EP3030746A1 - Verfahren zum fördern bzw. zur vorbereitung der förderung von fluiden medien - Google Patents

Verfahren zum fördern bzw. zur vorbereitung der förderung von fluiden medien

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EP3030746A1
EP3030746A1 EP13771045.5A EP13771045A EP3030746A1 EP 3030746 A1 EP3030746 A1 EP 3030746A1 EP 13771045 A EP13771045 A EP 13771045A EP 3030746 A1 EP3030746 A1 EP 3030746A1
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EP
European Patent Office
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explosive
tube
shafts
desired depth
explosion
Prior art date
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Application number
EP13771045.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3030746B1 (de
Inventor
Varis KASHAFUTDINOV
Mikhail PADERIN
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Kashafutdinov Varis
Original Assignee
Kashafutdinov Varis
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Publication date
Application filed by Kashafutdinov Varis filed Critical Kashafutdinov Varis
Publication of EP3030746A1 publication Critical patent/EP3030746A1/de
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Publication of EP3030746B1 publication Critical patent/EP3030746B1/de
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/263—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives

Definitions

  • the present invention relates to a method for conveying the preparation of fluid media from underground reservoirs.
  • Modern geological investigation methods assist geologists in detecting underground rock formations that may contain fluid media such as oil and / or natural gas. These occurrences of fluid media enclosed in the rock formations are called deposits.
  • Primary production is defined as the production phase in which the pressure in the reservoir is high enough, without any artificial measures, to extract petroleum or natural gas from it, either by squeezing it out with natural overpressure (pumping pressure) or by pumping.
  • reservoir pressure decreases during oil production it can be increased by injecting water or natural gas using injection probes installed through bores.
  • This funding phase is referred to as secondary funding.
  • By injecting water 30-40% of the total existing oil can be promoted.
  • the remaining, increasingly tough and dense oil complicates the further constant promotion.
  • the permeability of the reservoir rock can also be increased by injecting acids, thereby solving components of the reservoir rock, for example carbonates.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a method for conveying or preparing the delivery of fluid media from underground deposits, which makes it possible to promote fluid media in an efficient manner, which are present in deposits (mini-cavities), which coincides with the previous methods for economic development are not worthwhile.
  • At least one tube comprising at least one section, into each of the vertical bores or shafts, wherein the at least one section of the tube has at least one opening in the lower region of the shell, wherein the openings of the sections of the at least two tubes are in each case between one two tubes selected area, this area lies between the at least two substantially vertical holes, lowering an explosive into the tube to a desired depth,
  • a horizontal and directed pressure wave is introduced through the at least one opening in the shell of the tube section into the soil layer.
  • the desired depth corresponds to the depth of the opening in the at least one section of the tube, which is introduced into the vertical bore or shaft.
  • the horizontal pressure wave propagation is aligned through the opening in the shell of the tube section on at least one specific area.
  • the at least two essentially vertical bores or shafts into the earth's surface make it possible for several of these horizontal pressure waves to meet in at least one desired area due to the ignition of the respective explosive.
  • the ground between the holes is set in motion by the converging horizontal pressure waves. Due to the different compressibilities of the fluid media in the mini-cavities and the surrounding rock layers, the geological structures change in the depth of the soil in the areas in which the pressure waves propagate. It has been found that several mini-cavities are connected to form a larger cavity. Even if these mini-cavities are not necessarily assembled into a completely uniform volume, it is sufficient for a joint development of previously separate mini-cavities, if they at least have a connection to one another through which the fluid medium can be conveyed from a mini-cavity by opening up the other mini-cavity ,
  • the change in geological structures can be explained by shattering the previously non-economic deposits, previously known as minicavities, previously surrounded by impermeable layers, and forming cracks in the impermeable layers surrounding the minicavities.
  • the mini-cavities located in the pressure wave area can also be compressed in the vertical direction by sinking earth as a result of the soil moving in total.
  • the fluid media in the mini-cavities evade this pressure by extending approximately horizontally to the surface of the earth (perpendicular to the bore). This then leads to the mini-cavities connecting with each other.
  • a horizontal deposit is formed.
  • the fluid media of this resulting high-yield deposit can then be promoted by the conventional methods described above.
  • At least two sections of the tube have at least one opening in a region of the jacket. It is also contemplated that these openings of the at least two sections per tube will be aligned with at least one area selected between the two tubes, at least one area between the at least two substantially vertical bores. Thus, it is also part of the invention that several explosives are lowered and ignited to different desired depths corresponding to the openings of the sections in the respective tube.
  • the soil around the minicavities can be reinforced and shaken targeted.
  • the respective desired depth for the lowering of the explosive can be below the mini-cavities, in the same depth (horizontal to the majority of the found mini-cavities) or also above the mini-cavities. It may also be useful to ignite the explosive in the tubes at different depths.
  • the object according to the invention by a method for conveying or for the preparation of the promotion of fluid media from underground deposits according to claim 2 by the steps
  • a directional pressure wave is applied to the wall lining of the respective vertical well or well.
  • the ignition of the first explosive takes place for an introduction of holes in the wall lining and thus serves to prepare for the second ignition of the explosive.
  • the wall lining may for example consist of cement, concrete or any other hardening and stabilizing mass.
  • the desired depth corresponds to the depth at which holes are to be placed in the wall lining and the depth at which the explosive is ignited after the second lowering.
  • the ignition of the explosive which has been lowered second to the desired depth, creates a horizontal wave propagation into the soil.
  • geological structures are changed by the converging horizontal pressure waves so that a plurality of mini-cavities are connected to form a larger cavity.
  • a plurality of pressure waves can be generated in possibly also different depths.
  • the respective desired depth for the lowering of the explosive can be below the mini-cavities, in the same depth (horizontal to the majority of the found mini-cavities) or also above the mini-cavities.
  • the explosive is a commercial explosive (powdered explosive gelatinbaumr Explosive or emulsion explosive and explosive slurries) and / or at least one propellant from disarmed weapon systems.
  • the explosive is connected before the step of lowering with an ignition line, wherein the other end of the ignition line is connected to a transmission line and this end of the transmission line with the explosive in the desired Depth is lowered and the other end of the transmission line is connected to an explosive or igniter just before the step of igniting the explosive.
  • the step of igniting the explosive is carried out by a remote control.
  • the fluid media are organic liquid or gaseous hydrocarbon compounds.
  • hydrocarbon compounds are preferably present as petroleum, natural gas or a mixture of petroleum and natural gas in the deposit or the minicavity.
  • the explosive force (explosive force) of the explosive suspended in the vertical well is distributed over the extent of the vertical well or well.
  • the loss of explosive force is great and the explosive force is not concentrated, so that the explosive force does not act on the desired area of the opening of the well or the wall lining of the well, thereby obtaining a defective or defective blasting result.
  • an open explosion of the explosive disposed in the vertical bore or well may be performed. Since the Explosive force of the explosive distributed over the open upper and lower sections of the vertical shaft or well may result in losses in explosive force, which in turn is an obstacle to the concentration of explosive force.
  • the explosive device is reinforced on at least the top or bottom with a blast effect shemmenden or explosion-proof material.
  • the explosive force of the explosive can be concentrated in a direction perpendicular to the direction of the vertical shaft or bore. Also avoided by this arrangement is that at the desired depth collapse of the wall lining of the vertical shaft or destruction of the tube in the bore by acting on the explosive force takes place.
  • the explosive device consists of an explosive effect shemmenden or explosion-proof material or is completely reinforced with an explosive shemmenden or explosion-proof material and that the explosive device of the inner geometry of the tube or the wall lining is at least partially adapted and at least one Has explosive opening.
  • the explosive device may be in shape as a cylinder, prism, sphere, cuboid or the like.
  • the shape of the blasting device is adapted at least on one side in a partial region of the internal geometry of the wall lining or the pipe. This is advantageous because, by virtue of this configuration, the explosive device can not swing back and forth in the pipe or the wall lining during its introduction.
  • can be supported by the design of the recoil advantageous by the adaptation of the blasting device to the geometry of the inner tube by a flat abutment over a larger area of the inner tube. It is also advantageous that the blasting device rests flat on the inner tube by the adaptation of the shape already at the ignition of the blast and is not thrown against the surface of the inner tube only by the recoil.
  • the blasting device has at least one blast opening. This blast opening allows a concentrated, horizontal and directed pressure wave to be conducted into the soil after blasting.
  • the step of igniting the explosive in the at least two substantially vertical bores or wells is coordinated with each other.
  • the selected area, to which the blasting is aligned can not be centrally selected by the subterranean rock formations or different earth structures are present, whereby the pressure wave propagation is disturbed.
  • the wall lining in the region of the desired depth is partially reinforced with a blast-action-inhibiting or explosion-proof material.
  • This embodiment makes it possible that the pressure wave propagation does not occur to the side in which no mini-cavities are suspected. It is also possible by this configuration that the first blast introduces only openings on the sides of the wall lining of the shaft, in which the mini-cavities are present.
  • the horizontal pressure wave propagation is aligned through the opening of the wall lining to a specific area.
  • the at least two essentially vertical shafts into the earth's surface make it possible for several of these horizontal pressure waves to meet in a desired area due to the ignition of the respective explosive. As a result, this causes the change of the geological structure already described above.
  • the portion of the tube having at least one opening in the lower region of the shell, at least partially reinforced with a blast-resistant or explosion-proof material is avoided.
  • the portion of the tube which has at least one opening in the lower region of the shell, consists of an explosive effect shemmenden or explosion-proof material.
  • FIG. 6 shows a possible arrangement of the bores or shafts in the earth's surface from a bird's-eye view (top view),
  • Fig. 7 shows another possible arrangement of the holes or shafts in the
  • FIG. 1 shows the earth's surface (5) into which at least two substantially vertical bores (3) or shafts (4) are introduced.
  • the at least two holes (3) or shafts (4) are as far as possible introduced around the found, not yet worthwhile underground deposits (2) around.
  • the earth's surface (5) can be considered level present, but also as a hilly landscape or mountains.
  • underground deposits (2) mini-cavities
  • FIG 2 the introduction of at least one tube (6) is shown in each of the vertical holes or wells.
  • the tube consists in Figure 2 of three sections (6a-6c), wherein the lowermost portion (6a) of the tube (6) in the lower region of the jacket (7) has at least one opening (8).
  • the tube (6) also consist of much more sections.
  • This at least one opening (8) of the section (6a) of the respective tube (6) is aligned in each case with a region (9) selected between the at least two tubes, this region (9) lying between the at least two substantially vertical bores.
  • This area (9) defines a volume into which the pressure waves enter.
  • the pressure waves may well enter this area (9) at different geometric depths.
  • Figure 3 shows the lowering of an explosive (10a) into each of the tubes (6) to a desired depth (11).
  • the tube consists in Figure 3 of three sections (6a-6c), wherein the lowermost portion (6a) of the tube (6) in the lower region of the jacket (7) has at least one opening.
  • the desired depth (11) corresponds to the depth of the opening in the at least one portion of the tube (6 a), which is introduced into the vertical bore or shaft.
  • FIG. 4 shows the ignition of the explosive (10a).
  • the explosive (10a) By igniting the explosive (10a) in the desired depth (11) in the tube (6) of the respective bore (3) or the shaft (4) is a horizontal and directed pressure wave through the at least one opening in the jacket (7) of Tube section (6a) introduced into the soil layer.
  • the horizontal pressure wave propagation is aligned through the opening in the shell (7) of the pipe section (6a) on a specific area (9).
  • the at least two substantially vertical holes (3) or shafts (4) in the earth's surface is made possible by the ignition of the respective explosive (10a) more of these horizontal pressure waves in a desired range (9) or in several desired Clash areas. It is inventively provided that the geological formation of the soil is changed by the converging horizontal pressure waves as described above.
  • FIG. 5 shows the formation of a deposit (2) which is worthwhile for development for extraction from an economic point of view.
  • Figure 6 shows a possible arrangement of the holes (3) or shafts (4) in the earth's surface (5) in bird's eye view.
  • the pressure waves of the ignited explosives (10a) are aligned here on a single area (9).
  • FIG. 7 shows a further possible arrangement of the bores (3) or shafts (4) in the earth's surface (5) in bird's-eye view.
  • the pressure waves of the ignited explosives (10a) are aligned here on two areas (9a, 9b). However, it is also conceivable that the pressure waves of the detonated explosives are aligned in several areas.
  • a matrix By arranging a plurality of holes or shafts to each other, a matrix can be formed, which ensures a controlled propagation of the pressure waves in the environment around the mini-cavities. This is extremely beneficial for the controlled lowering of the earth's surface.
  • the areas 9, 9a and 9b are each represented by a single point. It can be seen that this point represents only a center of the respective area.
  • the pressure waves propagate in the form of a solid angle from the place where they were generated. Therefore, the pressure waves are not concentrated in a distant point but apart. This then leads to a correspondingly large area being set in vibration by these pressure waves.

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Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien aus unterirdischen Lagerstätten.
Moderne geologische Untersuchungsmethoden unterstützen die Geologen beim Aufspüren von Gesteinsformationen im Untergrund, die möglicherweise fluide Medien wie Erdöl und/oder Erdgas enthalten. Diese in den Gesteinsformationen eingeschlossenen Vorkommen von fluiden Medien werden Lagerstätten genannt.
Die weitaus wichtigste Methode bei der Suche nach fluiden Medien ist die Reflexionsseismik. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, dass Erschütterung s wellen sich je nach der Beschaffenheit des Untergrundes mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fortpflanzen und an den Grenzflächen zwischen verschiedenen Gesteinsschichten genau wie Schall- oder Lichtwellen gebeugt oder reflektiert werden. Die abgelenkten und zurückgeworfenen Erschütterung s wellen werden von hochempfindlichen Messgeräten registriert. Die dabei gewonnenen Daten werden von leistungsfähigen Computern verarbeitet und liefern ein aussagekräftiges dreidimensionales Bild des geologischen Untergrundes.
Eine Versuchsbohrung zeigt, ob eine so entdeckte Gesteinsformation tatsächlich ein fluides Medium enthält. Ist die Probebohrung erfolgreich, müssen Größe, Qualität und Ergiebigkeit der neu entdeckten Lagerstätte untersucht werden.
Bis jetzt wurden die Förderungsbohrungen erst angelegt, wenn nach der seismologischen Untersuchung und der ersten Probebohrung feststand, dass die Ausbeutung des Vorkommens kommerziell lohnend ist.
Für die Förderung von fluiden Medien, die in einer unterirdischen Gesteinsschicht in sogenannten Lagerstätten vorliegen, die von undurchlässigen Schichten umgeben sind, gibt es drei herkömmliche Verfahren: Primärverfahren, Sekundärverfahren und Tertiärverfahren. Als Primärförderung wird die Förderphase bezeichnet, in der der Druck in der Lagerstätte ohne künstliche Maßnahmen hoch genug ist, um beispielsweise Erdöl oder Erdgas daraus zu fördern, sei es durch Auspressen mithilfe eines natürlich vorhandenen Überdrucks (Lager Stättendruck) oder durch Pumpen.
Sinkt im Laufe der Erdölförderung der Lagerstättendruck, kann er durch Einpressen von Wasser oder Erdgas mittels durch Bohrungen eingerichteter Einpresssonden erhöht werden. Man bezeichnet diese Förderphase als Sekundärförderung. Durch Einpressen von Wasser können 30-40 % des insgesamt vorhandenen Öls gefördert werden. Das restliche, zunehmend zähe und dichte Öl erschwert die weitere konstante Förderung.
Die Durchlässigkeit des Speichergesteins kann ebenfalls durch Einpressen von Säuren erhöht werden, wodurch Komponenten des Speichergesteins, zum Beispiel Karbonate, gelöst werden.
Durch Dampfinjektionen und unter Zugabe von Chemikalien kann die Oberflächenspannung des Erdöls gesenkt werden, so dass es sich leichter vom Gestein löst und die Ausbeute weiter steigt. Dieses Verfahren der Förderung wird Tertiärverfahren genannt. Verschiedene Maßnahmen (Einpressen von Heißwasser oder Heißdampf, N2 (Stickstoff), C02 (Kohlenstoff dioxid), Leichtbenzin oder Flüssiggas und ....) werden angewendet. Die Tertiärverfahren werden teilweise auch kombiniert.
Die bekannten Verfahren zur Förderung von fluiden Medien wurden bisher nur bei ertragreichen, wirtschaftlich lohnenden, unterirdischen Lagerstätten angewandt.
Mit der Abnahme der bekannten ertragreichen Lagerstätten müssen daher neue Lagerstätten entdeckt werden, um weiterhin fluide Medien wie Erdöl, Erdgas, Bitumen oder Dergleichen zu fördern. Als Argument für neue Verfahren zur Steigerung der Förderung von fluiden Medien gelten der steigende Preis dieser Fluide, der die Möglichkeit bietet, bisher nicht intensiv untersuchte Gebiete zu erkunden und nun unkonventionelle, bislang nicht wirtschaftlich lohnende Lagerstätten auszubeuten. Dazu gehören Ölsande, hier vor allem die großen Vorkommen in Alberta in Kanada, Ölschiefer, Tiefseebohrungen, Sibirien- oder Alaska-Exploration, Bitumen und weitere Vorkommen. Es sind Vorkommen von Erdöl oder auch Erdgas bekannt, bei denen in einem bestimmten Gebiet eine an sich zunächst einmal für eine Förderung lohnende Menge von Erdöl oder Erdgas vorhanden ist. Allerdings bestehen die Vorkommen von Erdöl oder Erdgas in diesen Gebieten nicht aus einem zusammenhängenden Volumen (Kavität) von Erdöl oder Erdgas, sondern sind in mehreren kleineren Kavitäten gebunden, die untereinander nicht verbunden sind. Das würde bei den bisher bekannten Fördermöglichkeiten bedeuten, dass jede einzelne dieser Kavitäten mit den bisher bekannten Fördermethoden jeweils für sich erschlossen werden müsste. Damit stellt sich aber in diesen Gebieten das Problem, dass die Förderung insgesamt zu aufwendig wird, wenn die Fördermengen in den einzelnen kleineren Kavitäten jeweils eher gering sind, so dass eine separate Erschließung der jeweiligen Kavität wirtschaftlich nicht sinnvoll ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien aus unterirdischen Lagerstätten vorzuschlagen, welches ermöglicht, in effizienter Weise fluide Medien zu fördern, die in Lagerstätten (Minikavitäten) vorliegen, die sich mit den bisherigen Methoden für eine wirtschaftliche Erschließung nicht lohnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien aus unterirdischen Lagerstätten gemäß Anspruch 1 durch die Schritte
Einbringen von mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen oder
Schächten in die Erdoberfläche,
Einbringen von mindestens einem Rohr, bestehend aus mindestens einem Abschnitt, in jede der vertikalen Bohrungen oder Schächte, wobei der mindestens eine Abschnitt des Rohres im unteren Bereich des Mantels mindestens eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnungen der Abschnitte der mindestens zwei Rohre auf jeweils einen zwischen zwei Rohren gewählten Bereich ausgerichtet werden, wobei dieser Bereich zwischen den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen liegt, Absenken eines Sprengstoffes in das Rohr bis zu einer gewünschten Tiefe,
Zünden des Sprengstoffes
gelöst. Durch das Zünden des Sprengstoffs in der gewünschten Tiefe in dem Rohr der jeweiligen Bohrung wird eine horizontale und gerichtete Druckwelle durch die mindestens eine Öffnung im Mantel des Rohrab Schnitts in die Erdschicht eingebracht. Die gewünschte Tiefe entspricht dabei der Tiefe der Öffnung in dem mindestens einen Abschnitt des Rohres, welche in die vertikale Bohrung oder Schacht eingebracht ist.
Die horizontale Druckwellenausbreitung wird durch die Öffnung im Mantel des Rohrab Schnitts auf mindestens einen bestimmten Bereich ausgerichtet. Durch die mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen oder Schächte in die Erdoberfläche wird ermöglicht, dass durch das Zünden des jeweiligen Sprengstoffs mehrere dieser horizontalen Druckwellen in mindestens einem gewünschten Bereich aufeinandertreffen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die aufeinander zulaufenden horizontalen Druckwellen das Erdreich zwischen den Bohrungen in Bewegung gesetzt wird. Durch die unterschiedlichen Kompressibilitäten der fluiden Medien in den Minikavitäten und den umgebenden Gesteinsschichten ändert sich in der Tiefe des Bodens in den Bereichen, in denen die Druckwellen sich ausbreiten, die geologischen Strukturen. Es hat sich dabei gezeigt, dass dabei mehrere Minikavitäten zu einer größeren Kavität miteinander verbunden werden. Selbst wenn diese Minikavitäten nicht unbedingt zu einem vollständig einheitlichen Volumen zusammengefügt werden, genügt es für eine gemeinsame Erschließung vorher getrennter Minikavitäten, wenn diese zumindest eine Verbindung miteinander aufweisen, durch die das fluide Medium aus einer Minikavität gefördert werden kann, indem die andere Minikavität erschlossen wird.
Die Änderung der geologischen Strukturen lässt sich beispielsweise so erklären, dass die von zuvor von undurchlässigen Schichten umgebenen, bisher nicht wirtschaftlichen Lagerstätten, die hier als Minikavitäten bezeichnet werden, erschüttert werden und die undurchlässigen Schichten, die die Minikavitäten umschließen, Risse ausbilden.
Die sich in dem Druckwellenbereich befindlichen Minikavitäten, können außerdem durch das insgesamt in Bewegung versetzte Erdreich durch absinkende Erde in vertikaler Richtung komprimiert werden. Die fluiden Medien in den Minikavitäten weichen diesem Druck aus, indem diese sich dabei in etwa horizontal zur Erdoberfläche (senkrecht zu der Bohrung) ausdehnen. Dies führt dann dazu dass sich die Minikavitäten miteinander verbinden. Durch den Druck der Druckwelle von unten sowie der Absenkung des Erdreiches von oben, wird eine horizontale Lagerstätte ausgebildet. Die fluiden Medien dieser entstandenen ertragreichen Lagerstätte können daraufhin mit den zuvor beschriebenen herkömmlichen Verfahren gefördert werden.
Natürlich ist es ebenfalls zu der Erfindung gehörig, dass mindestens zwei Abschnitte des Rohres in einem Bereich des Mantels mindestens eine Öffnung aufweisen. Es ist auch vorgesehen, dass diese Öffnungen der mindestens zwei Abschnitte pro Rohr auf mindestens einen zwischen den zwei Rohren gewählten Bereich ausgerichtet werden, wobei dieser mindestens eine Bereich zwischen den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen liegt. Somit ist ebenfalls zu der Erfindung gehörig, dass mehre Sprengstoffe auf unterschiedliche gewünschte Tiefen, die den Öffnungen der Abschnitte entsprechen, in dem jeweiligen Rohr abgesenkt und gezündet werden.
Durch die mindestens zwei Sprengungen pro Rohr, wobei die Öffnungen aufeinander ausgerichtet sind bzw. auf einen oder mehrere Punkte ausgerichtet sind, kann das Erdreich um die Minikavitäten verstärkt und gezielt erschüttert werden. Die jeweilige gewünschte Tiefe für das Absenken des Sprengstoffs kann dabei unterhalb der Minikavitäten liegen, in derselben Tiefe (horizontal zu der Mehrzahl der gefundenen Minikavitäten) oder aber auch oberhalb der Minikavitäten. Es kann dabei auch sinnvoll sein, den Sprengstoff in den Rohren in unterschiedlichen Tiefen zu zünden.
Alternativ wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien aus unterirdischen Lagerstätten gemäß Anspruch 2 durch die Schritte
Einbringen von mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen oder
Schächten in die Erdoberfläche,
Einbringen einer Wandauskleidung in jede der vertikalen Bohrungen oder Schächte, Erstes Absenken eines Sprengstoffes in die Bohrungen oder die Schächte bis zu einer gewünschten Tiefe und
Zünden des Sprengstoffes in der gewünschten Tiefe,
Zweites Absenken eines Sprengstoffes in die Bohrungen oder die Schächte bis zu der gewünschten Tiefe und
Zünden des Sprengstoffes in der gewünschten Tiefe. gelöst.
Durch das Zünden des abgesenkten ersten Sprengstoffs in der gewünschten Tiefe der jeweiligen Bohrung oder Schacht, erfolgt eine gerichtete Druckwelle auf die Wandauskleidung der jeweiligen vertikalen Bohrung oder Schacht. Das Zünden des ersten Sprengstoffes erfolgt für ein Einbringen von Löchern in die Wandauskleidung und dient damit zur Vorbereitung des zweiten Zündens des Sprengstoffs. Die Wandauskleidung kann beispielsweise aus Zement, Beton oder jeder anderen aushärtenden und stabilisierenden Masse bestehen. Die gewünschte Tiefe entspricht dabei der Tiefe, in der Löcher in die Wandauskleidung eingebracht werden sollen und der Tiefe, in der der Sprengstoff nach dem zweiten Absenken gezündet wird.
Durch das Einbringen von Löchern in die Wandauskleidung erzeugt das Zünden des Sprengstoffs, der als zweites auf die gewünschte Tiefe herabgesenkt wurde, eine horizontale Druckwellenausbreitung in das Erdreich.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die aufeinander zulaufenden horizontalen Druckwellen die geologischen Strukturen so verändert werden, dass mehrere Minikavitäten zu einer größeren Kavität verbunden werden. Die entsprechenden Effekte sind oben bereits erörtert worden.
Es ebenfalls zu der Erfindung gehörig, dass mehre Sprengstoffe auf unterschiedliche gewünschte Tiefen in demselben Schacht oder der Bohrung, in die eine Wandauskleidung eingebracht wurde, abgesenkt und gezündet werden.
Durch die mindestens zwei Sprengungen pro Schacht oder der Bohrung können mehrere Druckwellen in gegebenenfalls auch unterschiedlichen Tiefen erzeugt werden. Die jeweilige gewünschte Tiefe für das Absenken des Sprengstoffs kann dabei unterhalb der Minikavitäten liegen, in derselben Tiefe (horizontal zu der Mehrzahl der gefundenen Minikavitäten) oder aber auch oberhalb der Minikavitäten.
Für die erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 ist vorgesehen, dass der Sprengstoff ein gewerblicher Sprengstoff (Pulverförmiger Sprengstoff, gelatinöser Sprengstoff oder Emulsionssprengstoff und Spreng schlämm) und/oder mindestens ein Treibsatz aus abgerüsteten Waffensystemen sein kann.
Weiterhin ist für die erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 vorgesehen, dass der Sprengstoff vor dem Schritt des Absenkens mit einer Zündleitung verbunden wird, wobei das andere Ende der Zündleitung mit einer Übertragungsleitung verbunden wird und dieses Ende der Übertragungsleitung mit dem Sprengstoff in die gewünschte Tiefe abgesenkt und das andere Ende der Übertragungsleitung kurz vor dem Schritt des Zündens des Sprengstoffes mit einer Spreng- oder Zündvorrichtung verbunden wird.
Natürlich ist jedoch auch vorgesehen, dass der Schritt des Zündens des Sprengstoffes durch eine Fernsteuerung erfolgt.
Es ist ebenfalls zu der Erfindung gemäß Anspruch 3 für die erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 gehörig, dass die fluiden Medien organische flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoff Verbindungen sind.
Diese Kohlenwasserstoffverbindungen liegen vorzugsweise als Erdöl, Erdgas oder ein Gemisch aus Erdöl und Erdgas in der Lagerstätte bzw. der Minikavität vor.
Bei einer offenen Explosion, bei der der Sprengstoff in dem jeweiligen vertikalen Schacht oder Bohrung hängt, verteilt sich die Sprengkraft (Explosivkraft) des in dem vertikalen Schacht hängenden Sprengstoffes über die Erstreckung des vertikalen Schacht oder der Bohrung hinweg. Im Ergebnis ist der Verlust an Sprengkraft groß und die Sprengkraft ist nicht konzentriert, so dass die Sprengkraft nicht auf den gewünschten Bereich der Öffnung der Bohrung oder der Wandauskleidung des Schachtes einwirkt, wodurch ein fehlerhaftes oder mangelhaftes Sprengergebnis erzielt wird.
Daher sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 vor, dass der Sprengstoff in einer Sprengvorrichtung abgesenkt wird.
Auch bei einer Sprengvorrichtung kann eine offene Explosion des Sprengstoffes, der in der vertikalen Bohrung oder dem Schacht angeordnet ist, durchgeführt werden. Da sich die Sprengkraft des Sprengstoffes über die offenen oberen und unteren Abschnitte des vertikalen Schachtes oder der Bohrung verteilt, kann es zu Verlusten in der Sprengkraft führen, was wiederum ein Hindernis für die Konzentration der Sprengkraft darstellt.
Daher ist vorteilhaft gemäß Anspruch 5 vorgesehen, dass die Sprengvorrichtung an mindestens der Ober- oder Unterseite mit einem Sprengwirkung shemmenden bzw. explosionssicheren Material verstärkt ist.
Durch das Sprengwirkung shemmende bzw. explosionssichere Material an der Ober- oder Unterseite der Sprengvorrichtung kann die Sprengkraft des Sprengstoffes in einer Richtung senkrecht zur Richtung des vertikalen Schachtes oder der Bohrung konzentriert erfolgen. Ebenfalls wird durch diese Anordnung vermieden, dass auf der gewünschten Tiefe ein Einsturz der Wandauskleidung des vertikalen Schachtes oder ein Zerstören des Rohres in der Bohrung durch Wirkenlassen der Sprengkraft erfolgt.
Alternativ ist gemäß Anspruch 6 vorteilhaft vorgesehen, dass die Sprengvorrichtung aus einem Sprengwirkung shemmenden bzw. explosionssicheren Material besteht oder vollständig mit einem Sprengwirkung shemmenden bzw. explosionssicheren Material verstärkt ist und dass die Sprengvorrichtung der Innengeometrie des Rohres oder der Wandauskleidung zumindest teilweise angepasst ist und mindestens eine Sprengöffnung aufweist.
Die Sprengvorrichtung kann in ihrer Form als Zylinder, Prisma, Kugel, Quader oder Ähnlichem vorliegen. Die Form der Sprengvorrichtung ist jedoch zumindest auf einer Seite in einem Teilbereich der Innengeometrie der Wandauskleidung oder des Rohres angepasst. Dies ist vorteilhaft, da durch diese Ausgestaltung die Sprengvorrichtung bei ihrem Einbringen nicht in dem Rohr oder der Wandauskleidung hin und her schwingen kann. Weiterhin kann durch die Ausgestaltung der Rückstoß vorteilhaft durch die Anpassung der Sprengvorrichtung an die Geometrie des Innenrohres durch ein flächiges Anliegen über eine größere Fläche des Innenrohres abgestützt werden. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Sprengvorrichtung durch die Anpassung der Form bereits bei der Zündung der Sprengung flächig an dem Innenrohr anliegt und nicht erst durch den Rückstoß gegen die Fläche des Innenrohres geschleudert wird. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Sprengvorrichtung mindestens eine Sprengöffnung aufweist. Durch diese Sprengöffnung wird ermöglicht, dass nach der Sprengung eine konzentrierte, horizontale und gerichtete Druckwelle in das Erdreich geleitet wird.
Weiterhin ist vorteilhaft gemäß Anspruch 7 vorgesehen, dass der Schritt des Zündens des Sprengstoffes in den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen oder Schächten aufeinander abgestimmt erfolgt.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der gewählte Bereich, auf den die Sprengungen ausgerichtet sind, durch die unterirdischen Gesteinsformationen nicht zentral gewählt werden kann oder unterschiedliche Erdstrukturen vorliegen, wodurch die Druckwellenausbreitung gestört wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 2 ist gemäß Anspruch 8 vorteilhaft vorgesehen, dass nach dem Schritt des Einbringens einer Wandauskleidung, die Wandauskleidung im Bereich der gewünschten Tiefe teilweise mit einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material verstärkt ist.
Durch diese Ausgestaltung wird ermöglicht, dass die Druckwellenausbreitung nicht zu der Seite erfolgt, in der keine Minikavitäten vermutet werden. Ebenfalls wird durch diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die erste Sprengung nur Öffnungen an den Seiten der Wandauskleidung des Schachtes einbringt, in der die Minikavitäten vorhanden sind. Die horizontale Druckwellenausbreitung wird durch die Öffnung der Wandauskleidung auf einen bestimmten Bereich ausgerichtet. Durch die mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Schächte in die Erdoberfläche wird ermöglicht, dass durch das Zünden des jeweiligen Sprengstoffs mehrere dieser horizontalen Druckwellen in einem gewünschten Bereich aufeinandertreffen. Dies bewirkt im Ergebnis die Änderung der geologischen Struktur, die oben bereits beschrieben ist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 ist gemäß Anspruch 9 vorteilhaft vorgesehen, dass der Abschnitt des Rohres, der im unteren Bereich des Mantels mindestens eine Öffnung aufweist, zumindest teilweise mit einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material verstärkt ist. Durch diese Ausgestaltung wird ein durch die Explosion des Sprengstoffes hervorgerufenes Einbrechen oder Kollabieren des Rohres in der gewünschten Tiefe vermieden.
Alternativ ist gemäß Anspruch 10 für das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 vorteilhaft vorgesehen, dass der Abschnitt des Rohres, der im unteren Bereich des Mantels mindestens eine Öffnung aufweist, aus einem Sprengwirkung shemmenden bzw. explosionssicheren Material besteht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Einbringen von mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen oder
Schächten in die Erdoberfläche,
Fig. 2 das Einbringen von mindestens einem Rohr, bestehend aus drei Abschnitten,
Fig. 3 das Absenken eines Sprengstoffes in ein Rohr,
Fig. 4 das Zünden eines Sprengstoffes,
Fig. 5 die Ausbildung von einer wirtschaftlich lohnenden unterirdischen Lagerstätte,
Fig. 6 eine mögliche Anordnung der Bohrungen oder Schächte in der Erdoberfläche aus der Vogelperspektive (Draufsicht),
Fig. 7 eine weitere mögliche Anordnung der Bohrungen oder Schächte in der
Erdoberfläche aus der Vogelperspektive (Draufsicht).
In Figur 1 ist die Erdoberfläche (5) gezeigt, in die mindestens zwei im Wesentlichen vertikale Bohrungen (3) oder Schächte (4) eingebracht werden. Die mindestens zwei Bohrungen (3) oder Schächte (4) werden möglichst um die gefundenen, bisher nicht lohnenden unterirdischen Lagerstätten (2) herum eingebracht. Die Erdoberfläche (5) kann als Ebene vorliegen, aber ebenso als Hügellandschaft oder auch Gebirge. In dem Erdreich befinden sich unterirdische Lagerstätten (2) (Minikavitäten), die wie in Figur 1 dargestellt, relativ klein sind und für eine jeweils separate Erschließung zur Förderung daher bisher als wirtschaftlich nicht lohnend galten.
In Figur 2 ist das Einbringen von mindestens einem Rohr (6) in jede der vertikalen Bohrungen oder Schächte gezeigt. Das Rohr besteht in Figur 2 aus drei Abschnitten (6a-6c), wobei der unterste Abschnitt (6a) des Rohres (6) im unteren Bereich des Mantels (7) mindestens eine Öffnung (8) aufweist. Natürlich kann das Rohr (6) auch aus wesentlich mehr Abschnitten bestehen. Diese mindestens eine Öffnung (8) des Abschnittes (6a) des jeweiligen Rohres (6) wird auf jeweils einen zwischen den mindestens zwei Rohren gewählten Bereich (9) ausgerichtet, wobei dieser Bereich (9) zwischen den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen liegt.
Durch diesen Bereich (9) wird ein Volumen definiert, in das die Druckwellen eintreten. Dabei können die Druckwellen durchaus in unterschiedlichen geometrischen Tiefen in diesen Bereich (9) eintreten.
Figur 3 zeigt das Absenken eines Sprengstoffes (10a) in jedes der Rohre (6) bis zu einer gewünschten Tiefe (11). Das Rohr besteht in Figur 3 aus drei Abschnitten (6a-6c), wobei der unterste Abschnitt (6a) des Rohres (6) im unteren Bereich des Mantels (7) mindestens eine Öffnung aufweist. Die gewünschte Tiefe (11) entspricht dabei der Tiefe der Öffnung in dem mindestens einen Abschnitt des Rohres (6a), welches in die vertikale Bohrung oder Schacht eingebracht ist.
In Figur 4 ist das Zünden des Sprengstoffes (10a) dargestellt. Durch das Zünden des Sprengstoffs (10a) in der gewünschten Tiefe (11) in dem Rohr (6) der jeweiligen Bohrung (3) oder des Schachtes (4) wird eine horizontale und gerichtete Druckwelle durch die mindestens eine Öffnung im Mantel (7) des Rohrab Schnitts (6a) in die Erdschicht eingebracht. Die horizontale Druckwellenausbreitung wird durch die Öffnung im Mantel (7) des Rohrab Schnitts (6a) auf einen bestimmten Bereich (9) ausgerichtet. Durch die mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen (3) oder Schächte (4) in die Erdoberfläche wird ermöglicht, dass durch das Zünden des jeweiligen Sprengstoffs (10a) mehrere dieser horizontalen Druckwellen in einem gewünschten Bereich (9) oder in mehreren gewünschten Bereichen aufeinandertreffen. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die aufeinander zulaufenden horizontalen Druckwellen die geologische Formation des Erdreiches verändert wird wie oben beschrieben.
Dies kann auch zu einem Absinken der Erdoberfläche (5) führen, das durch den nach unten zeigenden Pfeil in Figur 5 dargestellt ist. Weiterhin ist in Figur 5 die Ausbildung einer für eine Erschließung zur Förderung in wirtschaftlicher Hinsicht lohnenden Lagerstätte (2) gezeigt.
Figur 6 zeigt eine mögliche Anordnung der Bohrungen (3) oder Schächte (4) in der Erdoberfläche (5) in Vogelperspektive. Die Druckwellen der gezündeten Sprengstoffe (10a) sind hierbei auf einen einzigen Bereich (9) ausgerichtet.
In Figur 7 ist eine weitere mögliche Anordnung der Bohrungen (3) oder Schächte (4) in der Erdoberfläche (5) in Vogelperspektive gezeigt. Die Druckwellen der gezündeten Sprengstoffe (10a) sind hierbei auf zwei Bereiche (9a, 9b) ausgerichtet. Es ist jedoch ebenfalls vorstellbar, dass die Druckwellen der gezündeten Sprengstoffe auf mehrere Bereiche ausgerichtet sind.
Durch das Anordnen von mehreren Bohrungen oder Schächten zueinander kann eine Matrix ausgebildet werden, die für eine kontrollierte Ausbreitung der Druckwellen in die Umgebung um die Minikavitäten sorgt. Dies ist äußerst vorteilhaft für das kontrollierte Absenken der Erdoberfläche.
In den Figuren sind die Bereiche 9, 9a und 9b jeweils durch einen einzigen Punkt dargestellt. Es ist dabei ersichtlich, dass dieser Punkt lediglich ein Zentrum des jeweiligen Bereichs darstellt. Die Druckwellen breiten sich in Form eines Raumwinkels von dem Ort ausgehend aus, an dem sie erzeugt worden sind. Deswegen sind die Druckwellen nicht in einem entfernten Punkt konzentriert sondern laufen auseinander. Dies führt dann dazu, dass ein entsprechend großer Bereich durch diese Druckwellen in Schwingungen versetzt wird.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien (1) aus unterirdischen Lagerstätten (2), mit den Schritten
- Einbringen von mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen (3) oder Schächten (4) in die Erdoberfläche (5),
- Einbringen von mindestens einem Rohr (6), bestehend aus mindestens einem Abschnitt (6a-6c), in jede der vertikalen Bohrungen (3) oder Schächte (4), wobei der mindestens eine Abschnitt (6a) des Rohres (6) im unteren Bereich des Mantels (7) mindestens eine Öffnung (8) aufweist, wobei die Öffnungen (8) der Abschnitte (6c) der mindestens zwei Rohre auf jeweils einen zwischen zwei Rohren gewählten Bereich (9) ausgerichtet werden, wobei dieser Bereich (9) zwischen den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen (3) liegt,
- Absenken eines Sprengstoffes (10a) in das Rohr (6) bis zu einer gewünschten Tiefe (11),
- Zünden des Sprengstoffes (10a).
2. Verfahren zum Fördern bzw. zur Vorbereitung der Förderung von fluiden Medien (1) aus unterirdischen Lagerstätten (2), mit den Schritten
- Einbringen von mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen (3) oder Schächten (4) in die Erdoberfläche (5),
- Einbringen einer Wandauskleidung (12) in jede der vertikalen Bohrungen (3) oder Schächte (4),
- Erstes Absenken eines Sprengstoffes (10b) in die Bohrungen (3) oder die Schächte (4) bis zu einer gewünschten Tiefe (11) und
- Zünden des Sprengstoffes (10b) in der gewünschten Tiefe (11),
- Zweites Absenken eines Sprengstoffes (10a) in die Bohrungen (3) oder die Schächte (4) bis zu der gewünschten Tiefe (11) und
- Zünden des Sprengstoffes (10a) in der gewünschten Tiefe (11).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die fluiden Medien (1) organische flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen (13) sind.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sprengstoff (10a; 10b) in einer Sprengvorrichtung (18) abgesenkt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengvorrichtung (18) an mindestens der Ober- oder Unterseite mit einem Sprengwirkung shemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) verstärkt ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengvorrichtung (18) aus einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) besteht oder vollständig mit einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) verstärkt ist und dass die Sprengvorrichtung (18) der Innengeometrie des Rohres (6) oder der Wandauskleidung (12) zumindest teilweise angepasst ist und mindestens eine Sprengöffnung (19) aufweist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zündens des Sprengstoffes (10a) in den mindestens zwei im Wesentlichen vertikalen Bohrungen (3) oder Schächten (4) aufeinander abgestimmt erfolgt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt des Einbringens einer Wandauskleidung (12) die Wandauskleidung (12) im Bereich der gewünschten Tiefe (11) teilweise mit einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) verstärkt ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (6c) des Rohres (6), der im unteren Bereich des Mantels (7) mindestens eine Öffnung (8) aufweist, zumindest teilweise mit einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) verstärkt ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (6c) des Rohres (6), der im unteren Bereich des Mantels (7) mindestens eine Öffnung (8) aufweist, aus einem sprengwirkungshemmenden bzw. explosionssicheren Material (14) besteht.
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