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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Reduzieren
der Wasserdurchläßlichkeit
einer Wasser produzierenden Zone in einer Untergrundformation, ohne
im Wesentlichen die Kohlenwasserstoffdurchläßigkeit derselben zu reduzieren.
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Das
Fördern
von Wasser mit Kohlenwasserstoffen, d.h. Öl und/oder Gas aus Bohrlöchern repräsentiert
ein großes
Problem und verursacht beachtliche Unkosten während des Förderns von Kohlenwasserstoffen.
Obwohl Kohlenwasserstoff produzierende Bohrlöcher normalerweise in Kohlenwasserstoff
produzierenden Formationen komplettiert werden, wenn die Formationen
Lagen von Wasser und Öl
beinhalten, oder wenn sich in der Nähe der Kohlenwasserstoff produzierenden
Formationen Wasser produzierende Zonen befinden, erlaubt die größere Mobilität des Wassers
oft einen Fluß desselben
durch natürliche
Spalten und/oder besonders durchlässige Bereiche in das Bohrloch
hinein, welches die Kohlenwasserstoff produzierenden Formationen
penetriert. Während
des Förderns
aus solchen Bohrlöchern
ist das Verhältnis
von Wasser zu geförderten Kohlenwasserstoffen
oft so groß,
dass die Kosten für
das Fördern
dieses Wassers, das Trennen desselben von den Kohlenwasserstoffen,
und das Entsorgen desselben einen wesentlichen wirtschaftlichen
Verlust repräsentieren.
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Um
das Fördern
von unerwünschtem
Wasser aus den Kohlenwasserstoff produzierenden Formationen zu reduzieren
werden zurzeit Vernetzungsmittel enthaltende wässerige Polymerlösungen angewendet.
In dem Fall von natürlich
gespaltenen Formationen werden solche wässerigen Polymerlösungen in
die Kohlenwasserstoff produzierende Formation eingepumpt, so dass
dieselben in die Wasserzonen innerhalb und neben der Formation eintreten
und dort vernetzen. Das Vernetzen der Polymerlösungen veranlaßt dieselben
dazu, steife Gels zu formen, welche das Stoppen oder Reduzieren
des Flusses des unerwünschten
Wassers unterstützen.
Obwohl die Anwendung von wässerigen
Polymerlösungen
für das
Reduzieren des Förderns
von unerwünschtem
Wasser verschieden große
Erfolge erzielt hat sind die auf diese Weise produzierten vollständig blockierenden
Gels nur dann für
das Behandeln fördernder
Formationen geeignet, wenn die Polymerlösung ausschließlich in
der betreffenden Wasser produzierenden Zone oder Zonen innerhalb
derselben platziert werden kann. Wenn eine Polymerlösung innerhalb
einer Kohlenwasserstoff produzierenden Zone gelliert, wird das geformte
vernetzte Polymergel zusätzlich
zu dem Fluß von
Wasser auch den Fluß von
Kohlenwasserstoff reduzieren oder stoppen. Die Auswahl eines Platzierungsorts
für eine
Polymerlösung
in einer fördernden
Formation erfordert eine kostspielige, zeitraubende Zonenisolier-
und Platzierungstechnologie. Außerdem
bleiben die in der Zone geformten vernetzten Gels aufgrund einer
thermalen Verschlechterung und/oder Unterschieden in den Adsorptionseigenschaften
des Polymers und des assoziierten Vernetzers und ähnlichem
oft nicht stabil, auch wenn eine Polymerlösung korrekt in einer Wasser
produzierenden Zone platziert wird.
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US 4,694,906 bietet ein
Verfahren für
das Reduzieren der Durchlässigkeitszonen
eines Untergrundreservoirs mit heterogener Durchlässigkeit,
welches von mindestens einem Bohrloch penetriert wird, in welches (1)
eine wässerige
flüssige
Lösung
eines (a) wasserlöslichen
Tensidmittels, (b) ein vernetzbares, wasserlösliches Polymer, (c) ein Material
injiziert wird, welches unter bestimmten Bedingungen das Polymer
zumindest zum Teil vernetzen kann, um eine gelartige Ausfällung zu
formen, und (d) ein wasserlösliches
Alkalimaterial injiziert wird; und (2) ein Schaumplatzierungsgas
mit einem sauren Gasanteil.
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US 4,495,995 bietet ein
Verfahren für
das vorübergehende
Plugging durchlässiger
Abschnitte einer Untergrundformation, in welcher durch Interaktion
mit einer wässerigen
Tensidlösung
und Kohlendioxid in einer dichten Flüssigkeitsphase oder als Flüssigkeit
ein Schaum geformt wird, welcher in die durchlässigen Abschnitte der Formation
getrieben wird.
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Seit
einiger Zeit werden Chemikalien, welche als relative Durchlässigkeitsmodifizierer
bekannt sind, angewendet, um das Fördern von Wasser mit Kohlenwasserstoffen
zu reduzieren. Dies bedeutet, dass die Wasserdurchlässigkeit
modifizierende Chemikalien wie zum Beispiel Polyacrylamid in Kohlenwasserstoff
und Wasser produzierende Formationen eingeführt werden, so dass die Chemikalien
sich an Adsorptionstellen an Oberflächen innerhalb der Porosität der Formationen
anhängen.
Die Gegenwart der Chemikalien in der Formation hat den Effekt des
Reduzierens des Flusses von Wasser durch die Formationen, während sie
gleichzeitig einen minimalen Effekt auf den Fluß von Kohlenwasserstoffen durch
dieselben ausüben.
Die Anwendung von die Wasserdurchlässigkeit modifizierenden Chemikalien
in Kohlenwasserstoff und Wasser produzierenden Formationen für das Reduzieren
der Produktion von Wasser ist wesentlich preiswerter als andere
Techniken wie zum Beispiel das Blockieren des Wasserflusses mit
vernetzten Polymern, und fordert keine kostspieligen Zonenisoliertechniken.
Die Anwendung von die Durchlässigkeit
modifizierenden Chemikalien resultiert jedoch oft nur in kleinen
Reduktionen der Wasserproduktion und/oder unakzeptablen Stufen der
Reduktion in der Förderung
von Kohlenwasserstoffen.
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Es
besteht daher ein Bedarf für
verbesserte Verfahren für
das Behandeln von Wasser und Kohlenwasserstoff produzierenden Untergrundformationen
mit die Wasserdurchlässigkeit
modifizerenden Techniken und Chemikalien, welche effektiver für das Reduzieren
der Wasserproduktion sind, mit minimaler oder keiner Reduktion der
Kohlenwasserstoffproduktion.
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Gemäß eines
Aspektes bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren für das Reduzieren
der Wasserdurchlässigkeit
einer Wasser produzierenden Zone in einer Untergrundformation, welche
von einem Bohrloch penetriert wird, wobei das Verfahren das Einführen eines
Polymertensids, welches aus Ethylenoxid-Ethylenpropylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymern
und Ethylenoxid-Butylenoxid-Ethylenoxid
Tri-Block-Copolymern und einem Inertgas ausgewählt wird, in die genannte Wasser
produzierende Zone durch das genannte Bohrloch umfasst, um auf diese
Weise einen die Wasserdurchlässigkeit
reduzierenden Schaum darin zu formen, wobei das genannte polymerische
Tensid die Eigenschaft hat, das Formen des genannten Schaums zu unterstützen, und
die weitere Eigenschaft hat, den genannten Schaum in der Gegenwart
von fliessendem Formationswasser zu stabilisieren.
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Die
polymerischen Tenside, welche angewendet werden können, weisen
vorzugsweise ein Molekulargewicht innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5.000
bis ungefähr
15.000 auf.
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Das
polymerische Tensid kann in einer wässerigen Trägerflüssigkeit wie zum Beispiel Salzwasser
oder Sole in die produzierende Zone eingeführt werden. Das Gas, welches
aus Erdgas oder Stickstoff bestehen kann, wird in der Gegenwart
des polymerischen Tensids und darin enthaltenem Wasser getrennt
in die produzierende Zone eingeführt,
um auf diese Weise den die Wasserdurchlässigkeit reduzierenden Schaum
in der Zone zu formen. Wenn die in der Formation produzierten Kohlenwasserstoffe
den Schaum kontaktieren, wird der Schaum entstabilisiert und erlaubt
auf diese Weise das Fördern
der Kohlenwasserstoffe, wobei der Schaum in den Wasser produzierenden
Abschnitten der Zone verbleibt, so dass die Produktion von Wasser
in der Zone reduziert wird.
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Die
Bezeichnung "Wasser" im Zusammenhang
mit dem Wasser, welches zusammen mit Kohlenwasserstoffen aus Untergrundformationen
gefördert
wird schließt
Frischwasser, Salzwasser und Solen ein, und besteht vorzugsweise
aus Salzwasser oder Solen.
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Bei
einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung für
das Reduzieren der Wasserdurchlässigkeit
einer Wasser und Kohlenwasserstoff produzierenden Zone in einer
Untergrundformation, welche von einem Bohrloch penetriert wird,
wird ein aus Ethylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymern
und Ethylenoxid-Butylenoxid-Ethylenoxid
Tri-Block-Copolymern ausgewähltes
polymerisches Tensid durch das Bohrloch in die Zone eingeführt, wobei
das Tensid die Eigenschaften des Unterstützens des Formens eines Schaums,
des Stabilisierens des Schaums in der Gegenwart von fliessendem
Formationswasser, und des Entstabilisierens des Schaums in der Gegenwart
von Kohlenwasserstoffen aufweist; und ein Gas wird dann in der Gegenwart
des polymerischen Tensids und darin enthaltenem Wasser durch das
Bohrloch in die Zone eingeführt,
um auf diese Weise einen die Wasserdurchlässigkeit reduzierenden Schaum
in den Wasser produzierenden Abschnitten der Zone zu formen.
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Wie
oben angedeutet muß das
gemäß der vorliegenden
Erfindung nützliche
polymerische Tensid die Eigenschaft des Unterstützens des Formens eines Schaums
aufweisen, den Schaum in der Gegenwart von fliessendem Formationswasser
stabilisieren, und den Schaum in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen
entstabilisieren. In einer Ausführungsform
umfasst das polymerische Tensid Etylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymer
mit einem Molekulargewicht innerhalb eines Bereichs von ungefähr 5.000
bis ungefähr 15.000,
und Ethylenoxid-Butylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymer mit
einem Molekulargewicht von ungefähr
5.000 bis ungefähr
15.000. Ein besonders geeignetes und zurzeit bevorzugtes polymerisches
Tensid ist ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymer mit
einem Molekulargewicht von ungefähr 15.000.
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Gemäß der Verfahren
der vorliegenden Erfindung wird das angewendete polymerische Tensid
durch das Bohrloch, welche die Zone penetriert, in die zu behandelnde
Wasser produzierende Zone eingeführt.
Vorzugsweise wird das polymerische Tensid in einer wässerigen
Trägerflüssigkeit
aufgelöst
oder dispersiert, und diese Trägerflüssigkeit-Tensidlösung wird
dann in die Zone eingepumpt. Die wässerige Trägerflüssigkeit kann aus Frischwasser,
einer wässerigen
Salzlösung,
Sole, oder Meerwasser bestehen. Die wässerige Trägerflüssigkeit ist vorzugsweise Salzwasser
oder Sole. Wenn Salzwasser angewendet wird, kann dasselbe eine Reihe von
verschiedenen Salzen wie zum Beispiel Kaliumchlorid, Natriumchlorid,
Ammoniumchlorid, und Kalziumchlorid enthalten. Das angewendete polymerische
Tensid wird allgemein in einer Menge innerhalb eines Bereichs von
ungefähr
0,1% bis ungefähr
5% Massenanteil der wässerigen
Trägerflüssigkeit
in der wässerigen Trägerflüssigkeit
aufgelöst
oder dispersiert.
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Nachdem
das polymerische Tensid in die Wasser produzierende Untergrundzone
platziert worden ist, wird ein Gas für das Aufschäumen des
Wassers in der Zone in dieselbe Zone eingeführt. Das angewendete Gas besteht
vorzugsweise aus Erdgas oder Stickstoff, wobei Stickstoff am meisten
bevorzugt wird. Das Gas wird in einer Menge durch das Bohrloch in
die Zone eingepumpt, welche für
das Formen eines Schaums mit der wässerigen Lösung oder einer Dispersion
des vorher in die Zone platzierten polymerischen Tensids ausreicht,
d.h. in einem volumetrischen Verhältnis von Gas zu der wässerigen
Lösung
oder der Dispersion des polymerischen Tensids in der Zone innerhalb
eines Bereichs von ungefähr
1:1 bis ungefähr
10:1. Wenn das Gas Wasser kontaktiert, welches das vorher in die
Zone eingeführte
polymerische Tensid enthält,
wird ein Schaum geformt und in der Porosität der Zone stabilisiert. Die
Gegenwart des Schaums reduziert den Wasserfluß durch die Zone ganz beachtlich,
und da das angewendete schäumende
und stabilisierende Tensid ein großes Molekulargewicht aufweist
kann es nicht leicht austreten oder auf eine andere Weise durch
einen Wasserkontakt aus dem Schaum entfernt werden, und stabilisiert
den Schaum über
einen langen Zeitraum hinweg. Wenn geförderte Kohlenwasserstoffe mit
dem Schaum in Kontakt treten, wird der Schaum entstabilisiert und durch
den Kohlenwasserstofffluß entfernt.
Auf diese Weise können
in der Zone produzierte Kohlenwasserstoffe leicht durch die Zone
fliessen, aber durch Spalten oder durchlässige Bereiche und ähnlichem
in der Zone produziertes Wasser wird durch die Gegenwart des Schaums
daran gehindert, durch die Zone zu fliessen.
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Ein
bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung für das Reduzieren
der Wasserdurchlässigkeit einer
Wasser produzierenden Zone in einer Untergrundformation, welche
von einem Bohrloch penetriert wird, wird wie folgt durchgeführt. Ein
aus Ethylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymern und
Ethylenoxid-Butylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Copolymern ausgewähltes polymerisches
Tensid und ein Inertgas werden durch das Bohrloch in die Wasser
produzierende Zone eingeführt,
um auf diese Weise einen die Wasserdurchlässigkeit reduzierenden Schaum
dann zu formen, wobei das polymerische Tensid die Eigenschaft des Unterstützens des
Formens des Schaums aufweist, und die weitere Eigenschaft des Stabilisierens
des Schaums in der Gegenwart von fliessendem Formationswasser.
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Ein
weiteres bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung für das Reduzieren
der Wasserdurchlässigkeit
einer Wasser und Kohlenwasserstoffe produzierenden Zone in einer
Untergrundformation, welche von einem Bohrloch penetriert wird,
ist wie folgt. Eine wässerige
Lösung
oder Dispersion eines aus Ethylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Tri-Block-Polymers
und Ethylenoxid-Butylenoxid-Ethylenoxid
Tri-Block-Copolymers ausgewählten
polymerischen Tensids wird durch das Bohrloch in die Zone eingeführt, wobei
das Tensid über
die Eigenschaft des Unterstützens
des Formens eines Schaums, des Stabilisierens des Schaums in der Gegenwart
von fliessendem Formationswasser, und des Entstabilisierens des
Schaums in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen verfügt. Danach
wird durch das Bohrloch in der Gegenwart der wässerigen Lösung des polymerischen Tensids
ein Gas in die Zone eingeführt,
um auf diese Weise in den Wasser produzierenden Abschnitten der
Zone einen die Wasserdurchlässigkeit
reduzierenden Schaum zu formen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung für das Reduzieren
der Wasserdurchlässigkeit
einer Wasser und Kohlenwasserstoff produzierenden Zone in einer
Untergrundformation, welche von einem Bohrloch penetriert wird,
ist wie folgt. Eine wässerige
Lösung
oder Dispersion eines Ethylenoxid-Propylenoxid-Ethylenoxid Block-Copolymer
Tensids mit einem Molekulargewicht innerhalb eines Bereichs von
ungefähr
5.000 bis ungefähr
15.000 wird durch das Bohrloch in die Zone eingepumpt, um das Formen
eines Schaums zu fördern,
den Schaum in der Gegenwart von fliessendem Formationswasser zu
stabilisieren, und den Schaum in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen
zu entstabilisieren, wonach Stickstoffgas in der Gegenwart des Tensids
und darin enthaltenem Wasser durch das Bohrloch in die Zone eingeführt wird,
um auf diese Weise einen die Wasserdurchlässigkeit reduzierenden Schaum
in den Wasser produzierenden Abschnitten der Zone zu formen.
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Wie
weiter oben aufgeführt
besteht die Trägerflüssigkeit
vorzugsweise aus Salzwasser oder Sole, und das polymerische Tensid
ist in dem Salzwasser oder der Sole vorzugsweise innerhalb eines
Bereichs von ungefähr
0,1% bis ungefähr
5% Massenanteil des Salzwassers oder der Sole vorhanden. Das angewendete
Gas ist vorzugsweise Stickstoffgas, und das Gas wird vorzugsweise
in einem volumetrischen Verhältnis
des Gases zu der wässerigen
Lösung
oder Dispersion des polymerischen Tensids in der Zone innerhalb
eines Bereichs von ungefähr
1:1 bis ungefähr
10:1 in die Zone eingepumpt.
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Um
die Verfahren der vorliegenden Erfindung weiter zu illustrieren
beziehen wir uns nun auf die folgenden Beispiele.
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Beispiel 1
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Es
wurden Überwachungstests
durchgeführt,
um die Wasserauswaschzeiten der verschiedenen polymerischen und
anderen Tenside festzustellen. Das für die Überwachungstests angewendete
Verfahren ist wie folgt. Jedes getestete Tensid wurde in Frischwasser
zu einer Konzentration von 2% Tensid des Gewichts des Wassers aufgelöst oder
dispersiert. Die resultierenden Wasser-/Tensidmischungen wurden
dann in ein 1 Fuß hohes
Glasrohr mit einem Durchmesser von 1 Zoll platziert. Schaum wurde
in dem Glasrohr mittels aufwärts fließender Luft
mit einer Fließrate
von 10 Millilitern pro Minute durch die Wasser-/Tensidmischung hindurch
erzeugt. Frischwasser wurde dann mit einer Fließrate von 3 Millilitern pro
Minute bis zur Oberkante der Schaumsäule hinzugefügt. Die
für das
Desorbieren des Tensids aus dem Schaum und das Auswaschen eines
Großteils
des Schaums erforderliche Zeit wurde gemessen. Die verschiedenen
Tenside wurden getestet und die Auswaschzeiten für dieselben sind in Tabelle
I weiter unten aufgeführt.
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TABELLE
I Tensidauswaschtests
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Aus
Tabelle I ist ersichtlich, dass die in Test Nr. 4 und 9 bis 14 getesteten
Tenside allgemein besser funktionieren als die anderen Tenside.
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Beispiel 2
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Eine
Reihe der in Beispiel 1 getesteten Tenside wurde in Sandpaketen
getestet, um deren Leistung beim Reduzieren der Wassserdurchlässigkeit
zu testen. Die Tenside wurden in Frischwasser bei einer Konzentration
von 0.5% Tensid des Gewichts des Wassers aufgelöst oder dispersiert. Die resultierenden
Wasser-/Tensidmischungen wurden dann für das Erzeugen eines Schaums
in einem Sandpaket angewendet, welches einen Durchmesser von 1 Zoll
aufwies und 2 Fuß lang
war, d.h. jede Wasser-/Tensidmischung
wurde dazu angewendet, mittels abwechselnden Injektionen in Abschnitte
der Wasser-/Tensidmischung und Luft einen Schaum in dem Sandpaket
zu formen. Der Druckabfall über
das Sandpaket wurde dann gemessen, und mit diesem Druckabfall wurde
ein Mobilitätsreduktionsfaktor
für den
Flüssigkeitsfluß berechnet,
d.h. das Verhältnis
des für
das Erreichen einer bestimmten volumetrischen Fließrate erforderlichen
Druckabfalls, wenn Schaum vorhanden ist, gegenüber desselben, wenn das Sandpaket
vollständig
mit Wasser gefüllt
wurde.
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Wenn
Schaum mit einem Mobilitätsreduktionsfaktor
von beinahe 100 erzeugt wurde, wurde eine tensidfreie Sole von 5%
des Gewichts des Wasser mit einer Fließrate von 10 Millilitern pro
Minute injiziert, und die Porenvolumen von Wasser, welche für das Reduzieren
des Mobilitätsreduktionsfaktors
auf einen niedrigen Wert erforderlich waren, wurden gemessen. Die
verschiedenen getesteten Tenside und die Zeiten für das Auswaschen
derselben sind in Tabelle II weiter unten aufgeführt.
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TABELLE
II Sandpaketauswaschtests
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Aus
Tabelle II ist ersichtlich, dass die getesteten Tenside während des
Formens und Stabilisierens von Schaum in der Gegenwart von fliessender
Sole effektiv sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist daher gut für das Durchführen der
Aufgaben und das Erreichen der erwähnten Ziele und Vorteile sowohl
wie derjenigen adaptiert, die darin inhärent sind. Obwohl ein Fachmann
auf diesem Gebiet zahlreiche Änderungen
durchführen
können
wird, sind solche Änderungen
in den Geist der in den beiliegenden Ansprüchen definierten vorliegenden
Erfindung eingeschlossen.
