EP2740894A1 - Anordnung und Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation mittels elektromagnetischer Induktion - Google Patents

Anordnung und Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation mittels elektromagnetischer Induktion Download PDF

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EP2740894A1
EP2740894A1 EP12195930.8A EP12195930A EP2740894A1 EP 2740894 A1 EP2740894 A1 EP 2740894A1 EP 12195930 A EP12195930 A EP 12195930A EP 2740894 A1 EP2740894 A1 EP 2740894A1
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conductor
bore
oil
deposit
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Wintershall Dea GmbH
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Siemens AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00—Heating, cooling, insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/04—Heating, cooling, insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for introducing heat into a geological formation, in particular in a present in a geological formation deposit, in particular for the production of a hydrocarbonaceous substance - in particular oil - from the deposit, wherein an opening of the deposit with shafts, tunnels , Routes or other mine structures.
  • the invention relates in particular to the recovery of viscous, high-viscosity and bitumen-type petroleum oils.
  • SAGD steam assisted gravity drainage
  • CSS cyclic steam stimulation
  • THAI toe to heel air injection
  • VAPEX vapor extraction process
  • the most widely used and applied "in situ" process for the promotion of viscous oils and bitumen is the SAGD process, which is exemplified below.
  • steam is pressed under pressure through a horizontal bore within the reservoir, the borehole is equipped for this purpose with a special slotted injection pipe.
  • the heated, molten and detached from the sand or rock bitumen / heavy oil seeps to a second slotted pipe - the production pipe - that in about 5 m (distance from the injector and production pipe depending on reservoir geometry) deeper horizontal wellbore is introduced and through which the liquefied bitumen / heavy oil is extracted.
  • the water vapor fulfills several tasks at the same time, namely the introduction of heating energy for liquefaction, the detachment of the sand, and the pressure build-up in the reservoir, on the one hand to make the reservoir permeable to bitumen transport (permeability) and on the other hand to facilitate the promotion of bitumen.
  • SAGD phase a steam circulation phase over several months followed by a production phase (SAGD phase), in which case the steam injection is continued.
  • a method for mining development is, for example, from the abstract of the patent application RU2268356 in which steam from a mining tunnel (shaft) is introduced into a zone to then promote oil.
  • the invention relates to an arrangement for introducing heat into a geological formation, in particular in a geological formation - ie in the underground - present deposit, in particular for the recovery of a hydrocarbonaceous substance - in particular oil - from the deposit, wherein in the geological formation at least one underground mine construction is mined and the mine construction comprises at least one shaft and / or at least one route.
  • the mining manufacture of mine construction is particularly for a pit mining or
  • an electrical conductor is at least partially introduced in the geological formation, wherein the conductor extends in a first conductor piece within the mine.
  • the conductor has at least one conductor section which is designed such that, in operation, an electromagnetic field acts on the ground adjacent to the conductor section by means of electromagnetic induction, so that an increase in temperature and thus a reduction in the viscosity of one in the adjacent soil present substance is effected.
  • This heated substance is, in particular, the said hydrocarbon-containing substance, in particular petroleum present in the subsurface.
  • introduction of heat is to be understood in particular as the introduction of heat or the achievement of a temperature increase, so that a higher temperature is established within the deposit.
  • the increase in temperature has an effect on organic substances of the neighboring soil.
  • the increase in temperature preferably results from the fact that in electrically conductive layers of the soil due to the electromagnetic field eddy currents form by induction, which then produce Joule heat, which cause a temperature increase and thus a reduction in the viscosity of the substance located in the ground.
  • tunnel is understood to mean a mine construction that is largely horizontal or slightly rising, with the tunnel beginning at the surface of the day.
  • Routes and tunnels are thus usually underground passages. They preferably have at least one cross-section that personnel, equipment or cleared soil can pass through the track or the tunnel.
  • a mere bore for a pipe should not be understood as a route or tunnel.
  • adjacent soil is the surrounding soil surrounding the electrical conductor or ground with a distance from the electrical conductor, if in the distance nor the electromagnetic field of the conductor acts.
  • soil is to be understood as sandy, possibly solidified, cemented rock as well as rocky rock, including all substances contained in the soil, such as the hydrocarbon-containing, oily components to be delivered.
  • the invention is particularly advantageous in that because of already existing or previously introduced mine structures - ie shafts, routes and / or tunnels - simplified drilling can be used to the electrical conductor and drainage lines for conveying the fluid substance, consisting essentially of crude oil and water to bring in.
  • the electrical conductor is formed in the preferred embodiment as a closed uninterrupted loop, with the return conductor to a frequency generator can be connected, which energizes the electrical conductor with a designated frequency.
  • a predominantly straight bore from / to the shaft or from / to the track can be created for the conductor.
  • a bore for a production pipe for the routing of a liquid product from or to the shaft or track can be performed.
  • injection tubes for the introduction of a fluid in the ground which can also be installed in holes from or to the shaft or from or to the track. Due to the inclusion of shafts and routes for further drilling, largely straight, curvature-free holes for the installation of the conductor can be performed.
  • the shafts and stretches can also be used for collecting and for transporting the product.
  • the shafts and tracks of the frequency generator or other electronic components for the operation of the electrical conductor can be installed.
  • the shafts and tracks allow a portion of the ladder to be positioned in a hoistway and / or a track, particularly along the length of the hoistway and / or the track or even across the hoistway and / or the track.
  • the shafts and routes allow a simplified installation of the conductor in the form of a conductor loop having two substantially parallel conductor sections, with low curve radii of the conductor loop, because the curve of the conductor loop in the shaft and / or track can be done.
  • a hole of curved radii in the ground can thus be avoided or the number of curved holes can be reduced.
  • a desired loop for the electrical conductor is preferably formed so that the electrical conductor is guided through a bore of the frequency generator in a route, there within the track, possibly with a transition to another route, is led to the next hole, which leads back to the frequency generator.
  • the invention also relates to an installation method, wherein at least one shaft and / or at least one route for a shaft excavation is laid in the ground. Furthermore, a hole is made for a conductor in which an electrical conductor is at least partially immersed in the ground - i. into the geological formation - is introduced.
  • the invention also relates to an operating method in which, for an aforementioned arrangement of the conductor is operated so that in operation an electromagnetic field acts on the conductor portion adjacent ground by means of electromagnetic induction, so that an increase in temperature and thus a reduction of Viscosity of the substance present in the adjacent soil is effected.
  • an electrical conductor which in operation purposely surrounds an electromagnetic field so that a surrounding soil is heated by means of electromagnetic induction.
  • electromagnetic induction is carried out according to the invention above a threshold below the inevitable induction processes as by-products.
  • a first conductor piece of the conductor is arranged in the at least one shaft and / or in the at least one path. This can be implemented so that the conductor in this first conductor piece has no direct physical contact with the soil and is not directly enclosed by the soil.
  • the first conductor piece can come freely in the shaft or track to lie down. As a result, in particular small radii of curvature of the conductor are possible. In addition, access to the ladder by installation or operating personnel is possible.
  • a at least one bore provided for the installation of the electrical conductor can have a curved section and a quasi-horizontal section. Furthermore, the hole in the mine can end.
  • a second conductor piece of the conductor can be arranged in a hole in the ground and be in contact with the soil.
  • the conductor can be sheathed and / or the bore can be cased, so that the transition of the conductor to the surrounding soil on this mantle and / or this pipe and / or cavities in the ground takes place. It should be understood that this is not a thermal or electrical transition between conductor and soil, but only a surrounding field of the conductor.
  • the conductor is in particular without it surrounding piping laid.
  • non-metallic tubing may be used.
  • a sheath of the conductor made of non-metallic material.
  • two substantially parallel bores can be made between two substantially parallel - ie quasi-parallel - bores, and the conductor is drawn into the parallel sections and the parallel bores so that the conductor forms a conductor loop.
  • This can preferably be carried out in such a way that a conductor loop with a first conductor section can be laid substantially horizontally in a first bore and the first bore can terminate in a first route extending substantially at right angles thereto, and furthermore in that the conductor loop is connected to a second conductor.
  • Section in a second bore may be laid substantially horizontally and the second bore may terminate in the substantially perpendicular thereto first distance, and moreover, the conductor loop may comprise a third conductor portion which may be arranged in the first path and a connection between the first Can provide conductor section and the second conductor section.
  • the first conductor section is guided via the first bore or via the at least one shaft to the earth's surface and that the second conductor section is guided via the second bore or via the at least one shaft to the earth's surface.
  • a frequency generator installed on the surface for energizing the electrical conductor can be connected to the conductor.
  • a conductor loop can be brought together and / or closed in a mine construction, in particular in a second route. This can be done in particular by having two conductor ends in the immediate vicinity be brought to each other so as to connect to a frequency generator can.
  • This can preferably be implemented so that the first conductor section ends at the first distance opposite the first hole in a substantially perpendicular to the first bore extending second distance and that the second conductor portion at the first distance opposite end over the second bore terminates in the second path extending substantially at right angles to the second bore and at least a fourth conductor section of the conductor loop - preferably two fourth conductor sections - is arranged in the second path.
  • the two fourth conductor sections preferably run in opposite directions towards each other.
  • the frequency generator and / or further electronic components for operating the electrical conductor on the surface - upper - be arranged.
  • at least a fifth conductor section of the conductor loop can be arranged in a vertical bore extending from the second track or a vertical shaft extending from the second track, wherein the at least one fifth conductor section preferably provides a connection to a frequency generator.
  • "Vertical" is understood to mean that such a bore or slot has a vertical vector component that is larger than a horizontal vector component of the bore or slot. Ideally, the horizontal vector component is zero so that there is a perfectly vertical orientation.
  • the fifth conductor section may thus be substantially vertical or inclined with respect to the surface.
  • bores and tubes installed in them can preferably be provided, via which the substance can be discharged or via which water can be fed in liquid form or as a vapor, possibly with the addition of further components such as electrolytes.
  • This may preferably be such that between two arranged at a first depth substantially parallel conductor sections parallel to an injection tube for feeding a fluid to be injected into the reservoir and / or a production pipe - a collecting pipe - for discharging a fluid removed from the reservoir is arranged.
  • the said tubes can be slit and formed permeable in another form, so that liquid and / or gas - possibly including smaller solids - can enter or exit.
  • a supply of the fluid to be injected to the injection tube may preferably via the at least one pit - a shaft, a track and / or a tunnel - done.
  • a discharge and / or collection of the removed fluid from the production pipe can take place via the at least one pit construction.
  • an injection pipe and / or a production pipe can be arranged within the first bore in addition to the conductor or after removal of the conductor as an alternative to the conductor. Furthermore, within the second bore, in addition to the conductor or after removal of the conductor, as an alternative to the conductor, an injection tube for injecting a fluid to be injected into the reservoir and / or a production tube for discharging a fluid withdrawn from the reservoir may be arranged.
  • a frequency generator can be provided for operating the conductor.
  • the frequency generator can be arranged on the earth's surface or in the mine.
  • ends of the conductor in particular in underground installation of the high-frequency generator, can be connected in an explosion-proof and / or weather-resistant terminal box, which can be sealed against the frequency generator and protected against explosion.
  • two of the at least one shafts or stretches can be arranged quasi-parallel.
  • the at least one route - or both of the two routes mentioned - can be arranged in the direction of sweeping of an oil-carrying layer.
  • One or more holes provided for the conductor between the pit structures may be arranged at an inclination of the fall line or in the levitation direction of the oil bearing layer.
  • a first of the at least one route can be arranged in the ridge rocks of an oil-bearing layer and a second of the at least one route in the brine rocks of the oil-carrying layer.
  • the pit construction may be provided in an oil bearing layer of the deposit and / or in by-products of the deposit.
  • the provision in the secondary rocks may preferably be formed such that a first of the at least one route in the ridge rocks of an oil-bearing layer and that a second of the at least one route in the brines of the oil-carrying layer (5) are arranged.
  • At least two further quasi-parallel bores can be arranged in the oil-carrying layer with an intervening gap.
  • the design according to the invention further includes, in addition to the above explained as a structural arrangement ideas, the necessary construction steps - ie drilling holes, digging, drilling and insertion of shafts and stretches including required static stabilization measures, the insertion of the conductor in the Drilling or mine construction (routes or shafts).
  • the operating methods for the arrangements described above are to be understood as belonging to the invention or as a further development thereto. In particular, this applies to the operation of the installed underground conductor by applying the conductor with AC voltage, preferably for obtaining the - especially hydrocarbon-containing substance.
  • the method for introducing heat into a geological formation, in particular into a deposit which is present in a geological formation, in particular for obtaining a hydrocarbon-containing substance, in particular bound petroleum in an arrangement described above can be made in time after a flow through the current-carrying conductor Increasing the temperature of a heated zone of up to 120-140 ° C, the heated zone with an aqueous fluid medium comprising water and preferably at least one glucan having a ⁇ -1,3-glycosidically linked main chain and ⁇ -1,6-glycosidically linked side groups to be flooded.
  • the glucan may preferably have a weight-average molecular weight of 1.5 * 10e6 to 25 * 10e6 g / mol.
  • inventions of the invention furthermore relate, in particular, to the following aspects, wherein concepts formulated as methods also disclose an arrangement for carrying out this method, or vice versa:
  • a first embodiment relates to a method for oil production by pit mining, the deposit can be digested mining down the vertical or inclined shafts / tunnels and the tracks can be driven as mine construction, at least two holes can be drilled in the oil-bearing layers in the holes the electrical wires that make up the induction loop form, can be laid, the deposit inductively heated and the petroleum can be promoted with reduced viscosity, at least one mine can be drilled in the oil-bearing layer or in the adjacent rocks of the oil-bearing layer and - especially from the surface - at least two holes with quasi-horizontal , Quasi-parallel sections can be drilled to the junction of the pit construction from one side, the axes of the quasi-horizontal borehole sections quasi-perpendicular oriented to the axis of the mine and the electrical lines in the two holes and in the mine can be laid with a loop.
  • the holes may be drilled at least in two rows, the rows of holes may be positioned to the left and right of the pit construction axis, and the pit may be crossed by quasi-horizontal wellbore sections from both sides.
  • the inductor can be energized until an increase in temperature of the heated zone in the reservoir to up to 120 ° C or up to 140 ° C. After this temperature increase of the heated zone, the heated zone can be flooded with aqueous fluid medium.
  • this fluid medium may comprise at least one glucan (G) having a ⁇ -1,3-glycosidically linked main chain and ⁇ -1,6-glycosidically linked side groups, the glucan having a weight average molecular weight Mw of 1.5 * 10e6 25 * 10e6 g / mol.
  • the flood medium can be pressed into the deposit from the mine workings.
  • a first horizontal bore can be used as an injector and another horizontal bore as a production well.
  • At least one pit can be drilled in the oil-bearing layer or in the secondary rocks of the oil-bearing layer and the bores are drilled with quasi-horizontal, quasi-parallel sections to the junction of the mine from one side, the axes of the quasi-horizontal borehole sections quasi-perpendicular to the axis of Mining can be oriented and the electrical lines in the two holes and in the mine can be laid with the formation of a loop.
  • the holes may be drilled at least in two rows, wherein the rows of holes can be positioned to the left and right of the pit construction axis and the mine can be crossed from both sides with quasi-horizontal wellbore sections.
  • a frequency generator can be provided, which feeds the inductor loop with a frequency between 1 kHz and 500 kHz.
  • the frequency generator may be designed explosion-proof in a special embodiment.
  • the ends of the induction loop can be connected in a specially arranged, separate explosion-proof terminal box, which is sealed against the frequency generator explosion-proof and sealed.
  • the frequency generator can be designed as a converter with power semiconductors. These can preferably be water-cooled and recooled via a special recooler via the mine water.
  • thermosiphon if no recooling medium is provided, a heat pipe or a thermosiphon be installed, which is an explosion-proof Cooling allowed and works independently of an external cooling medium.
  • the inverter can be designed in a special design, which is containerized weatherproof and in which the power components are mounted shockproof.
  • the invention further relates in one embodiment, a method for oil production by pit mining, the deposit mining can be digested, abteuft the vertical or inclined shafts / tunnels and the tracks can be driven as mine work, the holes can be drilled in the oil-bearing layers, in the holes, the electrical lines that form the induction loop, can be laid, the deposit inductively heated and petroleum can be promoted with reduced viscosity, at least two quasi-parallel mine structures can be driven in the oil-bearing layer or in the adjacent rocks, at least between the mines two continuous quasi-parallel holes can be drilled in the holes, the induction loop can be laid, wherein the initial portion and the end portion of the induction loop can be arranged in a pit and a part d he induction loop in the other pit construction between two bore entrances can be freely laid.
  • the mine in which the starting portion and the end portion of the induction loop are arranged, can be connected by a quasivertikale bore with a top.
  • a quasivertikale bore with a top.
  • sections of the induction loop or electrical leads for connecting the induction loop to the frequency generator or the electric power source can be laid.
  • the electrical conductor may be formed as an induction line so that he high-frequency current, loss as Operated resonant circuit, can carry. Since both ends are preferably connected to the frequency generator, the induction line forms an induction loop. The technical realization of the electrical line is performed as a resonant circuit.
  • the frequency generator can be designed as a frequency converter, which converts a voltage having a frequency of 50 Hz or 60 Hz from the mains into a voltage with a frequency in the range of 1 kHz to 500 kHz.
  • the frequency converter can be installed on a day-to-day basis. Alternatively, the frequency converter can be placed in a pit.
  • the two quasi-parallel mine structures can preferably be ascended at different depths.
  • the start portion and the end portion of the induction loop may be located in the pit that is higher than the second pit.
  • At least one non-continuous production well can be drilled from a mine that connects the heated reservoir zone to one of two quasi-parallel well structures.
  • At least one production well may preferably be drilled in the storage zone heated by the induction loop.
  • At least one non-continuous injection well from a mine can be drilled between two continuous quasi-parallel bores in which the induction loop is arranged.
  • the through holes in which the returning or the supplying electrical Conduction of the induction loop are laid, are used as production wells.
  • the hole can be used simultaneously or in succession for the induction loop and for the removal of production.
  • the freed from the electrical line bore can be used as a production well.
  • the freed from the electrical line bore is used as injection hole.
  • the return or the feeding electrical line of the induction loop can be removed from a bore and routed in an adjacent through bore.
  • the orientation of the holes is carried out according to the geological conditions.
  • the two quasi-parallel mining structures can be driven in the direction of strike of the oil-bearing layer and the through-holes drilled in the dip or in the levitation of the oil-bearing layer.
  • a mine in the ridges of the oil bearing layer and the second mine in the brines of the oil-bearing layer can be driven.
  • the oil deposit can be developed by disc removal and opposite to the direction of fall (floating disturbance), whereby for each disc two quasiparallel pits can be driven.
  • Drilling holes are drilled in the oil bearing layer and a gap is formed between the additional holes.
  • Continuous gaps can be formed between additional holes with a Seilschrämetic.
  • the mining structures can be ascended at least in two conveying horizons, driving through passages in each conveying horizon between the mining structures, and connecting the through-holes with through-holes bored in the oil-bearing layer.
  • the previous embodiments are directed essentially to the heating for the promotion of present in the deposit petroleum or other carbonaceous substances.
  • the method according to the invention can also be used in other environments or fields of application, mining, tunneling and / or construction. For example, by heating induction-excitable substances, recovery of e.g. supported by metals from ore deposits.
  • the underground leaching is a well-known and widely used technology in the mining of many metals such as uranium, gold, copper, cobalt.
  • different aqueous solutions eg weak solution of sulfuric acid
  • the solutions filter through the porous or fissured rocks / ores.
  • the oxidizing solution mobilizes the metals, with the efficiency of mobilization and / or leaching highly dependent on the temperature of the reservoir and / or the solution.
  • the use of the described device allows the temperature increase directly in the ore deposit, which reduces the leaching time and increases the yield.
  • the figures show an oil reservoir - hereinafter also reservoir, production layer or merely referred to as reservoir - with highly viscous petroleum or bitumen or heavy oil (for example, a dynamic viscosity, ie viscosity, from 200 to 1000000 cP, where cP stands for centi-poise, and wherein the values given in the SI system correspond to 0.2 to 1000 Ns / m 2 ), which, for example, lies at a depth - also referred to as depth in the mining industry - below the earth's surface of 50 to 1200 meters.
  • This oil deposit should be open to mining in the figures or be, ie it is developed for mining by means of mine construction and includes shafts and routes.
  • a mine is to be understood as a mine construction in mining, with which the deposit is opened up from the surface - above ground. Manholes serve to transport people and material.
  • shafts for the promotion of degradation products - eg serve the hydrocarbonaceous substance to be pumped, especially petroleum - as well as the ventilation or fresh air supply.
  • a shaft is, in particular, significantly larger in size than a diameter of a current-carrying conductor over which an electromagnetic field is to be built up in the underground during operation.
  • a shaft runs vertically or inclined to the vertical in the underground, ie in the geological formation.
  • a mining mines which is designed as a largely horizontal or slightly inclined, elongated cavity and adjacent to the deposit or passes through the deposit. Routes can be connected to other routes and are protected by shafts.
  • FIG. 1 schematically shows a simplified structure of a simple pit construction as a section in plan view.
  • Two shafts 1 are provided to connect to the surface. Furthermore, distances 2, 3, 4 are provided in the illustrated plane.
  • the routes 2 are preferably available for access in the deposit underground. Lanes 3 and 4 are preferably substantially parallel stretches that enclose or penetrate a potential oil-bearing layer.
  • the surrounding area may be referred to as reservoir block 12 as a deposit according to the invention and preferably comprises fractions of petroleum.
  • the vertical or inclined shafts 1 are sunk into the ground - that is driven into the subsurface mining.
  • the routes 2, 3, 4 are created as a further mine in the underground.
  • the mine construction - ie the shafts 1 and the Lines 2, 3, 4 - are preferably positioned or ascended in secondary rocks of oil-bearing layers or directly in the oil-carrying layer. Conventional mining equipment and machinery can be used for this.
  • the mine structures can be used for the ventilation of the mine construction network - ie the supply of air -, the transport of materials and the oil to be demanded.
  • two substantially parallel sections 3 and 4 are created in the underground.
  • the routes 3, 4 can be horizontal or inclined.
  • the stretches 3, 4 should preferably be erected or raised in the oil-bearing layer or in the adjacent rocks - next to the oil-bearing layer.
  • At least two continuous quasi-parallel bores 6 are drilled into which the electrical line can be laid.
  • the continuous quasi-parallel holes 6 are after FIG. 1 Underground starting from one track - eg track 3 - and ending in another track - eg track 4 - drilled.
  • Conventional mobile mining drilling rigs can be used for this.
  • the cost of the construction of the holes 6 are in this case much lower than the possible drilling costs when drilling these holes directly from the surface, especially because only a straight hole is sufficient and drilling a curve is not needed.
  • FIG. 1 is a section AA transverse to the routes 3 and 4 and indicated along the bore 6, which is now in FIG. 2 is considered further.
  • the routes 3 and 4 are arranged in the underground. These stretches can be in a horizontal plane (not shown) or as in FIG. 2 indicated to be arranged at different depths. Between the distances 3 and 4 are the holes 6 - in section of FIG. 2 only one hole 6 can be seen - provided to install through it an inductor cable.
  • the distance between the routes 3 and 4 can be, for example, from 20 to 1000 meters wide.
  • the two quasi-parallel sections 3 and 4 may be arranged in the direction of the direction of the oil-bearing layer 5 and the holes 6 drilled in the direction of incidence or slippage of the oil-bearing layer 5 as a connection between the sections 3 and 4 become ( Fig. 2A ).
  • the two quasi-parallel sections 3 and 4 can be built directly in the oil-bearing layer 5 (see. Fig. 2A ), especially when the rocks of the oil-bearing layer are stable and gas excretion from the rocks of the oil-bearing layer 5 is low, and the oil is highly viscous and does not escape under the forces of gravity and bearing pressure in the routes 3 and 4.
  • One or both of the two quasi-parallel sections 3 and 4 can also be built in secondary rocks 18 above, below or next to the oil-bearing layer 5 (cf. Figs. 2B and 2C ), which are often more stable than the rocks of the oil-bearing layer 5.
  • FIG. 3A Based Fig. 3A is now out for one Fig. 1 and 2 Known arrangement of lines 3 and 4, and holes 6 in a plan view of a largely horizontal sectional plane schematically illustrates how an inductor cable can be installed and what physical effects arise during operation.
  • an electrical conductor 7 is laid, which is designed as a conductor loop.
  • the electrical conductor 7 is designed as a so-called inductor and is operated in operation with AC voltage, so that builds up around the conductor 7, an alternating electromagnetic field, which in turn stimulates eddy currents in the naturally existing electrical conductivity of the reservoir, so that Joule heat generated - ie in the reservoir block 12 - located bound oil or other liquids are thus heated indirectly or directly.
  • the conductor 7 preferably consists of a sequence of inductively and capacitively acting elements which form a series resonant circuit formed as a loop whose ends are connected to the frequency generator which energizes the loop.
  • the electrical conductor 7 forms a conductor loop in which a substantially straight start section 71 comes to rest in the section 4, then continues over a bend 74 into a predominantly straight second line section 75. This second line section 75 is guided in one of the bores 6.
  • the conductor 7 is then positioned over a further curvature 6 by a third largely straight line section 73 in route 3.
  • a transition to a substantially straight fourth line section 76 takes place, which comes to rest within a further bore 6.
  • Via a further curvature 74 the transition into the original path 4 takes place, in which an end section 72 of the conductor 7 is arranged. In this way, an almost completely closed conductor loop is formed.
  • the frequency generator which is to be attached to the start section 72 and to the end section 71. This can be done within the course 4.
  • the conductor 7 may be connected to the surface or inwardly by a substantially vertical bore 8 by means of two further conduit sections which adjoin the initial section 72 and the end section 71 another mining level are performed, where in turn the frequency generator can be arranged.
  • the conductor 7 is laid in the holes 7 which are provided explicitly for the conductor 7, wherein the start section 71 and the end section 72 of the induction loop of the conductor 7 are arranged in section 4 and released there can be moved. Furthermore, the third line section 73 of the induction loop is laid freely in the path 3 arranged quasiparallel to the section 4 between the two bore entries of the bores 6.
  • the distance between the continuous quasi-parallel bores 6 may for example be in the interval of 10 to 200 meters.
  • Typical distances between the return conductors - the second line section 75 is regarded as a forward conductor and the fourth line section 76 as a return conductor - which form the induction loop of the conductor 7 are 5 to 60 m with an outer diameter of the conductor 7 of 4 to 50 cm ,
  • the track is 4 in Fig. 3A in which the initial portion 71 and the end portion 72 of the induction loop are arranged, connected by a quasivertikale bore 8 with a top.
  • electrical leads 10 shown in FIG Fig. 8 ) for the connection of the induction loop to the electric power source or the frequency generator 11 (see Fig. 8 ).
  • the vertical bore 8 can also be formed as a shaft 1.
  • the electrical leads 10 for the connection of the induction loop can thus be laid in the shaft 1.
  • the electrical leads 10 may also be formed as an inductor.
  • the electrical Feeders 10 may be formed as a cable with few losses, the first in the Fig. 3A Plane becomes an inductor that generates a significant electromagnetic field.
  • the frequency generator 11 or the frequency converter can also be placed underground in a mine, e.g. in route 4.
  • the frequency generator 11 preferably has an explosion-proof and / or weatherproof design.
  • a hole 8 can be provided for each storage block 12 or per conductor loop.
  • a bore 8 may be provided for many conductor loops and / or for many reservoir blocks 12.
  • an alternating electric field is formed around the conductor 7, which excites eddy currents in the naturally existing electrical conductivity of the soil surrounding the conductor and thus inductively heats the soil by generating Joule heat.
  • This heating zone 13 as surrounding soil is also in Fig. 3A shown, wherein the heating does not adjust only in the illustrated sectional plane, but in a three-dimensional volume.
  • the two quasi-parallel routes or mine structures 3 and 4 can, as already in relation to Fig. 2 explained, are arranged in the different depths, that are driven at different Teufe, wherein the initial portion 71 and the end portion 72 of the induction loop 7 in the higher of the two sections 3, 4 can be arranged.
  • the different depth of the routes 3 and 4 (as in Fig. 2 shown) favors the inflow of oils warmed up in reservoir block 12 through the wells and fissures in the deeper mine structures where the oil is collected and will continue to flow to a so-called swamp - a collection point.
  • a conductor 7 may have a longitudinal inductance of 1.0 to 2.7 ⁇ H / m (micro Henry per meter length).
  • the cross-capacitance coating is, for example, 10 to 100 pF / m (pico Farad per meter length).
  • the characteristic frequency of the array is due to the loop length and shape and the transverse capacitance across the inductor loop.
  • the conductor loop or induction loop acts as an induction heater in operation to introduce additional heat into the deposit.
  • the active area of the conductor may describe a nearly closed loop (ie, an oval) in the substantial horizontal direction within the deposit.
  • the active area may be adjoined by an end area, possibly located above ground.
  • the above ground located portions of the beginning and end of the conductor can be electrically connected to a power source - a frequency generator - contacted. It is preferably provided that the line inductance of the conductor is compensated in sections by discrete or continuously executed series capacitances. It can be provided for the line with integrated compensation that the frequency of the frequency generator is tuned to the resonance frequency of the current loop.
  • the capacitance in the conductor can be formed by cylindrical capacitors between a tubular outer electrode of a first cable section and a tubular inner electrode of a second cable section, between which a dielectric is located. Likewise, the adjacent capacitor is formed between the following cable sections.
  • the dielectric of the capacitor is chosen so that it meets a high dielectric strength and high temperature resistance.
  • the entire electrode may already be surrounded by an insulation.
  • the insulation against the surrounding soil is advantageous in order to prevent resistive currents through the ground between the adjacent cable sections, in particular in the region of the capacitors.
  • the insulation furthermore prevents a resistive current flow between the forward and return conductors.
  • tubular electrodes can be connected in parallel.
  • the parallel connection of the capacitors can be used to increase the capacitance or to increase its dielectric strength.
  • a compensation of the longitudinal inductance can take place by means of predominantly concentrated transverse capacitances: Instead of introducing more or less short capacitors as concentrated elements in the line, and the capacitance - can be a two-wire line such.
  • B. provide a coaxial line or multi-wire cables anyway over their entire length - are used to compensate for the L jossinduktterrorismen.
  • the inner and outer conductors are alternately interrupted at equal intervals, thus forcing the flow of current through the distributed transverse capacitances.
  • the structural design of the conductor loop can be made as a cable design or as a solid conductor design. However, the design is irrelevant to the electrical operation described above.
  • a frequency generator for driving the electrical conductor is preferably designed as a high-frequency generator.
  • the frequency generator can be constructed in three phases and advantageously include a transformer coupling and power semiconductors as components.
  • the circuit may include a voltage impressing inverter.
  • Such a generator may require operation under resonant conditions for its intended use to achieve reactive power compensation. If necessary, the drive frequency is suitably adjusted during operation.
  • the following components can be present to control the conductor: Starting from the 3-phase AC mains voltage source z. B. 50Hz or 60 Hz, for example, a three-phase rectifier is controlled, which is followed by a DC link with capacitor, a three-phase inverter, which generates periodic square wave signals suitable frequency. Via a matching network from inductors and capacitors inductors are driven as output. A waiver of the matching network, however, is possible if the inductor is designed as an induction loop, which allows the adjustment of the required resonant frequency due to their inductance and the capacitive coating.
  • the described frequency generators can basically be used as voltage-impressing power converters or, accordingly, as current-impressing power converters.
  • the temperature in the heating zone 13 depends on the introduced electromagnetic power, which consists of the geological and physical (eg electrical conductivity) parameters of the deposit, as well as the technical parameters of the electrical arrangement, in particular consisting of conductor 7 and the high-frequency generator 11 , results.
  • This temperature can reach up to 300 ° C and is adjustable by changing the current through the inductor loop.
  • the regulation takes place via the frequency generator 11.
  • the electrical conductivity of the deposit can be determined by additionally injecting water or another fluid, e.g. As an electrolyte can be increased.
  • a typical temperature profile is in FIG. 3B shown.
  • the ordinate indicates the temperature T
  • the abscissa is the local position in the deposit
  • the dashed lines representing the nearest points to an inductor portion
  • the inductor portions of the forward and return conductors being spaced apart.
  • the temperature profiles shown correspond to the arrangement Fig. 3A , In the upper diagram, a control of the conductor 7 took place over a period of time, initially no removal of the heated fluids having taken place.
  • the temperature development initially occurs due to the induction of eddy currents in the electrically conductive layers of the reservoir block 12.
  • temperature gradients that is, places of higher temperature than the original reservoir temperature (the original reservoir temperature corresponds to the zero value of the ordinate axis in the diagram).
  • the places of higher temperature arise where eddy currents are induced.
  • the starting point of the heat is therefore not the induction loop or the electrical conductor, but it is the eddy currents induced by the electromagnetic field in the electrically conductive layer. Due to the temperature gradient that occurs over time, heat conduction also occurs depending on the thermal parameters such as thermal conductivity, which compensates for the temperature profile. With a greater distance from the conductor 7, the strength of the alternating field decreases, so that only a lower heating is possible there.
  • the lower diagram in Fig. 3B shows the temperature history at a time when the extraction of the oil has already started.
  • the temperature in the reservoir has been compensated by heat conduction.
  • the design of the electrical arrangement is therefore preferably chosen so that the penetration depth of the electromagnetic field typically corresponds to half the distance of the horizontally formed inductor conductor. This ensures that the electromagnetic field of a forward and return conductor of the conductor 7 is not compensated and on the On the other hand, the number of holes in relation to the thickness of the reservoir can be kept optimally low.
  • the electromagnetic field reaches electrically conductive layers further away from the inductor cable and induces eddy currents there.
  • the advantage is that it is a self-penetrating effect, which means that the absolutely introduced power into the reservoir can always be kept constant, eg. In the range of a few 100kW to several mega watts, e.g.
  • the arrangement for inductive heating of the deposit which in the Figures 2 and 3 is shown is only one possible variant.
  • Non-continuous means that the production well 14 is a kind of blind hole, which starts in contrast to the holes 6 of the track 4 but does not end in the track 3.
  • the production bore 14 can be equipped with a delivery pipe (not explicitly indicated in FIG Fig. 4 ).
  • the delivery pipe is intended to receive the fluent fluid including the oil and transported away.
  • the number of production wells 14 depends on the dimensions of the reservoir block 12.
  • Fig. 4 an installation of a second conductor 77 is indicated, which is laid in two further holes 6, wherein the distance between the next coming line sections of two adjacent conductors 7 and 77 should preferably be at least twice the distance of the penetration depth of the alternating field.
  • the oil flows due to reduced viscosity in the production wells 14 and in each case installed delivery pipe.
  • the flow of oil can be assisted by injecting fluids (water, water with additives, steam).
  • the flooding media can be simultaneously injected into the two through holes 6 defining the reservoir block 12. Injecting the fluids into the two through holes 6 may take place during the heating of the reservoir block 12 and / or after the termination of the energization of the conductor 7.
  • a packer 15 When injecting an output of the through holes 6 with a packer 15 is isolated as a blocking element (see. Figure 5 ). Injecting the fluids - in Fig. 5 indicated by arrows - after heating is particularly effective because the highly fluid made heavy oil can be displaced in this way easier. Also is in Fig. 5 indicated by further arrows the removal of the oil in the production pipe.
  • each reservoir block 12 (at low reservoir depth) may be connected to the surface 9 through a vertical bore 16. This is in Fig. 8 shown.
  • the bore 16 meets the heating zone 13 in the oil-bearing layer 5 and may be used for fluid flooding or oil production.
  • the one or more packers 15 may be installed on the higher-elevation side 4 as shown in the figures. Possibly. however, it may be advantageous to install the packer 15 or packers on the side of the lower-lying section 3.
  • Fig. 7 Between two continuous quasi-parallel holes 6, in which the induction loop of the conductor 7 is laid or laid to a previous period, at least one non-continuous injection hole 17 - provided for an injection pipe - drilled as a blind hole from one of the routes 3 or 4.
  • the pressing of the flood media into the injection bore 17 preferably begins after reduction of the oil viscosity in the reservoir block 12.
  • the returning or the feeding electrical line of the induction loop of the conductor 7 is preferably removed from a bore 6 and laid in the adjacent through hole 6 (dashed in FIG Fig. 4 indicated).
  • the liberated from the electrical line bore 6, however, can be used as a production well or injection well.
  • Fig. 8 becomes analogous to Fig. 2 a lateral section of a deposit shown schematically, wherein in the routes 3 and 4 and in the bore 6 of the conductor 7 is introduced. Furthermore, the conductor 7 is connected via the electrical leads 10 within the vertical bore 8 to the surface 9 of the frequency generator 11.
  • the vertical bore 16 is provided, which allows a fluid from the surface to the oil-bearing layer 5 to be transported and injected there.
  • a mine construction consisting of the routes 3 and 4 is built so that the route 4 in the ridges of the oil-bearing layer 5 - ie in the mountains above the oil-bearing layer 5 - and the second distance 3 in the sole rocks the oil-carrying layer 5 - ie below the oil-bearing layer 5 - are built (see. Fig. 9A ).
  • the routes 3 and 4 are preferably ascended above the oil-water contact at the same altitude and the oil deposit is developed by disc removal and opposite to the direction of fall (floating disturbance).
  • Fig. 9B is a plan view corresponding to the section BB in vertialer height of the distances 3 and 4 and the bore 6 is shown. It is made clear that an oil-bearing layer 5 as shown can also be curved or can take any shape.
  • Fig. 10 shows Fig. 10A analogous Fig. 2 a vertical section parallel to one of the holes. 6
  • Fig. 10B shows a matching vertical section.
  • Fig. 10C shows an alternative embodiment to 10B, which does not Fig. 10A matches.
  • the holes 19 and 20 are in a vertical surface (see Figs. 10A and 10B ) or in the area of the direction of incidence of the oil-carrying layer 5 (see Fig. 10C ) drilled.
  • a rope 21 of a Seilschrämauss 22 is laid and formed a column 23 in the oil-bearing layer 5 by sawing.
  • the distance between holes 19 and 20 is 1-10 meters.
  • Correspondingly wide is also the column 23, the continuous or not can be formed continuously between mine structures 3 and 4.
  • Fig. 10A begins the column 23 at distance 4 and ends, as far as the Seilschräm réelle 22 has penetrated so far.
  • the gap 23 thus becomes longer during operation of the cable cutting device 22.
  • the column 23 extends starting from route 4 in the direction of the route 3.
  • a Seilschräm réelle 22 is usually used mainly in coal mining and now according to this embodiment, for oil extraction. Bitumen and high-viscosity oil often accumulate in geological strata with strengths smaller than the strength of the coal, e.g. B. in little cemented sand.
  • the oil of the deposit acts like a lubricant in the oscillations of the rope 21 in the bores 19 and 20.
  • the friction forces of the rope 21 are substantially reduced and the energy of the Seilschräm réelles 22 is mainly used for cutting / sawing the oil-bearing layer 5.
  • the mines are at least in two funding horizons - ie different depth - moved up in adjacent rocks.
  • routes 3 and 4 are created as before.
  • the further sections 31 and 41 are arranged in a similar manner in the ground in a second level.
  • Between the pairs of tracks 3, 4 and 31, 41 in each funding horizon each cut 24 mainly and preferably in a horizontal plane, for example, at a distance 20-50 meters from each other.
  • the burrs 24, which are built in different winninghorizonten are also connected to through holes 6.
  • the burrs 24 - which also represent a distance - traverse the oil-bearing layer 5.
  • the burrs 24, which are built in a conveying horizon, are connected to each other by means of continuous transverse to the slits 25 bores.
  • a conductor loop is then installed in a first bore 25 in the first delivery horizon, in a second bore 25 in the second delivery horizon and in two holes 6. This is in Fig. 12 which represents a section along the plane CC, wherein the section CC is again performed in the inclined plane of the holes 6.
  • the holes 24 and 6 (see Fig. 12 ) introduced induction loop of the conductor 7 is operated again in operation for the heating of the deposit, in particular the oil-bearing layer 5.
  • Fig. 13 is only a distance 2 - ie a pit - provided in which again a section of the conductor 7 comes to rest.
  • the remaining sections of the conductor 7 are, however, all carried out in specially provided for the conductor 7 holes 66, wherein in contrast to the previous embodiments, a bore 67 is provided by the surface 9, which in addition to a substantially vertical portion after a bend 68 in a essentially horizontal extent of the bore 69 passes.
  • the hole 69 ends in the distance 2.
  • the conductor loop of the conductor 7 thus follows from the surface 9 of the holes 67, the curvature 68, the bore 69 and a crosspiece 70 in the distance 2, and again by another of the holes 69, a another bend 68 and another bore 67 to the surface 9.
  • a frequency generator not shown.
  • track 2 for the conductor loop allows a conductor loop to be laid which has a small radius of curvature in the transition between bore 66 and track 2 which is significantly less than a curvature made possible by a drill head.
  • the conductor loop kinks at this point.
  • the holes can be essentially limited to a respective curved point, whereby the drilling process can be easily performed.
  • Fig. 14 two conductor loops 100 and 101 are installed, each of which has a conductor section 70 in a section 2 as just described. These conductor portions 70 may be formed so as not to emit electromagnetic waves, so that the conductor loops 100 and 101 do not adversely affect each other.
  • a conductor loop 102 shown consisting of 4 holes from the surface, each with two holes meet from opposite sides in the distance 2.
  • Fig. 15 now shows the representation of Fig. 14 in a vertical section.
  • a connection is made from the surface 9 into the oil-bearing layer 5.
  • a bend of the shaft takes place in a substantially horizontal extension.
  • the now horizontally extending shaft now ends in the route 2, which is also located in the oil-bearing layer 5, wherein the route 2 can in turn be connected to a vertical shaft 1.
  • Fig. 16 now shows a slightly different view of the Fig. 14 in a vertical section, with two routes 2 are provided, one above the oil-bearing layer 5 and below the opening layer 5.
  • both sections 2 are vertically above one another and connected to a shaft 1 with each other.
  • the bore for the inclined shaft 80 is again made obliquely from the surface 9 into the oil-bearing layer 5. Now takes place after a curvature of a connection of the shaft to one of the routes 2 such that the shaft extends substantially straight and in a straight line with the routes 2 is connected.
  • a conductor loop is installed in this hole, it runs as far as possible in the desired area of the oil-bearing layer 5 and only in the edge region near the track or in the feed line from the surface outside this zone.
  • Fig. 16 a first implementation is disclosed in which the line 2 is arranged above the oil-carrying layer 5, and a second implementation in which the line 2 is arranged below the oil-carrying layer 5.
  • an obesity installation of the frequency generator which feeds the inductor loop with a high-frequency current is possible.
  • an underground installation is possible.
  • special requirements for explosion protection and / or cooling and / or weather protection should preferably be considered in underground installation of the frequency generator.
  • converters are cooled via existing water connections via water / water recoolers or in the air via water / air recoolers.
  • the forward and switching losses of the power semiconductors must be cooled so that they do not overheat.
  • Underground after appropriate heating of the deposit may be high ambient temperatures, high humidity and possibly a lack of fluid recooling medium, such as mine water prevail. Therefore, it is necessary to use a special embodiment which dissipates the explosion explosion proof and weatherproof.
  • a thermosiphon or a heat pipe can be used, which can work as an absolutely closed cooling system.
  • the working medium of the closed cooling circuit which can be based on evaporation for the removal of heat and re-condensation, requires a cold end in which the cooling medium is re-condensed.
  • an electrically operated heat pump can be used.
  • a working medium in the cooling circuit media come into question, which evaporate at atmospheric pressure between 60 ° C and 120 ° C, eg water.
  • a designated terminal box - a terminal box - for the connection of the forward and return conductors explosion proof and sealed run by the inverter, so that no explosive pit gases can penetrate, due to the non-excludable partial discharges due to the existing electrical voltages of up to several kiloVolt (kV) would ignite.
  • kV kiloVolt
  • the presented arrangements and methods are particularly advantageous for a bitum deposit z.
  • oil viscosity 100,000cP It could be stored at a depth of 150-200 meters below the surface.
  • the deposit may be formed by an oil-bearing layer with a thickness of 20 - 30 meters and an angle of incidence of 25 - 30 °.
  • the oil can, under the given conditions in the layer at a temperature of 8 ° C, be immobile or slightly mobile for high viscosity.
  • the oil-bearing layer can be made up largely of sand with a low degree of cementation.
  • the Surface may be partially built up over the deposit contour.
  • two vertical manholes can be drilled at the boundary of the reservoir contour.
  • a hole from the surface is not needed.
  • the filling systems as well as the transport and weathering sections can be built in the secondary rocks of the oil-bearing layer.
  • two lines can be run parallel to each other with a distance of 200 meters directly in the oil-bearing layer. Between these pit structures continuous parallel holes can be drilled at a distance of 20-30 meters.
  • the holes are provided with piping, in particular made of plastic and laid therein at least in two adjacent holes, the electrical lines that form the induction loop.
  • At least one impact-resistant frequency generator can be installed. After heating the reservoir section, the previously used induction loop can be removed and the petroleum can be pumped with reduced viscosity.
  • the invention is particularly advantageous if shafts and / or sections are already present and now liquefiable but highly viscous oil stocks are to be extracted.
  • the inclusion of the existing shafts and / or tracks allows to install a conductor loop with a simple drilling technique and a simpler Borhwerkmaschine, since for the most part only just drilled or limited to a single curvature per hole.
  • the invention is particularly advantageous for conveying heavy oil.
  • the invention is particularly advantageous for conveying oil bound in sand layers, wherein the sand layers of rock and rock can be at least partially limited.
  • the sand layers may be solid due to cementation.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation vorliegenden Lagerstätte (12), insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus der Lagerstätte (12), wobei in der geologischen Formation mindestens ein unterirdischer Grubenbau (1,2,3,4) bergmännisch hergestellt ist und der Grubenbau (1,2,3,4) mindestens einen Schacht (1) und/oder mindestens eine Strecke (2,3,4) umfasst. Ein elektrischer Leiter (7) ist zumindest teilweise in der geologischen Formation eingebracht. Der Leiter (7) verläuft dabei in einem ersten Leiterstück (73) innerhalb des Grubenbaus (1,2,3,4). Der Leiter (7) weist weiterhin zumindest einen Leiter-Abschnitt (75, 76) auf, der derart ausgebildet ist, dass im Betrieb ein elektromagnetisches Feld auf das zum Leiter-Abschnitt (75, 76) benachbarte Erdreich (13) mittels elektromagnetischer Induktion einwirkt, so dass eine Temperaturerhöhung und somit eine Verringerung der Viskosität einer im benachbarten Erdreich (13) vorliegenden Substanz bewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation vorliegenden Lagerstätte, insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz - insbesondere Erdöl - aus der Lagerstätte, wobei eine Erschließung der Lagerstätte mit Schächten, Stollen, Strecken oder anderen Grubenbauten erfolgt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Gewinnung von viskosen, hochviskosen und bitumenartigen Erdölen.
  • Es ist bekannt, hochviskose und bitumenartige Erdöle - so genannte Ölsande - im Tagebau abzubauen. Dies erfolgt häufig in Regionen, in denen solche Lagerstätte aufgeschlossen bzw. von weniger als 75 m Sediment bedeckt sind.
  • Bei unterirdischen Lagerstätten, ab einer Tiefe von etwa 75 m, bedient man sich häufig so genannter "In situ"-Methoden. Das bedeutet, dass bei dieser Technik der Ölsand - also der Sand und das Gestein mit dem enthaltenen Öl - an Ort und Stelle verbleibt. Das Öl bzw. das Bitumen wird mittels verschiedener Verfahren vom Sandkorn getrennt und fließfähiger gemacht, damit es gefördert werden kann. Die "in situ"-Methoden haben üblicherweise das Prinzip, die Temperatur im Untergrund zu erhöhen und somit die Viskosität des gebundenen Öls bzw. des Bitumens zu verringern und es fließfähiger zu machen, um es anschließend abpumpen zu können. Die Hitzeinwirkung bewirkt insbesondere, dass sich langkettige Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens aufspalten.
  • Als Verfahren, die auf diesen Prinzipien beruhen, sind insbesondere SAGD ("steam assisted gravity drainage"), CSS ("cyclic steam stimulation"), THAI ("toe to heel air injection"), VAPEX ("vapor extraction process") bekannt.
  • Das am weitesten verbreitete und angewendete "in situ"-Verfahren zur Förderung von viskosen Öle und Bitumen ist das SAGD-Verfahren, das im Folgenden beispielhaft erläutert wird. Dabei wird Wasserdampf unter Druck durch ein innerhalb des Reservoirs horizontal verlaufendes Bohrloch eingepresst, wobei das Bohrloch dafür mit einem speziellen geschlitzten Injektionsrohr ausgestattet ist. Das aufgeheizte, geschmolzene und vom Sand oder Gestein abgelöste Bitumen/Schweröl sickert zu einem zweiten geschlitzten Rohr - das Produktionsrohr -, dass in einem etwa 5 m (Abstand von Injektor- und Produktionsrohr abhängig von Reservoirgeometrie) tiefer gelegenen horizontalen Bohrloch eingebracht ist und durch welches die Förderung des verflüssigten Bitumens/Schweröl erfolgt. Der Wasserdampf erfüllt dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig, nämlich die Einbringung der Heizenergie zur Verflüssigung, das Ablösen vom Sand, sowie den Druckaufbau im Reservoir, um einerseits das Reservoir technisch für einen Bitumentransport durchlässig zumachen (Permeabilität) und andererseits die Förderung des Bitumens zu ermöglichen.
  • Beim SAGD-Verfahren sind üblicherweise zwei technologische Phasen zeitlich nacheinander durchzuführen: Eine Dampf-Zirkulationsphase über mehrere Monate gefolgt von einer Produktionsphase (SAGD-Phase), wobei bei letzterem die Dampfeinbringung fortgeführt wird.
  • Während die vorstehend genannten Verfahren insbesondere für permeable Sande vorgesehen sind, gibt es auch Öllagerstätten, bei dem in gering oder teilweise permeablen Gestein hochviskose Öle und Bitumen eingeschlossen sind, bzw. sich Schichten aus permeablen und nicht permeablen Gestein abwechseln, so dass eine bergbauliche Erschließung denkbar ist.
  • Ein Verfahren bei bergbaulicher Erschließung ist beispielsweise aus dem Abstract der Patentanmeldung RU2268356 zu entnehmen, bei dem Dampf aus einem Bergbautunnel (Schacht) in eine Zone eingeleitet wird, um daraufhin Öl zu fördern.
  • Wird zur Erdölgewinnung durch Schachtabbau als Wärmeträger Dampf oder heißes Wasser verwendet, können sich folgende Nachteile ergeben:
    • Möglichkeit des Dampfdurchbruches in die Grubenbauten, was zum Verlust des Wärmeträgers führt und die Betriebssicherheit gefährdet,
    • Hohe Investitions- und Betriebskosten, die durch Bau/Erwerb und Betrieb der Anlagen für Dampfproduktion entstehen.
    • Hoher Aufwand zur Trennung des Öl-Wassergemisches und hoher Aufwand zur Wasseraufbereitung des produzierten Wassers.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für den Schachtabbau anzugeben, bei der die vorstehend genannten Nachteile in einem geringeren Umfang auftreten. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung eine Steigerung des Entölungsgrades der Lagerstätte zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation - d.h. im Untergrund - vorliegenden Lagerstätte, insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz - insbesondere Erdöl - aus der Lagerstätte, wobei in der geologischen Formation mindestens ein unterirdischer Grubenbau bergmännisch hergestellt ist und der Grubenbau mindestens einen Schacht und/oder mindestens eine Strecke umfasst. Die bergmännische Herstellung des Grubenbaus ist insbesondere für einen Schachtabbau bzw.
  • Untertagebau vorgesehen. Weiterhin ist ein elektrischer Leiter zumindest teilweise in der geologischen Formation eingebracht, wobei der Leiter in einem ersten Leiterstück innerhalb des Grubenbaus verläuft. Der Leiter weist darüber hinaus zumindest einen Leiter-Abschnitt auf, der derart ausgebildet ist, dass im Betrieb ein elektromagnetisches Feld auf das zum Leiter-Abschnitt benachbarte Erdreich mittels elektromagnetischer Induktion einwirkt, so dass eine Temperaturerhöhung und somit eine Verringerung der Viskosität einer im benachbarten Erdreich vorliegenden Substanz bewirkt wird. Bei dieser erwärmten Substanz handelt es sich insbesondere um die genannte kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere im Untergrund vorliegendes Erdöl.
  • Unter dem Ausdruck "Eintragen von Wärme" ist insbesondere ein Einbringen von Wärme bzw. das Erzielen einer Temperaturerhöhung zu verstehen, so dass sich eine höhere Temperatur innerhalb der Lagerstätte einstellt.
  • Die Temperaturerhöhung wirkt sich insbesondere auf organische Substanzen des benachbarten Erdreichs aus. Die Temperaturerhöhung ergibt sich weiterhin vorzugsweise dadurch, dass sich in elektrisch leitfähigen Schichten des Erdreichs aufgrund des elektromagnetisches Feldes Wirbelströme mittels Induktion ausbilden, welche daraufhin joulsche Wärme erzeugen, die eine Temperaturerhöhung und somit eine Verringerung der Viskosität der im Erdreich befindlichen Substanz bewirken.
  • Grubenbauten, d.h. Schächte, Strecken und Stollen, vorzusehen ist dabei insbesondere vorteilhaft, wenn im Untergrund zumindest anteilig feste Gesteinsschichten vorliegen, die zumindest so stabil sind, dass einfach derartige Grubenbauten eingebracht - im Fachvokabular auch als "aufgefahren" bezeichnet - werden können.
  • Als "Stollen" ist ein Grubenbau zu verstehen, der weitgehend waagerecht oder leicht ansteigend ausgebildet ist, wobei der Stollen an der Tagesoberfläche beginnt.
  • Als "Strecke" ist ein Grubenbau zu verstehen, der weitgehend waagerecht oder leicht ansteigend ausgebildet ist, jedoch nicht zwingend an der Tagesoberfläche beginnt sondern auch vollständig im Untergrund sein kann.
  • Strecken und Stollen sind somit üblicherweise unterirdische Gänge. Sie haben vorzugsweise dabei mindestens einen Querschnitt, dass Personal, Geräte oder abgeräumtes Erdreich durch die Strecke oder den Stollen passieren kann. Eine bloße Bohrung für ein Rohr soll dagegen nicht als Strecke oder Stollen verstanden werden.
  • Unter "benachbartem" Erdreich ist das direkt umgebende Erdreich um den elektrischen Leiter zu verstehen oder auch Erdreich mit einem Abstand zum elektrischen Leiter, sofern in dem Abstand noch das elektromagnetisches Feld des Leiters wirkt.
  • Der Begriff "Erdreich" ist als sandiges, eventuell verfestigtes, zementiertes Gestein als auch als felsiges Gestein zu verstehen, inklusive aller im Boden enthaltenen Stoffe, wie die zu fördernden kohlenwasserstoffhaltigen, öligen Bestandteile.
  • Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, als dass wegen bereits vorhandener bzw. vorher eingebrachter Grubenbauten - d.h. Schächte, Strecken und/oder Stollen - vereinfachte Bohrverfahren verwendet werden können, um den elektrischen Leiter sowie Drainageleitungen für das Fördern der fluiden Substanz, im wesentlichen bestehend aus Rohöl und Wasser, einbringen zu können. Der elektrische Leiter ist nämlich in der bevorzugten Ausführungsform als geschlossene ununterbrochene Schleife ausgebildet, wobei Hin- und Rückleiter an einen Frequenzgenerator angeschlossen werden können, der den elektrischen Leiter mit einer dafür vorgesehenen Frequenz bestromt. Beispielsweise kann für den Leiter eine überwiegend gerade verlaufende Bohrung vom/zum Schacht bzw. von der/zur Strecke angelegt werden. Weiterhin kann eine Bohrung für ein Produktionsrohr für das Wegleiten eines flüssigen Produktionsgutes vom bzw. zum Schacht bzw. Strecke durchgeführt werden. Dasselbe gilt für möglicherweise ebenfalls anzulegende Injektionsrohre für das Einleiten eines Fluids in den Untergrund, die ebenfalls in Bohrungen vom bzw. zum Schacht oder von der bzw. zur Strecke installiert werden können. Aufgrund der Einbeziehung von Schächten und Strecken für weiterführende Bohrungen können weitgehend gerade, krümmungsfreie Bohrungen für die Verlegung des Leiters durchgeführt werden. Die Schächte und Strecken können auch zum Sammeln und für den Abtransport des Produktionsgutes verwendet werden. Weiterhin kann in den Schächten und/oder Strecken der Frequenzgenerator oder weitere elektronische Komponenten für den Betrieb des elektrischen Leiters installiert werden. Zusätzlich erlauben die Schächte und Strecken, dass ein Abschnitt des Leiters in einem Schacht und/oder einer Strecke positioniert werden kann, insbesondere entlang der Erstreckung des Schachts und/oder der Strecke oder auch quer durch den Schacht und/oder der Strecke.
  • Darüber hinaus ermöglichen die Schächte und Strecken eine vereinfachte Installation des Leiters in Form einer Leiterschleife, die zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Leiter-Abschnitte aufweist, mit geringen Kurvenradien der Leiterschleife, weil die Kurve der Leiterschleife im Schacht und/oder Strecke erfolgen kann. Eine Bohrung von gekrümmten Radien im Erdreich kann somit vermieden werden bzw. die Anzahl von gekrümmten Bohrungen kann verringert werden. Eine gewünschte Schleife für den elektrischen Leiter wird vorzugsweise so gebildet, dass der elektrische Leiter durch eine Bohrung vom Frequenzgenerator in eine Strecke hingeführt wird, dort innerhalb der Strecke, evtl. mit einem Übergang zu einer weiteren Strecke, zur nächsten Bohrung geführt wird, welche wieder zurück zum Frequenzgenerator führt.
  • Neben der bereits erläuterten Anordnung betrifft die Erfindung auch ein Installationsverfahren, wobei im Untergrund mindestens ein Schacht und/oder mindestens eine Strecke für einen Schachtabbau angelegt wird. Weiterhin wird eine Bohrung für einen Leiter durchgeführt, in dem ein elektrischer Leiter zumindest teilweise in den Untergrund - d.h. in die geologische Formation - eingebracht wird.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Betriebsverfahren, bei dem für eine vorstehend genannte Anordnung der Leiter so betrieben wird, dass im Betrieb ein elektromagnetisches Feld auf das zum Leiter-Abschnitt benachbarte Erdreich mittels elektromagnetischer Induktion einwirkt, so dass eine Temperaturerhöhung und somit eine Verringerung der Viskosität der im benachbarten Erdreich vorliegenden Substanz bewirkt wird.
  • Hierbei wird - wie bereits erläutert - ausgenutzt, dass sich mittels elektromagnetischer Induktion in den elektrisch leitfähigen Schichten Wirbelströme ausbilden, welche joulsche Wärme erzeugen.
  • Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Leiter eingesetzt, den im Betrieb zielgerichtet ein elektromagnetisches Feld umgibt, so dass sich mittels elektromagnetischer Induktion ein umgebendes Erdreich erwärmt. Hierunter sind allerdings keine parasitären Effekte zu verstehen, die möglicherweise bei vielen elektrischen Leitern im Betrieb auftreten. Die elektromagnetische Induktion erfolgt erfindungsgemäß oberhalb einer Schwelle unterhalb der unvermeidlich Induktionsvorgänge als Nebenerscheinungen erfolgen.
  • Unter der elektromagnetischen Induktion sind insbesondere kein Widerstandsheizen (bzw. resistives Heizen) oder Mikrowellen-Heizen zu verstehen. Allerdings könnten zusätzlich zur Erfindung spezifische Einrichtungen zum derartigen Heizen eingesetzt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist ein erstes Leiterstück des Leiters in dem mindestens einen Schacht und/oder in der mindestens einen Strecke angeordnet. Dies kann so implementiert sein, dass der Leiter in diesem ersten Leiterstück keinen unmittelbaren körperlichen Kontakt zum Erdreich aufweist und nicht unmittelbar vom Erdreich umschlossen ist. Das erste Leiterstück kann frei im Schacht oder Strecke zu Liegen kommen. Hierdurch sind insbesondere kleine Kurvenradien des Leiters möglich. Darüber hinaus ist ein Zugriff auf den Leiter durch Installations- oder Bedienpersonal möglich.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung und des Verfahrens 'kann eine für die Installation des elektrischen Leiters vorgesehene mindestens eine Bohrung einen gekrümmten Abschnitt und einen quasihorizontalen Abschnitt aufweisen. Weiterhin kann die Bohrung im Grubenbau enden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein zweites Leiterstück des Leiters in einer Bohrung im Erdreich angeordnet sein und mit dem Erdreich in Berührung sein. Der Leiter kann dabei gemantelt sein und/oder die Bohrung kann verrohrt sein, so dass der Übergang des Leiters zum umgebenden Erdreich über diese Mantelung und/oder dieses Rohr und/oder Hohlräume im Erdreich erfolgt. Dabei ist zu verstehen, dass es sich hierbei nicht um einen thermischen oder elektrischen Übergang zwischen Leiter und Erdreich handelt, sondern nur um ein umgebendes Feld des Leiters.
  • Um eine ungestörte Wirkung der elektromagnetischen Strahlung vom elektrischen Leiter ins Erdreich zu gewährleisten, wird der Leiter insbesondere ohne ihn umgebende Verrohrung verlegt. Alternativ kann eine nicht-metallische Verrohrung verwendet werden. Darüber hinaus kann vorzugsweise eine Ummantelung des Leiters aus nicht-metallischem Material bestehen.
  • Vorzugsweise können zwischen zwei im wesentlichen parallelen - also quasiparallelen - Strecken zwei im wesentliche parallele Bohrungen durchgeführt werden, und der Leiter in die parallelen Strecken und die parallelen Bohrungen gezogen wird, so dass der Leiter eine Leiterschleife bildet. Dies kann vorzugsweise so durchgeführt werden, dass eine Leiterschleife mit einem ersten Leiter-Abschnitt in einer ersten Bohrung weitgehend horizontal verlegt sein kann und die erste Bohrung in einer weitgehend rechtwinklig dazu verlaufenden ersten Strecke enden kann, und weiterhin dass die Leiterschleife mit einem zweiten Leiter-Abschnitt in einer zweiten Bohrung weitgehend horizontal verlegt sein kann und die zweite Bohrung in der weitgehend rechtwinklig dazu verlaufenden ersten Strecke enden kann, und darüber hinaus die Leiterschleife einen dritten Leiterabschnitt umfassen kann, der in der ersten Strecke angeordnet sein kann und eine Verbindung zwischen dem ersten Leiter-Abschnitt und dem zweiten Leiter-Abschnitt bereitstellen kann.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der erste Leiter-Abschnitt über die erste Bohrung oder über den mindestens einen Schacht an die Erdoberfläche geführt ist und dass der zweite Leiter-Abschnitt über die zweite Bohrung oder über den mindestens einen Schacht an die Erdoberfläche geführt ist. Somit kann ein an der Oberfläche installierter Frequenzgenerator zur Bestromung des elektrischen Leiters an den Leiter angeschlossen werden.
  • Des Weiteren kann eine Leiterschleife in einem Grubenbau, insbesondere in einer zweiten Strecke, zusammengeführt und/oder geschlossen werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass zwei Leiter-Enden in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden, um so an einen Frequenzgenerator anschließen zu können. Dies kann vorzugsweise so umgesetzt werden, dass der erste Leiter-Abschnitt an dem der ersten Strecke gegenüberliegenden Ende über die erste Bohrung in einer weitgehend rechtwinklig zur ersten Bohrung verlaufenden zweiten Strecke endet und dass der zweite Leiter-Abschnitt an dem der ersten Strecke gegenüberliegenden Ende über die zweite Bohrung in der weitgehend rechtwinklig zur zweiten Bohrung verlaufenden zweiten Strecke endet und mindestens ein vierter Leiterabschnitt der Leiterschleife - vorzugsweise zwei vierte Leiterabschnitte - in der zweiten Strecke angeordnet ist. Die zwei vierten Leiterabschnitte laufen dabei vorzugsweise gegenläufig aufeinander zu.
  • Vorzugsweise kann der Frequenzgenerator und/oder weitere elektronische Komponenten zum Betrieb des elektrischen Leiters an der Oberfläche - Obertage - angeordnet sein. Dazu kann mindestens ein fünfter Leiter-Abschnitt der Leiterschleife in einer von der zweiten Strecke ausgehenden vertikalen Bohrung oder einem von der zweiten Strecke ausgehenden vertikalen Schacht angeordnet sein, wobei der mindestens eine fünfte Leiterabschnitt vorzugsweise eine Verbindung zu einem Frequenzgenerator bereitstellt. "Vertikal" ist dabei so zu verstehen, dass eine derartige Bohrung oder ein derartiger Schacht eine vertikale Vektorkomponente hat, die größer ist als eine horizontale Vektorkomponente der Bohrung oder des Schachts. In idealer Ausführung ist die horizontale Vektorkomponente Null, so dass eine perfekt vertikale Ausrichtung gegeben ist. Der fünfte Leiter-Abschnitt kann somit im wesentlichen vertikal oder gegenüber der Oberfläche schräg verlaufen.
  • Weiterhin können vorzugsweise Bohrungen und in diese installierte Rohre vorgesehen sein, über die die Substanz ausgeleitet werden kann oder über die Wasser in flüssiger Form oder als Dampf, eventuell unter Zufügung von weiteren Komponenten wie Elektrolyte, eingespeist werden kann. Dies kann vorzugsweise so erfolgen, dass zwischen zwei in einer ersten Tiefe angeordneten im wesentlichen parallel verlaufenden Leiter-Abschnitte parallel dazu ein Injektionsrohr zum Einspeisen eines zu injizierenden Fluids in die Lagerstätte und/oder ein Produktionsrohr - ein Sammelrohr - zum Abführen eines aus der Lagerstätte entnommenen Fluids angeordnet ist. Die genannten Rohre können dabei geschlitzt und in anderer Form durchlässig ausgebildet sein, so dass Flüssigkeit und/oder Gas - evtl. inklusive kleinerer Feststoffe - ein- bzw. austreten kann.
  • Eine Zuführung des zu injizierenden Fluids zum Injektionsrohr kann vorzugsweise über den mindestens einen Grubenbau - einen Schacht, eine Strecke und/oder einen Stollen - erfolgen. Ein Abführen und/oder Sammeln des entnommenen Fluids vom Produktionsrohr kann über den mindestens einen Grubenbau erfolgen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann innerhalb der ersten Bohrung zusätzlich zum Leiter oder nach Entfernen des Leiters alternativ zum Leiter ein Injektionsrohr und/oder ein Produktionsrohr angeordnet sein. Weiterhin kann innerhalb der zweiten Bohrung zusätzlich zum Leiter oder nach Entfernen des Leiters alternativ zum Leiter ein Injektionsrohr zum Einspeisen eines zu injizierenden Fluids in die Lagerstätte und/oder ein Produktionsrohr zum Abführen eines aus der Lagerstätte entnommenen Fluids angeordnet sein.
  • Weiterhin kann ein Frequenzgenerator zum Betreiben des Leiters vorgesehen sein. Der Frequenzgenerator kann dabei an der Erdoberfläche oder im Grubenbau angeordnet sein.
  • Vorzugsweise können Enden des Leiters, insbesondere bei Untertage-Installation des Hochfrequenzgenerators, in einer explosionsgeschützten und/oder wetterfesten Klemmbox angeschlossen werden, welche gegenüber dem Frequenzgenerator explosionsgeschützt abgeschlossen und abgedichtet sein kann. Bezüglich des Bereitstellens bzw. des Auffahrens der Grubenbauten können zwei der mindestens einen Schächte oder Strecken quasiparallel anordnet werden. Weiterhin kann die mindestens eine Strecke - oder beide der genannten zwei Strecken - in der Streichungsrichtung einer ölführenden Schicht angeordnet sein.
    Eine oder mehrere für den Leiter vorgesehene Bohrungen zwischen den Grubenbauten können in einer Neigung der Falllinie oder in der Schwebensrichtung der ölführenden Schicht angeordnet werden.
  • Weiterhin kann eine erste der mindestens einen Strecke in den Firstengesteinen einer ölführenden Schicht und einer zweiten der mindestens einen Strecke in den Solegesteinen der ölführenden Schicht angeordnet werden. Vorzugsweise kann der Grubenbau in einer ölführenden Schicht der Lagerstätte und/oder in Nebengesteinen der Lagerstätte bereitgestellt sein. Die Bereitstellung in den Nebengesteinen kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass eine erste der mindestens einen Strecke in den Firstengesteinen einer ölführenden Schicht und dass eine zweite der mindestens einen Strecke in den Solegesteinen der ölführenden Schicht (5) angeordnet sind.
  • Weiterhin kann insbesondere für eine verbesserte Förderung der Substanz zwischen zwei für den Leiter vorgesehenen quasiparallelen Bohrungen zusätzlich mindestens noch zwei weitere quasiparallelen Bohrungen in der ölführenden Schicht mit einer dazwischen liegenden Spalte angeordnet werden.
  • Zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung gehören weiterhin, neben den vorstehend als strukturelle Anordnung erläuterten Ideen, auch die dafür notwendigen Errichtungsschritte - also z.B. das Bohren von Bohrungen, das Graben, Bohren und Einbringen von Schächten und Strecken inklusive benötigter statischer Stabilisierungsmaßnahmen, das Einführen des Leiters in die Bohrungen oder Grubenbauten (Strecken oder Schächte). Weiterhin sind auch die Betriebsverfahren für die vorstehend beschriebenen Anordnungen zur Erfindung gehörend oder als eine Weiterbildung dazu zu verstehen. Insbesondere gilt dies für den Betrieb des im Untergrund installierten Leiters durch Beaufschlagung des Leiters mit Wechselspannung, vorzugsweise zur Gewinnung der - insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen - Substanz.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation vorliegenden Lagerstätte, insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere von gebundenem Erdöl, kann in einer vorstehend beschriebenen Anordnung zeitlich nach einer durch den bestromten Leiter erfolgten Temperatursteigerung einer beheizten Zone von bis zu 120-140°C die beheizte Zone mit einem wässrigem Fluidmedium, welches Wasser und vorzugsweise mindestens ein Glucan mit einer β-1,3-glykosidisch verknüpften Hauptkette und β-1,6-glykosidisch daran gebundenen Seitengruppen umfasst, geflutet werden. Das Glucan kann dabei vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1,5*10e6 bis 25*10e6 g/mol aufweisen.
  • Die Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weiterhin bzw. zusammenfassend insbesondere folgende Aspekte, wobei als Verfahren formulierte Konzepte auch eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens offenbaren, oder auch umgekehrt:
  • Eine erste Ausgestaltung betrifft ein Verfahren zur Erdölgewinnung durch Schachtabbau, wobei die Lagerstätte bergbaulich aufgeschlossen werden kann, die vertikalen oder geneigten Schächten/Stollen abgeteuft und die Strecken als Grubenbauten aufgefahren werden können, mindestens zwei Bohrungen in den ölführenden Schichten gebohrt werden können, in den Bohrungen die elektrischen Leitungen, die die Induktionsschleife bilden, verlegt werden können, die Lagerstätte induktiv beheizt und das Erdöl mit reduzierter Viskosität gefördert werden kann, wobei mindestens ein Grubenbau in der ölführenden Schicht oder in den Nebengesteinen der ölführenden Schicht aufgefahrt werden kann und - insbesondere von der Oberfläche - mindestens zwei Bohrungen mit quasihorizontalen, quasiparallelen Abschnitten bis zu Kreuzung des Grubenbaues von einer Seite gebohrt werden kann, wobei die Achsen der quasihorizontalen Bohrlochabschnitten quasisenkrecht zur Achse des Grubenbaues orientiert und die elektrischen Leitungen in den beiden Bohrungen sowie im Grubenbaue mit Bildung einer Schleife verlegt werden können.
  • Insbesondere können die Bohrungen mindestens in zwei Reihen gebohrt werden, können die Bohrungsreihen links und rechts von der Grubenbauachse positioniert werden und können der Grubenbau von beiden Seiten mit quasihorizontalen Bohrlochabschnitten überkreuzt werden.
  • Weiterhin kann der Induktor bestromt werden bis sich eine Temperatursteigerung der beheizten Zone im Reservoir auf bis zu 120°C oder bis zu 140°C ergibt. Nach dieser Temperatursteigerung der beheizten Zone kann die beheizte Zone mit wässrigem Fluidmedium geflutet werden. Insbesondere kann dieses Fluidmedium neben Wasser mindestens ein Glucan (G) mit einer β-1,3-glykosidisch verknüpften Hauptkette und β-1,6-glykosidisch daran gebundenen Seitengruppen umfassen, wobei das Glucan ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw von 1,5*10e6 bis 25*10e6 g/mol aufweisen kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Flutmedium in die Lagerstätte aus dem Grubenbaue verpresst werden.
  • Vorteilhafterweise kann eine erste horizontale Bohrung als Injektor und eine andere horizontale Bohrung als Förderbohrung genutzt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann mindestens ein Grubenbau in der ölführenden Schicht oder in den Nebengesteinen der ölführenden Schicht aufgefahren werden und die Bohrungen mit quasihorizontalen, quasiparallelen Abschnitten bis zur Kreuzung des Grubenbaues von einer Seite gebohrt werden, wobei die Achsen der quasihorizontalen Bohrlochabschnitten quasisenkrecht zur Achse des Grubenbaues orientiert werden können und die elektrischen Leitungen in den beiden Bohrungen sowie im Grubenbaue mit Bildung einer Schleife verlegt sein können.
  • In einer anderen Ausgestaltung können die Bohrungen mindesten in zwei Reihen gebohrt werden, wobei die Bohrungsreihen links und rechts von der Grubenbauachse positioniert werden können und der Grubenbau von beiden Seiten mit quasihorizontalen Bohrlochabschnitten überkreuzt werden kann.
  • Vorzugsweise kann in einer erfindungsgemäßen Anordnung ein Frequenzgenerator vorgesehen sein, welcher die Induktorschleife mit einer Frequenz zwischen 1kHz und 500kHz speist. Vorzugsweise kann der Frequenzgenerator in spezieller Ausführungsform explosionsgeschützt ausgelegt sein.
  • Darüber hinaus können die Enden der Induktionsschleife in einer speziell angeordneten, separaten explosionsgeschützten Klemmbox angeschlossen werden, welche gegenüber dem Frequenzgenerator explosionsgeschützt abgeschlossen und abgedichtet ist.
  • Der Frequenzgenerator kann als Umrichter mit Leistungshalbleitern ausgeführt sein. Vorzugsweise können diese wassergekühlt sein und über einen speziellen Rückkühler über das Grubenwasser rückgekühlt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann, wenn kein Rückkühlmedium vorgesehen ist, eine Heatpipe oder ein Thermosyphon eingebaut werden, welcher von sich aus eine explosionsgeschützte Kühlung erlaubt und unabhängig von einem externen Kühlmedium arbeitet.
  • Weiterhin kann der Umrichter in einer speziellen Bauform ausgestaltet sein, welche wetterfest containerisiert ist und bei dem die Leistungsbauelemente stoßsicher eingehangen sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin in einer Ausgestaltung ein Verfahren zur Erdölgewinnung durch Schachtabbau, wobei die Lagerstätte bergbaulich aufgeschlossen werden kann, die vertikalen oder geneigten Schächten/Stollen abteuft und die Strecken als Grubenbauten aufgefahren werden können, die Bohrungen in der ölführenden Schichten gebohrt werden können, in den Bohrungen die elektrischen Leitungen, die die Induktionsschleife bilden, verlegt werden könnnen, die Lagerstätte induktiv beheizt und das Erdöl mit reduzierter Viskosität gefördert werden kann, wobei mindestens zwei quasiparallelen Grubenbauten in der ölführenden Schicht oder in den Nebengesteinen aufgefahren werden können, zwischen den Grubenbauten mindestens zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen gebohrt werden können, in den Bohrungen die Induktionsschleife verlegt werden können, wobei der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife in einem Grubenbau angeordnet sein können und ein Teil der Induktionsschleife in dem anderen Grubenbau zwischen zwei Bohrungseingängen frei verlegt werden kann.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Grubenbau, in dem der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife angeordnet sind, durch eine quasivertikale Bohrung mit Obertage verbunden werden kann. In dieser Bohrung können Abschnitte der Induktionsschleife oder elektrische Zuleitungen für den Anschluss der Induktionsschleife an den Frequenzgenerator bzw. die Elektroenergiequelle verlegt werden.
  • Der elektrische Leiter kann als Induktionsleitung ausgebildet sein, damit er den hochfrequenten Strom, verlustarm als Resonanzkreis betrieben, tragen kann. Da vorzugsweise beide Enden an den Frequenzgenerator angeschlossen werden, bildet die Induktionsleitung eine Induktionsschleife. Die technische Realisierung der elektrischen Leitung wird als Resonanzkreis durchgeführt.
  • Der Frequenzgenerator kann als Frequenzumrichter ausgebildet werden, welcher eine Spannung mit einer Frequenz von 50Hz oder 60Hz aus dem Netz in eine Spannung mit einer Frequenz im Bereich von 1kHz bis 500kHz umwandelt. Der Frequenzumrichter kann Obertage installiert sein. Alternativ kann der Frequenzumrichter in einem Grubenbau platziert werden.
  • Die zwei quasiparallelen Grubenbauten können vorzugsweise in unterschiedlicher Teufe aufgefahren werden. Der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife können in dem Grubenbau, der höher als der zweite Grubenbau liegt, angeordnet werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung können zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen, in denen Abschnitte der Induktionsschleife verlegt werden, mindestens eine nichtdurchgehende Förderbohrung aus einem Grubenbau gebohrt werden, die die erwärmte Lagerstättezone mit einem von zwei quasiparallelen Grubenbauten verbindet.
  • Weiterhin kann vorzugsweise in die durch die Induktionsschleife erwärmte Lagerstättezone mindestens eine Förderbohrung gebohrt werden.
  • Darüber hinaus kann zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen, in denen die Induktionsschleife angeordnet ist, mindestens eine nichtdurchgehende Injektionsbohrung aus einem Grubenbau gebohrt werden.
  • In einer Ausgestaltung können die durchgehenden Bohrungen, in denen die rückführende oder die zuführende elektrische Leitung der Induktionsschleife verlegt sind, als Produktionsbohrungen genutzt werden. Dabei kann die Bohrung gleichzeitig oder zeitlich nacheinander für die Induktionsschleife und für den Abtransport der Produktion verwendet werden.
  • Somit kann beispielsweise die von der elektrischen Leitung befreite Bohrung als Produktionsbohrung genutzt werden.
  • Es kann überdies vorgesehen sein, dass die von der elektrischen Leitung befreite Bohrung als Injektionsbohrung genutzt wird.
  • Des Weiteren kann nach dem Erwärmen der Lagerstättezone zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen die rückführende oder die zuführende elektrische Leitung der Induktionsschleife aus einer Bohrung entfernt und in einer benachbarten durchgehenden Bohrung verlegt werden.
  • Vorzugsweise erfolgt die Orientierung der Bohrungen entsprechend der geologischen Gegebenheiten. Vorzugsweise können die zwei quasiparallelen Grubenbauten in der Streichungsrichtung der ölführenden Schicht aufgefahren werden und die durchgehenden Bohrungen in den Einfallen oder in der Schwebensrichtung der ölführenden Schicht gebohrt werden.
  • Weiterhin kann ein Grubenbau in den Firstengesteinen der ölführenden Schicht und den zweiten Grubenbau in den Solegesteinen der ölführenden Schicht aufgefahren werden.
  • Die Öllagerstätte kann durch Scheibenabbau und entgegengesetzt zur Fallrichtung (schwebenden Verhieb) entwickelt werden, wobei für jede Scheibe zwei quasiparallele Grubenbauten aufgefahren werden können.
  • Zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen können zusätzlich mindestens noch zwei durchgehende quasiparallele Bohrungen in der ölführenden Schicht gebohrt werden und eine Spalte zwischen den zusätzlichen Bohrungen gebildet werden.
  • Durchgehende Spalte können dabei zwischen zusätzlichen Bohrungen mit einem Seilschrämgerät gebildet werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung können die Grubenbauten mindestens in zwei Förderhorizonten aufgefahren werden, zwischen den Grubenbauten Durchhiebe in jedem Förderhorizont aufgefahren werden und die Durchhiebe mit durchgehenden Bohrungen, die in der ölführenden Schicht gebohrt werden, miteinander verbunden werden.
  • Die bisherigen Ausführungsformen sind im wesentlichen auf die Erwärmung zur Förderung von in der Lagerstätte vorliegendem Erdöl oder anderen kohlenstoffhaltigen Substanzen gerichtet. Allerdings kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in anderen Umgebungen oder Anwendungsgebieten eingesetzt werden, Bergbau, Tunnelbau und/oder Bau. Beispielsweise kann durch das Erwärmen von mittels Induktion anregbaren Substanzen die Gewinnung z.B. von Metallen aus Erzlagerstätten unterstützt werden.
  • Die Untertagelaugung ist eine bekannte und breit eingesetzte Technologie beim Gewinnen von vielen Metallen z.B. Uran, Gold, Kupfer, Kobalt. Nach dieser Technologie werden unterschiedliche wässrige Lösungen (z.B. schwache Lösung der Schwefelsäure) in die Lagerstätte injiziert. Die Lösungen filtrieren sich durch die porösen oder zerklüfteten Gesteine/Erze. Die oxidierende Lösung mobilisiert die Metalle, wobei die Effizienz der Mobilisierung und/oder der Auslaugung stark von der Temperatur der Lagerstätte und/oder der Lösung abhängig ist. Die Verwendung der beschriebenen Einrichtung ermöglicht die Temperatursteigerung direkt in der Erzlagerstätte, wodurch verringert sich die Auslaugezeit und steigt der Ausbeutegrad.
  • Beim Tunnelbau und Bau (Übertage) ist man oft konfrontiert mit Treibsand/Schwimmsand und anderen geologischen Objekten, die verwässert und unstabil sind. Diese geologischen Objekte erschweren das Errichten der unterirdischen Grubenbauten und haben negative Wirkung auf die Stabilität der obertageliegenden Bauten. Die Verwendung der beschriebenen Einrichtung ermöglicht durch das Eintragen von Wärme in solche geologischen Objekte die Modifizierung der rheologischen Eigenschaften der Treibsande/Schwimmsande und anderen unstabilen geologischen Strukturen.
  • 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 schematische Darstellung einer bergbaulich erschlossenen Öllagerstätte in einer Draufsicht,
    Figur 2
    - einen vertikalen Querschnitt der Öllagerstätte und Grubenbauten mit einer Bohrung für einen elektrischen Leiter,
    Figur 3
    - eine Darstellung einer Öllagerstätte, Grubenbauten und installierten Leiter, sowie die thermische Auswirkung des betriebenen Leiters,
    Figur 4
    - eine Darstellung einer Öllagerstätte, Grubenbauten, installierten Leiter und Produktionsrohre,
    Figur 5
    - eine Darstellung einer Öllagerstätte, Grubenbauten, und installierten Leiter mit Fluid-Injektion,
    Figur 6
    - eine Darstellung einer Öllagerstätte, Grubenbauten, und installierten Leiter mit alternativer Fluid-Injektion,
    Figur 7
    - eine Darstellung einer Öllagerstätte, Grubenbauten, und installierten Leiter mit weiterer alternativer Fluid-Injektion,
    Figur 8
    - einen vertikalen Schnitt der Öllagerstätte mit installiertem Leiter und Frequenzgenerator Obertage,
    Figur 9
    - eine Darstellung mit Grubenbauten in Nebengesteinen bei bergbaulicher Entwicklung einer Öllagerstätte mit großer Ölschichtmächtigkeit,
    Figur 10
    - ein mechanisches Bilden einer durchgehenden Spalte zwischen Bohrungen,
    Figur 11
    - einen vertikaler Schnitt der Öllagerstätte bei zwei Förderhorizonten,
    Figur 12
    - einen zu Figur 11 gehörenden Schnitt entlang der Fläche C-C,
    Figur 13
    - eine Lagerstätte mit einer Strecke,
    Figur 14
    - eine alternative Lagerstätte mit einer Strecke,
    Figur 15
    - einen vertikalen Querschnitt des Grubenbaues und der Lagerstätte mit dem Grubenbau in der ölführenden Schicht,
    Figur 16
    - einen vertikalen Querschnitt des Grubenbaues und der Lagerstätte, mit dem Grubenbau in Nebengesteinen.
  • Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren zeigen eine Öllagerstätte - im Folgenden auch Reservoir, Produktionsschicht oder bloß als Lagerstätte bezeichnet - mit hochviskosem Erdöl oder Bitumen oder Schweröl (beispielsweise einer dynamischen Viskosität, also Zähflüssigkeit, von 200 bis 1000000 cP, wobei cP für Centi-Poise steht, und wobei die genannten Werte im SI-System 0,2 bis 1000 Ns/m2 entsprechen), die zum Beispiel in einer Tiefe - bergmännisch auch als Teufe bezeichnet - unterhalb der Erdoberfläche von 50 bis 1200 Meter liegt. Diese Öllagerstätte soll in den Figuren bergbaulich aufgeschlossen sein oder werden, d.h. sie ist für den Bergbau mittels Grubenbau erschlossen und umfasst Schächte und Strecken. Die Schächte und Strecken sind dabei insbesondere für den Zugang von Personen und für das Einbringen und Abtransportieren von Material dimensioniert. Als Schacht ist gemäß diesem Dokument ein Grubenbau im Bergbau zu verstehen, mit dem die Lagerstätte von der Oberfläche - Übertage - her erschlossen wird. Schächte dienen dem Transport von Personen und Material. Weiterhin können Schächte für die Förderung von Abbauprodukten - z.B. die zu fördernde kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Erdöl - sowie der Bewetterung bzw. Frischluftversorgung dienen. Im Sinne der Erfindung ist ein Schacht insbesondere deutlich größer dimensioniert als ein Durchmesser eines stromführenden Leiters, über den im Betrieb ein elektromagnetisches Feld im Untergrund aufgebaut werden soll. Ein Schacht verläuft senkrecht oder zur Senkrechten geneigt in den Untergrund, d.h. in die geologische Formation. Als Strecke ist gemäß diesem Dokument ein Grubenbau im Bergbau zu verstehen, der als weitgehend waagerechter oder leicht geneigter, länglich erstreckender Hohlraum ausgebildet ist und mit der Lagerstätte angrenzt oder durch die Lagerstätte durchgeht. Strecken können mit weiteren Strecken in Verbindung stehen und werden über Schächte bewettert.
  • Figur 1 zeigt schematisch einen vereinfachten Aufbau eines einfachen Grubenbaus als Schnitt in der Draufsicht. Zwei Schächte 1 sind vorgesehen, um eine Verbindung zur Oberfläche herzustellen. Weiterhin sind in der dargestellten Ebene Strecken 2, 3, 4 vorgesehen. Die Strecken 2 sind vorzugsweise für den Zugang in der Lagerstätte Untertage vorhanden. Die Strecken 3 und 4 sind vorzugsweise weitgehend parallele Strecken, die eine potentielle ölführende Schicht umschließen oder durchdringen. Der umgebende Bereich kann als Lagerstättenblock 12 als erfindungsgemäße Lagerstätte bezeichnet werden und umfasst vorzugsweise Anteile von Erdöl. Zur Bereitstellung dieses Grubenbaus werden die vertikalen oder geneigten Schächte 1 in den Untergrund abgeteuft - d.h. in den Untergrund bergbaulich getrieben. Darüber hinaus werden die Strecken 2, 3, 4 als weiterer Grubenbau im Untergrund angelegt. Die Grubenbauten - also die Schächte 1 und die Strecken 2, 3, 4 - werden vorzugsweise in Nebengesteinen von ölführenden Schichten oder direkt in der ölführenden Schicht positioniert bzw. aufgefahren. Dafür können konventionelle bergbauliche Einrichtungen und Maschinen verwendet werden. Die Grubenbauten können für die Bewetterung des Grubenbaunetzes - d.h. die Versorgung mit Luft -, den Transport der Materialien und des zu fordernden Erdöles benutzt werden.
  • In einer in Figur 1 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung werden zwei im wesentlichen parallele Strecken 3 und 4 im Untergrund angelegt. Die Strecken 3, 4 können dabei horizontal verlaufen oder auch geneigt. Die Strecken 3, 4 sollen dabei vorzugsweise in der ölführenden Schicht oder in den Nebengesteinen - neben der ölführenden Schicht - errichtet bzw. aufgefahren werden.
  • Zwischen den Strecken 3 und 4 werden mindestens zwei durchgehende quasiparallele Bohrungen 6 gebohrt in die die elektrische Leitung verlegt werden kann.
  • Die durchgehenden quasiparallelen Bohrungen 6 werden nach Figur 1 Untertage ausgehend von einer Strecke - z.B. Strecke 3 - und endend in einer weiteren Strecke - z.B. Strecke 4 - gebohrt. Dafür können konventionelle mobile bergbauliche Bohranlagen verwendet werden. Die Kosten für den Bau der Bohrungen 6 sind in diesem Fall wesentlich niedriger als die möglichen Bohrkosten beim Bohren dieser Bohrungen direkt von der Oberfläche, insbesondere weil lediglich eine gerade Bohrung ausreicht und das Bohren einer Kurve nicht benötigt wird.
  • In Figur 1 ist ein Schnitt A-A quer zu den Strecken 3 und 4 und entlang der Bohrung 6 angedeutet, der nun in Figur 2 weiter betrachtet wird.
  • Wie gesagt sind die Strecken 3 und 4 im Untergrund angeordnet. Diese Strecken können in einer horizontalen Ebene liegen (nicht dargestellt) oder wie in Figur 2 angedeutet in unterschiedlicher Tiefe angeordnet sein. Zwischen den Strecken 3 und 4 sind die Bohrungen 6 - im Schnitt der Figur 2 ist nur eine Bohrung 6 zu erkennen - vorgesehen, um durch sie hindurch ein Induktorkabel zu installieren. Der Abstand zwischen den Strecken 3 und 4 kann dabei beispielsweise von 20 bis 1000 Meter weit sein.
  • Wenn eine ölführende Schicht 5 flach einfallend lagert, dann können die zwei quasiparallelen Strecken 3 und 4 in der Streichungsrichtung der ölführenden Schicht 5 angeordnet werden und die Bohrungen 6 als Verbindung zwischen den Strecken 3 und 4 in der Einfall- oder Schweberichtung der ölführenden Schicht 5 gebohrt werden (Fig. 2A). Die zwei quasiparallelen Strecken 3 und 4 können direkt in der ölführenden Schicht 5 gebaut werden (vgl. Fig. 2A), insbesondere wenn die Gesteine der ölführenden Schicht stabil sind und eine Gasausscheidung aus den Gesteinen der ölführenden Schicht 5 niedrig ist, sowie das Öl hochviskos ist und nicht unter Gravitationskräften und Lagerstättedruck in die Strecken 3 und 4 austritt. Einer oder beide der zwei quasiparallelen Strecken 3 und 4 können auch in Nebengesteinen 18 oberhalb, unterhalb oder neben der ölführenden Schicht 5 gebaut werden (vergleiche Fig. 2B und 2C), die oft stabiler sind als die Gesteine der ölführende Schicht 5.
  • Anhand Fig. 3A wird nun für eine aus Fig. 1 und 2 bekannte Anordnung aus Strecken 3 und 4, sowie Bohrungen 6 in einer Draufsicht auf eine weitgehend horizontale Schnittebene schematisch erläutert, wie ein Induktorkabel installiert werden kann und welche physikalischen Effekte sich im Betrieb ergeben.
  • In zwei - vorzugsweise benachbarten - Bohrungen 6 und in Abschnitten der Strecken 3 und 4 wird ein elektrischer Leiter 7 verlegt, der als Leiterschleife ausgebildet ist. Der elektrische Leiter 7 ist als so genannter Induktor ausgebildet und wird im Betrieb mit Wechselspannung betrieben, so dass sich um den Leiter 7 ein elektromagnetisches Wechselfeld aufbaut, welches wiederum in der natürlich vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit des Reservoires Wirbelströme anregt, damit joulsche Wärme erzeugt - d.h. das im Lagerstättenblock 12 - befindliche gebundene Öl oder andere Flüssigkeiten werden somit indirekt oder direkt erheizt.
  • Der Leiter 7 besteht vorzugsweise aus einer Abfolge von induktiv und kapazitiv wirkenden Elementen, welche einen Serienresonanzkreis bilden, der als Schleife ausbildet ist, dessen Enden an den Frequenzgenerator angeschlossen werden, welcher die Schleife bestromt.
  • Der elektrische Leiter 7 bildet eine Leiterschleife, in dem ein im wesentlichen gerader Anfangsabschnitt 71 in der Strecke 4 zu liegen kommt, dann über eine Krümmung 74 in einen überwiegend geraden zweiten Leitungsabschnitt 75 fortgesetzt wird. Dieser zweiten Leitungsabschnitt 75 wird in einer der Bohrungen 6 geführt. Der Leiter 7 wird daraufhin über eine weitere Krümmung 6 durch einen dritten weitgehend geraden Leitungsabschnitt 73 in Strecke 3 positioniert. Mittels einer weiteren Krümmung 74 erfolgt ein Übergang zu einem im wesentlichen geraden vierten Leitungsabschnitt 76, der innerhalb einer weiteren Bohrung 6 zu liegen kommt. Über eine weitere Krümmung 74 erfolgt der Übergang in die ursprüngliche Strecke 4, worin ein Endabschnitt 72 des Leiters 7 angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine fast vollständig geschlossene Leiterschleife gebildet. Es fehlt lediglich noch der Frequenzgenerator, der an den Anfangsabschnitt 72 und an den Endabschnitt 71 anzubringen ist. Dies kann innerhalb der Strecke 4 erfolgen. Alternativ - wie in Fig. 3A angedeutet - kann der Leiter 7 durch eine im wesentlichen vertikale Bohrung 8 mittels zwei weiteren Leitungsabschnitten, die an den Anfangsabschnitt 72 und an den Endabschnitt 71 anschließen an die Oberfläche oder in eine andere Bergbauebene geführt werden, wo wiederum der Frequenzgenerator angeordnet sein kann.
  • Es sei noch einmal betont, dass in der vorliegenden Ausgestaltung der Leiter 7 in den explizit für den Leiter 7 vorgesehenen weitgehend parallelen Bohrungen 6 verlegt wird, wobei der Anfangsabschnitt 71 und der Endabschnitt 72 der Induktionsschleife des Leiters 7 in Strecke 4 angeordnet wird und dort frei verlegt werden kann. Weiterhin wird der dritte Leitungsabschnitt 73 der Induktionsschleife in dem zur Strecke 4 quasiparallel angeordneten Strecke 3 zwischen den zwei Bohrungseingängen der Bohrungen 6 frei verlegt.
  • Der Abstand zwischen den durchgehenden quasiparallelen Bohrungen 6 kann beispielsweise im Intervall von 10 bis 200 Meter liegen. Typische Abstände zwischen den Hin- und Rückleitern - der zweite Leitungsabschnitt 75 wird als Hinleiter betrachtet und der vierte Leitungsabschnitt 76 als Rückleiter -, die die Induktionsschleife des Leiters 7 bilden, sind 5 bis 60 m bei einem Außendurchmesser des Leiters 7 von 4 bis 50 cm.
  • Wie erwähnt ist die Strecke 4 in Fig. 3A, in der der Anfangsabschnitt 71 und der Endabschnitt 72 der Induktionsschleife angeordnet sind, durch eine quasivertikale Bohrung 8 mit Obertage verbunden. In dieser Bohrung 8 werden elektrischen Zuleitungen 10 (dargestellt in Fig. 8) für den Anschluss der Induktionsschleife an die Elektroenergiequelle bzw. den Frequenzgenerator 11 (siehe Fig. 8) verlegt.
  • Die vertikale Bohrung 8 kann dabei auch als Schacht 1 ausgebildet sein. Die elektrische Leitungen 10 für den Anschluss der Induktionsschleife können somit auch im Schacht 1 verlegt werden.
  • Die elektrischen Zuleitungen 10 können dabei ebenfalls als Induktor ausgebildet sein. Alternativ können die elektrischen Zuleitungen 10 als ein Kabel mit wenigen Verlusten ausgebildet sein, das erst in der in Fig. 3A dargestellten Ebene zu einem Induktor wird, der ein erhebliches elektromagnetisches Feld generiert.
  • Der Frequenzgenerator 11 bzw. der Frequenzumrichter kann auch Untertage in einem Grubenbau unterbracht werden, z.B. in Strecke 4. In diesem Fall hat der Frequenzgenerator 11 vorzugsweise eine explosionsgeschützte und/oder wetterfeste Ausführung.
  • Bei kleiner Lagerstättetiefe kann je Lagerstättenblock 12 oder je Leiterschleife eine Bohrung 8 vorgesehen sein. Alternativ kann eine Bohrung 8 für viele Leiterschleifen und/oder für viele Lagerstättenblöcke 12 vorgesehen sein.
  • Unter geeigneter Bestromung des Leiters 7 bildet sich ein elektrisches Wechselfeld um den Leiter 7, der in der natürlich vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit des dem Leiter umgebenden Erdreiches Wirbelströme anregt und durch Erzeugung Joulscher Wärme das Erdreich somit induktiv erheizt. Diese Erwärmungszone 13 als umgebendes Erdreich ist ebenfalls in Fig. 3A dargestellt, wobei sich die Erwärmung nicht lediglich in der dargestellten Schnittebene einstellt, sondern in einem dreidimensionalen Volumen.
  • Die zwei quasiparallelen Strecken bzw. Grubenbauten 3 und 4 können, wie bereits in Bezug auf Fig. 2 erläutert, in der unterschiedlichen Tiefe angeordnet werden, d.h. in unterschiedlicher Teufe aufgefahren werden, wobei der Anfangsabschnitt 71 und der Endabschnitt 72 der Induktionsschleife 7 in dem höheren der beiden Strecken 3, 4 anordnet werden kann. Die unterschiedlichen Tiefenlage der Strecken 3 und 4 (wie in Fig. 2 dargestellt) begünstigt den Zufluss der im Lagerstättenblock 12 aufgewärmten Öle durch die Bohrungen und Klüfte in den tiefer liegenden Grubenbauten, wo das Öl gesammelt wird und bis zu einem so genannten Sumpf - einer Sammelstelle - weiter fließen wird.
  • Da bei einer derartigen Anordnung der Anschluss der Induktionsschleife an die elektrischen Leitungen 10 in dem höherliegenden und vermeintlich "trockenen" Grubenbau stattfindet, steigt die Sicherheit bzgl. Fehlfunktionen bei der Elektroenergieversorgung und folglich auch die Arbeitssicherheit.
  • Nach der Vollendung der bergbaulichen Arbeiten für die Schächte 1 und Strecken 2, 3, 4 und dem Bohren von mindestens zwei durchgehenden Bohrungen 6 zwischen den Strecken 3 und 4, sowie nach Verlegung des Leiter 7 als Induktionsschleife in mindestens zwei Bohrungen 6 und dem Anschluss der Induktionsschleife an den Frequenzgenerator 11 beginnt das Bestromen des Leiters 7, somit das induktive Erwärmen der Lagerstätteblocks 12 mit sich ergebener Bildung der Erwärmungszone 13, die sich durch eine erhöhte Temperatur auszeichnet.
  • Ein Leiter 7 kann einen Längsinduktivitätsbelag von 1,0 bis 2,7 µH/m (micro Henry je Meter Länge) aufweisen. Der Querkapazitätsbelag liegt beispielsweise bei 10 bis 100 pF/m (pico Farad je Meter Länge). Die charakteristische Frequenz der Anordnung ist bedingt durch die Schleifenlänge und -form und den Querkapazitätsbelag entlang der Induktorschleife.
  • Die Beschreibung der elektrotechnischen Parameter der induktiven Heizungsanlage auf Basis einer Induktionsschleife ist im Folgenden kurz erläutert:
  • Die Leiterschleife oder Induktionsschleife wirkt im Betrieb als Induktionsheizung, um zusatzliche Wärme in die Lagerstätte einzubringen. Der aktive Bereich des Leiters kann in im wesentlicher horizontaler Richtung innerhalb der Lagerstätte eine nahezu geschlossenen Schleife (also ein Oval) beschreiben. An den aktiven Bereich kann sich ein - eventuell oberirdisch gelegener - Endbereich anschließen. Die oberirdisch gelegenen Teile des Anfangs- und Endbereiches des Leiters können elektrisch mit einer Stromquelle - einem Frequenzgenerator - kontaktiert sein. Es ist vorzugsweise vorgesehen, die Leitungsinduktivität des Leiters abschnittsweise durch diskret oder kontinuierlich ausgeführte Serienkapazitäten zu kompensieren. Dabei kann für die Leitung mit integrierter Kompensation vorgesehen sein, dass die Frequenz des Frequenzgenerators auf die Resonanzfrequenz der Stromschleife abgestimmt wird. Die Kapazität im Leiter kann von Zylinderkondensatoren zwischen einer rohrförmigen Außenelektrode eines ersten Kabel-Abschnitts und einer rohrförmigen Innenelektrode eines zweiten Kabel-Abschnitts gebildet, zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet. Ganz entsprechend wird der benachbarte Kondensator zwischen den folgenden Kabel-Abschnitten gebildet. Das Dielektrikum des Kondensators wird dabei so gewählt, dass es eine hohen Spannungsfestigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit erfüllt.
  • Weiterhin ist denkbar, eine Ineinanderschachtelung mehrerer koaxialer Elektroden vorzusehen. Auch andere übliche Kondensatorbauformen können in die Leitung integriert werden.
  • Weiterhin kann die gesamte Elektrode bereits von einer Isolation umgeben sein. Die Isolierung gegen das umliegende Erdreich ist vorteilhaft, um resistive Ströme durch das Erdreich zwischen den benachbarten Kabel-Abschnitten insbesondere im Bereich der Kondensatoren zu verhindern. Die Isolation verhindert weiterhin einen resistiven Stromfluss zwischen Hin- und Rückleiter.
  • Mehrere rohrförmige Elektroden können parallel geschaltet werden. Vorteilhafterweise kann die Parallelschaltung der Kondensatoren zur Erhöhung der Kapazität oder zur Erhöhung ihrer Spannungsfestigkeit genutzt werden.
  • Weiterhin kann eine Kompensation der Längsinduktivität mittels vorwiegend konzentrierter Querkapazitäten erfolgen: Anstelle mehr oder weniger kurzer Kondensatoren als konzentrierte Elemente in die Leitung einzubringen, kann auch der Kapazitätsbelag - den eine Zweidrahtleitung wie z. B. eine Koaxialleitung oder Mehrdrahtleitungen ohnehin über ihre gesamt Länge bereitstellen - zur Kompensation der Längsinduktivitäten verwendet werden. Dazu wird in gleichen Abständen abwechselnd der Innen- und Außenleiter unterbrochen und so der Stromfluss über die verteilten Querkapazitäten erzwungen.
  • Die konstruktive Ausgestaltung der Leiterschleife kann als Kabelbauform oder als Massivleiterbauform erfolgen. Die Bauform ist jedoch unerheblich für die zuvor beschriebene elektrische Funktionsweise.
  • Weitere Informationen zur Ausgestaltung von Leitern, die auch für vorliegenden Erfindungsgegenstand einsetzbar sind, findet sich unter DE 10 2004 009 896 A1 und WO 2009/027305 A2 .
  • Ein Frequenzgenerator zum Ansteuern des elektrischen Leiters ist vorzugsweise als Hochfrequenzgenerator ausgebildet. Der Frequenzgenerator kann dreiphasig aufgebaut sein und vorteilhafterweise eine transformatorische Kopplung und Leistungshalbleiter als Bauelemente beinhalten. Insbesondere kann die Schaltung einen Spannung einprägenden Wechselrichter beinhalten. Bei einem solchen Generator kann für den bestimmungsgemäßen Gebrauch ein Betrieb unter Resonanzbedingungen erforderlich sein, um eine Blindleistungskompensation zu erreichen. Gegebenenfalls ist die Ansteuerfrequenz im Betrieb geeignet nachzustellen.
  • An der Oberfläche können zur Ansteuerung des Leiters folgende Komponenten vorhanden sein: Ausgehend von der 3phasigen Netzwechselspannungsquelle z. B. 50Hz oder 60 Hz, wird beispielsweise ein dreiphasiger Gleichrichter angesteuert, dem über einen Zwischenkreis mit Kondensator ein dreiphasiger Wechselrichter nachgeschaltet ist, der periodische Rechtecksignale geeigneter Frequenz generiert. Über ein Anpassnetzwerk aus Induktivitäten und Kondensatoren werden Induktoren als Ausgang angesteuert. Ein Verzicht auf das Anpassnetzwerk ist allerdings möglich, wenn der Induktor als Induktionsschleife ausgebildet ist, welche aufgrund ihrer Induktivität und des kapazitiven Belages das Einstellen der erforderlichen Resonanzfrequenz ermöglicht.
  • Die beschriebenen Frequenzgeneratoren lassen sich grundsätzlich als spannungseinprägende Stromrichter oder entsprechend als stromeinprägenden Stromrichter einsetzen.
  • Die Temperatur in der Erwärmungszone 13 hängt von der eingebrachten elektromagnetischen Leistung ab, welche sich aus den geologischen und physikalischen (z. B. elektrische Leitfähigkeit) Parametern der Lagerstätte, sowie den technischen Parametern der elektrischen Anordnung, insbesondere bestehend aus Leiter 7 und dem Hochfrequenzgenerator 11, ergibt. Diese Temperatur kann bis zu 300°C erreichen und ist regelbar durch Änderung der Stromstärke durch die Induktorschleife. Die Regelung erfolgt über den Frequenzgenerator 11. Die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstätte kann durch zusätzliches Injizieren von Wasser oder eines anderen Fluides, z. B. eines Elektrolytes, erhöht werden.
  • Ein typisches Temperaturprofil ist in Figur 3B dargestellt. Die Ordinate gibt die Temperatur T an, die Abszisse ist die lokale Position in der Lagerstätte, wobei die gestrichelten Linien die nächstgelegenen Punkte zu einem Induktorabschnitt darstellen, wobei die Induktorabschnitte des Hin- und Rückleiters im Abstand D angeordnet sind. Die dargestellten Temperaturprofile entsprechen der Anordnung aus Fig. 3A. Im oberen Diagramm erfolgte über einen Zeitraum eine Ansteuerung des Leiters 7, wobei zunächst noch kein Abtransport der erwärmten Fluide erfolgt ist. Die Temperaturentwicklung erfolgt zunächst aufgrund der Induktion von Wirbelströmen in den elektrisch leitfähigen Schichten des Lagerstättenblocks 12. Im Verlauf der Erwärmung entstehen Temperaturgradienten, das heisst Orte höherer Temperatur, als der ursprünglichen Reservoirtemperatur (die original Reservoirtemperatur entspricht im Diagramm dem Null-Wert der Ordinatenachse). Die Orte höherer Temperatur entstehen dort, wo Wirbelströme induziert werden. Der Ausgangspunkt der Wärme ist daher nicht die Induktionsschleife bzw. der elektrische Leiter, sondern es sind die durch das elektromagnetische Feld in der elektrisch leitfähigen Schicht induzierten Wirbelströme. Durch die im Laufe der Zeit entstehenden Temperaturgradienten kommt es in Abhängigkeit der thermischen Parameter wie thermischer Leitfähigkeit auch zur Wärmeleitung, wodurch sich das Temperaturprofil ausgleicht. Mit größerem Abstand zum Leiter 7 verringert sich die Stärke des Wechselfeldes, so dass dort nur noch eine geringere Erwärmung ermöglicht wird.
  • Erfolgt dagegen ein Abtransport der Fluide oder der fluide gemachten elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten sofort, sobald sie fluide gemacht wurden, so erfolgt an den leergeförderten Stellen um so weniger Erwärmung durch elektrische Wirbelströme, je mehr das Erdreich mit seiner elektrischen Leitfähigkeit mit abtransportiert wurde. Zwar ist das elektromagnetische Feld immer noch da, jedoch können sich Wirbelströme nur dort ausbilden, wo noch Leitfähigkeit vorhanden sein wird. Allerdings kann ein Abfließen einer Flüssigkeit bewirken, dass andere Flüssigkeit nachfließt.
  • Das untere Diagramm in Fig. 3B zeigt den Temperaturverlauf zu einem Zeitpunkt, bei dem bereits die Förderung des Öls begonnen hat. Die Temperatur im Reservoir hat sich durch Wärmeleitung ausgeglichen.
  • Das Design der elektrischen Anordnung wählt man vorzugsweise daher so, dass die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes typischerweise dem halben Abstand der horizontal ausgebildeten Induktorleiter entspricht. Damit wird erreicht, dass sich das elektromagnetische Feld eines Hin- und Rückleiters des Leiters 7 nicht kompensiert und auf der anderen Seite die Anzahl der Bohrungen im Verhältnis zur Dicke des Reservoirs optimal gering gehalten werden kann. Im Falle des sofortigen Abtransportes der fluide gemachten elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten erreicht das elektromagnetische Feld weiter entfernt vom Induktorkabel elektrisch leitfähige Schichten und induziert dort Wirbelströme. Der Vorteil ist, dass es ein selbst-penetrierender Effekt ist, das heißt, dass die absolut eingebrachte Leistung in das Reservoir immer konstant gehalten werden kann, z. B. im Bereich von einigen 100kW bis einige MegaWatt, z. B. 1 MW. Am Anfang ist die höchste spezifische Leistungsdichte in der Nähe des Induktorkables, sobald jedoch die Fluide abtransportiert sind, ist im weiter außerhalb liegenden Radius eine zwar geringere spezifische Leistungsdichte, jedoch in einem größeren Volumen vorhanden, was zur Folge hat, dass die absolut eingebrachte Leistung eben gleich bleibt, z. B. 1MW. Das kann durch andere elektrische Verfahren nicht erreicht werden: Z. B. bei einem Heizstab (im Aufbau vergleichbar mit einem Tauchsieder) ist die in die Umgebung einbringbare Leistung immer vom Temperaturgradienten sowie von der sich über der Temperatur veränderlichen thermischen Leitfähigkeit abhängig, weil der Heizstab der Ausgangspunkt der Temperatur ist.
  • Die Anordnung zur induktiven Heizung der Lagerstätte, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, ist nur eine mögliche Variante. Die Anzahl der zu installierenden Induktionsschleifen 7 -die zeitgleich oder nacheinander betrieben werden können - hängt von der Größe der Lagerstätte ab und die Anzahl gleichzeitig in Betrieb befindlicher Induktionsschleifen hängt beispielsweise von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung ab.
  • Zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen 6, in denen die Induktionsschleife des Leiters 7 verlegt ist, kann mindestens eine nichtdurchgehende Förderbohrung 14 aus einem Grubenbau gebohrt werden. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Nichtdurchgehend bedeutet hierbei, dass die Förderbohrung 14 eine Art Sackbohrung ist, die im Unterschied zu den Bohrungen 6 von der Strecke 4 ausgeht aber nicht in der Strecke 3 endet. Die Förderbohrung 14 kann mit einem Förderrohr bestückt werden (nicht explizit ausgewiesen in Fig. 4). Das Förderrohr ist dazu vorgesehen, das fließend gewordene Fluid inklusive dem Öl aufzunehmen und abzutransportieren.
  • Die Zahl der Förderbohrungen 14 hängt von den Abmessungen des Lagerstättenblocks 12 ab.
  • In Fig. 4 ist darüber hinaus eine Installation eines zweiten Leiters 77 angedeutet, der in zwei weiteren Bohrungen 6 verlegt wird, wobei der Abstand zwischen den sich nächstkommenden Leitungsabschnitten zweier benachbarter Leiter 7 und 77 vorzugsweise mindestens der doppelte Abstand der Eindringtiefe des Wechselfeldes sein sollte.
  • Im Betrieb des Leiters 7, fließt das Erdöl aufgrund reduzierter Viskosität in die Förderbohrungen 14 bzw. in ein jeweils darin installiertes Förderrohr.
  • Der Fließvorgang des Erdöles kann durch das Injizieren von Fluiden (Wasser, Wasser mit Additiven, Dampf) unterstützt werden. Die Flutmedien kann man gleichzeitig in die zwei durchgehenden Bohrungen 6, die den Lagerstättenblock 12 begrenzen, injizieren. Das Injizieren der Fluide in die zwei durchgehenden Bohrungen 6 kann während der Erwärmung des Lagerstättenblocks 12 und/oder nach der Beendigung der Bestromung des Leiters 7 stattfinden. Beim Injizieren wird ein Ausgang der durchgehenden Bohrungen 6 mit einem Packer 15 als Blockierungselement isoliert (vgl. Fig.5). Das Injizieren der Fluide - in Fig. 5 durch Pfeile angedeutet - nach dem Aufheizen ist besonders wirkungsvoll, da das hochfluide gemachte Schweröl sich auf diese Weise leichter verdrängen lässt. Ebenfalls ist in Fig. 5 durch weitere Pfeile der Abtransport des Öls im Produktionsrohr angedeutet.
  • Als Variante kann jeder Lagerstättenblock 12 (bei geringer Lagerstättentiefe) mit der Oberfläche 9 durch eine vertikale Bohrung 16 verbunden werden. Dies ist in Fig. 8 dargestellt. Die Bohrung 16 trifft die Erwärmungszone 13 in der ölführenden Schicht 5 und kann für das Fluten durch ein Fluid oder für Ölförderung verwendet werden.
  • Nach einer anderen Ausführung - vgl. Fig. 6 - des Verfahrens wird das erwärmte Erdöl mit einem Fluid, das in lediglich eine der durchgehenden Bohrungen 6 mit Packer 15 verpresst wird, verdrängt und durch die zweite durchgehende Bohrungen 6 gewonnen. Es ist somit gemäß Fig. 6 lediglich ein Packer 15 vorgesehen, wohingegen in Fig. 5 beide Bohrungen 6 mit jeweils einem Packer 15 verschlossen werden. Es ergibt sich somit eine Bohrung 6, die als eine kombinierte Installation 61 von Induktor und Fluidzuführung ausgestaltet ist. Weiterhin ergibt sich eine Bohrung 6, die wiederum als eine kombinierte Installation 62 von Induktor und Förderrohr ausgestaltet ist.
  • Der oder die Packer 15 können auf der Seite mit der höherliegenden Strecke 4 installiert werden, wie dies in den Figuren gezeigt ist. Evtl. vorteilhaft mag aber sein, den oder die Packer 15 auf der Seite der niedriger gelegenen Strecke 3 zu installieren.
  • Nach anderer Ausführung des Verfahrens wird - siehe Fig. 7 - zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen 6, in denen die Induktionsschleife des Leiters 7 verlegt ist oder zu einem vorherigen Zeitabschnitt verlegt war, mindestens eine nicht durchgehende Injektionsbohrung 17 - vorgesehen für ein Injektionsrohr - als Sackloch aus einem der Strecken 3 oder 4 gebohrt. Das Verpressen der Flutmedien in die Injektionsbohrung 17 beginnt vorzugsweise nach Reduktion der Ölviskosität im Lagerstättenblock 12. Damit können die durchgehenden für den Leiter 7 vorgesehenen Bohrungen 6, zusätzlich als Produktionsbohrungen genutzt. In diese Bohrungen 6 und/oder in zusätzlich vorhandene Produktionsbohrungen - entsprechend Produktionsrohr 44, wie in Fig. 5 gezeigt - wird das Öl verdrängt.
  • Nach Erwärmen eines Blocks 12 und rapider Steigerung des Ölfliesvermögens beginnt man mit der thermischen Behandlung eines Nachbarblockes. Um die Montagearbeiten zu vereinfachen, wird vorzugsweise aus einer Bohrung 6 die rückführende oder die zuführende elektrische Leitung der Induktionsschleife des Leiters 7 entfernt und in der benachbarten durchgehenden Bohrung 6 verlegt (gestrichelt in Fig. 4 angedeutet). Die von der elektrischen Leitung befreite Bohrung 6 kann allerdings weiter als Produktionsbohrung oder Injektionsbohrung genutzt werden.
  • In Fig. 8 wird analog zu Fig. 2 ein seitlicher Schnitt einer Lagerstätte schematisch dargestellt, wobei in den Strecken 3 und 4 und in der Bohrung 6 der Leiter 7 eingebracht ist. Weiterhin wird der Leiter 7 über die elektrischen Zuleitungen 10 innerhalb der vertikalen Bohrung 8 bis zur Oberfläche 9 an Frequenzgenerator 11 angeschlossen. Optional ist die vertikale Bohrung 16 vorhanden, die es erlaubt ein Fluid von der Oberfläche bis zur ölführenden Schicht 5 zu transportieren und dort zu injizieren.
  • Bisher wurde überwiegehend davon ausgegangen, dass die ölführende Schicht 5 flach einfallend im Untergrund vorliegt. In Fig. 9 wird nun eine Lösung erläutert, bei der ein Grubenbau bestehend aus den Strecken 3 und 4 so gebaut wird, dass die Strecke 4 in den Firstengesteinen der ölführenden Schicht 5 - d.h. im Dachgebirge oberhalb der ölführenden Schicht 5 - und die zweite Strecke 3 in den Sohlegesteinen der ölführenden Schicht 5 - d.h. unterhalb der ölführenden Schicht 5 - gebaut werden (vgl. Fig. 9A). Die Strecken 3 und 4 werden oberhalb des Öl-Wasser-Kontaktes vorzugsweise auf der gleichen Höhenlage aufgefahren und die Öllagerstätte wird durch Scheibenabbau und entgegengesetzt zur Fallrichtung (schwebender Verhieb) entwickelt. Für jede Scheibe können zwei quasiparallele Strecken 6 aufgefahren werden (in Fig. 9A ist eine erste Phase strichelt dargestellt und eine später Phase mit durchgezogenen Linien). Diese Vorgehensweise kann vorwiegend bei der Entwicklung von Öllagerstätten/Bitumenlagerstätten mit größerer Mächtigkeit der olführenden Schichten 5 und steil fallenden ölführenden Schichten 5 eingesetzt werden.
  • In Fig. 9B wird eine Draufsicht entsprechend des Schnittes B-B in vertialer Höhe der Strecken 3 und 4 und der Bohrung 6 dargestellt. Dabei wird verdeutlicht, dass eine ölführende Schicht 5 wie dargestellt auch gekrümmt sein kann oder jede an beliebige Form annehmen kann.
  • Hauptvorteil der bergbaulichen Entwicklung der Lagerstätte mit hochviskosem Öl mittels Grubenbauten, insbesondere Strecken - auch Stollen - und Schächten, ist die Steigerung der Entölung.
  • Um diesen Effekt zu erweitern, können im Lagerstättenblock 12 zusätzlich mindestens noch zwei durchgehende quasiparallele Bohrungen 19 und 20 in der ölführenden Schicht 5 gebohrt werden (vgl. Fig. 10). In Fig. 10 zeigt Fig. 10A analog Fig. 2 einen vertikalen Schnitt parallel zu einer der Bohrungen 6. Fig. 10B zeigt einen dazu passenden vertikalen Schnitt. Fig. 10C zeigt eine alternative Ausgestaltung zu 10B, die nicht mit Fig. 10A übereinstimmt. Die Bohrungen 19 und 20 werden in einer vertikalen Fläche (siehe Fig. 10A und 10B) oder in der Fläche der Einfallrichtung der ölführenden Schicht 5 (siehe Fig. 10C) gebohrt. In den Bohrungen 19 und 20 wird ein Seil 21 eines Seilschrämgerätes 22 verlegt und eine Spalte 23 in der ölführenden Schicht 5 durch Sägen gebildet. Der Abstand zwischen Bohrungen 19 und 20 ist 1-10 Meter. Entsprechend breit ist auch die Spalte 23, die durchgehend oder nicht durchgehend zwischen Grubenbauten 3 und 4 gebildet werden kann.
  • Gemäß Fig. 10A beginnt die Spalte 23 bei Strecke 4 und endet, soweit das Seilschrämgerät 22 bisher vorgedrungen ist. Die Spalte 23 wird somit im Betrieb des Seilschrämgerätes 22 immer länger. Die Spalte 23 erstreckt sich dabei ausgehend von Strecke 4 in Richtung der Strecke 3.
  • Beim Erwärmen des Lagerstättenblocks 12 fliest das Öl in die Spalte 23 und weiter in die Grubenbauten.
  • Ein Seilschrämgerät 22 wird üblicherweise vorwiegend beim Kohlegewinnen eingesetzt und nun gemäß dieser Ausgestaltung auch für die Ölgewinnung. Bitumen und hochviskoses Öl lagert oft in geologischen Schichten mit Festigkeiten, die kleiner als die Festigkeit der Kohle ist, z. B. in wenig zementierten Sand. Außerdem wirkt das Öl der Lagerstätte wie ein Schmiermittel bei den Pendelbewegungen des Seils 21 in den Bohrungen 19 und 20. Damit werden die Reibungskräfte des Seils 21 wesentlich reduziert und die Energie des Seilschrämgeräts 22 wird vorwiegend für das Schneiden/Sägen der ölführenden Schicht 5 verwendet.
  • Nach einer anderer in Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführung des Verfahrens bzw. der Anordnung werden die Grubenbauten mindestens in zwei Förderhorizonten - d.h. unterschiedlicher Tiefe - in Nebengesteinen aufgefahren. In einer ersten Ebene werden die Strecken 3 und 4 wie bisher angelegt. Darüber hinaus werden in einer zweiten Ebene die weiteren Strecken 31 und 41 auf analoge Weise im Untergrund angeordnet. Zwischen den Streckenpaaren 3, 4 sowie 31, 41 werden in jedem Förderhorizont jeweils Durchhiebe 24 vorwiegend und vorzugsweise in horizontaler Ebene, beispielsweise im Abstand 20-50 Meter voneinander angeordnet. Die Durchhiebe 24, die in unterschiedlichen Förderhorizonten gebaut sind, werden auch mit durchgehenden Bohrungen 6 verbunden.
  • Die Durchhiebe 24 - die ebenfalls eine Strecke darstellen - durchqueren die ölführende Schicht 5. Die Durchhiebe 24, die in einem Förderhorizont gebaut sind, werden mittels durchgehender quer zu den Durchhieben verlaufenden Bohrungen 25 miteinander verbunden. Eine Leiterschleife wird dann in eine erste Bohrung 25 im ersten Förderhorizont, in eine zweite Bohrung 25 im zweiten Förderhorizont sowie in zwei Bohrungen 6 installiert. Dies ist in Fig. 12 dargestellt, die ein Schnitt entlang der Ebene C-C darstellt, wobei der Schnitt C-C wiederum in der schiefen Ebene der Bohrungen 6 durchgeführt wird.
  • Die in die Bohrungen 24 und 6 (siehe Fig. 12) eingebrachte Induktionsschleife des Leiters 7 wird erneut im Betrieb für die Erhitzung der Lagerstätte, insbesondere der ölführenden Schicht 5 betrieben.
  • In Fig. 13-18 sind nun sich gegenüber Fig. 1-12 unterscheidende Ausführungsformen dargestellt. Weiterhin wird jedoch versucht gleiche Bezugszeichen zu verwenden.
  • In Fig. 13 ist lediglich eine Strecke 2 - d.h. ein Grubenbau - vorgesehen, in dem erneut ein Abschnitt des Leiters 7 zu liegen kommt. Die übrigen Abschnitte des Leiters 7 werden allerdings allesamt in speziell für den Leiter 7 vorgesehenen Bohrungen 66 durchgeführt, wobei im Unterschied zu den bisherigen Ausgestaltungen eine Bohrung 67 von der Oberfläche 9 vorgesehen ist, die neben einem weitgehend vertikalen Abschnitt nach einer Krümmung 68 in eine im wesentlichen horizontale Erstreckung der Bohrung 69 übergeht. Die Bohrung 69 endet in der Strecke 2. Die Leiterschleife des Leiters 7 folgt somit von der Oberfläche 9 der Bohrungen 67, der Krümmung 68, der Bohrung 69 und einem Querstück 70 in der Strecke 2, sowie erneut durch eine weitere der Bohrungen 69, eine weitere Krümmung 68 und eine weitere Bohrung 67 zur Oberfläche 9. An der Oberfläche wird die Leiterschleife geschlossen und über einen nicht weiter dargestellten Frequenzgenerator betrieben.
  • Das Verwenden der Strecke 2 für die Leiterschleife erlaubt es eine Leiterschleife zu verlegen, die im Übergang zwischen der Bohrung 66 und der Strecke 2 einen geringen Krümmungsradius aufweist, der deutlich geringer als eine Krümmung ist, die ein Bohrkopf ermöglicht. Man kann davon sprechen, dass die Leiterschleife an dieser Stelle abknickt. Somit können die Bohrungen im wesentlichen auf jeweils eine gekrümmte Stelle beschränkt werden, wodurch der Bohrvorgang einfach ausgeführt werden kann.
  • In Fig. 14 sind zwei Leiterschleifen 100 und 101 installiert, die jeweils wie soeben beschrieben einen Leiterabschnitt 70 in einer Strecke 2 aufweisen. Diese Leiterabschnitte 70 können so ausgebildet sein, dass sie keine elektromagnetischen Wellen ausstrahlen, so dass sich die Leiterschleifen 100 und 101 nicht gegenseitig nachteilig beeinflussen.
  • Weiterhin ist in Fig. 14 eine Leiterschleife 102 dargestellt, die aus 4 Bohrungen von der Oberfläche bestehen, wobei jeweils 2 Bohrungen sich von gegenüberliegenden Seiten in der Strecke 2 treffen.
  • Fig. 15 zeigt nun die Darstellung der Fig. 14 in einem vertikalen Schnitt. Mittels eines geneigten Schachts 80 erfolgt eine Verbindung von der Oberfläche 9 in die ölführende Schicht 5. Dort erfolgt eine Biegung des Schachts in eine im wesentlichen horizontale Erstreckung. Der nun horizontal verlaufende Schacht endet nun in der Strecke 2, der sich ebenfalls in der ölführenden Schicht 5 befindet, wobei die Strecke 2 wiederum mit einem vertikalen Schacht 1 verbunden sein kann.
  • Fig. 16 zeigt nun eine leicht veränderte Darstellung der Fig. 14 in einem vertikalen Schnitt, wobei zwei Strecken 2 vorgesehen sind, einer oberhalb der ölführenden Schicht 5 und einer unterhalb der öflührenden Schicht 5. Vorzugsweise liegen beide Strecken 2 vertikal übereinander und sich mit einem Schacht 1 miteinander verbunden. Die Bohrung für den geneigten Schacht 80 erfolgt erneut von der Oberfläche 9 schräg bis in die ölführende Schicht 5. Nun erfolgt nach einer Krümmung eine Verbindung des Schachts zu einem der Strecken 2 dergestalt, dass der Schacht sich im wesentlichen gerade erstreckt und in gerader Linie mit dem Strecken 2 verbunden wird. Wenn nun in diese Bohrung eine Leiterschleife installiert wird, so verläuft sie weitestgehend im gewünschten Bereich der ölführenden Schicht 5 und nur im Randbereich in der Nähe der Strecke bzw. in der Zuleitung von der Oberfläche außerhalb dieser Zone. In Fig. 16 ist eine erste Implementierung offenbart, bei der die Strecke 2 oberhalb der ölführenden Schicht 5 angeordnet ist, sowie eine zweite Implementierung, bei der die Strecke 2 unterhalb der ölführenden Schicht 5 angeordnet ist.
  • In der beispielhaften Darstellung der Fig. 16 können somit zwei getrennte Leiterschleifen installiert werden. Denkbar ist auch eine Verbindung von zwei Leiterschleifenhälften über die beiden Strecken 2 und den dazwischen liegenden Schacht 1.
  • Bezüglich aller genannten Ausführungsformen ist eine obertäge Installation des Frequenzgenerators welcher die Induktorschleife mit einem hochfrequenten Strom speist, möglich. Alternativ ist eine untertägige Aufstellung möglich. Dabei sind vorzugsweise bei untertägiger Aufstellung des Frequenzgenerators besondere Anforderungen an Explosionsschutz und/oder Kühlung und/oder Wetterschutz zu beachten.
  • Bei obertägiger Aufstellung werden Umrichter über vorhandene Wasseranschlüsse über Wasser-Wasser-Rückkühler oder an der Luft über Wasser-Luft-Rückkühler gekühlt. Gekühlt werden müssen vor allem die Durchlass- und Schaltverluste der Leistungshalbleiter, so dass diese sich nicht überhitzen. Untertage werden nach entsprechender Aufheizung der Lagerstätte möglicherweise hohe Umgebungstemperaturen, hohe Luftfeuchte und ggf. ein Mangel an fluidem Rückkühlmedium, z.B. Grubenwasser, herrschen. Von daher ist es notwendig, eine spezielle Ausführungsform zu verwenden, welche die Verluste explosionsgeschützt und wetterfest abführt. Zur Anwendung kommt beispielsweise ein Thermosyphon oder eine Heatpipe, welche als absolut geschlossenes Kühlsystem arbeiten kann. Das Arbeitsmedium des geschlossenen Kühlkreislaufes, welche auf Verdampfung zur Abführung der Wärme und Re-Kondensation basieren kann, benötigt ein kaltes Ende, in dem das Kühlmedium re-kondensiert wird. Hierfür kann eine elektrisch betriebene Wärmepumpe angewendet werden. Als Arbeitsmedium im Kühlkreislauf kommen Medien in Frage, die bei Normaldruck zwischen 60°C und 120°C verdampfen, z.B. Wasser.
  • Weiterhin ist eine vorgesehene Terminalbox - ein Klemmkasten - für den Anschluß des Hin- und Rückleiters explosionsgeschützt und abgedichtet vom Umrichter auszuführen, so dass keine explosiven Grubengase eindringen können, die sich aufgrund von nicht auszuschliessenden Teilentladungen aufgrund der dort vorhandenen elektrischen Spannungen von bis zu mehreren kiloVolt (kV) entzünden würden.
  • Die vorgestellten Anordnungen und Verfahren sind insbesondere vorteilhaft für eine Bitumlagerstätte z. B. mit Ölviskosität 100 000cP. Sie könnte in einer Tiefe von 150-200 Meter unter der Oberfläche gelagert sein. Die Lagerstätte kann durch eine ölführende Schicht mit einer Mächtigkeit von 20 - 30 Metern und einem Einfallwinkel von 25 - 30° ausgebildet sein. Das Öl kann bei den gegebenen Bedingungen in der Schicht bei einer Temperatur von 8°C wegen hoher Viskosität unbeweglich oder gering beweglich sein. Die ölführende Schicht kann weitgehend aus Sand mit niedrigem Zementierungsgrad aufgebaut sein. Die Oberfläche mag über der Lagerstättenkontur teilweise bebaut sein.
  • In diesem Fall können beispielsweise zwei vertikale Schächte an der Grenze der Lagerstättenkontur gebohrt werden. Eine Bohrung von der Oberfläche wird nicht benötigt.
  • Die Füllanlagen sowie die Transport -und Bewitterungsstrecken können in den Nebengesteinen der ölführenden Schicht gebaut werden.
  • Sofern die Stabilität der ölführenden Schicht relativ hoch und die Gasführung relativ niedrig ist, können neben Transport -und Bewitterungsstrecken zwei Strecken parallel zueinander mit Abstand von 200 Meter direkt in der ölführenden Schicht aufgefahren werden. Zwischen diesen Grubenbauten können durchgehende parallele Bohrungen mit einem Abstand von 20-30 Meter gebohrt werden. Die Bohrungen werden mit Verrohrung insbesondere aus Kunststoff versehen und darin mindestens in zwei benachbarten Bohrungen die elektrischen Leitungen, die die Induktionsschleife bilden, verlegt.
  • Untertage können mindestens ein schlagwetterfester FrequenzGenerator installiert werden. Nach Erwärmen des Lagerstättenabschnittes kann die bisher verwendete Induktionsschleife entfernt und das Erdöl mit reduzierter Viskosität gefördert werden.
  • Zusammenfassend werden noch einmal wesentliche Prinzipien hervorgehoben, die ein bergbauliches Aufschließen einer Öllagerstätte gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen:
    • mindestens zwei quasiparallele Grubenbauten - insbesondere Strecken - in der ölführenden Schicht oder in den Nebengesteinen können bereitgestellt werden, wobei zwischen den Grubenbauten mindestens zwei durchgehende quasiparallele Bohrungen gebohrt werden können, in den Bohrungen die Induktionsschleife verlegt werden kann, wobei der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife in einem Grubenbau angeordnet wird und ein Teil der Induktionsschleife in dem anderen Grubenbau zwischen zwei Bohrungseingängen frei verlegt ist;
    • der Grubenbau, in dem der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife angeordnet sind, durch eine quasivertikale Bohrung mit Obertage verbunden wird und in dieser Bohrung die elektrischen Leitungen für Anschluss der Induktionsschleife an Frequenzgenerator bzw. dem Frequenzumrichter verlegt werden;
    • den Frequenzumrichter in einem Grubenbau platziert wird;
    • die zwei quasiparallelen Grubenbauten in unterschiedlicher Tiefe aufgefahren werden und der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt der Induktionsschleife in dem Grubenbau, der höher als der zweite Grubenbau liegt, angeordnet wird;
    • zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen, in denen die Induktionsschleife angeordnet ist, mindestens eine nichtdurchgehende Förderbohrung aus einem Grubenbau gebohrt wird, die die erwärmte Lagerstättezone mit einem von zwei quasiparallelen Grubenbauten verbindet;
    • in die durch die Induktionsschleife erwärmte Lagerstättenzone mindestens eine Förderbohrung von der Oberfläche gebohrt wird;
    • zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen, in denen die Induktionsschleife angeordnet ist, mindestens eine nichtdurchgehende Injektionsbohrung aus einem Grubenbau gebohrt wird;
    • nach dem Erwärmen der Lagerstättezone zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen die rückführende oder die zuführende elektrische Leitung der Induktionsschleife aus einer Bohrung entfernt und in der benachbarten durchgehenden Bohrung verlegt wird;
    • die von der elektrischen Leitung befreite Bohrung als Produktionsbohrung genutzt wird;
    • die von der elektrischen Leitung befreite Bohrung als Injektionsbohrung genutzt wird;
    • die zwei quasiparallelen Grubenbauten in der Streichungsrichtung der ölführenden Schicht aufgefahren werden und die durchgehenden Bohrungen in der Einfall- oder Schwebensrichtung der ölführenden Schicht gebohrt wird;
    • ein erster Grubenbau in den Firstengesteinen der ölführenden Schicht und ein zweiter Grubenbau in den Solegesteinen der ölführenden Schicht aufgefahren werden;
    • die Öllagerstätte durch Scheibenabbau und entgegengesetzt zur Fallrichtung (schwebenden Verhieb) entwickelt wird, wobei für jede Scheibe zwei quasiparallele Grubenbauten aufgefahren werden;
    • zwischen zwei durchgehenden quasiparallelen Bohrungen zusätzlich mindestens noch zwei durchgehende quasiparallele Bohrungen in der ölführenden Schicht gebohrt werden, wodurch sich eine Spalte zwischen den zusätzlichen Bohrungen bildet;
    • die durchgehende Spalte zwischen zusätzlichen Bohrungen mit einem Seilschrämgerät gebildet wird;
    • die Grubenbauten mindestens in zwei Förderhorizonten aufgefahren werden, zwischen Grubenbauten in jedem Förderhorizont die Durchhiebe aufgefahren werden und die Durchhiebe mit durchgehenden Bohrungen miteinander verbunden werden.
  • Zusammenfassend gilt, dass Erläuterungen, die ein Bergbauverfahren zur Bereitstellung und späteren Betrieb einer Bergbau-Anordnung beschreiben, auch für die auf diese Weise bereitgestellte Bergbau-Anordnung gelten und umgekehrt. Ebenso können die in den Figuren beschriebenen Ausgestaltungen auch beliebig miteinander kombiniert werden, sofern sie sich nicht widersprechen.
  • Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn bereits Schächte und/oder Strecken vorhanden sind und nun verflüssigbare, jedoch hochviskose Ölbestände extrahiert werden sollen. Die Einbeziehung der bestehenden Schächte und/oder Strecken erlaubt es mit einfacher Bohrtechnik und einfacherem Borhwerkzeug eine Leiterschleife zu installieren, da zu weiten Teilen nur gerade gebohrt wird bzw. sich auf eine einzige Krümmung je Bohrung beschränkt wird. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft für das Fördern von Schweröl. Weiterhin ist die Erfindung insbesondere vorteilhaft für das Fördern von in Sandschichten gebundenem Öl, wobei die Sandschichten von Fels und Gestein zumindest partiell begrenzt sein kann. Die Sandschichten können dabei aufgrund einer Zementierung fest sein.

Claims (16)

  1. Anordnung zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation vorliegenden Lagerstätte (12), insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus der Lagerstätte (12), wobei
    - in der geologischen Formation mindestens ein unterirdischer Grubenbau (1,2,3,4) bergmännisch hergestellt ist und der Grubenbau (1,2,3,4) mindestens einen Schacht (1) und/oder mindestens eine Strecke (2,3,4) umfasst,
    - ein elektrischer Leiter (7) zumindest teilweise in der geologischen Formation eingebracht ist und der Leiter (7) in einem ersten Leiterstück (73) innerhalb des Grubenbaus (1,2,3,4) verläuft, und
    - der Leiter (7) zumindest einen Leiter-Abschnitt (75, 76) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass im Betrieb ein elektromagnetisches Feld auf das zum Leiter-Abschnitt (75, 76) benachbarte Erdreich (13) mittels elektromagnetischer Induktion einwirkt, so dass eine Temperaturerhöhung und somit eine Verringerung der Viskosität einer im benachbarten Erdreich (13) vorliegenden Substanz bewirkt wird.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für die Installation des elektrischen Leiters (7) vorgesehene mindestens eine Bohrung einen gekrümmten Abschnitt (68) und einen quasihorizontalen Abschnitt (67, 69) aufweist und die Bohrung im Grubenbau endet.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein zweites Leiterstück (75,76) des Leiters in einer Bohrung (6) im Erdreich (13) angeordnet ist und mit dem Erdreich (13) in Berührung ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Leiterschleife mit einem ersten Leiter-Abschnitt (75) in einer ersten Bohrung (6,66,69) weitgehend horizontal verlegt ist und die erste Bohrung (6,66,69) in einer weitgehend rechtwinklig dazu verlaufenden ersten Strecke (2,3) endet, und
    dass die Leiterschleife mit einem zweiten Leiter-Abschnitt (76) in einer zweiten Bohrung (6,66,69) weitgehend horizontal verlegt ist und die zweite Bohrung (6,66,69) in der weitgehend rechtwinklig dazu verlaufenden ersten Strecke (2,3) endet, und
    die Leiterschleife einen dritten Leiter-Abschnitt (73) umfasst, der in der ersten Strecke (3) angeordnet ist und eine Verbindung zwischen dem ersten Leiter-Abschnitt (75) und dem zweiten Leiter-Abschnitt (76) bereitstellt.
  5. Anordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Leiter-Abschnitt (75) über die erste Bohrung (67) oder über den mindestens einen Schacht (1) an die Erdoberfläche (9) geführt ist und
    dass der zweite Leiter-Abschnitt (76) über die zweite Bohrung oder über den mindestens einen Schacht (1) an die Erdoberfläche (9) geführt ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Leiter-Abschnitt (75) an dem der ersten Strecke (3) gegenüberliegenden Ende über die erste Bohrung (6) in einer weitgehend rechtwinklig zur ersten Bohrung verlaufenden zweiten Strecke (4) endet und dass der zweite Leiter-Abschnitt (76) an dem der ersten Strecke (3) gegenüberliegenden Ende über die zweite Bohrung (6) in der weitgehend rechtwinklig zur zweiten Bohrung (6) verlaufenden zweiten Strecke (4) endet und mindestens ein vierter Leiterabschnitt (71, 72) der Leiterschleife in der zweiten Strecke (4) angeordnet ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein fünfter Leiterabschnitt (10) der Leiterschleife in einer von der zweiten Strecke ausgehenden vertikalen Bohrung (8) oder einem von der zweiten Strecke (4) ausgehenden vertikalen Schacht (1) angeordnet ist, wobei der mindestens eine fünfte Leiterabschnitt (10) vorzugsweise eine Verbindung zu einem Frequenzgenerator (11) bereitstellt.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen zwei in einer ersten Tiefe angeordneten weitgehend parallel verlaufenden Leiter-Abschnitte (75, 76) parallel dazu ein Injektionsrohr zum Einspeisen eines zu injizierenden Fluids in die geologische Formation und/oder in die Lagerstätte (12) und/oder ein Produktionsrohr (44) zum Abführen eines aus der geologische Formation und/oder aus der Lagerstätte (12) entnommenen Fluids angeordnet ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Zuführung des zu injizierenden Fluids zum Injektionsrohr über den mindestens einen Schacht (1) und/oder der mindestens einen Strecke (2,3,4) erfolgt und/oder
    dass ein Abführen und/oder Sammeln des entnommenen Fluids vom Produktionsrohr (44) über den mindestens einen Schacht (1) und/oder der mindestens einen Strecke (2,3,4) erfolgt.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sofern abhängig von Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb der ersten Bohrung (6) zusätzlich zum Leiter (7) oder nach Entfernen des Leiters (7) alternativ zum Leiter (7) ein Injektionsrohr und/oder ein Produktionsrohr angeordnet ist und/oder
    dass innerhalb der zweiten Bohrung (6) zusätzlich zum Leiter (7) oder nach Entfernen des Leiters (7) alternativ zum Leiter (7) ein Injektionsrohr zum Einspeisen eines zu injizierenden Fluids in die geologische Formation und/oder in die Lagerstätte und/oder ein Produktionsrohr zum Abführen eines aus der geologische Formation und/oder aus der Lagerstätte (12) entnommenen Fluids angeordnet ist.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Frequenzgenerator (11) zum Betreiben des Leiters (7) vorgesehen ist und der Frequenzgenerator (11) an der Erdoberfläche (9) oder dem unterirdischen Grubenbau (1,2,3,4) angeordnet ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Enden des Leiters in einer explosionsgeschützten und/oder wetterfesten Klemmbox angeschlossen werden, welche gegenüber dem Frequenzgenerator explosionsgeschützt abgeschlossen und abgedichtet ist.
  13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Strecke (3,4) in der Streichungsrichtung einer ölführenden Schicht (5) angeordnet ist und/oder eine für den Leiter (7) vorgesehene Bohrung (6) zwischen zwei der mindestens einen Strecke (3,4) in einer Neigung einer Falllinie oder in der Schwebensrichtung der ölführenden Schicht (5) angeordnet ist.
  14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dass der Grubenbau in einer ölführenden Schicht (5) der Lagerstätte (12) und/oder
    in Nebengesteinen der Lagerstätte (12) bereitgestellt ist, wobei die Bereitstellung in den Nebengesteinen vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass eine erste der mindestens einen Strecke in den Firstengesteinen einer ölführenden Schicht (5) und dass eine zweite der mindestens einen Strecke in den Solegesteinen der ölführenden Schicht (5) angeordnet sind.
  15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen zwei für den Leiter (7) vorgesehenen quasiparallelen Bohrungen (6) zusätzlich mindestens noch zwei weitere quasiparallelen Bohrungen (19,20) in der ölführenden Schicht (5) mit einer dazwischen liegenden Spalte (23) angeordnet sind.
  16. Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation, insbesondere in eine in einer geologischen Formation vorliegenden Lagerstätte (12), insbesondere zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus der Lagerstätte (12), wobei
    in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 nach einer durch den bestromten Leiter (7) erfolgten Temperatursteigerung einer beheizten Zone von bis zu 120-140°C die beheizte Zone mit einem wässrigem Flutmedium, welches Wasser und vorzugsweise mindestens ein Glucan mit einer β-1,3-glykosidisch verknüpften Hauptkette und β-1,6-glykosidisch daran gebundenen Seitengruppen umfasst, wobei das Glucan vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 1,5*106 bis 25*106 g/mol aufweist, geflutet wird.
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