Wärmetauscher 17 des Methanisie­ rungsreaktors 4 strömt. Die Verdampfungswärme zur Verdampfung des Speisewassers wird aus der frei wer­ denden Energie bei der Methanisierung des Synthese­ gases im Methanisierungsreaktor gewonnen.

Die Wärmeträgerleitungen 16a weisen für den Eintritt des Dampfes in die Erdöllagerstätte Injektionöffnun­ gen (Perforationen) 18 auf. Die Injektionöffnungen 18 können je nach Anforderung verschieden gestaltet sein, beispielsweise je nach Beschaffenheit der Erd­ ölschicht und notwendiger Wärmezufuhr verschieden dicht angeordnet sein. Als Verbindungskanäle zwi­ schen Wärmeträgerleitung und Erdölschicht sind die Perforationen den jeweiligen Verhältnissen anpaß­ bar.

Vom Grubenraum 5 als zentralem Raum oder von Strek­ ken 15 ausgehende Bohrungen für die Wärmeträgerlei­ tungen 16a können eine Länge von bis zu 600 m und mehr aufweisen. Mit einer einzigen untertätigen Me­ thanisierungsanlage ist daher eine erhebliche Aus­ dehnungen der Erdöllagerstätte erfaßbar. Die Boh­ rungen für die Wärmeträgerleitungen 16a lassen sich in ihrer horizontalen Ausdehnung mit einem geringe­ ren Aufwand ins Erdbereich einbringen als abgelenkte Bohrungen von Überträge aus. Auch lassen sich je nach sich veränderndem Zustand der Erdöllagerstätte noch nachträglich Strecken und Wärmeträgerleitungen zum Einführen von Dampf in die Erdölschicht anlegen.

In Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß der Gruben­ raum 5 über eine unterirdisch verlaufende Richt­ strecke 19 mit einem weiteren Grubenraum 20 verbun­ den ist. Im Ausführungsbeispiel ist dort ein wei­ terer Methanisierungsreaktor 21 mit Wärmetauscher 22 zur Erzeugung von Dampf installiert. In der Richtstrecke 19 ist eine zum Methanisierungsreaktor führende Synthesegasleitung und ein Produktgas zu­ rückleitende Produktgasleitung verlegt, in der Zeichnung sind diese Leitungen nicht eingezeichnet. Ausgehend vom Grubenraum 20 verlaufen wieder Strek­ ken 23 mit Wärmeleitungen 24, 24a zum Transport von Dampf in die Erdöllagerstätte 12. Alle Wärmeträger­ leitungen 16, 16a und 24, 24a sind so verlegt, daß die Erdöllagerstätte in ihrer gesamten Ausdehnung mit einer zur Erwärmung der Erdölschicht ausreichen­ den Dampfmenge beschickbar ist.

Claims (3)

1 Methanisierungsanlage zur Erhitzung eines Wärmeträ­ gers, der zur Erdölförderung in eine Erdöllagerstät­ te zur Erwärmung des dort lagernden Erdöls injiziert wird, mit einem als Erzeuger für ein methanisierba­ res, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas dienenden Dampfrefomierungsreaktor, mit einer das Synthesegas zu einem Methanisierungsreak­ tor, der untertage im Bereich der Erdöllagerstätte angeordnet ist, führenden Synthesegasleitung, mit einem Wärmetauscher im Methanisierungsreaktor zur Erhitzung des über Wärmeträgerleitungen in die La­ gerstätte einführbaren Wärmeträgers, sowie mit einer vom Methanisierungsreaktor zum Erzeuger des Synthesegases zurückgeführten Produktgasleitung, die über einen Kondensator geführt ist, in dem das Produktgas im Wärmeaustausch mit zum Methanisierungs­ reaktor strömenden Synthesegas bis auf oder unter Kondensationstemperatur von im Produktgas enthal­ tenen Wasserdampf abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Methanisierungsreaktor (4) in einem begeh­ baren Grubenraum (5) eingesetzt ist, der annähernd in Schichthöhe benachbart zur Erdöllagerstätte (12) angeordnet und über einen befahrbaren Schacht (3) erreichbar ist, und daß die Wärmeträgerleitungen (16a) vom Methanisierungsreaktor (4) ausgehend der Ausbreitung der Lagerstättenebene (12′) ent­ sprechend verlaufen und über die Erdöllagerstätte (12) verteilte Injektionsöffnungen (18) zur Zufüh­ rung des Wärmeträgers in die Erdöllagerstätte auf­ weisen.

2. Methanisierungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Grubenraum (5) Strecken (15, 19, 23) zur Verlegung Wärmeträgerleitungen (16) ausgehen.

3. Methanisierungsanlage nach Ansprurch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Grubenraum (5) zumindest eine Richtstrecke (19) zu einem weiteren Grubenraum (20) führt.