EP2507470A2 - Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte

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Publication number
EP2507470A2
EP2507470A2 EP10787342A EP10787342A EP2507470A2 EP 2507470 A2 EP2507470 A2 EP 2507470A2 EP 10787342 A EP10787342 A EP 10787342A EP 10787342 A EP10787342 A EP 10787342A EP 2507470 A2 EP2507470 A2 EP 2507470A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
reservoir
conductor
pressure
guide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10787342A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Koolman
Claudio Ranaudo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2507470A2 publication Critical patent/EP2507470A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/006—Combined heating and pumping means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/04—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/35—Arrangements for separating materials produced by the well specially adapted for separating solids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/40—Separation associated with re-injection of separated materials

Definitions

  • the invention relates to a plant for the in situ recovery of a carbonaceous substance from an underground deposit with reduction of its viscosity.
  • a device is used in particular for the extraction of bitumen or heavy oil from a reservoir under an overburden, as is the case with oil shale and / or oil sand deposits, for example in Canada.
  • oil shale and / or oil sand deposits for example in Canada.
  • the increase in fluidity can be done firstly by introducing solvents or diluents and / or on the other by heating or melting of the heavy oil or bitumen, for which by means of pipe systems, which are introduced through holes, heating takes place.
  • the most widely used and applied in-situ method for the extraction of bitumen or heavy oil is the
  • SAG steam assisted gravity drainage
  • water vapor which may be added to the solvent, is pressed under high pressure through a tube extending horizontally within the seam.
  • the heated, molten and detached from the sand or rock bitumen or heavy oil si ⁇ ckert to a second about 5 m deeper located pipe through which the promotion of the liquefied bitumen or heavy oil, wherein the distance from the injector and production pipe is dependent on reservoir geometry.
  • the steam has to fulfill several tasks at the same time, namely the introduction of heating energy for liquid, the detachment from the sand and the pressure buildup in the re ⁇ reservoir, on the one hand to make the reservoir geomechanically permeable for bitumen transport (permeability) and on the other ⁇ hand to promote the bitumen without additional pumps.
  • the SAGD method starts by steam is introduced for example, three Mo ⁇ nate through both tubes in order as quickly as possible to liquefy the bitumen in the first space between the tubes. Thereafter, the steam is introduced only through the upper tube and the promotion through the lower tube can begin.
  • SAGD method can be completed with an inductive heating device.
  • German patent application DE 10 2007 036 832 AI describes a device in which parallel inductor or electrode arrangements are present, which are connected above ground to a converter.
  • Inductor pairs of forward and return conductors or groups of inductor pairs in different geometric configurations are energized to inductively heat the reservoir.
  • a constant distance of the inductors is assumed within the reservoir, which, given a homogeneous electrical conductivity distribution, leads to a constant heating power along the inductors. Described are the spatially close together led out and return conductors in the sections, in where the overburden is pierced to minimize losses.
  • a variation of the heating power along the inductors can, as described in the earlier applications, be carried out specifically by sectionwise injection of electrolytes, whereby the impedance is changed. This by appropriately electric ⁇ lytinjetechnischsvortechnischen whose installation can be complicated or expensive.
  • a device for conveying a hydrocarbon-containing substance, in particular bitumen or heavy oil, provided from a reservoir, wherein the reservoir with heat energy to reduce the viscosity of the substance can be acted upon, including at least one conductor loop for inductive energization as electrical / electromagnetic heating of the Reservoirs is provided, wherein a pressure increasing means, in particular a pump, is provided for injecting a liquid into the reservoir in liquid form, wherein a treatment device, the liquid to be injected from a withdrawn from the reservoir reservoir fluid or from one of the reservoir Re ⁇ Medium, e.g. As salines water, groundwater, water-oil mixture, in each case in particular including ⁇ enriched solids such as loam, lime, sand, extracted
  • the treatment device is provided, in particular, for the purpose of sparing a pump which is being used, and of preventing the introduction of the liquid to be injected. Blockages or blockages occur - especially from holes and slits in an injection tube.
  • the supply of liquid - in liquid form and not as vapor - via a liquid guide wherein a conductor - an inductor - the conductor loop is surrounded in at least a portion of a liquid guide.
  • inductive energization is in particular the application of a voltage / current source to the conductor loop to verste ⁇ hen, whereby an inductive power supply is made possible in the reservoir.
  • the pressure increasing means is arranged to introduce the liquid at elevated pressure in the liquid guide.
  • the extraction of the liquid from the reservoir liquid or the medium takes place in particular by chemical and / or mechanical and / or thermal treatment of the reservoir liquid or the medium.
  • the Aufbe ⁇ preparation device - as a final list - only an oil / gas separation device, a Entsandung- and a desalination, in particular only an oil / gas separation device and a sanding device. These devices are preferably connected in series one behind the other.
  • the invention relates to the introduction of a liquid in liquid form, wherein the liquid does not have to be supplied completely from the outside but in a largely closed circuit is extracted from the reservoir itself.
  • the section of the conductor means a section of the conductor. Assuming that the conductor is essentially a twisted cable encased in a tubular sheath, the portion of the conductor means a section along the length of the cable and sheath.
  • a conductor in particular a serial resonant circuit or a part thereof is understood, which is brought in a cable-like structure with external insulation. This is erfin ⁇ tion surrounded by a liquid guide.
  • the liquid guide is an extended hollow body - for example, a tube or a tube - to understand, can be transported through the liquid.
  • a liquid By providing a liquid guide, a liquid can be passed along the conductor and into the reservoir.
  • the following advantages may result: i) Increasing the electrical conductivity in the reservoir by introducing liquid into the reservoir.
  • a problem with electromagnetic heating by means of induction of some deposits is that the electrical conductivity in the deposit is relatively low can, and thus the resulting, introduced into the deposit ⁇ brought thermal power may not be sufficient, or even high energy losses in the immediate vicinity of the deposit due to the large penetration depths of the magnetic fields arise.
  • according to the invention can be dispensed with an increase in the electrical input power, whereby the profitability and environmental friendliness of the process would be significantly affected.
  • the environment of the conductor can be cooled, so that no boiling water in the reservoir comes into direct contact with the conductor or its sheath, but it should be noted that in principle a boiling of water in the reservoir voir is advantageous, for example, to achieve a displacement of oil.
  • the electrical conductivity in the immediate vicinity of the conductor can be reduced and thus the geometry-related high heating power density can be reduced directly at the conductor. It is thus possible to achieve a more homogeneous heating power density in the reservoir.
  • the cooling is particularly advantageous for larger storage depths - about greater than 130 m - advantageous because otherwise it could lead to overheating of the inductor, for example, at temperatures of about 200 ° C or more.
  • a plastic insulation of the inductor could not permanently withstand such a high temperature.
  • the boiling point of water in the reservoir at a depth of 130 m or more can be around 200 ° C.
  • the heat of the conductor comprises firstly heat due ohm ⁇ shear losses in the conductor, however, essential heat from the reservoir may be that would accommodate without cooling from the environment from the reservoir of the ladder.
  • the heat pipe wall is advantageously dissipated.
  • More Joule losses in the conductors can be discharged via the outer, in contact with the fluid isolation of the Lei ⁇ ters to the liquid, the liquid ⁇ ness is guided in an outer pipe.
  • the liquid guide and the conductor may be arranged to each other such that a liquid in the liquid guide causes cooling of the conductor. It is irrelevant whether it is the conductor's own waste heat or whether it is heat acting on the conductor from the outside, from the reservoir heated by the current-carrying conductor.
  • the cooling effect can be enhanced by movement of the liquid, in particular along the conductor and with circulation or exchange of the liquid, since warm liquid is thereby conducted away and cool liquid can flow.
  • the liquid guide may be part of a substantially closed fluid circuit in which a means for sautau ⁇ rule - is provided to cool a heated within the flues ⁇ stechniks Insert liquid again - especially at the surface and not within the reservoir.
  • a means for sautau ⁇ rule - is provided to cool a heated within the flues ⁇ stechniks Insert liquid again - especially at the surface and not within the reservoir.
  • the re-cooling of the liquid can be effected by tubes which lead through colder region of the reservoir, ie the liquid is not brought to the surface, but circulates only at depth. In this case, it is preferable to install a pump at depth. It is advantageous that the electrically introduced heating power is not withdrawn from the reservoir, but only distributed differently.
  • the liquid guide can be formed as a hose and / or pipe, wherein the conductor is arranged inside the hose or the pipe, in particular so that when liquid is supplied the conductor is surrounded by the liquid.
  • the conductor is arranged inside the hose or the pipe, in particular so that when liquid is supplied the conductor is surrounded by the liquid.
  • the tube and / or the tube can be arranged approximately coaxially-centered to the conductor, in particular ⁇ at least one web within the tube or the tube for fixing or positioning of the conductor or to stabilize the position of the conductor is provided within the tube or pipe.
  • a web can also have an axial extent, even in a particular embodiment over the entire length of the
  • Hose / tube extends.
  • the conductor within the tube or the tube can also be arranged freely movable, ie, the Lei ⁇ ter is uncentered in the tube or in the tube and means for fixing is omitted.
  • the liquid guide may be formed as a plurality of hoses and / or tubes.
  • a plurality of capillaries and / or a porous material may be provided to transport the liquid in the liquid guide.
  • These variants are preferably arranged such that the conductor is surrounded by the multiplicity of hoses and / or pipes and / or capillaries and / or the porous material, preferably the plurality of hoses and / or pipes and / or capillaries and / or or the porous material and the conductor are arranged within ei ⁇ ner common tubular outer shell.
  • the liquid does not flow around the conductor directly, but Schläu ⁇ che / pipes are externally mounted to the head.
  • a conductor is composed of a multiplicity of partial conductors and these partial conductors can be arranged around the fluid guide.
  • the liquid guide in the form of the plurality of hoses and / or tubes may be formed such that at least one first tube and / or tube is provided, in which the liquid in opposite directions to a flow direction of the liquid in one at least one second hose and / or pipe flows. In this way, for example, a closed circuit can be formed.
  • two points above ground liquid could be pumped into the liquid guide, from each of the two places only a subset of the available hoses or tubes are filled.
  • a homogeneous temperature along the conductor is achieved with a gegenläufi ⁇ gen cooling liquid guide.
  • thermally insulating means may be between the liquid guide and the reservoir, in particular between the fluid guide and the outer shell, to be attached ⁇ arranged, wherein the thermally insulating means insbeson ⁇ particular as an air- or gas-filled or enclosing as a vacuum cavity is formed ,
  • the thermal ⁇ Iso lation of the liquid guiding against the reservoir proves to be particularly advantageous, since thereby the heating power is inductively introduced sottiskühlung only a small proportion as possible through the liquid-discharged again in a suitable configuration.
  • Pressure of a liquid or to circulate the liquid be provided, in particular a pump, so that by means of the pressure increasing means, a movement of the liquid is achieved in the liquid guide. In this way, a cooling circuit can be operated.
  • a natural circulation optionally with boiling process - for example thermosyphon - may be provided.
  • Other elements of the overall system in addition to the liquid ⁇ management and the pump may be in particular a reservoir for the liquid, a heat exchanger and other devisirdi ⁇ cal or underground hydraulic connections.
  • the reservoir can be carried out either under atmospheric pressure or as a pressure vessel.
  • a pressure holder may be provided, by means of which the liquid is maintained as a coolant at a higher pressure level and circulates under high pressure level to avoid boiling with high power input.
  • the overall system has a return for the liquid to the surface.
  • the invention is particularly advantageous when the liquid ⁇ keits arrangement has a perforation, so that when a liquid is supplied, the liquid from the liquid guide can penetrate into the reservoir, and the perforation in turn has holes that in shape and / or size and / or distribution can be configured such that when supplying a liquid under a predetermined pressure, the conductor over the entire length of the area surrounded by the liquid guide portion of the conductor loop is sufficiently cooled.
  • liquid guide being sufficiently filled with liquid throughout the length and / or liquid heated by the conductor being led away from the liquid guide through the holes.
  • a required add a small amount of cooling liquid through the liquid guide.
  • the above-mentioned effect is obtained preferably when the is so adapted to the applied via the feed pressure on the liquid ⁇ speed in the liquid guide at a predetermined perforation that leakage of the liquid ⁇ ness is ensured through the perforation over a longer period of application.
  • a liquid conducted through the liquid guide thermally insulates an environment in the reservoir and / or that the conductor is cooled by the liquid conducted through the liquid guide.
  • Water may be provided as liquid for cooling, in particular desalted and / or descaled and / or mixed with an antifreeze agent - e.g. Glycol.
  • an antifreeze agent e.g. Glycol.
  • salt water, oil, emulsions or solutions may be provided.
  • the basic form for the liquid may preferably be an extracted liquid which can be deposited from the desired delivery material conveyed from the reservoir.
  • the liquid guide may be perforated, so that when a liquid is supplied, the liquid from the liquid guide penetrates or is introduced through the perforation into the reservoir.
  • perforation for example, holes or slots are meant, which are located in a liquid guide so that liquid from the interior of the liquid ⁇ keits Installation can escape to the outside in the vicinity of the holes or slots.
  • the liquid guide ⁇ is at least partly made of porous material or capillaries be such that the liquid can be discharged through this order ⁇ ssen means to.
  • a pressure increasing means may be provided for raised stabili ⁇ hen the pressure of a fluid or for circulating the fluid, in particular a pump, so that by means of the pressure increasing means is a liquid having ER- elevated pressure can be introduced into the liquid guide.
  • so much pressure is to be generated by the pump that a predetermined amount of liquid penetrates into the reservoir via the perforation.
  • elevated pressure is meant that an ambient pressure in the reservoir should be overcome.
  • the hydrostatic pressure in the reservoir in the vicinity of the perforation should be exceeded so that the liquid can escape, for example, with a pressure of 10 000 hPa (10 bar). up to 50000 hPa (50 bar) can be achieved.
  • the perforation can be designed in such a way and / or means can be provided that the penetration of solids and / or sands from the reservoir is substantially prevented.
  • Such agents are known, for example, by the term "Gravel Pack".
  • the invention is particularly advantageous if the Perfora ⁇ tion has holes that can be configured in shape and / or size and / or distribution such that at Zumoni ⁇ tion of a liquid under a given pressure, the liquid is distributed over a length of the fluid guide by the Perforation is discharged into an environment of the conductor loop in the reservoir, so that the electrical conductivity of the reservoir changed and / or the pressure in the reservoir is increased.
  • the liquid can be controlled so that the electrical conductivity within the Re ⁇ servoir is increased substantially in its Wareckung and / or that the electrical conductivity is lowered in the immediate vicinity of the conductor in the reservoir.
  • the perforation should be designed such that the entire length of the liquid guide - apart from the supply from the surface to the target region in the reservoir - delivered in each section the same amount of liquid.
  • Increasing the pressure in the reservoir is ⁇ geous, as that is better characterized displaced in the reservoir, the hydrocarbon-containing sub ⁇ substance and / or a negative pressure in the reservoir in particular before - due to the promotion of the substance - is avoided.
  • the liquid may preferably have at least one of the fol- constricting ingredients: salts, weak acids, schwa ⁇ che bases, CO 2, polymers or solvents, in particular alkanes such as methane, propane, butane included.
  • a valve of a delivery pipe for carrying away the liquefied kohlenwas ⁇ serstoff Hän substance can be concluded from the reservoir and be opened at a later date, dependent on reaching a predetermined period of time or the achievement of a predetermined pressure within the reservoir.
  • Solar with can be increased during the period of pressure, because there is no material leaves the reservoir and additional liquid ⁇ ness is initiated.
  • the composition flues ⁇ stechnik can have, which is fed into the reservoir in liquid form.
  • the liquid is extracted at least partially, or completeness, ⁇ dig out the produced water oil / bitumen mixture.
  • the desired substance to be conveyed should be separated from the extracted water-oil / bitumen mixture and the aqueous residue be post-processed or treated. However, this can be done in a much simpler way compared to the injection of water vapor.
  • a desalting of the residual liquid can be provided after desanding, so that there is no excessively high salt concentration in the reservoir by continuously introducing the treated residual liquid.
  • the viscosity within the reservoir can be reduced, i. the flow properties of bitumen can be improved. In addition, there is an increase in the stability of the reservoir.
  • a heat exchanger can also be provided in order to bring the treated residual liquid to a higher temperature in order to prevent undesired cooling of the reservoir, with the result of a pressure drop or an increase in viscosity.
  • FIG. 1 shows a device with a cooling of an inductor
  • Figure 2 is a perspective view of a ge ⁇ cooled inductor
  • FIGS 3, 4, 5, 6 are cross sections of different inductors with liquid management
  • FIG. 7 shows a perforated fluid guide
  • FIG. 8 shows a device for injecting a liquid into the reservoir
  • FIG. 9 shows a device for processing and injecting a funded production flow.
  • FIG. 1 shows, schematically illustrated, an apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from an underground deposit 6 as a reservoir with reduction of its viscosity, cooling of inductors 10 being provided.
  • a device may be, for example, an apparatus for recovering bitumen from an oil sands deposit.
  • the deposit 6 may be, in particular, an oil sands deposit or an oil shale occurrence from which bitumen or other heavy oils may be recovered.
  • a tube 9 for introducing steam is shown, which is arranged substantially between parallel sections of an inductor 10 within the reservoir 6 and which is fed via a steam generator 8. Means the length of the pipe arranged distributed nozzles - not Darge ⁇ represents - the steam is pressed into the reservoir. 6
  • a production tubing through which collected the extracted from the reservoir 6 substance and promotes ge to a surface 5 from the reservoir 6 ⁇ out.
  • the apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance further comprises an inductor 10 extending into wells within the reservoir 6.
  • the inductor 10 or portions thereof are considered to be the inventive conductor. It forms a closed Lei ⁇ terschleife consisting of the two horizontally in the La- gerst 6 running outgoing and return conductors of the inductor 10, as well as conductor pieces 11 which act little or no heating and run above ground or lead from the earth's surface 5 into the deposit 6 to ensure the power connection for the inductor 10.
  • both loop ends of the conductor loop are arranged above ground.
  • the loop is simply closed by - see ladder 11 in the figure.
  • an electrical supply 1 including all necessary electrical equipment such as inverter and generator, through which the necessary current and the necessary voltage is applied to the conductor loop, so that the inductors 10 as a conductor for an electric / electromagnetic heater for heat generation serve in the site 6.
  • the inductors 10 are effective against at least parts of the deposit 6 as an inductive electric heater. Due to the conductivity of at least parts of the deposit 6, this can be heated by the largely concentric around the two as possible parallel sections of the inductor 10.
  • the conductor loop can be used in areas where these extend outside the actual deposit 6 - will be greatly reduced by means of suitable guide in its Schuleis ⁇ tung - the Lei ⁇ ters-pieces 11 as. In this way, the heating ⁇ power can be introduced in defined areas of the deposit 6.
  • the inductor 10 may be in particular rod-shaped metallic conductor or twisted metalli ⁇ specific cable from a particular well conductive metal han ⁇ spindles which are formed as a resonant circuit.
  • a cooling circuit is provided to cool the inductor 10.
  • the cooling circuit comprises a liquid guide 12 which according to the figure, the conductor loop along its length almost fully ⁇ constantly sheathed. Essential is only a sheath The shroud outside the deposit 6 is not necessary, but may be advantageous, since thereby the laying of the liquid guide 12 can be carried out together with the conductor loop and thus allows a simplified installation.
  • the sections of the cooling circuit which are not explicitly intended for cooling, are marked as liquid inlets / outlets 13.
  • the liquid circuit is merely closed in a simple manner to form a ring, so that the liquid passed through a first liquid guide 12 along a first section of the inductor 10 is returned through a second liquid guide 12 along a second section of the inductor 10 ,
  • the right side of the liquid circuit is marked as liquid inlets / outlets 13.
  • FIG. 1 Figure above are the components to provide the liquid. These are a reservoir 3, in which the liquid 14 is located for cooling. Furthermore, a pump 2 is provided to pump the liquid 14 into the cooling circuit and to ensure a flow rate si ⁇ . Furthermore, a recooler 4 is provided, through which the heated cooling liquid can be cooled down. Many variants regarding the arrangement of the inductor and the
  • Cooling circuit are conceivable. For example, could be present on the left side in the figure another recooler. Furthermore, several cooling circuits could be present. Back and forth conduction of the liquid could occur along a single section of the inductor 10 and not along the entire loop.
  • the liquid guide 12 is formed in the figure as a coaxial sheathing to the inductor 10, so that the inductor 10 - or a sheath of the inductor 10 - is surrounded as completely as possible during operation of a cooling liquid.
  • the device may be operated such that when current is applied to the inductor 10, which heats the vicinity of the inductor 10 in the reservoir 6, a cooling fluid is always conducted through the fluid guide 12 along the inductor 10.
  • the inductor 10 heats the bottom in the vicinity of the inductor 10, whereby the heated floor itself becomes the thermal radiator.
  • the inductor 10 is to be protected from elevated temperatures.
  • the liquid guide 12 may be additionally sheathed by a thermal insulator.
  • the inductor 10 is integrated with the liquid guide 12 and may be laid as a unit.
  • FIG. 2 shows a portion of an inductor 10 having an imaging order ⁇ cooling is schematically illustrated in a perspective view.
  • a centered in a tubular sheath 15 of the liquid guide 12 arranged inductor 10 is surrounded by a liquid guide 12.
  • the positioning of the inductor 10 may Example ⁇ example solely by the liquid flowing in the liquid ⁇ keits entry be determined 12th Centering is omitted according to FIG. 2.
  • the inductor 10 is accordingly the greatest possible extent ⁇ freely movable in the liquid guide 12, and could, for example, come to lie on the liquid sheath also due to the force of gravity from the inside.
  • various embodiments are presented below.
  • the diameter of the inductor 10 may preferably be 30 to 100 mm.
  • the gap width of the inductor 10 is preferential, 5 mm to 50 mm and be the mass flow ofharime ⁇ diums within the fluid guide 12, preferably 5 to 100 1 / min.
  • cross sections of cooled conductors are illustrated schematically.
  • the cross section is taken along a sectional surface, as indicated in Figure 1 by A-A.
  • a support of the inductor 10 by, for example, star-shaped spacers - webs 16 -, preferably 2 to 5 spacers are used.
  • the webs 16 are preferably attached to the inner wall of the casing 15 and are connected in the center via stabilizers 17 or attached directly to the outer shell of the inductor 10.
  • the inductor 10 is located coaxially in the center of the casing 15 of the liquid guide 12 and is either laid as a unit with the casing 15 and the webs 16 or is subsequently retracted.
  • the liquid guide 12 results from the Hohl syndrome men within the casing 15th During execution of the webs 16 over the entire length of several chambers are formed between the webs 16 at the same time, which can be flowed through in different directions by the cooling liquid in different directions.
  • the width of the webs 16 may for example be in the range 5-30 mm, so that the pressure losses of the cooling medium in the liquid ⁇ guide 12 are not too large.
  • a plurality of hoses or tubes 12A, 12B, 12F are provided as liquid guide 12 around the inductor 10 in the annular space, ie within an outer sheath 20.
  • An opposite guidance of the cooling medium in the hoses / pipes is conceivable.
  • a thermal insulator 18 between the tubes / tubes and the outer shell 20 may additionally be used. In this sense is also to be understood, if these spaces remain empty, ie air or a specific gas or a vacuum serve as thermal insulation.
  • the thickness of a thermal insulation ⁇ layer can be selected between 3 and 50 mm.
  • the cooling medium is conducted via capillaries 19 as a liquid guide 12.
  • it may also be porous material.
  • the liquid stream can be better controlled within the flues ⁇ stechniks Entry 12 and can be that the position of inductor 10 in relation to the diesstechniksat- tion exactly predetermined 12th This can be advantageous, since the induced field does not have the same strength on all sides of the inductor 10, depending on the orientation of the two inductors 10 relative to each other.
  • FIG 6 a further variant of the liquid cooling is shown in FIG 6, in which a central, the cooling medium leading hose or tube as liquid guide 12 surrounded by the sub-conductors 10A, 10B, 10F becomes.
  • the sub-conductors 10A, 10B, 10F together represent the inductor 10.
  • the hose or pipe diameter of the liquid guide 12 can be between 10 and 100 mm and the mass flow of the cooling medium can be between 5 and 100 l / min amount.
  • the inductor 10 may for example consist of 10 to 2000 partial conductors whose total cross-sectional area is typically from 10 to 2000 mm 2 . While above, a pure leadership of cooling liquid he ⁇ was explained, this will be combined in the following, that over the length of the liquid guide 12 liquid can be discharged into the reservoir 6.
  • FIG. 7 shows in schematic form a portion of an inductor 10 is illustrated with a surrounding cooling in a perspective view, wherein a liquid ⁇ guide is formed perforated 12 so that liquid can escape, whereby the liquid can actually escape in liquid form or possibly also as gas, eg water vapor.
  • a liquid ⁇ guide is formed perforated 12 so that liquid can escape, whereby the liquid can actually escape in liquid form or possibly also as gas, eg water vapor.
  • an inductor 10 which is centered in a tube-shaped casing 15, is surrounded by a liquid guide 12.
  • the liquid guide 12 and the casing 15 includes a perforation 12 consisting of a plurality of holes and passages through which the liquid transported from the inside to the outside can penetrate.
  • the size, position and frequency of the holes is to be adapted to the desired conditions and by the illustration in Figure 7 is not to be interpreted as limiting, in particular ⁇ special so that, for example, 30 to 300 1 / min over the ge ⁇ entire length of the liquid guide 12 exit can.
  • the holes of the perforation 21 can be arranged symmetrically on the entire circumference of the sheath 15. However, it could also be beneficial to have an uneven distribution provided. Also over the length of the liquid guide 12, the distribution and / or the configuration of the holes may change, in particular because the pressure within the liquid guide 12 may change due to the exiting liquid.
  • An escaping liquid into the reservoir 6 in the surrounding ⁇ environment of the inductor 10 has an advantage in that thereby in this way an electrolyte can be injected into the reservoir, which on the one hand can increase the electrical conductivity in the reservoir 6 and on ⁇ , an increased pressure within the reservoir 6 the other hand, yields. Both effects indicate that the funding rate
  • the structure of Figure 8 corresponds basically to the structure of Figure 1.
  • a conductor loop which is operated by an electrical supply 1. Sections which act as elec ⁇ erode are highlighted as inductor 10. These are the horizontal and parallel running in the deposit 6 Ab ⁇ sections.
  • a reservoir 3 for providing a liquid 14, which is provided as a cooling liquid.
  • This liquid 14 is introduced by means of the pump 2 in a liquid ⁇ keitssystem that consists of the liquid inlet 13 and from the liquid guide 12.
  • the liquid-stechniks Solution 12 is intended here to turn horizontally and parallel in the reservoir 6 portions be distinguished ⁇ .
  • the liquid introduction 13 includes the
  • the liquid guide 12 has a perforation 21 through which an exiting liquid 22 is indicated by arrows. Furthermore, in the present example, the liquid guide 12 ends already underground. For this purpose, a closure 23 of the liquid guide 12 is provided, wherein this conclusion may also have a perforation. In contrast to the present embodiment, however, it is also conceivable that the liquid guide 12 is returned to the surface for a remaining liquid residue. Alternatively, although the liquid guide 12 can be returned to the surface, but results due to the pressure conditions that no liquid reaches the Erdoberflä ⁇ che 5. The liquid guide 12 would thus be liquidless in the last section.
  • liquid is introduced into the cooling system by means of a pump 2 or similar device.
  • the pressure remains essentially unchanged until the liquid guide 12, since no liquid outlet is provided until the beginning of the liquid guide 12. If the liquid supplied reaches the section with the liquid guide 12 according to the invention, part of the liquid is introduced into the deposit 6 via the perforation 21. Another part of the fluid continues to flow along the fluid guide 12, always liquid is dispensed on the perfora ⁇ tion 21st This results in an outflow of liquid through the exiting liquid 22. The loss of liquid is replaced by the pump 2 by flowing liquid.
  • the liquid flows along the inductor 10 and can dissipate heat.
  • liquid flows into the reservoir 6, in order ⁇ field of the inductors 10, whereby the pressure in the reservoir 6 can be increased or a decreasing pressure due the promotion of the hydrocarbon-containing substance can be compensated for, and the electrical conductivity in the reservoir 6 can be increased, in particular in the vicinity of the inductors 10, which in turn increases the effectiveness of the inductors 10.
  • the closure 23, the dimensions of the liquid guide 12, the configuration of the perforation 21 and the pressure applied to the liquid via the pump 2 should preferably be adapted to each other - especially taking into account the existing rock formations and the depth of the deposit - that substantially said effec ⁇ te occur over the entire length of the horizontally extending inductor 10 and / or evenly liquid 22 in the laser gerooth 6 emerges.
  • the pressure is dependent on the depth of the deposit, i. from the distance of horizontally laid inductors 10 to the earth's surface 5, depending.
  • the pressure should be higher than the hydrostatic pressure of the corresponding water column and is for example in the range between 10000 hPa (10 bar) to 50,000 hPa (50 bar).
  • Pressure relief in the reservoir 6 is made by at a time when the pressure on a above the
  • Deposit 6 present overburden is too high, the / the production tubes - not shown - are opened. Depending ⁇ but it may be advantageous to keep the production pipes as long as possible close enough to the ER at a high pressure.
  • the function of the exiting liquid 22 is thus both increasing or maintaining the pressure in the reservoir 6, as well as displacement - draining - of the substance to be delivered, with a prevention of a negative pressure in the reservoir 6 is achieved.
  • a liquid in particular an electrolyte, for. B. What ⁇ water or aqueous solutions, be provided, for example, mixed with other ingredients.
  • Suitable electrolytes, displacers or solvents are, in particular, organic or inorganic liquids or gases modified in the state of matter, or combinations thereof., In particular water - preferably produced and separated from heavy oil -, salt water, weak acids, weak bases, other solvents such as methane, Propane, butane, C02 or mixtures.
  • the cross sections presented in FIGS. 2 to 5 are also applicable to the fluid guide 12 with exiting liquid 22.
  • the inductor 10 can be located in a perforated injector tube or tube, in which centering of the inductor 10 is dispensed with.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the annular gap width will preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • the inductor 10 is located in a perforated Injektorrohr or hose, wherein a support of the inductor 10 is carried out by star-shaped spacers.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the annular gap width will preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • one or more perforated injector tubes or hoses are attached to the inductor 10.
  • the direct ⁇ th contact of the inductor 10 to the reservoir is provided. The lack of contact can even be beneficial as the heat Transition from the surrounding hot reservoir back to the inductor 10 is reduced.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the diameter of the adjacent tubes preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • the device in contrast to Figure 8, in a further construction variant, can be performed so that only sectionbe ⁇ rich of the inductor are located in a injector tube or hose 10th Furthermore, the exit holes of the perforation 21 may be distributed unevenly or even be present sections in which no perforation 21 is present.
  • FIG. 9 is a sectional view of a deposit 6 is shown schematically, wherein the deposit 6 is disposed below the surface of the earth 5 and a region 7 with Has oil reserves.
  • a conductor loop is provided, wherein in FIG. 9 only one inductor 10 of the conductor loop is shown. Furthermore, the inductor 10 is at least partially encased by a liquid guide 12.
  • the conductor loop is operated by an electrical supply 1, as in the preceding embodiments.
  • a production pipe 39 for transporting the substance to be conveyed in the ground is present. About the production pipe 39, a production stream 30 in the form of a liquid-solid-gas mixture - ie a phase mixture - are transported to the surface 5 to Aufberei ⁇ tung.
  • the residual liquid 34 is supplied to a desanding device 35, in which sands and other solids are separated off. After this treatment step, a sanded residual liquid 36 remains.
  • the remaining desanded Restflüs ⁇ stechnik has 36 can already be a consistency that reindeer for a sudinjizie- in liquid form. This is because a pipe used for re-injecting can be operated long-term without suds or clogging by the deposited residual liquid 35. According to FIG. 9, a further treatment step takes place.
  • the degritted residual liquid 36 is supplied to a Entsalzungseinrich ⁇ tung 37 through which the salt content of the degritted residual liquid is reduced 36th This can be achieved by adding specific chemicals.
  • the desalination device 37 achieves a salinity in the resulting conditioned liquid 38 which corresponds to a natural salinity within the reservoir 6.
  • the treated liquid 38 is fed to a pump 2 and pressed under pressure into the liquid inlet 13, which later merges into the liquid guide 12.
  • the inductor 10 is guided again within the liquid ⁇ introduction 13 and the liquid guide 12.
  • the embodiments of the inductor within egg ner liquid guide already discussed still apply, in particular, the embodiments according to figures 2 to 4.
  • FIG. 9 there is shown an embodiment in Figure 9, in which the inductor 10 or intra ⁇ half of the liquid guide over sections existing webs 16 . Introduction is fixed.
  • the treated liquid 38 is thus along the In ⁇ ductor 10 within the liquid inlet 13 and the liquid guide 12 within a tube or pipe introduced into a depth of the deposit 6.
  • the liquid ⁇ guide 12 is slit is formed so that the liquid 38 penetrates through the slots 40 from the liquid guide 12 in the ground.
  • the penetrating there fen liquid can evaporate in the further Zeitver ⁇ running due to the heating effect of the inductor 10 degrees.
  • the length of the liquid guide 12 is limited and ends, while the inductor 10 continues to extend horizontally.
  • the length of the slotted liquid guide 12, the frequency and size of the slots 40 and the amount of injected liquid 38 should be coordinated meet ⁇ each other.
  • the diesstechnikst- tion can be 12 as shown in Figure 8 along the substantially total active length of the inductor 10 provided to a large- ⁇ flambaigere distribution of the liquid to be injected to ge ⁇ terrologyn.
  • a procedure is advantageous in that a less expensive What is ultimately made ⁇ required than the steam-based method, as the injection water does not have to be evaporated above ground.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (7), wobei das Reservoir (7) mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung des Reservoirs (7) vorgesehen ist, wobei ein Druckerhöhungsmittel (2), insbesondere eine Pumpe, zum Injizieren einer Flüssigkeit in das Reservoir (7) in flüssiger Form vorgesehen ist, wobei eine Aufbereitungseinrichtung (31, 35, 37) die zu injizierende Flüssigkeit aus einer aus dem Reservoir (7) entnommenen Reservoir-Flüssigkeit oder aus einem aus dem Reservoir (7) entnommenen Medium extrahiert.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In- Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte unter Herabsetzung von deren Viskosität. Eine sol- che Vorrichtung dient insbesondere zur Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus einem Reservoir unter einem Deckgebirge, wie es bei Ölschiefer und/oder Ölsandvorkommen beispielsweise in Kanada gegeben ist. Zur Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus den bekannten Ölsand- oder Ölschiefervorkommen muss deren Fließfähigkeit erheblich erhöht werden. Dies kann durch Temperaturerhöhung des Vorkommens (Reservoirs) erreicht werden. Die Erhöhung der Fließfähigkeit kann zum einen durch Einbringen von Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln und/oder zum anderen durch Aufheizen bzw. Aufschmelzen des Schwerstöl oder Bitumens erfolgen, wozu mittels Rohrsystemen, welche durch Bohrungen eingebracht werden, eine Beheizung erfolgt. Das am weitesten verbreitete und angewendete In-Situ-Verfah- ren zur Förderung von Bitumen oder Schwerstöl ist das
SAGD (S_team Assisted Gravity Drainage) -Verfahren . Dabei wird Wasserdampf, dem Lösungsmittel zugesetzt sein können, unter hohem Druck durch ein innerhalb des Flözes horizontal verlau- fendes Rohr eingepresst. Das aufgeheizte, geschmolzene und vom Sand oder Gestein abgelöste Bitumen oder Schwerstöl si¬ ckert zu einem zweiten etwa 5 m tiefer gelegenem Rohr, durch das die Förderung des verflüssigten Bitumens oder Schwerstöl erfolgt, wobei der Abstand von Injektor und Produktionsrohr abhängig von Reservoirgeometrie ist.
Der Wasserdampf hat dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, nämlich die Einbringung der Heizenergie zur Ver- flüssigung, das Ablösen vom Sand sowie den Druckaufbau im Re¬ servoir, um einerseits das Reservoir geomechanisch für Bitumentransport durchlässig zu machen (Permeabilität) und ande¬ rerseits die Förderung des Bitumens ohne zusätzliche Pumpen zu ermöglichen.
Das SAGD-Verfahren startet, indem für beispielsweise drei Mo¬ nate durch beide Rohre Dampf eingebracht wird, um zunächst möglichst schnell das Bitumen im Raum zwischen den Rohren zu verflüssigen. Danach erfolgt die Dampfeinbringung nur noch durch das obere Rohr und die Förderung durch das untere Rohr kann beginnen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 008 292 AI wird bereits angegeben, dass das dazu üblicherweise verwendete
SAGD-Verfahren mit einer induktiven Heizvorrichtung komplettiert werden kann. Des Weiteren wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 036 832 AI eine Vorrichtung beschrieben, bei der parallel verlaufende Induktoren- bzw. Elektroden- Anordnungen vorhanden sind, die oberirdisch an einen Umrichter angeschlossen sind.
Bei den älteren, deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2007 008 292 AI und DE 10 2007 036 832 AI wird also vorgeschlagen, den Dampfeintrag mit einer induktiven Beheizung der Lagerstätte zu überlagern. Dabei kann gegebenenfalls weiter zusätzlich auch noch eine resistive Beheizung zwischen zwei Elektroden erfolgen. Bei den genannten älteren Patentanmeldungen werden einzelne
Induktorpaare aus Hin- und Rückleiter oder Gruppen von Induktorpaaren in verschiedenen geometrischen Konfigurationen bestromt, um das Reservoir induktiv zu erhitzen. Dabei wird innerhalb des Reservoirs von einem konstanten Abstand der In- duktoren ausgegangen, was bei homogener elektrischer Leitfähigkeitsverteilung zu einer konstanten Heizleistung entlang der Induktoren führt. Beschrieben sind die räumlich eng beieinander geführten Hin- und Rückleiter in den Abschnitten, in denen das Deckgebirge durchstoßen wird, um dort die Verluste zu minimieren.
Eine Variation der Heizleistung entlang der Induktoren kann, wie in den älteren Anmeldungen beschrieben, speziell durch abschnittsweise Injektion von Elektrolyten erfolgen, womit die Impedanz verändert wird. Dies setzt entsprechend Elektro¬ lytinjektionsvorrichtungen voraus, deren Installation aufwendig oder kostspielig sein kann.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die vorbe¬ schriebene Einrichtung für eine induktive Beheizung weiter zu optimieren . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unab¬ hängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben . Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir vorgesehen, wobei das Reservoir mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiter- schleife zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung des Reservoirs vorgesehen ist, wobei ein Druckerhöhungsmittel, insbesondere eine Pumpe, zum Injizieren einer Flüssigkeit in das Reservoir in flüssiger Form vorgesehen ist, wobei eine Aufbereitungseinrichtung die zu injizierende Flüssigkeit aus einer aus dem Reservoir entnommenen Reservoir-Flüssigkeit oder aus einem aus dem Re¬ servoir entnommenen Medium, z. B. salines Wasser, Grundwasser, Wasser-Öl-Gemisch, jeweils insbesondere inklusive ange¬ reicherter Feststoffe wie Lehm, Kalk, Sand, extrahiert.
Die Aufbereitungseinrichtung ist dabei insbesondere dazu vorgesehen, dass eine zum Einsatz kommende Pumpe geschont wird und dass beim Einleiten der zu injizierenden Flüssigkeit kei- ne Blockaden oder Verstopfungen auftreten - insbesondere von Löchern und Schlitzen eines Injektionsrohrs.
Vorzugsweise erfolgt die Zuführung der Flüssigkeit - in flüs- siger Form und nicht als Dampf - über eine Flüssigkeitsführung, wobei ein Leiter - ein Induktor - der Leiterschleife in zumindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung umgeben ist. Als „induktive Bestromung" ist dabei insbesondere das Anlegen einer Strom-/Spannungsquelle an die Leiterschleife zu verste¬ hen, wodurch eine induktive Energieeinspeisung in das Reservoir ermöglicht wird. Das Druckerhöhungsmittel ist dazu vorgesehen die Flüssigkeit mit erhöhtem Druck in die Flüssigkeitsführung einzuleiten.
Die Extraktion der Flüssigkeit aus der Reservoir-Flüssigkeit bzw. dem Medium erfolgt insbesondere durch chemische und/oder mechanische und/oder thermische Behandlung der Reservoir- Flüssigkeit bzw. des Mediums. Vorzugsweise enthält die Aufbe¬ reitungseinrichtung - als abschließende Aufzählung - lediglich eine Öl/Gas-Separierungseinrichtung, eine Entsandung- seinrichtung und eine Entsalzungseinrichtung, insbesondere lediglich eine Öl/Gas-Separierungseinrichtung und eine Ent- sandungseinrichtung . Diese Einrichtungen sind vorzugsweise hintereinander in Reihe geschaltet.
Erfindungsgemäß handelt es sich also um eine „in-situ"- Förderung, also die Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz direkt aus dem Reservoir, in dem diese Substanz angereichert ist, ohne das Reservoir im Tagebau abzubauen. Als Reservoir versteht man vorzugsweise eine Ölsand-Lagerstätte, die unterirdisch zu finden ist.
Die Erfindung betrifft das Einleiten von einer Flüssigkeit in flüssiger Form, wobei die Flüssigkeit nicht vollständig von außen zugeführt werden muss sondern in einem weitgehend ge- schlossenen Kreislauf aus dem Reservoir selbst extrahiert wird .
Bezüglich der Erfindung wird über eine Einbringung von Dampf ins Reservoir nicht diskutiert. Insbesondere ist eine Ein¬ bringung von Dampf über die den Leiter umgebenden Flüssigkeitsführung nicht vorgesehen. Jedoch kann eine Kombination zusätzlich mit dem SAGD-Verfahren vorteilhaft sein, beispielsweise durch Einbringen von zusätzlichem Dampf über ein weiteres Rohr oder einen weiteren Schlauch.
Unter Abschnitt des Leiters ist ein Teilstück des Leiters zu verstehen. Wird angenommen, dass es sich um den Leiter im wesentlichen um ein verdrilltes Kabel handelt, dass von einer röhrenförmigen Hülle ummantelt ist, so ist als Abschnitt des Leiters ein Teilstück entlang der Erstreckung des Kabels und der Hülle zu verstehen.
Als Leiter wird insbesondere ein serieller Resonanzkreis oder ein Teil davon verstanden, welcher in einem kabelartigen Aufbau mit äußerer Isolierung gebracht wird. Dies ist erfin¬ dungsgemäß von einer Flüssigkeitsführung umgeben.
Die Flüssigkeitsführung ist ein ausgedehnter hohler Körper - beispielsweise ein Rohr oder ein Schlauch - zu verstehen, durch den Flüssigkeit transportiert werden kann.
Durch das Vorsehen einer Flüssigkeitsführung kann eine Flüssigkeit entlang des Leiters und in das Reservoir geleitet werden. Je nach Ausgestaltung der Flüssigkeitsführung können sich dadurch folgende Vorteile ergeben: i) Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit im Reservoir mittels Einleiten von Flüssigkeit in das Reservoir.
Ein Problem beim elektromagnetischen Heizen mittels Induktion mancher Lagerstätten ist nämlich, dass die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte verhältnismäßig niedrig sein kann, und damit die resultierende, in die Lagerstätte einge¬ brachte, thermische Leistung möglicherweise nicht ausreichend ist, oder sogar hohe Energieverluste in der unmittelbarer Umgebung der Lagerstätte aufgrund der großen Eindringtiefen der magnetischen Felder entstehen. Somit kann erfindungsgemäß auf eine Erhöhung der elektrischen Eingangsleistung verzichtet werden, wodurch die Rentabilität und die Umweltfreundlichkeit des Prozesses maßgeblich beeinträchtigt würde. ii) Erhöhte Verdrängung der kohlenwasserstoffhaltigen Sub¬ stanz, z.B. des Öls, durch das Einleiten von Flüssigkeit in das Reservoir.
Ein weiteres Problem beim elektromagnetischen induktiven Hei- zen ist nämlich die mangelnde oder unzureichende Verdrängung des Öls aus der Lagerstätte während der Förderung, was die Förderrate beeinträchtigen oder sogar die Förderung zum
Stillstand bringen kann. Die Ölverdrängung beim SAGD- Verfahren nach dem Stand der Technik erfolgt durch die Aus- dehnung der Wasserdampfkammer in der Lagerstätte. Beim erfindungsgemäß vorgesehenen elektromagnetischen induktiven Heizen ohne zusätzliche Dampfeinbringung gibt es nicht zwangsläufig eine Wasserdampfkammer, so dass eine Ölverdrängung aufgrund einer Wasserdampfkammer nicht erfolgen kann. Dies wäre nur bei Einbringung sehr großer elektrischer Leistung über die Induktoren möglich, was aber vorzugsweise vermieden werden soll . iii) Kühlung des Leiters, indem die Flüssigkeit direkt oder in der Nähe des Leiters entlanggeleitet wird, um einem Auf¬ wärmen des Leiters durch die erhitzte Umgebung des Leiter entgegenzuwirken oder auch zur Aufnahme bereits im Leiter angefallene Erwärmung. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein dass auch die Umgebung des Leiters gekühlt werden kann, damit kein siedenes Wasser im Reservoir in direkte Berührung mit dem Leiter oder dessen Ummantelung kommt, wobei jedoch anzumerken ist, dass prinzipiell ein Sieden von Wasser im Reser- voir vorteilhaft ist, um beispielsweise eine Verdrängung von Öl zu erreichen.
Durch das Kühlen des Leiters kann die elektrische Leitfähig- keit in der unmittelbaren Umgebung um den Leiter reduziert werden und somit die geometriebedingt hohe Heizleistungsdich¬ te direkt am Leiter zu reduzieren. Man kann somit eine homogenere Heizleistungsdichte im Reservoir erreichen. Die Kühlung ist insbesondere bei größeren Lagerstättetiefen - etwa größer als 130 m - vorteilhaft, weil es ansonsten zur Überhitzung des Induktors, beispielsweise bei Temperaturen von ca. 200 °C oder mehr, kommen könnte. Insbesondere eine Kunststoffisolation des Induktors könnte einer solchen hohen Temperatur dauerhaft nicht standhalten. Zu beachten ist hierbei, dass die Siedetemperatur von Wasser im Reservoir bei einer Tiefe von 130 m oder darüber hinaus bei ca. 200°C liegen kann . Die Wärme des Leiters umfasst einerseits Wärme aufgrund ohm¬ scher Verluste im Leiter, jedoch wesentlicher kann die Wärme aus dem Reservoir sein, die der Leiter ohne entsprechende Kühlung aus der Umgebung aus dem Reservoir aufnehmen würde. Insbesondere über den Kontakt der Flüssigkeit mit einer Rohr¬ wandung, welche wiederum mit dem Reservoir in Kontakt steht, wird vorteilhafterweise die Rohrwandungswärme abgeführt.
Weitere joulsche Verluste im Leiter können über die äußere, mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende Isolierung des Lei¬ ters an die Flüssigkeit abgeführt werden, wobei die Flüssig¬ keit in einem äußeren Rohr geführt wird.
Im Folgenden werden zuerst die Merkmale für eine Kühlung der des Leiters erläutert. Hierbei basiert der erfinderische Ge¬ danke im wesentlichen auf eine Flüssigkeitsführung mit geschlossenem Flüssigkeitskreislauf, bei dem kühle Flüssigkeit entlang des Leiters innerhalb der Flüssigkeitsführung fließt, im Reservoir aufgeheizt wird und wieder aus dem Reservoir hinausgeleitet wird. Darauf aufbauend wird dann der zusätzli¬ che erfinderische Gedanke erläutert, bei dem zusätzlich oder alternativ zur Kühlung, die Flüssigkeit über die Flüssig- keitsführung ins Reservoir eingespeist wird und dort im Erd¬ reich verteilt wird, um weitere Effekte - beispielsweise die Verbesserung der Leitfähigkeit im Reservoir - zu erzielen.
1) Kühlung des Leiters:
In einer bevorzugten Ausgestaltung können die Flüssigkeitsführung und der Leiter derart zueinander angeordnet sein, dass eine Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung eine Kühlung des Leiters bewirkt. Dabei ist es irrelevant, ob es sich um eigene Abwärme des Leiters handelt oder ob es Wärme ist, die von Außen, vom durch den stromführenden Leiter erhitzten Reservoir, auf den Leiter wirkt. Der kühlende Effekt kann durch Bewegung der Flüssigkeit, insbesondere entlang des Leiters und unter Umwälzung oder Austausch der Flüssigkeit, verstärkt werden, da dadurch warme Flüssigkeit weggeleitet wird und kühle Flüssigkeit nachfließen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Flüssigkeitsführung Teil eines im wesentlichen geschlossenen Flüssigkeitskreislaufs sein, bei dem ein Mittel zum Wärmetau¬ schen - insbesondere an der Oberfläche und nicht innerhalb des Reservoirs - vorgesehen ist, um eine innerhalb der Flüs¬ sigkeitsführung erhitzte Flüssigkeit wieder abzukühlen. Mittels einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rückkühlung der Flüssigkeit durch Rohre erfolgen, die durch kältere Bereich des Reservoirs führen, d.h. die Flüssigkeit wird nicht an die Oberfläche gebracht, sondern zirkuliert nur in der Tiefe. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Pumpe in der Tiefe zu installieren. Vorteilhaft ist dabei, dass die elektrisch eingebrachte Heizleistung dem Reservoir nicht entzogen wird, sondern nur anders verteilt wird. Vorteilhafterweise kann die Flüssigkeitsführung als Schlauch und/oder Rohr ausgebildet sein, wobei der Leiter innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit der Leiter von der Flüs- sigkeit umspült wird. Somit kann eine optimale Übertragung von Wärme vom Leiter auf die Flüssigkeit gewährleistet wer¬ den .
Insbesondere kann der Schlauch und/oder das Rohr in etwa ko- axial - zentriert - zum Leiter angeordnet sein, wobei insbe¬ sondere zumindest ein Steg innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs zum Fixieren oder Positionieren des Leiters bzw. zum Stabilisieren der Lage des Leiters innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs vorgesehen ist. Entlang einer axialen Richtung des Schlauchs/Rohrs können wiederholt Stege vorgesehen sein, um die Lage des Leiters zu sichern. Alternativ kann ein Steg auch eine axiale Ausdehnung haben, die sich sogar in einer besonderen Ausgestaltung über die gesamte Länge des
Schlauchs/Rohrs erstreckt.
Alternativ dazu kann der Leiter innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs auch frei beweglich angeordnet sein, d.h. der Lei¬ ter ist unzentriert im Schlauch bzw. im Rohr und auf Mittel zum Fixieren wird verzichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Flüssigkeitsführung als eine Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren ausgebildet sein. Weiterhin können eine Vielzahl von Kapillaren und/oder ein poröses Material vorgesehen sein, um die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung zu transportieren. Diese Varianten sind bevorzugt derart angeordnet, dass der Leiter von der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapillaren und/oder dem porösen Material umgeben ist, wobei vorzugsweise die Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapilla- ren und/oder das poröse Material und der Leiter innerhalb ei¬ ner gemeinsamen schlauchförmigen Außenhülle angeordnet sind. Diese genannten Mittel zur Führung der Flüssigkeit sind ins¬ besondere alle parallel zueinander verlaufend oder verdrillt. Diese Ausgestaltungen können so verstanden werden, dass die Flüssigkeit nicht den Leiter direkt umfließt sondern Schläu¬ che/Rohre werden von außen an den Leiter angebracht sind. Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass auch ein umgekehrter Ansatz denkbar ist, dass sich ein Leiter aus einer Vielzahl an Teilleitern zusammensetzt und diese Teilleiter um die Flüssigkeitsführung herum angeordnet werden können. In einer Erweiterung der bisherigen Ausgestaltungen kann die Flüssigkeitsführung in Form der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren derart ausgebildet sein, so dass mindestens ein erster Schlauch und/oder Rohr vorgesehen ist, in dem die Flüssigkeit gegenläufig zu einer Flussrichtung der Flüssig- keit in einem mindestens einen zweiter Schlauch und/oder Rohr fließt. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein geschlossener Kreislauf gebildet werden. Alternativ könnten auch zwei Stellen oberirdisch Flüssigkeit in die Flüssigkeitsführung gepumpt werden, wobei von jeder der zwei Stellen nur eine Un- termenge der zur Verfügung stehenden Schläuchen bzw. Rohren befüllt werden. Vorteilhafterweise wird mit einer gegenläufi¬ gen Kühlflüssigkeitsführung eine homogenere Temperatur entlang des Leiters erreicht. In einer Erweiterung kann zwischen der Flüssigkeitsführung und dem Reservoir, insbesondere zwischen der Flüssigkeitsführung und der Außenhülle, thermisch isolierende Mittel ange¬ ordnet sein, wobei das thermisch isolierende Mittel insbeson¬ dere als ein luft- oder gasgefüllter oder als ein Vakuum- einschließender Hohlraum ausgebildet ist. Die thermische Iso¬ lation von der Flüssigkeitsführung gegen das Reservoir erweist sich dabei insbesondere als vorteilhaft, da dadurch bei geeigneter Ausgestaltung die induktiv eingebracht Heizleistung nur zu einem möglichst geringen Anteil durch die Flüs- sigkeitskühlung wieder abgeführt wird.
Weiterhin kann ein Druckerhöhungsmittel zum Erhöhen des
Drucks einer Flüssigkeit oder zum Umlaufen der Flüssigkeit vorgesehen sein, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungsmittels eine Bewegung der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung erreicht wird. Auf diese Weise kann ein Kühlkreislauf betrieben werden.
Alternativ zur aktiven Pumpe kann auch ein Naturumlauf, gegebenenfalls mit Siedevorgang - beispielsweise Thermosiphon - vorgesehen sein. Weitere Elemente des Gesamtsystems, neben der Flüssigkeits¬ führung und der Pumpe können insbesondere ein Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, ein Wärmetauscher und weitere oberirdi¬ sche oder unterirdische hydraulische Verbindungen sein. Der Vorratsbehälter kann dabei entweder unter atmosphärischem Druck oder als Druckbehälter ausgeführt werden. Darüber hinaus kann ein Druckhalter vorgesehen sein, mittels dem die Flüssigkeit als Kühlmittel auf höherem Druckniveau gehalten wird und unter hohem Druckniveau zirkuliert, um Sieden bei hohem Leistungseintrag zu vermeiden. Vorzugsweise weist das Gesamtsystem eine Rückführung für die Flüssigkeit an die Oberfläche auf.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Flüssig¬ keitsführung eine Perforation aufweist, so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsführung in das Reservoir eindringen kann, und die Perforation wiederum Löcher aufweist, die in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sein können, dass bei Zuführung einer Flüssigkeit unter vorgegebenem Druck der Leiter über die gesamte Länge des von der Flüssigkeitsführung umgebenen Abschnitts der Leiterschleife ausreichend gekühlt wird.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem die Flüssigkeitsführung über die Länge durchgängig ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist und/oder durch den Leiter erwärmte Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsführung durch die Löcher weggeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine erfor- derliche Menge kühlender Flüssigkeit mit niedriger Temperatur durch die Flüssigkeitsführung nachfließen.
Der vorstehend genannte Effekt ergibt sich vorzugsweise, wenn der der über die Zuführung angewendete Druck auf die Flüssig¬ keit in der Flüssigkeitsführung derart an eine vorgegebene Perforation angepasst wird, dass ein Austreten der Flüssig¬ keit durch die Perforation über einen längeren Anwendungszeitraum gewährleistet ist.
Die bisher beschriebenen Anordnungen sind insbesondere vorteilhaft, als dass durch die Flüssigkeitsführung geleitete Flüssigkeit eine Umgebung im Reservoir thermisch isoliert wird und/oder dass der Leiter durch die durch die Flüssig- keitsführung geleitete Flüssigkeit gekühlt wird.
Als Flüssigkeit zur Kühlung kann Wasser vorgesehen sein, insbesondere entsalzt und/oder entkalkt und/oder mit einem als Frostschutz wirkendem Mittel versetzt - z.B. Glykol -. Weiterhin können Salzwasser, Öl, Emulsionen oder Lösungen vorgesehen sein.
Bevorzugt kann es sich bei der Grundform für die Flüssigkeit um eine extrahierte Flüssigkeit handeln, die sich aus dem ge- wünschten aus dem Reservoir geförderten Fördermaterial abscheiden lässt.
Bzgl . der Kühlung sei zusammengefasst , dass durch die erfin¬ dungsgemäße Anordnung eine auch in größeren Tiefen zu be- fürchtende Überhitzung des Induktors vermieden werden kann, bzw. die Lebensdauer gegenüber einem ungekühlten Induktor verlängert werden kann. Mit der Anordnung sind wirtschaftli¬ chere, höhere Leistungsdichten zu erreichen. Das Vorsehen einer Perforation um darüber eine Injektion der als Kühlmittel wirkenden Flüssigkeit in das Reservoir zu er¬ reichen hat weiterhin einen Vorteil, dass die vom Leiter weggeführte Wärme im Reservoir verbleibt und diesem nicht entzo- gen wird, wie bei einem geschlossenen Kühlkreislauf mit Rück- kühlung an der Oberfläche der Fall wäre. Im Folgenden wird nun weiter auf die Injektion von der Flüssigkeit in das Reservoir eingegangen.
2) Einspeisung von Flüssigkeit ins Reservoir:
Bis auf die Tatsache, dass es sich im Folgenden nicht um ei¬ nen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf handelt und dass Flüssigkeit im Reservoir zielgerichtet „verloren" geht, kön¬ nen die vorstehend genannten Merkmale auch im Fall der Ein¬ speisung der der Flüssigkeit ins Reservoir auf identische oder analoge Weise implementiert werden. Die sich daraus er¬ gebenden Vorteile - beispielsweise die verbesserte Kühlung - ergeben sich auch weiterhin entsprechend.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Flüssigkeitsführung perforiert sein, so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsführung durch die Perforation in das Reservoir eindringt bzw. eingeleitet wird. Unter Perforation sind beispielsweise Löcher oder Schlitze gemeint, die sich in einer Flüssigkeitsführung befinden, so dass Flüssigkeit aus dem Inneren der Flüssig¬ keitsführung nach Außen in die Umgebung der Löcher oder Schlitze austreten kann. Neben den genannten Löcher und
Schlitzen ist es auch möglich, dass die Flüssigkeitsführung zumindest teilweise aus porösen Material oder Kapillaren be¬ steht, so dass die Flüssigkeit durch diese Mittel an die Um¬ gebung abgegeben werden kann.
Das Einleiten der Flüssigkeit in das Reservoir kann dabei die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs und/oder den Druck im Reservoir erhöhen eingeleitet wird. Wie bereits erwähnt, kann ein Druckerhöhungsmittel zum Erhö¬ hen des Drucks einer Flüssigkeit oder zum Umlaufen der Flüssigkeit vorgesehen sein, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungsmittels eine Flüssigkeit mit er- höhtem Druck in die Flüssigkeitsführung eingeleitet werden kann. Mit der Pumpe soll insbesondere so viel Druck erzeugt werden, dass eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit über die Perforation in das Reservoir eindringt. Mit „erhöhtem Druck" ist somit gemeint, dass ein Umgebungsdruck im Reservoir überwunden werden soll. Der hydrostatische Druck im Reservoir in der Umgebung der Perforation sollte überschritten werden, damit die Flüssigkeit austreten kann, was beispielsweise mit einem Druck von 10000 hPa (10 bar) bis 50000 hPa (50 bar) er- reicht werden kann.
Vorzugsweise kann die Perforation derart ausgebildet sein und/oder können Mittel vorgesehen sein, dass ein Eindringen von Festkörpern und/oder Sanden aus dem Reservoir im Wesent- liehen verhindert wird. Derartige Mittel sind beispielsweise unter dem Begriff „Gravel Pack" bekannt.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Perfora¬ tion Löcher aufweist, die in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sein können, dass bei Zufüh¬ rung einer Flüssigkeit unter vorgegebenem Druck die Flüssigkeit verteilt über eine Länge der Flüssigkeitsführung durch die Perforation in eine Umgebung der Leiterschleife im Reservoir abgegeben wird, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs verändert und/oder der Druck im Reservoir erhöht wird. Insbesondere kann die Flüssigkeit so gesteuert werden, dass die elektrische Leitfähigkeit innerhalb des Re¬ servoir in seiner Ersteckung überwiegend erhöht wird und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit im Reservoir in unmittel- barer Umgebung des Leiter erniedrigt wird.
Vorzugsweise soll die Perforation derart ausgebildet sein, dass die gesamte Länge der Flüssigkeitsführung - abgesehen von der Zuführung von der Oberfläche zur Zielregion im Reser- voir - in jedem Abschnitt die gleiche Menge an Flüssigkeit abgegeben . Die Erhöhung des Drucks im Reservoir ist insbesondere vor¬ teilhaft, als dass dadurch die kohlenwasserstoffhaltigen Sub¬ stanz im Reservoir besser verdrängt wird und/oder ein Unterdruck im Reservoir - aufgrund der Förderung der Substanz - vermieden wird.
Die vorstehend genannten Effekte, Erhöhung der Leitfähigkeit und Erhöhung des Drucks, ergibt sich vorzugsweise, wenn der der über die Zuführung angewendete Druck auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung derart an eine vorgegebene Perfo¬ ration angepasst wird, dass ein Austreten der Flüssigkeit durch die Perforation über einen längeren Anwendungszeitraum gewährleistet ist. Als zuzuleitende Flüssigkeit eignet sich insbesondere Wasser oder eine organische oder anorganische Lösung als Elektrolyt, insbesondere auch zur Erhöhung der Leitfähigkeit.
Die Flüssigkeit kann vorzugsweise mindestens eines der fol- genden Bestandteile aufweisen: Salze, schwache Säuren, schwa¬ che Basen, CO2, Polymere oder Lösungsmittel, die insbesondere Alkane, beispielsweise Methan, Propan, Butan enthalten.
Zur weiteren Erhöhung des Drucks im Reservoir kann ein Ventil eines Förderrohrs zum Wegführen der verflüssigten kohlenwas¬ serstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir geschlossen werden und zu einem späteren Zeitpunkt, abhängig vom Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne oder vom Erreichen eines vorgegebenen Drucks innerhalb des Reservoirs geöffnet werden. So- mit kann während der Zeitspanne der Druck erhöht werden, weil kein Material das Reservoir verlässt und zusätzlich Flüssig¬ keit eingeleitet wird.
Insbesondere bei Vorliegen einer Perforation in der Flüssig- keitsführung ist ein Schließen des Flüssigkeitskreislaufs nicht notwendig. Es können beispielsweise für die Leiter¬ schleife zwei voneinander getrennte Flüssigkeitsführungen vorgesehen sein, jeweils für eine Hälfte der Leiterschleife, wobei die beiden Flüssigkeitsführungen im Reservoir enden, ohne dass die Flüssigkeit wieder an die Oberfläche zurückge¬ pumpt würde . Es wurde bereits erläutert, welche Zusammensetzung die Flüs¬ sigkeit haben kann, die in das Reservoir in flüssiger Form eingespeist wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit zumindest teilweise oder auch vollstän¬ dig aus dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch extrahiert wird. Dazu sollte die gewünschte zu fördernde Substanz von dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch abgetrennt werden und der wässrige Rest nachbearbeitet bzw. aufbereitet werden. Dies kann im Vergleich zur Injizierung von Wasserdampf jedoch auf deutlich einfachere Art erfolgen.
Für das geförderte Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch kann zuerst eine Öl- und/oder Gas-Separierung von der Flüssigkeit erfolgen. Zurück bleibt eine Restflüssigkeit - auch Produced Water ge¬ nannt -, die weiterhin Öl-Anteile, Schwebestoffe und Sande und eine Vielzahl von chemischen Elementen oder Verbindungen enthält. Auf eine Entfernen des verbliebenen Öl-Anteils oder auch von vielen chemischen Elementen kann nun jedoch verzichtet werden, da bei der Rückführung der Restflüssigkeit in das Reservoir lediglich Stoffe enthalten sind, die ohnehin vorher im Reservoir vorhanden waren und bei der Förderung ausgeschwemmt wurden. Außerdem kann auf die Erzeugung von Speisewasser-Qualität verzichtet werden, da die Flüssigkeit in ih¬ rer nahezu ursprünglichen Form zurückverpresst wird, so dass die aufwendige Behandlung der Flüssigkeit entfallen kann.
Ein weiterer Grund, warum eine weitere Aufarbeitung der Restflüssigkeit nicht nötig ist, ist die Tatsache, dass erfin¬ dungsgemäß die Restflüssigkeit in flüssiger Form ins Reser¬ voir eingebracht wird und nicht in gasförmigem Zustand. Eine Gewinnung von Speisewasser für Dampferzeuger würde jedoch eine aufwändige Apparatur erfordern und einen großen Energieeinsatz erfordern. Im Wesentlichen sollte zur Aufbereitung der Restflüssigkeit lediglich eine Sandtrennung erfolgen, da dies beim Wiedereinleiten der Restflüssigkeit in das Reservoir zum Verstopfen und Versanden der Flüssigkeitsführung führen kann. Dies würde einem dauerhaften Betrieb entgegenstehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann nach der Entsandung auch eine Entsalzung der Restflüssigkeit vorgesehen sein, damit sich im Reservoir durch kontinuierliches Einleiten der aufbereiteten Restflüssigkeit keine zu Hohe Salzkonzentration ergibt .
Durch das Einleiten der entsandeten und entsalzenen Restflüssigkeit kann die Viskosität innerhalb des Reservoirs verrin- gert werden, d.h. die Fließeigenschaften von Bitumen verbessert werden. Darüber hinaus ergibt sich eine Erhöhung der Stabilität des Reservoirs.
Zusätzlich zu den genannten Komponenten kann noch ein Wärme- tauscher vorgesehen sein, um die aufbereitete Restflüssigkeit auf eine höhere Temperatur zu bringen, um eine unerwünschte Abkühlung des Reservoirs mit der Folge eines Druckabfalls oder einer Viskositätserhöhung zu verhindern. Die vorliegende Erfindung und deren Weiterbildungen werden nachfolgend im Rahmen eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen in schematischer Darstellung
Figur 1 eine Vorrichtung mit einer Kühlung eines Induktors ;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines ge¬ kühlten Induktors;
Figur 3, 4, 5, 6 Querschnitte von verschiedenen Induktoren mit Flüssigkeitsführung;
Figur 7 einen perforierte Flüssigkeitsführung; Figur 8 eine Vorrichtung zum Injizieren einer Flüssigkeit ins Reservoir;
Figur 9 eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Injizieren einer geförderten Produktionsstroms.
Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit den¬ selben Bezugszeichen versehen. Nicht näher ausgeführte Teile sind allgemein bekannter Stand der Technik. Figur 1 zeigt, schematisch dargestellt, eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte 6 als Reservoir unter Herabsetzung deren Viskosität, wobei eine Kühlung von Induktoren 10 vorgesehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bitumen aus einem Ölsandvorkommen handeln. Bei der Lagerstätte 6 kann es sich insbesondere um ein Ölsandvorkommen oder ein Ölschiefer-vorkommen handeln, aus welchem Bitumen oder andere Schweröle gewonnen werden können.
Weiterhin ist ein Rohr 9 zur Dampfeinbringung dargestellt, das im Wesentlichen zwischen parallelen Abschnitten eines Induktors 10 innerhalb des Reservoirs 6 angeordnet ist und das über einen Dampfgenerator 8 gespeist wird. Mittels über die Länge des Rohrs verteilt angeordnete Düsen - nicht darge¬ stellt - wird der Dampf in das Reservoir 6 gepresst.
Nicht dargestellt ist eine Produktionsrohrleitung, über die die aus der Lagerstätte 6 extrahierte Substanz gesammelt und aus der Lagerstätte 6 heraus bis an eine Erdoberfläche 5 ge¬ fördert wird.
Die Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz weist weiterhin einen Induktor 10 auf, der in Bohrungen innerhalb der Lagerstätte 6 verläuft. Der Induktor 10 oder Abschnitte von diesem sind als der erfindungsgemäße Leiter anzusehen. Es wird eine geschlossene Lei¬ terschleife gebildet, die aus den zwei horizontal in der La- gerstätte 6 verlaufenden Hin- und Rückleitern des Induktors 10 besteht, sowie aus Leiterstücken 11 die nicht oder wenig als Heizung wirken und oberirdisch verlaufen bzw. von der Erdoberfläche 5 hinein in die Lagerstätte 6 führen, um den Stromanschluss für den Induktor 10 zu gewährleisten. In der Figur sind beispielsweise beide Schleifenenden der Leiterschleife oberirdisch angeordnet. Auf der rechten Seite in der Figur wird die Schleife einfach durch geschlossen - siehe Leiterstück 11 in der Figur. Auf der linken Seite befindet sich eine Elektroversorgung 1 inklusive aller benötigten elektrischen Einrichtungen wie Umrichter und Generator, durch die der nötige Strom und die nötige Spannung an die Leiterschleife angelegt wird, damit die Induktoren 10 als Leiter für eine elektrische/elektromagnetische Heizung zur Wärmeer- zeugung in der Lagestätte 6 dienen.
Die Induktoren 10 sind gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte 6 als induktive elektrische Heizung wirksam. Bedingt durch die Leitfähigkeit von zumindest Teilen der Lagerstätte 6, kann diese durch die weitgehend konzentrisch um die beiden möglichst parallel verlaufenden Abschnitte des Induktors 10 erwärmt werden.
Die Leiterschleife kann in Bereichen, in denen diese außer- halb der eigentlichen Lagerstätte 6 verlaufen - als die Lei¬ terstücke 11 -, mittels geeigneter Führung in ihrer Heizleis¬ tung stark gemindert werden. Auf diese Weise kann die Heiz¬ leistung in definierten Bereichen der Lagerstätte 6 eingebracht werden. Bei dem Induktor 10 kann es sich insbesondere um stabförmige metallische Leiter oder um verdrillte metalli¬ sche Kabel aus einem insbesondere gut leitfähigen Metall han¬ deln, welche als Resonanzkreis ausgebildet werden.
Gemäß der Figur ist neben dem elektrischen Kreislauf auch ein Kühlkreislauf vorgesehen, um den Induktor 10 zu kühlen. Der Kühlkreislauf umfasst eine Flüssigkeitsführung 12 die gemäß der Figur die Leiterschleife entlang ihrer Länge fast voll¬ ständig ummantelt. Wesentlich ist lediglich eine Ummantelung des Induktors 10. Eine Ummantelung außerhalb der Lagerstätte 6 ist nicht notwendig, mag aber vorteilhaft sein, da dadurch das Verlegen der Flüssigkeitsführung 12 zusammen mit der Leiterschleife erfolgen kann und somit eine vereinfachte Instal- lation erlaubt.
Gemäß der Figur sind die Abschnitte des Kühlkreislaufs, die nicht explizit zur Kühlung vorgesehen sind, als Flüssigkeits- ein/ausleitungen 13 markiert. Gemäß der Figur ist auf der linken Seite der Flüssigkeitskreislauf lediglich auf einfach Weise zu einem Ring geschlossen, so dass die durch eine erste Flüssigkeitsführung 12 entlang eines ersten Abschnitts des Induktors 10 hindurchgeleitete Flüssigkeit durch eine zweite Flüssigkeitsführung 12 entlang eines zweiten Abschnitts des Induktors 10 zurückgeführt wird. Auf der rechten Seite der
Figur finden sich oberirdisch die Komponenten zu Bereitstellung der Flüssigkeit. Diese sind ein Vorratsbehälter 3, in dem sich die Flüssigkeit 14 zur Kühlung befindet. Weiterhin ist eine Pumpe 2 vorgesehen, um die Flüssigkeit 14 in den Kühlkreislauf zu pumpen und um eine Fließgeschwindigkeit si¬ cherzustellen. Weiterhin ist ein Rückkühler 4 vorgesehen, durch den die erhitzte Kühlflüssigkeit heruntergekühlt werden kann . Viele Varianten bzgl. der Anordnung des Induktors und des
Kühlkreislaufs sind denkbar. Beispielsweise könnte auch auf der linken Seite in der Figur ein weiterer Rückkühler vorhanden sein. Weiterhin könnten mehrere Kühlkreisläufe vorhanden sein. Hin- und Rückleitung der Flüssigkeit könnten entlang eines einzigen Abschnitts des Induktors 10 und nicht entlang der gesamten Schleife erfolgen.
Die Flüssigkeitsführung 12 ist in der Figur als koaxiale Ummantelung zum Induktor 10 ausgebildet, so dass der Induktor 10 - bzw. eine Ummantelung des Induktors 10 - im Betrieb von einer Kühlflüssigkeit möglichst vollständig umgeben ist. Im Betrieb kann die Vorrichtung so betrieben werden, dass bei angelegtem Strom an den Induktor 10, durch den die Umgebung des Induktors 10 in der Lagerstätte 6 erhitzt wird stets eine Kühlflüssigkeit durch die Flüssigkeitsführung 12 entlang des Induktors 10 geleitet wird. Der Induktor 10 erhitzt den Boden in der Umgebung des Induktors 10, wodurch der erhitzte Boden selbst zum thermischen Strahler wird. Der Induktor 10 ist vor erhöhten Temperaturen zu schützen. Dies erfolgt durch die Kühlflüssigkeit in der Flüssigkeitsführung 12 in Form der be- schriebenen Außenkühlung des Induktors 10, wodurch einerseits der Induktor 10 thermisch isoliert und andererseits die durch den Induktor 10 aufgenommene Temperatur wieder abführt wird, so dass sich der Induktor 10 nicht oder zumindest nur gering oder in geringerem Umfang erhitzt.
Zur Verbesserung dieses Effekts kann die Flüssigkeitsführung 12 zusätzlich von einem thermischen Isolator ummantelt sein.
Auf diese Weise kann insbesondere ein Sieden von Wasser di- rekt am Induktor 10 in der Lagerstätte 6 verhindert werden, was wiederum einen negativen Einfluss auf eine ungekühlte Schutz-Ummantelung des Induktors 10 hätte, da die Schutz- Ummantelung für eine elektrische Isolation des Induktors 10 vorgesehen ist und üblicherweise aus Kunststoff besteht, je- doch eine dauerhafte Temperaturerhöhung den Kunststoff angreifen könnte. Es sei jedoch noch einmal erwähnt, dass ein Sieden von Flüssigkeit im Reservoir an sich durchaus vorteil¬ haft ist. Idealerweise ist der Induktor 10 in die Flüssigkeitsführung 12 integriert und kann als eine Einheit verlegt werden. Ver¬ schiedene Ausgestaltungen von derartigen kombinierten Leitern und Kühlungen werden im Folgenden erläutert. In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer um¬ gebenden Kühlung schematisch in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht. Ein in einer schlauchförmig ausgebildeten Ummantelung 15 der Flüssigkeitsführung 12 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Flüssigkeitsführung 12 umgeben. Die Positionierung des Induktors 10 kann beispiels¬ weise allein durch die fließende Flüssigkeit in der Flüssig¬ keitsführung 12 bestimmt sein. Auf eine Zentrierung wird ge- maß Figur 2 verzichtet. Der Induktor 10 ist demgemäß weitest¬ gehend frei beweglich in der Flüssigkeitsführung 12 und könnte z.B. auch aufgrund der Gewichtskraft von innen auf der Flüssigkeitsummantelung zu liegen kommen. Für eine spezifische Positionierung oder Fixierung in der Flüssigkeitsführung 12 werden jedoch im Folgenden verschiedene Ausgestaltungen vorgestellt .
Der Durchmesser des Induktors 10 kann bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite des Induktors 10 wird vorzugs- weise 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlme¬ diums innerhalb der Flüssigkeitsführung 12 bevorzugt 5 bis 100 1/min.
Nachfolgend werden Querschnitte von gekühlten Leitern schema- tisch veranschaulicht. Der Querschnitt erfolgt entlang einer Schnittfläche, wie sie in Figur 1 durch A-A angedeutet ist.
Gemäß Figur 3 erfolgt eine Abstützung des Induktors 10 durch beispielsweise sternförmige Abstandhalter - Stege 16 -, wobei vorzugsweise 2 bis 5 Abstandhalter verwendet werden. Jedoch ist auch eine Lösung mit lediglich einem Steg 16 denkbar. Die Stege 16 sind vorzugsweise an der Innenwand der Ummantelung 15 angebracht und werden im Zentrum über Stabilisatoren 17 verbunden oder direkt an die Außenhülle des Induktors 10 an- gebracht. Der Induktor 10 befindet sich koaxial im Zentrum der Ummantelung 15 der Flüssigkeitsführung 12 und wird entweder als Einheit mit der Ummantelung 15 und den Stegen 16 verlegt oder wird nachträglich eingezogen.
Die Flüssigkeitsführung 12 ergibt sich aus den sich Hohlräu men innerhalb der Ummantelung 15. Bei Ausführung der Stege 16 über die gesamte Länge werden gleichzeitig mehrer Kammern zwischen den Stegen 16 gebildet, die in unterschiedlichen Richtungen vom der Kühlflüssigkeit in unterschiedliche Richtungen durchflössen werden können.
Die Breite der Stege 16 kann z.B. im Bereich 5-30 mm liegen, damit die Druckverluste des Kühlmediums in der Flüssigkeits¬ führung 12 nicht zu groß werden. Nach Figur 4 sind im Ringraum - also innerhalb einer Außenhülle 20 - um den Induktor 10 mehrere Schläuche bzw. Rohre 12A, 12B, 12F als Flüssigkeitsführung 12 vorgesehen. Eine gegenläufige Führung des Kühlmediums in den Schläuchen/Rohren ist dabei denkbar. Zusätzlich kann als Teil der Außenhülle 20 oder als separate Elemente zusätzlich ein thermischer Isolator 18 zwischen den Schläuchen/Rohren und der Außenhülle 20 verwendet werden. In diesem Sinne ist auch zu verstehen, wenn diese Zwischenräume bleiben leer, d.h. Luft oder ein spezifisches Gas oder ein Vakuum als thermische Isolation dienen.
Vorzugsweise kann die Dicke einer thermischen Isolations¬ schicht zwischen 3 und 50 mm gewählt werden.
In Figur 5 wird das Kühlmedium über Kapillaren 19 als Flüs- sigkeitsführung 12 geleitet. Alternativ kann es sich auch um poröses Material handeln. Diese Varianten haben insbesondere den Vorteil, dass der Flüssigkeitsstrom innerhalb der Flüs¬ sigkeitsführung 12 besser gesteuert werden kann und dass die Position des Induktors 10 in Beziehung zur Flüssigkeitsfüh- rung 12 exakt vorgegeben werden kann. Dies kann vorteilhaft sein, da auch das induzierte Feld je nach Ausrichtung der zwei Induktoren 10 zueinander nicht an allen Seiten des Induktors 10 gleiche Stärke hat. Vollständigkeitshalber ist gemäß Figur 6 eine weitere Variante der Flüssigkeitskühlung dargestellt, bei der ein zentraler, das Kühlmedium führender Schlauch bzw. Rohr als Flüssigkeitsführung 12 von den Teilleitern 10A, 10B, 10F umgeben wird. Die Teilleiter 10A, 10B, 10F stellen dabei zusammen gesehen den Induktor 10 dar. In dieser Form kann vorzugsweise der Schlauch- bzw. Rohrdurchmesser der Flüssigkeitsführung 12 zwischen 10 und 100 mm betragen und der Massenstrom des Kühl- mediums kann zwischen 5 und 100 1/min betragen. Der Induktor 10 kann beispielsweise aus 10 bis 2000 Teilleitern bestehen, deren Gesamtquerschnittsfläche typischerweise von 10 bis 2000 mm2 beträgt. Während vorstehend eine reine Führung von Kühlflüssigkeit er¬ läutert wurde, wird dies im Folgenden damit kombiniert, dass über die Länge der Flüssigkeitsführung 12 Flüssigkeit in die Lagerstätte 6 abgegeben werden kann. In Figur 7 ist in schematischer Form ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer umgebenden Kühlung in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht, wobei eine Flüssigkeits¬ führung 12 perforiert ausgebildet ist, so dass Flüssigkeit austreten kann, wobei die Flüssigkeit tatsächlich in flüssi- ger Form austreten kann oder eventuell auch als Gas, also z.B. Wasserdampf.
Analog zu Figur 2 ist ein in einer schlauchförmig ausgebildeten Ummantelung 15 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Flüssigkeitsführung 12 umgeben. Im Unterschied zur Ausgestaltung in Figur 2 enthält die Flüssigkeitsführung 12 bzw. die Ummantelung 15 eine Perforation 12 bestehend aus eine Vielzahl von Löcher und Durchlässen, durch die die transportierte Flüssigkeit von innen nach außen dringen kann. Die Größe, Position und Häufigkeit der Löcher ist dabei an die gewünschten Bedingungen anzupassen und durch die Darstellung in Figur 7 nicht als einschränkend zu interpretieren, insbe¬ sondere so dass beispielsweise 30 bis 300 1/min über die ge¬ samte Länge der Flüssigkeitsführung 12 austreten kann.
Die Löcher der Perforation 21 können dabei symmetrisch am gesamten Umfang der Ummantelung 15 angeordnet sein. Es könnte jedoch auch vorteilhaft sein, eine ungleichmäßige Verteilung vorzusehen. Auch über die Länge der Flüssigkeitsführung 12 können sich die Verteilung und/oder die Ausgestaltung der Löcher ändern, insbesondere da sich der Druck innerhalb der Flüssigkeitsführung 12 aufgrund der austretenden Flüssigkeit ändern kann.
Eine austretende Flüssigkeit in die Lagerstätte 6 in der Um¬ gebung des Induktors 10 hat dabei insofern einen Vorteil, als dass dadurch auf diese Weise ein Elektrolyt in das Reservoir injiziert werden kann, wodurch sich einerseits die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte 6 erhöhen kann und an¬ dererseits sich ein erhöhter Druck innerhalb der Lagerstätte 6 ergibt. Beide Effekte ergeben, dass die Förderquote
und/oder die Fördergeschwindigkeit der zu fördernden kohlen- Wasserstoffhaltigen Substanz erhöht werden kann. Weitere Erläuterungen hierzu erfolgen an Hand von Figur 8.
Der Aufbau von Figur 8 entspricht grundlegend dem Aufbau von Figur 1. Es liegt eine Leiterschleife vor, die durch eine Elektroversorgung 1 betrieben wird. Abschnitte die als Elekt¬ rode wirken sind als Induktor 10 hervorgehoben. Dies sind die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6 verlaufenden Ab¬ schnitte . Es liegt weiterhin ein Vorratsbehälter 3 zum Bereitstellen einer Flüssigkeit 14, die als Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Diese Flüssigkeit 14 wird mittels der Pumpe 2 in ein Flüssig¬ keitssystem eingeleitet, dass aus den Flüssigkeitseinleitungen 13 und aus der Flüssigkeitsführung 12 besteht. Die Flüs- sigkeitsführung 12 soll hierbei wiederum die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6 verlaufenden Abschnitte be¬ zeichnen. Die Flüssigkeitseinleitungen 13 umfasst das
Schlau/Rohrsystem oberhalb der Erdoberfläche 5 bzw. die Verbindung zur horizontal verlaufenden Flüssigkeitsführung 12.
Die Zuführung erfolgt im vorliegenden Beispiel im Unterschied zu Figur 1 von links auf der Zeichenebene, aber auch eine Zu¬ führung von rechts, wie in Figur 1 wäre denkbar. Wesentlicher Unterschied zu Figur 1 ist jedoch, dass in dem horizontalen unterirdischen Abschnitt die Flüssigkeitsführung 12 eine Perforation 21 aufweist, durch die eine austretende Flüssigkeit 22 mittels Pfeile angedeutet ist. Weiterhin endet im vorlie- genden Beispiel die Flüssigkeitsführung 12 bereits unterirdisch. Hierzu ist ein Abschluss 23 der Flüssigkeitsführung 12 vorgesehen, wobei dieser Abschluss ebenfalls eine Perforation aufweisen kann. Im Gegensatz zur vorliegenden Ausgestaltung ist jedoch auch denkbar, dass die Flüssigkeitsführung 12 für einen verbleibenden Flüssigkeitsrest an die Oberfläche zurückgeführt wird. Alternativ kann zwar die Flüssigkeitsführung 12 an die Oberfläche zurückgeführt werden, jedoch ergibt sich aufgrund der Druckverhältnisse, dass keinerlei Flüssigkeit die Erdoberflä¬ che 5 erreicht. Die Flüssigkeitsführung 12 wäre im letzten Abschnitt somit flüssigkeitslos.
Im Betrieb wird Flüssigkeit mittels einer Pumpe 2 oder einer ähnlich wirkenden Vorrichtung ins Kühlsystem eingeleitet. Der Druck bleibt bis zur Flüssigkeitsführung 12 im Wesentlichen unverändert bestehen, da bis zum Beginn der Flüssigkeitsführung 12 kein Flüssigkeitsauslass vorgesehen ist. Erreicht nun die zugeführte Flüssigkeit den Abschnitt mit der erfindungs- gemäßen Flüssigkeitsführung 12, wird ein Teil der Flüssigkeit über die Perforation 21 in die Lagerstätte 6 eingeleitet. Ein weiterer Teil der Flüssigkeit fließt weiter entlang der Flüssigkeitsführung 12, wobei stets Flüssigkeit über die Perfora¬ tion 21 abgegeben wird. Es ergibt sich somit ein Abfluss der Flüssigkeit durch die austretende Flüssigkeit 22. Der Verlust an Flüssigkeit wird über die Pumpe 2 durch nachfliessende Flüssigkeit ersetzt.
Es ergeben sich also mehrere Effekte: Einerseits fließt die Flüssigkeit entlang des Induktors 10 und kann Wärme abführen. Andererseits fließt Flüssigkeit in die Lagerstätte 6, im Um¬ feld der Induktoren 10, wodurch der Druck in der Lagerstätte 6 erhöht werden kann oder ein nachlassender Druck aufgrund der Förderung der Kohlenwasserstoffhaltigen Substanz ausgeglichen werden kann, sowie die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte 6 insbesondere im Umfeld der Induktoren 10 erhöht werden kann, was wiederum die Effektivität der Induk- toren 10 steigert. Die genannten Effekte beeinflussen sich gegenseitig, denn durch das Abfließen der erwärmten Flüssigkeit in die Umgebung des Induktors 10 fließt kühle Flüssig¬ keit entlang des Induktors 10 innerhalb der Flüssigkeitsfüh¬ rung 12 nach, wodurch der kühlende bzw. thermisch isolierende Effekt aufrechterhalten bleibt.
Der Abschluss 23, die Dimensionen der Flüssigkeitsführung 12, die Ausgestaltung der Perforation 21 und der auf die Flüssigkeit über die Pumpe 2 angewendete Druck sollte bevorzugt so aneinander angepasst werden - insbesondere auch unter Beachtung der vorliegenden Gesteinsformationen und der Tiefe der Lagerstätte -, dass im wesentlichen über die gesamte Länge des horizontal verlaufenden Induktors 10 die genannten Effek¬ te auftreten und/oder gleichmäßig Flüssigkeit 22 in die La- gerstätte 6 austritt.
Der Druck ist von der Tiefe der Lagerstätte, d.h. von der Distanz der horizontal verlegten Induktoren 10 zur Erdoberfläche 5, abhängig. Der Druck sollte höher als der hydrosta- tische Druck der entsprechenden Wassersäule sein und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 10000 hPa (10 bar) bis 50000 hPa (50 bar) .
Druckentlastung in der Lagerstätte 6 wird vorgenommen, indem zu einem Zeitpunkt, bei dem der Druck auf ein oberhalb der
Lagerstätte 6 vorliegendes Deckgebirge zu hoch wird, das/die Produktionsrohre - nicht dargestellt - geöffnet werden. Je¬ doch kann es vorteilhaft sein, die Produktionsrohre so lange wie möglich geschlossen zu halten um einen hohen Druck zu er- reichen.
Die Funktion der austretenden Flüssigkeit 22 ist somit sowohl Erhöhung oder Beibehaltung des Drucks in der Lagerstätte 6, als auch Verdrängung - Ausschwemmung - der zu fördernden Substanz, wobei eine Vermeidung eines Unterdruckes in der Lagerstätte 6 erreicht wird. Als Flüssigkeit kann insbesondere ein Elektrolyts, z. B. Was¬ ser oder wässrige Lösungen, vorgesehen sein, beispielsweise versetzt mit weiteren Bestandteilen. Als Elektrolyt, Verdränger oder Lösungsmittel kommen insbesondere organische oder anorganische Flüssigkeiten oder im Aggregatzustand veränderte Gase in Frage bzw. Kombinationen daraus., insbesondere Wasser - vorzugsweise produziertes und von Schweröl abgeschiedenes Wasser -, Salzwasser, schwache Säuren, schwache Basen, andere Lösungsmittel wie Methan, Propan, Butan, C02 oder Gemische. Die in den Figuren 2 bis 5 vorgestellten Querschnitte sind auch für die Flüssigkeitsführung 12 mit austretender Flüssigkeit 22 anwendbar.
Entsprechend der Ausgestaltung von Figur 2 kann der Induktor 10 in einem perforierten Injektorrohr bzw. -schlauch liegen, bei dem auf eine Zentrierung des Induktors 10 wird verzichtet wird. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite wird bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min.
Nach Figur 3 liegt der Induktor 10 liegt in einem perforierten Injektorrohr bzw. -schlauch, wobei eine Abstützung des Induktors 10 durch sternförmige Abstandhalter erfolgt. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite wird bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min. Gemäß Figur 4 werden an den Induktor 10 ein oder mehrere perforierte Injektorrohre bzw. -Schläuche angebracht. Der direk¬ te Kontakt des Induktors 10 zum Reservoir ist vorgesehen. Der fehlende Kontakt kann sogar vorteilhaft sein, da der Wärme- Übergang vom umliegenden heißen Reservoir zurück auf den Induktor 10 verringert wird. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Der Durchmesser der anliegenden Rohre bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min.
Bei der gemäß Figur 8 diskutierten Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, dass sich wirtschaftlichere und höhere Leistungsdichten erreichen lassen. Gleichzeitig wird eine auch in größeren Tiefen zu befürchtende Überhitzung des Induktors 10 vermieden, sowie zusätzliche Verdrängung der zu fördernden Substanz aus der Lagerstätte erreicht. Weiterhin werden Lagerstätten mit geringer elektrischer Leitfähigkeit erst durch dieses Einspeisen von Flüssigkeit in die Lager- Stätte induktiv beheizbar.
Im Unterschied zur Figur 8 kann in einer weiteren Aufbauvariante die Vorrichtung so ausgeführt werden, dass nur Teilbe¬ reiche des Induktors 10 in einem Injektorrohr bzw. -schlauch liegen. Weiterhin können die Austrittslöcher der Perforation 21 ungleichmäßig verteilt sein oder aber sogar Abschnitte vorhanden sein, in denen keine Perforation 21 vorhanden ist.
Bzgl . der vorgenannten Ausführungsformen sei noch einmal er- wähnt, dass primär keine Zuführung von Dampf vorgesehen ist der oberirdisch erzeugt wird, sondern eine Zuführung von Flüssigkeiten. Auch auf eine zusätzliche Einspeisung von Dampf wird vorzugsweise verzichtet. Bei den vorhergehenden Ausführungsformen wurde nicht weiter darauf eingegangen, woher die Flüssigkeit zum Einleiten in die Flüssigkeitsführung stammen könnte. Anhand Figur 9 wird nun weiter erläutert, dass diese Flüssigkeit vollständig oder teilweise aus dem Produktionsstrom extrahiert werden kann.
In Figur 9 ist eine Schnittdarstellung einer Lagerstätte 6 schematisch dargestellt, wobei die Lagerstätte 6 unterhalb der Erdoberfläche 5 angeordnet ist und einen Bereich 7 mit Ölvorkommen aufweist. Es ist wie in den bisherigen Ausführungsformen eine Leiterschleife vorgesehen, wobei in Figur 9 lediglich ein Induktor 10 der Leiterschleife dargestellt ist. Weiterhin ist der Induktor 10 zumindest teilweise von einer Flüssigkeitsführung 12 ummantelt. Die Leiterschleife wird wie in den vorstehenden Ausführungsformen durch eine Elektrover- sorgung 1 betrieben. In allen Ausgestaltungen der Erfindung - obwohl in den Figuren 1 und 8 nicht dargestellt - ist ein Produktionsrohr 39 zum Abtransportieren der zu fördernden Substanz im Erdreich vorhanden. Über das Produktionsrohr 39 kann ein Produktionsstrom 30 in Form eines Flüssigkeits-Feststoff-Gas-Gemischs - d.h. ein Phasengemisch - an die Erdoberfläche 5 zur Aufberei¬ tung transportiert werden.
Zuerst wird von dem Flüssigkeits-Feststoff-Gas-Gemisch mit¬ tels eines Öl/Gas-Separators 31 die zu fördernde Substanz se- pariert. Ein sich dadurch ergebendes separiertes Öl 32 ist in der Figur als Pfeil angedeutet, ebenso ein sich alternativ oder zusätzlich ergebendes separiertes Gas 33. Weiterhin ver¬ bleibt eine Restflüssigkeit 34 - Produced Water - des sepa¬ rierten Produktionsstroms 30, die im Folgenden weiter aufbe- reitet wird, damit sie später wieder in die Lagerstätte 6 in flüssiger Form injiziert werden kann.
Als erster Aufbereitungsschritt wird die Restflüssigkeit 34 einer Entsandungseinrichtung 35 zugeführt, in der Sande und andere Festkörper abgeschieden werden. Nach diesem Aufbereitungsschritt verbleibt eine entsandete Restflüssigkeit 36.
Durch das Entsanden hat die verbliebene entsandete Restflüs¬ sigkeit 36 bereits eine Konsistenz, die für ein Rückinjizie- ren in flüssiger Form möglich ist. Dies ist dadurch gegeben, weil ein zum Rückinjizieren verwendetes Rohr durch die entsandete Restflüssigkeit 35 langfristig ohne Versandungen oder Verstopfungen betrieben werden kann. Gemäß Figur 9 erfolgt ein weiterer Aufbereitungsschritt . Die entsandete Restflüssigkeit 36 wird einer Entsalzungseinrich¬ tung 37 zugeführt, durch die der Salzgehalt der entsandete Restflüssigkeit 36 reduziert wird. Dies kann durch Zuführung von spezifischen Chemikalien erreicht werden. Idealerweise wird durch die Entsalzungseinrichtung 37 ein Salzgehalt in der sich ergebenden aufbereitete Flüssigkeit 38 erreicht, die einem natürlichen Salzgehalt innerhalb der Lagerstätte 6 ent- spricht.
Auf weitere Aufbereitungsschritte kann verzichtet werden, da es erfindungsgemäß vorgesehen ist, eine Flüssigkeit - also in flüssiger Form und nicht gasförmig - entlang des Induktors 10 über die Flüssigkeitsführung 12 in die Lagerstätte 6 einzubringen. Die Aufbereitung kann somit auf eine Entsandung und eine Entsalzung beschränkt werden.
Die derart aufbereitete Flüssigkeit 38 kann nun in den Flüs- sigkeitskreislauf gemäß Figur 1 oder der Flüssigkeitsinjekti¬ on gemäß Figur 8 zugeführt werden. Eine weitere alternative Variante wird im Folgenden an Hand Figur 9 erläutert.
Nach Figur 9 wird die aufbereitete Flüssigkeit 38 einer Pumpe 2 zugeführt und unter Druck in die Flüssigkeitseinleitung 13 eingepresst, die später in die Flüssigkeitsführung 12 übergeht. Der Induktor 10 wird erneut innerhalb der Flüssigkeits¬ einleitung 13 und der Flüssigkeitsführung 12 geführt. Die bereits erläuterten Ausgestaltungen des Induktors innerhalb ei- ner Flüssigkeitsführung haben weiterhin Gültigkeit, insbesondere die Ausführungen gemäß der Figuren 2 bis 4. Beispielhaft ist in Figur 9 eine Ausgestaltung dargestellt, bei der der Induktor 10 über abschnittsweise vorhandene Stege 16 inner¬ halb der Flüssigkeitsführung bzw. -einleitung fixiert ist.
Die aufbereitete Flüssigkeit 38 wird folglich entlang des In¬ duktors 10 innerhalb der Flüssigkeitseinleitung 13 und der Flüssigkeitsführung 12 innerhalb eines Schlauchs oder Rohrs in eine Tiefe der Lagerstätte 6 eingeleitet. Um nun ein inji¬ zieren der Flüssigkeit 38 über eine größere Länge in den Erd¬ boden der Lagerstätte 6 zu ermöglichen, ist die Flüssigkeits¬ führung 12 geschlitzt ausgebildet, so dass die Flüssigkeit 38 über Schlitze 40 aus der Flüssigkeitsführung 12 in den Untergrund eindringt.
Die dort eindringende Flüssigkeit kann im weiteren Zeitver¬ lauf aufgrund der heizenden Wirkung des Induktors 10 verdamp- fen.
Gemäß Figur 9 ist die Länge der Flüssigkeitsführung 12 beschränkt und endet, während der Induktor 10 weiter horizontal verläuft. Die Länge der geschlitzten Flüssigkeitsführung 12, die Häufigkeit und Größe der Schlitze 40 und die Menge der eingepresster Flüssigkeit 38 sollte dabei aufeinander abge¬ stimmt werden.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Flüssigkeitsfüh- rung 12 wie in Figur 8 entlang der im wesentlichen gesamten aktiven Länge des Induktors 10 vorhanden sein, um eine gro߬ flächigere Verteilung der zu injizierenden Flüssigkeit zu ge¬ währleisten . Das unter Zuhilfenahme von Figur 9 erläuterte Vorgehen ist insofern vorteilhaft, als dass eine weniger aufwändige Was¬ seraufbereitung erforderlich ist als bei dem dampfbasierten Verfahren, da das Injektionswasser nicht oberirdisch verdampft werden muss.
Für die Injektion kann vorteilhafterweise auch über Durchlaufwärmetauscher - in Figur 9 nicht dargestellt - erwärmtes Wasser benutzt werden, um unerwünschte Abkühlung der Lagerstätte und damit Druckabfall oder Viskositätserhöhung in der Lagerstätte zu vermeiden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Einrichtung bezüglich Temperaturhaltung und damit auch Druckführung im Reservoir einfach zu regeln ist.
Als weitere Vorteile für die vorstehend erläuterten Kombina¬ tion der mittelfrequent-induktiven Methode zur Erwärmung des Reservoirs mit dem vereinfachten Verfahren der Wasseraufbereitung und Wasser-Rückinj ektion wird beispielsweise gesehen, dass lediglich ein reduzierter verfahrenstechnischer Aufwand für die Errichtung der Gesamtanlage der Wasseraufbereitung, besonders für die Speisewasseraufbereitung, erforderlich ist und dass Abfallwasser vermieden oder reduziert wird.
Im Vergleich zur Dampferzeugung, um Dampf ins Reservoir zu injizieren, ergibt sich eine deutliche Energieeinsparung durch Vermeidung der Wärmeverluste, die sich bei der Dampferzeugung ergeben.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (7), wobei das Reservoir (7) mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung des Reservoirs (7) vorge- sehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Druckerhöhungsmittel (2), insbesondere eine Pum¬ pe, zum Injizieren einer Flüssigkeit in das Reservoir (7) in flüssiger Form vorgesehen ist, wobei eine Aufberei- tungseinrichtung (31, 35, 37) die zu injizierende Flüs¬ sigkeit aus einer aus dem Reservoir (7) entnommenen Reservoir-Flüssigkeit oder aus einem aus dem Reservoir (7) entnommenen Medium extrahiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dass die Aufbereitungseinrichtung (31, 35, 37) lediglich eine Öl/Gas-Separierungseinrichtung, eine Entsandungsein- richtung und eine Entsalzungseinrichtung enthält, insbesondere lediglich eine Öl/Gas-Separierungseinrichtung und eine Entsandungseinrichtung .
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung (12) umgeben ist zum Injizieren der Flüssigkeit in das
Reservoir ( 7 ) .
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mittel zum Wärmetauschen vorgesehen ist, um die zu injizierende Flüssigkeit zu erwärmen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) perforiert oder geschlitzt ist, so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit die Flüssigkeit über eine Perforation (21) oder über Schlitze
(40) aus der Flüssigkeitsführung (12) in das Reservoir
(7) eindringt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) als Schlauch und/oder Rohr ausgebildet ist, wobei der Leiter (10) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit der Leiter (10) von der Flüssigkeit umspült wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlauch und/oder das Rohr in etwa koaxial zum Leiter (10) angeordnet sind, wobei insbesondere zumindest ein Steg (16) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs zum Fixieren des Leiters (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (10) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs frei beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) als eine Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren ausgebildet ist, wobei der Leiter (10) von der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren umgeben ist, wobei vorzugsweise die Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und der Leiter (10) innerhalb einer gemeinsamen schlauchförmigen Außenhülle (20) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Perforation (21) oder die Schlitze (40) derart ausgebildet ist und/oder dass Mittel vorgesehen sind, dass ein Eindringen von Festkörpern und/oder Sanden aus dem Reservoir (7) in die Flüssigkeitsführung (12) im Wesentlichen verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Perforation (21) Löcher und/oder Schlitze (40) aufweist, wobei die Löcher und/oder die Schlitze (40) in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sind, dass bei Zuführung einer Flüssigkeit unter vor¬ gegebenem Druck die Flüssigkeit verteilt über eine Länge der Flüssigkeitsführung (12) durch die Perforation (21) in eine Umgebung der Leiterschleife (10, 11) im Reservoir (7) abgegeben wird, so dass
- die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs (7) verän¬ dert wird; und/oder
- der Druck im Reservoir (7) erhöht wird.
Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (7), wobei das Reservoir (7) mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagt wird, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/ elektromagnetische Heizung vorgesehen ist,
wobei ,
eine Reservoir-Flüssigkeit oder ein Medium aus dem Reser¬ voir (7) entnommenen wird,
aus der entnommenen Reservoir-Flüssigkeit oder des ent¬ nommenen Mediums durch eine Aufbereitungseinrichtung (31, 35, 37) eine Flüssigkeit extrahiert wird,
ein Druck der Flüssigkeit unter Verwendung eines Druckerhöhungsmittels (2), insbesondere einer Pumpe, für ein In¬ jizieren einer Flüssigkeit in flüssiger Form in das Re- servoir (7) erhöht wird und
die Flüssigkeit in das Reservoir (7) injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeit durch eine Flüssigkeitsführung (12) ins Reservoir (7) transportiert wird und durch eine Per¬ foration (21) oder durch Schlitze (40) der Flüssigkeits¬ führung (12) in das Reservoir (7) eingeleitet wird, wobei die Flüssigkeitsführung (12) in zumindest einem Abschnitt einen Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) umgibt.
Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeit unter Druck in die Flüssigkeitsführung (12) geleitet wird, so dass innerhalb der Flüssig¬ keitsführung (12) im Bereich der Perforation (21) ein Druck größer als ein hydrostatischer Druck im Reservoir (7) in der Umgebung der Perforation (21) vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck der Flüssigkeit derart an eine vorgegebene Perforation (21) angepasst wird, dass bei Zuführung einer Flüssigkeit unter diesem Druck die Flüssigkeit verteilt über eine Länge der Flüssigkeitsführung (12) in eine Umgebung der Leiterschleife (10, 11) im Reservoir (7) abge¬ geben wird, so dass
- die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs (7) verändert wird; und/oder
- der Druck im Reservoir (7) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ventil eines Förderrohrs zum Wegführen der ver¬ flüssigten kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir (7) geschlossen wird und zu einem späteren Zeitpunkt, abhängig vom Erreichen einer vorgegebenen Zeit- spanne oder vom Erreichen eines vorgegebenen Drucks innerhalb des Reservoirs (7) geöffnet wird.
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