DE663540C

DE663540C - Verfahren zum Betreiben eines selbstfoerdernden, unter Rueckdruck stehenden Erdoelbohrloches

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Publication number: DE663540C
Application number: DEZ22552D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-06-13
Filing date: 1935-06-13
Publication date: 1938-08-08

Description

Verfahren zum Betreiben eines selbstfördernden, unter Rückdruck stehenden Erdölbohrloches Die Erfindung hat ein Verfahren zum Betreiben von 17,i-,(löll)ollrlöchern zum Gegenstand und bezieht sich insbesondere auf selbstfördernde, unter Rückdruck stehende Bohrlöcher.
Es ist schon bekannt, bei selbstfördernden Ölbohrlöchern, das Gas in dem Ölsand Hinstlich zurückzuhalten und nur soviel Gas entweichen zu lassen, wie zur Hochförderung des Öles erforderlich ist. Das geschieht in der Weise, daß man das Bohrloch unter einen gewissen Gegendruck setzt. Zu dem Zweck wird der Kopf der Verrohrung gasdicht abgedichtet, und im Förderrohr werden Widerstände vorgesehen, so daß in dem Bohrloch selbst ein gewisser Überdruck entsteht. Es ist auch üblich, Regelventile verschiedener Arten von Gasfallen o. dgl. zu diesem Zweck zu verwenden.
Es ist weiterhin bekannt, Vorrichtungen zum Trennen des Gases von dem Öl vorzusehen. Hierbei wird jedoch lediglich eine Trennung des bereits im Gemisch frei enthaltenen Gases beim Eintritt in das Bohrloch vorgenommen. Schließlich sind Verfahren zum Betreiben eines selbstfördernden, unter Rückdruck stehenden Erdölbohrloches bekannt, wo der Rückdruck mit Hilfe eines am oberen Ende des Förderrohres angebrachten Ventils eingestellt werden kann.
Durch diese bekannten Verfahren wird zwar die Ölförderung je Tag verringert, es entweicht jedoch für eine gegebene Ölmenge weniger Gas, so daß die Ölausbeute besser ist, als wenn kein Gegendruck zur Anwendung kommt.
Wie allgemein bekannt ist, tritt das Erdöl zusammen mit dem Gas im allgemeinen unter verhältnismäßig hohem Druck in den ölführenden Schichten auf. Das frei werdende und sich ausdehnende Gas liefert dann beim Eintreten des Öles in das Bohrloch diejenige Energie, welche erforderlich ist, um. das Öl l)ei einem selbstfördernden Bohrloch auf die Tagesoberfläche zu heben. Das Gas dringt schneller als das Öl <furch den Ölsand, was zur Folge bat, daß ein Bohrloch zu Anfang bedeutend mehr Gas ausströmt, als zum Heben des Öles bis zur Erdoberfläche erforderlich ist. Durch diesen überschüssigen Gasstrom wird der Gasgehalt der Ölsände vorzeitig erschöpft, so daß dann ein Hochpumpen des Öles erforderlich wird. Schließlich fällt der Druck in der erdölführenden Schicht so weit, daß das Öl nicht mehr durch den Sand in das Bohrloch fließt. Dieser letztere Zustand ist besonders unerwünscht, da im Ölsand noch ein beträchtlicher Prozentsatz - bisweilen bis zu So % - an Erdöl zurückbleibt, das mit den bekannten Verfahren nicht mehr zu gewinnen ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Ausbringen an Erdölen aus den ölführenden Schichten oder Sänden im Vergleich zu den. .bekannten Förderverfahren zu erhöhen. Die Erfindung besteht darin, (laß das in das Bohrloch eintretende Erdöl über (las Maß hinaus künstlich entgast wird, (las beim Eintreten des Erdöles in (las Bohrloch infolge des Druckabfalles - erreicht -wird, wonach wenigstens ein Teil des aus dein Erdöl ausgeschiedenen Gases gesammelt in das Bohrloch zurückgeleitet wird, so daß es von- hier aus in die Lagerst;itte zurückgelangt. Zur Entgasung des Öles wird das Öl dadurch umgerührt, daß man es gegen im Förderrohr beini(lliche bewegliche Rührvorrichtungen oder entgegengesetzt geneigte Flächen fließen läßt, so daß infolge dieses Umrührens das in dem Ü1 gelöste oder eingeschlossene Gas frei wird, und zwar erfolgt dieses Freiwerden von Gas zusätzlich zu dem beim Eintreten des Öles in (las Bohrloch schon durch den Druckabfall freiwerdenden Gas.
Da das Ziel ,der Erfindung hauptsächlich darin bestellt, das Gas in dem Bohrloch zurückzuhalten, wenn die Menge des zur Verfügung stehenden Gases größer ist, als zur Förderung des Öles bis zur Bohrlochöffnung erforderlich ist, so wird wenigstens ein. Teil des durch das Umrühren frei werdenden Gases von denn Öl abgetrennt und auf der Außenseite des Förderrohres in das Bohrloch zurückgeführt.
'Die beweglichen Rührvorrichtungen bestehen vorteilhaft aus Laufrädern, die mit geneigten Flächen versehen sind, an denen das nach oben steigende Öl so vorbeifließt, daß die Laufräder gedreht und das Öl lierausgeschleudert wird.
Um einen Teil des frei werdenden Gases in (las Bohrloch zurückgeben zu können, ist ein Gassaiiniielrauni in dein Förderrohr vorgesehen. Dieser Raum ist von ziemlicher I.iinge, so,daß bei einer Ansarninlung von Gas in demselben am oberen Teil des Raumes ein größerer Druck vorhanden ist als an der Bleichen Stelle im Bohrloch auf der Außenseite des Förderrohres. Zwischen der Spitze der Gassammelkammer und der Außenseite des Förderrohres ist ein Durchtritt vorgesehen, der ein Rückschlagventil enthält, so daß Gas von der Kammer in das Bohrloch gelangen kann. Das aufwärts fließende Öl im Förderrohr kann längs einer Reihe von Rühr- und Schleuderlaufrädern geführt werden. so daß der Ölstrom in zwei mittige Säulen von ver-#;chie(lener Dichte aufgeteilt wird, von denen die innere Säule einen größeren Einteil des frei gewordenen Gases enthält. Das freie Gas wird (tann in den Boden des Gassammelraumes geleitet. Es kann je nach Wunsch jede beliebige Anzahl von Rührvorrichtungen und Gassammelräuinen vorgesehen -werden.
Mit dein erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen bedeutend größeren Anteil des ursprünglichen Gasgehaltes aus dem Öl auszuscheiden, -während das Öl noch unter dein Bohrlochdruck steht und noch nicht bis zur Erdoberfläche gefördert «-orden ist. Dieser Anteil an freiem Gas ist bedeutend größer, als er durch einen Druckabfall allein oder finit den zur Zeit bekannten Vorrichtungen zu erreichen ist, so daß in den Ölsänden während einer längeren Zeit ein hoher Druck aufrechterhalten. werden kann. Hierdurch wird die Gesamtölaüsbeute aus dein Ölsand erhöht, und außerdem wird das Bohrloch während einer längeren Zeit im Zustand der Selbstförderung gehalten; wodurch sich geringe Gewinnungskosten ergeben, da ein Pumpen des Öles nicht erforderlich ist. Das zusätzlich freigesetzt-und in die Ölsände zurückgeleitete Gas steht vielmehr erneut zur Verfügung; um (las Öl aus den Sänden herauszupressen und es die Förderleitung hochzudrücken: Die Erfindung wird leichter verständlich, wenn man: sich über den Unterschied klar wird, der zwischen dein Schritt des Freiwerdens des Gases und der darauffolgenden Abtrennung des Gases von (lein Öl besteht, Das beim Eintreten des Öles in (las Bohrloch durch den Druckabfall frei werdende Gas ist physikalisch verschieden von dein Öl und braucht daher nur von diesem getrennt zu werden. Das gelöste und eingeschlossene Gas dagegen unterscheidet sich physikalisch nicht von dem Öl. Der erste Schritt zur Gewinnung dieses Gases besteht daher darin, es aus dem gelösten Zustand wieder'herauszuführen, so daß ein freies Gas entsteht, das zunächst in Form kleiner Blasen auftritt, die von dem Öl infolge seiner hohen Viscosität mitgeführt werden.
Uin ein besseres Verständnis der Erfindung zu vermitteln, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand der Zeichnung eingehend beschrieben.
Abb. i ist ein schematischer Läingssclinitt durch ein Bohrloch, welches gemäß der Erfindung ausgebaut ist.
Ab b. 2 ist ein: Längsschnitt durch Vorrichtungen zum Umrühren des Gasölgernisches und zum Trennen des Gases von dem Öl.
Abb.3 und q: sind waagerechte Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der Abb. 2. Abb. 5 ist eine schaubildliche Ansicht eines einzelnen Laufrades der in Abb. - dargestellten Art.
Abb. 6 ist eine schematische Wiedergabe der in Abb. ? dargestellten Vorrichtung.
Abb. 7 zeigt einen senkrechten Mittelschnitt durch eine abgeänderte Form des Förderrohrs und degGassammelraums gemäß derErfindung.
Abb.8 und 9 sind waagerechte Schnitte nach,den Linien 8-8 und 9-9 der Abb. 7.
Abb. io zeigt einen teilweisen senkrechten Mittelschnitt durch eine abgeänderte Form des Rührwerks nach der Eisfindung.
Abb. i i ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie i 1-i i der Abb: 1o: Abb. 12 ist eine vergrößerte Teilansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausfülirungsforrn des Rührwerks, und Al>b. 13 ist ein waagerechter Schnitt näch der Linie 13-i3 der Abb. 12.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist schelriatisch in Abb. i wiedergegeben, und zwar ist sie in den Ölsänden eines typischen Ölbohrloches eingebracht dargestellt. Das Bohrloch ist mit einem Mantelrohr 2o versehen, das bei 21 in die die Ölsände 23 überlagernde feste Schicht 22 einzementiert ist. In dem Mantelrohr 2o befindet. sich eine Ölleitung oder ein Ölrohr 25, das mit einem durchlöcherten- Bodenteil 26 .versehen ist. Dieser Bodenteil 26 reicht bis in die Ölsände. Das Öl tritt dann durch dieses Rohr hindurch und gelangt in das eigentliche Ölförderrohr 28, in dem es bis zur Erdoberfläche aufsteigt. Das Rohr 28 befindet sich in dem Rohr 25 und ist an seinem oberen Ende mit einem Regelventil 30 oder einer geeigneten anderen Vorrichtung zur Einstellung des Ölflusses in dem Rohr 28 versehen. Das obere Ende des Rohres 2o und des Rohres 25 sind beispielsweise durch einen Kopf 32 und 33 verschlossen, um einen bestimmten Druck im Bohrloch selbst aufrechterhalten zu können.
Ferner ist ein Gehäuse 35 vorgesehen, das aus dem vergrößerten unteren Teil des Förderrohrs 28 besteht und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Umrühren des Üls und zum Abscheiden des durch das Rühren frei gewordenen Gases aus dem Öl enthält. Diese Vorrichtungen sind ausführlicher in den Abb. 2 bis 5 dargestellt.
In Abb. 2 ist das untere Ende des Förderrohrs 28 durch Zwischenglieder 36, 37, 38 und durch den Durchlaß 39 mit einem Ventilgehäuse 40 verbunden, das ein Kugelventil 41 enthält. Das Kugelventil ruht auf einem Ventilsitz 42 und hat einen Gasdurchlaß 43 oberhalb des Ventils 41. Es stellt die Verbindung mit der Außenseite des Gehäuses 40 her, wobei in der Längsrichtung Öldurchlässe 44 auf der Außenseite des Ventilraums vorgesehen sind, wie ebenfalls in A.bb.3 dargestellt ist.
Das Ventilgehäuse 40 trägt durch die Verschraubungen 46 und 47 das Gehäuse 35. Das Rohr 50 ist an der Ventilkarmner des Gehäuses 4o befestigt und steht finit denselben in Verbindung. Es bildet einen Gassaminelraum 5 i, der am oberen Ende: durch das Rückschlagventil 41 abgeschlossen wird. Bei dieser Anordnung kann das in der Kammer 51 unter Druck angesammelte Gas das Ventil 41 öffnen und durch die Kanäle 43 in den auf der Außenseite des Gehäuses 35 befindlichen Raum treten. Das Gehäuse 35 ist als Verlängerung des Förderrohrs 28 ausgebildet. Das in dem Gehäuse 35 aufsteigende Öl fließt durch einen ringförmigen kaum 48 zwischen den Rohren 35 und 5o und durch die Kanäle 44 in den oberen Teil des Förderrohrs 28.
Die Vorrichtungen zum Umrühren, des mit Gas beladenen Öls und zum Abscheiden des durch das Umrühren freigesetzten Gases aus dem Öl sind am unteren Ende des Rohrs 5o befestigt. Sie bestehen aus einer Glocke 54, die mit radialen äußeren Rippen 55 zur mittigen Lagerung der Glocke im Gehäuse 35 versehen ist. In geringem Abstand unterhalb der Glocke 54 befindet sich eine zweite ähnliche Glocke 56, die von der oberen Glocke durch eine Stange 57 getragen wird. Wie aus Abb. 4 hervorgeht, ist die Nabe 59 .der Glocke 56 mit senkrechten Kanälen 6o versehen, die die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit ermöglichen. Ähnliche Kanäle 66 sind auch in der Nähe 58 der Glocke 54 vorgesehen..
In dem Raum zwischen den beiden Glocken ist ein schleudernd wirkendes Laufrad 63 auf der Stange 57 gelagert und so angeordnet, daß es durch die aus den Kanälen 6o austretende Flüssigkeit in Umdrehung versetzt wird. Das Laufrad kann zwar jede beliebige geeignete Form erhalten, doch empfiehlt es sich, die in Abb. 5 dargestellte Ausführungsform zu verwenden. Bei dieser ist das Laufrad becherförmig ausgebildet und besitzt nach oben verlaufende Flügel 64, die durch geneigt angeordnete Aussparungen 65 gebildet werden.
Die Rühr- und Abscheidevorrichtungen, die gemäß der Erfindung das zusätzliche Ausscheiden von Gas bewirken, bestehen aus einer Reihe von Glocken 56, die mit Hilfe von Stangen 57 miteinander verbunden sind, sowie aus den in Abb. 2 und 5 dargestellten Laufrädern 63, und zwar kann jede beliebige Anzahl von. Laufrädern und Glocken verwendet werden. .
Man erkennt, daß das gasführende Öl, das in die unterste Glocke 56a der Glockenreihe eintritt, durch die Kanäle 6o hochsteigt und die Flügel 64 des untersten Laufrades 63 beaufschlagt. Hierdurch wird das Laufrad in Umdrehung versetzt, und das Öl erhält eine Schleuderbewegung. Der steigende Ölstrom trifft dann auf die untere Fläche 67 der Nabe einer Glocke, worauf er in .die Kanäle 6o der Nabe dieser Glocke eintritt. Nach. dem Verlassen der Kanäle wird der Ölstrom erneut aufgeteilt, wenn er auf das nächstfolgende Laufrad 63 auftrifft. In. dieser Weise erfolgt ein genügendes Durchrühren, um einen Teil des in dem Öl gelösten oder eingeschlossenen Gases freizusetzen.
Wenn der Ölstrom auf die untere Fläche 67 der Naben der Glocken 56 auftrifft, wird er vor dem Eintritt in die Kanüle 6o aufgeteilt. Die Kanäle6o besitzen eine geringere Gesamtflächc, als dem unteren Teil der Glocke entspricht, so daß die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. "Mit dieser höheren Geschwindigkeit trifft der Ölstrom auf das Laufrad 63 unmittelbar unterhalb der Nabe auf, und durch den dabei erfolgenden Stoß wird der Ölstrom wieder aufgeteilt und durchgerührt, bevor er in die Aussparung des Laufrades gelangt, um erneut geschleudert zu werden. Der Flüssigkeitsström enthält nun Bestandteile verschieflener Dichte, so daß .durch das Schleudern die schwerere Flüssigkeit nach außen gelangt, während das. leichtere Gas und die leichtere l,' liissigkeit mehr im Innern bleiben. Die schwerere Flüssigkeit wird dann von dem aufwärts gerichteten Ström durch die Kanäle 68 zwischen dein Rohre 35 und den Glocken 56 nach oben geführt, während das leichtere Gas und die leichtere Flüssigkeit in dem mittleren Teil der Glocke 56 und durch die Kanäle 6o dieser Glocke hochsteigen, um durch das nächste Barüberliegende Laufrad erneut geschleudert zu werden: Durch das wiederholte abwechselnde Umrühren und Schleudern wird ein ständig wachsender Anteil des ursprünglich gelösten Gases aus dem Öl wieder abgeschieden, und das Gas und Ölwerden allmählich auf Grund ihrer unterschiedlichen Dichte voneinander getrennt. Die in dem Rohre 35 hochsteigenden Flüssigkeiten bilden daher zwei ständig sich mehr voneinander trennende mittige Säulen, nämlich eine Ölsäule, die eines großen Teiles ihres Gases beraubt ist und durch die Kanäle 68 in den Raum 4:8 auf der Außenseite der Gaskammer gelangt; und eine mittlere, aus einer leichteren Flüssigkeit bestehende Säule, die in. der Hauptsache Gas enthält, welches durch die Kanä,le6o in. den Gassammelraum 51 hochsteigt.
Die die oben beschriebenen Vorrichtungen bildenden Einzelteile können als vollständige Stufe einer Gasabscheidungseinrichtung angesehen werden: Man erkennt ferner, daß, wenn erforderlich, eine Mehrzahl derartiger Stufen verwendet werden kann, um das gewÜnschte Ausscheiden des Gases aus dem Öl und die Trennung des Gases von dem Öl zu erzielen. Abb. 2 zeigt eine weitere derartige Stufe mit einem Ventilgehäuse d.oa, das an das untere Ende der obersten Stufe durch eine I`u1TIlt1lg;o angeschlossen ist.
L'm eine Tortrennung des Öls von dem in den ül:;änclen auftretenden freien Gas und von dem infolge dr. verringerten Druckes irn Bohrloch frei werdenden Gas zu erreichen, ordnet Ill;tn @@@rtrialaft a111 N>chn des Förderrohres c#inr t tafrtll@ rin, die il' (ler üblichen und be-1<;nlntt#n \\'ri.@ tn#@@llil@lrt sein kann. In der i» _\lll@. a (l;trgU:tclltett Ga~falle tritt (las Öl (1111.c11 ctie L@>c,tuiigen ;; eines I#,ollres74 in das Förderrohr und fließt dann in einem ringförmigen Raum zwischen dem Rohr 7, und dem Rohr 79 nach unten, bevor es in dem Rohr 79 hochsteigt, wie durch die Pfeile 78 angedeutet ist. Da das freie Gas bedeutend leichter als das Öl ist, steigt es durch das Öl nach oben, wenn dieses in dem Röhr 75 nach unten fließt, und sammelt sich außerhalb des Rohres 79 im oberen Teil der Gasfalle.
Das Arbeiten der Vorrichtung sei zunächst an Hand von Abb. r erklärt. Diese Abbildung gibt so weit wie möglich die bei einem selbstfördernden Bohrloch tatsächlich auftretenden Verhältnisse wieder.
Das mit Gas beladene Öl tritt aus den Ölsänden in das Bohrloch und wird durch das Förderrohr in einem solchen Maße abgeleitet, daß der Flüssigkeitsspiegel So (Abb. 6) aufrechterhalten wind. Dieser Spiegel kann bestimmt oder auch unbestimmt sein, da die Trennlinie zwischen Flüssigkeit, Nebel und Gas unter Umständen nicht zu bestimmen ist. Der Ölstand in den Sänden wird durch die Linie 85 wiedergegeben. Der oberhalb dieser Linie liegende Kegel ist mit Gas gefüllt, das fast vollkommen frei von Öl in das Bohrloch treten würde, wenn der Bohrlochdruck genügend niedrig gehalten würde. Die Lage und Ausbildung der Linie 85 hängt von dem Anreicherungsgrad des durch den Sand fließenden Öls ab.
Das in dem Ö.1 gelöste Gas bildet eine bei dem Bildungsdruck der Lösung gesättigte Lösung.. Wenn jedoch das Öl sich in dein Bohrloch unter geringerem Druck befindet, wird die Lösung übersättigt oder unstabil. Eine Abscheidung des Gases, (las über die Menge des durch den normalen Druckabfall frei werdenden Gases hinaus im Öl gelöst ist, kann leicht ohne weitere Herabsetzung des Bohrlochdruckes durch Umrühren des aufivärts steigenden Öls erreicht werden.
Dieses aus der Lösung frei werdende Gas kann dann von dem Öl getrennt und auf der Außenseite des Förderrohrs in das Bohrloch zurückgeleitet werden., von wo es in die Gastone oberhalb der Linie 85 gedrückt werden kann. Nimmt man z. B. den ursprünglichen Ölstand bei 86 an, so wird, wenn jetzt Öl abgezogen wird; bis der Ölhorizont auf 85 Herabgeht, der Drück entsprechend fallen. Wenn jedoch eine Gasmenge, die dem entnommenen Öl entspricht- oder nahezu entspricht, in die Schicht zurückgegeben wird, so wird nur ein geringer oder überhaupt kein Druckabfall eintreten. Ein ausreichender Druck, um das Gas in den entleerten oberen Teil der Sände zurückzugeben, kann auch bei einem verhältnismäßig dicken Ölsand ent- i wickelt werden, da der Druck an der Eintrittsstelle 88 des Förderrohrs u111 mehrere ioo Atmosphären über dem Druck an der höchsten Stelle des Ölsandes liegen kann. Es ist natürlich unmöglich, einen gleichbleibenden Druck in dieser Schicht aufrechtzuerhalten, doch können große Gasmengen, die andernfalls aus dem' Bohrloch abgezogen würden, abgeschieden und in. die Gaszone zurückgeleitet werden, mit dein Ergebnis, daß ein höherer Durchschnittsdruck aufrechterhalten und die Förderdauer des Bohrloches bedeutend erhöht wird.
Bevor das Öl in die Eintrittsstelle 88 des Förderrohrs gelangt, wird ein Teil des Gases infolge des Druckabfalles und der dadurch bedingten Trennung nach dein spezifischen Gewicht sich abscheiden, so daß das durch das Rohr ; ¢ hindurchtretende ü1 zus tzlich freigesetztes Gas enthält. ' Der physikalische Zustand des in das Förderrohr gelangenden Öls wird verschieden sein. Das Öl kann eine Flüssigkeit sein, die das Gas in Lösung enthält, oder bei hohem Druck und starker Gasgewinnung kann auch das Öl von dein Gas in Form eines Nebels mitgeführt werden. Diese Gasöhnischung wird unter Einwirkung des Druckes durch die Kanäle 6o in der untersten Glocke Goa hochgetrieben und trifft auf das unterste Laufrad 63 (Abb. z). Tropfen des von dem freien Gas mitgeführten (51s setzen sich dabei auf den Laufradflächen ab, während zier flüssige Ölstrom, der freies Gas finit sich führt, von dem Laufrad, das von dem aufwärts sich bewegenden Gas- und Ölstrom in Umdrehung versetzt wird, aufgebrochen wird. Durch die aufeinanderfolgenden Aussparungen im Laufrad oberhalb der Öffnungen 6o wird ein Pulsieren des durch die unteren Öffnungen 67 hindurchgehenden Ölstromes hervorgerufen.
Unter der Schleuderwirkung des Laufrades gelangt die Flüssigkeit an den Umfang des Rades, während das Gas nach innen verdrängt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem der einzelnen Laufräder, wobei mehr und mehr Gas durch das ständige Umrühren freigesetzt wird, bis, sich ,eine verhältnismäßig gasreiche Flüssigkeitssäule von verhältnismäßig geringer Dichte gebildet hat, die inmitten der Vorrichtung durch die Öffnungen 6o hochsteigt. Eine zweite Flüssigkeitssäule, die einen großen Anteil an Flüssigkeit enthält und demzufolge eine größere Dichte besitzt, steigt in dein. ringförmigen Raum 68 uni die Trennglocken herum hoch.
Die mittlere Säule der gasreichen Flüssigkeit gelangt in die Kammer 5i, wo eine Ti ennung nach dem spezifischen Gewicht stattfindet. Das freigesetzte Gas wird abgetrennt und steigt unter die Decke der Kammer. In dieser Kammer sind daher in der oberen und unteren Stufe mehr :oder weniger klar getrennte Flüssigkeitsspiegel 83 und 83« vorbanden. In jeder dieser Stufen sammelt sich das Gas in der Kammer 51, bis, der Druck in derselben genügend :groß ist, um das Ventil 41 zu öffnen, worauf das Gas durch die Öffnungen 43 in den Bohrlochraum entweicht. An dem offenen unteren Teil einer jeden Kammer 51 findet ein Ausgleich des Druckes innerhalb der Kammer mit dein außerhalb der Kammer bei 48 vorhandenen Druck statt. Das Gas in der Kammer wird jedoch über die ganze Länge derselben im wesentlichen den gleichen Druck besitzen und wird daher auf die untere Seite des Ventils 41 einen Druck ausüben, der im wes.entlichen,dem Druck in Flüssigkeitshöhe83 entspricht, welch letzterer Druck mit fallender Flüssigkeitshöhe steigt. Der Ölspiegel 83 wird daher fallen, bis der Druck ausreicht, um das Ventil 41 entgegen. dem durch die Öffnung 43 auf das Ventil sich auswirkenden Druck zu öffnen. In der Praxis kann die senkrechte Länge der Kammer 5 i zwischen ioo und 6oo Fuß und mehr liegen, wodurch sich ein ähnlicher Bereich für die Lage des Ölspiegels 83 ergibt, so daß dieses so weit fallen kann, @daß der Druck unterhalb des Ventils 41 den außerhalb des Förderrohrs bei der Öffnung 43 vorhandenen Druck übersteigt und Gas in den Bohrlochraum entweicht.
Zu Beginn oder bei unregelmäßigen Förderverhältnissen schließt der an der Öffnung 43 vorhandene äußere Druck das Ventil 41. In der Regel läßt dieses Ventil jedoch beständig Gas ausströmen.
Durch das Umrühren des mit Gas beladenen Öls ist eine derartige Menge an Gas frei geworden., daß auch nach dem Ausscheiden und Ableiten eines Teils des Gases, das in den Ölsand zurückgegeben wird; die Säule in dem Förderrohr sehr gasreich ist und das Gas genügend Energie besitzt, um diese Säule bis zur Erdoberfläche zu heben. Ferner liefert das frei gewordene und ausgedehnte Gas genügend Energie, um die verhältnismäßig hohen Reibungsverluste beim Hindurchströrnen der Flüssigkeit durch'die Rührvorrichtungen auszugleichen.
Jede Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit im Förderrohr, die sich auf den Öleintritt in das Bohrloch auswirkt, ändert selbsttätig auch das Arbeiten dieser Rührvorrichtungen entsprechend, da von dem Durchfließen des gasbeladenen Öls die Menge des frei werdenden Gases abhängt. Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit können auch von Hand vorgenommen werden, indem Verstellvorrichtungen im Auslaß des Förderrohrs betätigt werden, wie beispielsweise das bei 3o dargestellte Ventil.
Die Vorrichtung nach der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß durch Betätigung der Steuerungseinrichtung zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit an dein Kopf des Bohrloches die Strömung des Öls und des Gases in Wirklichkeit durch die Vorrichtung all I3o(len des Förderrohrs geändert wird, wo hrfolge des geringeren Volumens die Stetie-1-titiri leichter und wirksamer ist.
Bei einer gleichbleibenden StrÖmungs-(reschwindigkeit des Öls erreichen die verschiedenen Faktoren, die das Arbeiten der Vorrichtung beeinflussen, einen Gleichgewichtszustand, so daß eine annähernd gleichbleibende Gaszufuhr in das Bohrloch erfolgt. Die Vorrichtung regelt sich selbst ein und stellt sich selbsttätig auf die in dem Bohrloch vorhandenen Verhältnisse ein. Sie spricht auf (lie Einstellung des Ventils 3o an. -Bei der Förderung von Öl gemäß der Erfindung wird durch die dauernde Rückführung von Gas in das Bohrloch der Gasdruck derart erhöht, daß das Gas in die Gaszone des Ölsandes eindringt und den Druck in dieser Zone während einer gegebenen Betriebszeit höher hält, als es der Fall sein würde, wenn (las Öl frei und ungeregelt aus dem Bohrloch ausfließen würde. Wenn beispielsweise der Ölhorizont von der bei 86 dargestellten Lage in die Lage 85 von Abb. i übergeht und wenn ein genügend hoher Druck in dem Bohrloch aufrechterhalten wird, so kann das in dem Sand befindliche Gas nicht heraustreten, und außer-(lem wird zusätzliches Gas in den Sand hineingedrückt, so daß ein mehr oder weniger gleichbleibender Gasdruck auf den Ölhorizont beibehalten wird. Aus diesem -Grunde wird ein gleichbleibendes Ausströmen von Gas aus (lein Bohrloch, und zwar aus- der Kammer 51, in die Gaszone erfolgen, so daß die zur Aufrechterhaltung des richtigen Druckes in der Gaszone erforderliche Gasmenge stetig zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann werglichen werden mit dem Schütteln einer Flasche, die ein kohlensäurehaltiges Getränk enthält. Hierdurch wird das Gas. freigesetzt, und der Druck in der Flasche steigt. Durch das Umrühren des Öls wird der Druck in dem Pörderrohr in gleicher Weise erhöht.
In .den Abb.7 bis 13 sind verschiedene andere .4usffhrungsbeispiele zur Durchfüh- ', run;@ der Erfindung dargestellt.
M>11. 7 zeigt ein Ventilgehäuse ioo, das an riner Buchse 37 von der gleichen Ausbildung wie hei (lein oben beschriebenen Beispiel befestigt ist und das mit einer Mehrzahl von G;t:;durclitritten iöi versehen ist, die durch i@u<@elw@ntile 102 verschlossen sind.- Das Ge-I1:i1lm# ,; 3 . wird von (lehr Veiitil#eh*iuse durch hlll)ll)l11ll;t;ell 103 und io4. getragen und I@il@h#t eirar rillförillicl,c, die Rohrleitung 112 ?aihc#llc#I1@14 1\a111111er 110 '/.L1111 Ausscheiden S:111111w111 des (i;tes. Wenn die Ventile 10.2 geöffnet sind, so stellt die Kammer iio an ihrem oberen Ende durch die Kanäle ioi mit dein Bohrlochraum,in Verbindung. An dieser Stelle sind Schlitze io8 vorgesehen, die in den Seitenwänden des Ventilgehäuses ausgespart sind. Die Anordnung dieser Schlitze ist ätis Abb. 8 ersichtlich.
Das Öl wird durch das Ventilgehäuse mit I3ilfe der Rohrleitung 113 hindurchgeführt. Diese Rohrleitung trägt die Rohrleitung 112 und steht mit dieser in Verbindung. Die Verbindung zwischen der Gaskammer i io und dem Innern der Rohrleitung i iß erfolgt durch Üftnung en i i 5 und Kanäle 116, die durch halbzvlindrisclieTeile117 gebildet sind, welch letztere in bestimmten Abständen an der Außenseite der Rohrleitung 112 der Abb. 7 und 9 so befestigt sind; däß eine Öffnung am oberen und unteren Ende des Kanals entsteht, die die Verbindung zu den Öffnungen i 15 herstellt.
Nachdem das Öl durch die IZührvorriclitungen gegangen ist, gelangt es in die Kammer iio zum Abscheiden und Sammeln des Gases. Im oberen Teil dieser Kammer sarnu gelt sich das Gas und tritt unter Öffnen der Ventile ioß nach außen in den Bohrlochratun, während das Öl durch die Kanäle i16 und die Öffnungen 115 zunächst abwärts in die Rohrleitung 112 fließt und dann in dem Förderrohr 28 hochsteigt.
Abb. iö zeigt eine andere Ausbildung der Rührvorrichtung, die so in dem Gehäuse 35 befestigt ist, daß sie unmittelbar in den Raum 1 io zum Abscheiden Lind Sammeln des Gases fördert. An dem unteren Ende des Rohrs 35 ist eine Reihe rohrförmiger Abschnitte i2o befestigt, die miteinander verbunden sind und Vorsprünge zum Trägen einer Reitle von Trennglocken 121 besitzen. Jede Glocke trägt eine kurze Stange 122, auf der ein schleudernd wirkendes Laufrad von der Art, wie es bei der Behandlung der Abb. 2 schon beschrieben wurde, befestigt ist. Bei den einzelnen Glocken gelangt der aufwärts steigende Ölstrom zunächst in eine mittlere Aushöhlung 124 und geht dann durch eine Mehrzahl von Kanälen 125 hindurch, Diese Kanäle gehen vom oberen Teil der Aushöhlung 124 ab und führen unmittelbar unter das von der Glocke getragene Laufrad. Das Laufrad wird durch den Ölstrom in Umdrehung versetzt und bewirkt dadurch ein Umrühren des Öles und eine mechanische Trennung des ausgeschiedenen Gases von dem Öl alter Eim@-irkting der Schleuderkraft. Das Laufrad arbeitet in der gleichen Weise wie bei der weiter oben beschriebenen Vorrichtung. Die schwerere Flüssigkeit wird nach außen geschleudert und steigt in dein ringförmigen R atim 126 zwischen (leg nächstobercn Glocke und dein diese umgebenden rohrförmigen Teil iao hoch. Eine Älelirzahl von Öldurchtritten 127, die vom oberen Teil dieses ringförmigen Raumes abgehen, fördern das 01 in gleicher Weise zu dem oberhalb der Glocke befindlichen Laufrad. Die Förderung erfolgt jedoch in diesem Fall zu einer mehr in der Nähe des äußeren Umfanges des Laufrades gelegenen Stelle im Gegensatz zu den Kanälen 125, die mehr zum .littelpunkt des Laufrades hin fördern, wie in :11b. i i dargestellt ist.
Ebenso wie bei der weiter oben beschriebenen Vorrichtung bilden sich in diesem Falle zwei Flüssigkeitssäulen, und zwar eine schwerere Säule, die außen an den Glocken hochsteigt, und eine leichtere Säule, die im Innern der Glocken hochsteigt. Die beiden Säulen gellen durch entsprechende Durchtritte 127 und 125 hindurch und werden wiederholt der umrührenden und schleudernden Wirkung unterworfen. Die oberste Trennglocke trägt kein Laufrad, und der mittlere Hohlraum dieser Glocke fördert in die Abscheidekammer i io, wie dies auch die Kanäle 127 tun. Da in der in Abb.2 dargestellten Vorrichtung keine Verbindung zwischen der Kammer Si und dem Ölkanal oder der Ülkainm.er 4.8 besteht, so ist diese Vorrichtung, wenn sie zusammen mit den Rührwerken der Abb. io benutzt wird, so mit den letzteren zu verbinden, (laß der oberste Hohlraum 124 in die Kammer 51 fördert und die Kanäle 127 in den ringförmigen Raum 4.8.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für das Rührwerk ist in den Abb. 12 und 13 dargestellt. Dieses Rührwerk arbeitet mit der Gassaninielkainmer der Abb.7 zusammen. In diesem Fall läuft das Rohr 112 an seinem unteren Ende in eine Hülse 143 aus, in der eine feststehende Spindel 144 sitzt, die die Rühreinrichtungen trägt. Das oberste Rührmittel besteht aus einer Buchse 14.5, die auf der Spindel 144 befestigt und gegen Verdrehen durch den Sicherungsstöpsel 146 gesichert ist. Diese Stöpsel können beispielsweise durch Anschweißen hergestellt werden. Die Buchse 145 ist mit einer Mehrzahl geneigter Flügel 1.17' versehen, die aus einem Stuck mit der Buchse bestehen und so angeordnet sind, daß sie den aufwärts gerichteten Ülstrorn ablenken und umrühren. Unmittelbar unter der Buchse 145 ist eine drehbare Buchse 150 angeordnet, die mit einer Mehrzahl von Flügeln .151 versehen ist, und zwar ähnlich den Flügeln 1d.7, jedoch von entgegengesetzter Neigung. Der aufwärts steigende Ölstrom trifft auf die Flügel 151 und bewirkt eine Drehbewegung der Buchse 150.
Ein Satz besteht aus mehreren abwechselnd feststellenden und umlaufenden. Buchsen, ähnlich den oben beschriebenen. Jede dieser Buchsen trägt eine Mehrzahl von Flügeln, die vorteilhaft auf den aufeinanderfolgenden Buchsen entgegengesetzt zueinander geneigt angeordnet werden, um einen gut durchgewirbelten und durchgerührten Ölstrom zu erzielen. Die Spindel 1-..1 ist von genügender Länge, um die gewünschte Anzahl dieser Buchsen aufnehmen zu können. Nach Wunsch können eine oder mehrere dieser Rührwerke benutzt werden, die alle aus einer mittigen Spindel und einer Mehrzahl von Buchsen bestehen. Die einzelnen Rührwerke sind in gewissen Abständen voneinander in dem Gehäuse 35 angeordnet, um die gewünschte Bewegung des Öls zu erhalten.
Wenn auch in diesem Falle keine erkennhareTrennung des Gases von dein Öl auftritt, wie es bei den schleudernd wirkenden Rührwerken der Fall ist, so erfolgt doch in der Kammer iio eine Trennung nach dein sl)e7ifischen Gewicht. Andererseits erkennt man, daß die Vorrichtungen der Abb. io und 12 in der gleichen Weise arbeiten wie die oben beschriebenen Vorrichtungen, (l. h. sie rühren das Öl heftig uni, um ein Ausscheiden des gelösten Gases zu erzielen. Das ausgeschiedene Gas trennt man später von dem Öl ab, und wenigstens ein Teil dieses Gases wird in den ölführenden Horizont zurückgeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betreiben eines selbstfördernden, unter Rückdruck stehenden Erdölbohrloches, gekennzeichnet durch ein künstliches Entgasen des in <las Bohrloch eintretenden Erdöles über das 1laß hinaus, (las heim Eintreten des Erdöles in das Bohrloch infolge des Druckabfalles erreicht wird, wonach wenigstens ein Teil des aus dem Erdöl ausgeschiedenen Gases .gesammelt und in das Bohrloch zurückgeleitet wird, von wo es frei in die Lagerstätte zurücktreten kann.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die künstliche Entgasung des Erdöles durch Umrühren innerhalb der Förderleitung .bewirkt wird.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb von Laufrädern (63, i 5o), die mit verschiedenartig zueinander geneigten Flächen (i.17, 151) im Förderrohr (35) derart angeordnet sind, (laß beim Aufwiirts-strömen (las Öl gegen diese Teile auftrifft, eine Gassamnieil:aininer (5o oder i io) von beträchtlicher Lüii,1;e Vorgesehen ist, deren oberes Ende durch ein Rückschla-ventil (4.1 oder 102) mit dem Bohrloch außerhalb des Förderrohres und (las untere Ende derselben mit deni Förderrohr in Verbindung steht. q..
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (63, 150) geneigte Nuten (65) oder geneigte Flügel (1q.7) besitzen, durch die oder an denen vorbei das Öl fließt und dadurch die Laufräder in Umdrehung versetzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch q., ",elzennzeichnet durch Flächen: zwischen den Ausschnitten (65), gegen; welche das aufwärts strömende Öl geführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum (11o) aus einem doppelwandigen Teil (35, 112) des Förderrohrs gebildet wird und die innere Ölleitung (113) umgibt, wobei dieser Gassammelrauen einen Teil (117) enthält, der einen senkrechten Ölkanal besitzt, der mit seinem unteren Ende in die Ölleitung (113) und mit seinem oberen Ende in die Ga;skammer (11o) mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Abscheiden des Gases aus einer oder mehreren hinter.einandergeschalteten Glocken (56) bestehen, in deren Inneres das gasbeladene Öl eintritt, wobei eine Nabe (59) am oberen Ende einer jeden Glocke vorgesehen ist, auf die das Öl auftrifft, sowie Kanäle (6ö) in der Nabe, welche die Flüssil;keit von. der Glocke zu einem oberhalb der Glocke angeordneten, schleudernd wirkenden Laufrad (6-3) fördern. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocken in bezug auf das Förderrohr mittg angeordnet sind, so daß Öl in eine äußere Säule von verhältnismäßig großer Dichte und eine innere Säule von geringerer Dichte aufgeteilt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Glocke mit inneren und äußeren Kan i Men (125, 1-27) versehen ist, um ein Durchtreten .der Ölsäulen verschiedener Dichte zu ermöglichen.