EP3249153A1 - Verfahren und anordnung zur förderung von erdöl und/oder erdgas - Google Patents

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EP3249153A1
EP3249153A1 EP16171094.2A EP16171094A EP3249153A1 EP 3249153 A1 EP3249153 A1 EP 3249153A1 EP 16171094 A EP16171094 A EP 16171094A EP 3249153 A1 EP3249153 A1 EP 3249153A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
natural gas
stream
methane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16171094.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Zimmermann
Helmut Fritz
Ernst Haidegger
Rainer Kemper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP16171094.2A priority Critical patent/EP3249153A1/de
Publication of EP3249153A1 publication Critical patent/EP3249153A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • 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
    • E21B43/164—Injecting CO2 or carbonated water

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for the extraction of oil and / or natural gas according to the preambles of the independent claims.
  • Petroleum or natural gas is typically found in deposits below the surface of the earth or in undersea deposits.
  • delivery lines are drilled down to the depth of an appropriate deposit in the soil or seabed.
  • the funding is essentially carried out in three phases.
  • first phase primary production, crude oil or natural gas can often be extracted without further measures by the autogenous pressure in the deposit.
  • the oil or natural gas is under the pressure of the burdensome earth layers.
  • the self-pressure of the deposit is no longer sufficient to transport the crude oil or natural gas to the surface.
  • the pressure in the reservoir is therefore increased by injecting water, steam or gas via lines, which are introduced by means of holes in the ground.
  • tertiary education also known as Enhanced Oil Recovery (EOR)
  • EOR Enhanced Oil Recovery
  • different fluids can be pressed under pressure into the vicinity of or directly into the deposit.
  • hot steam or gases such as nitrogen and carbon dioxide can be used.
  • carbon dioxide increases the pressure in the deposit and dissolves on the other under suitable conditions Oil. Due to the dissolved carbon dioxide in the petroleum whose viscosity is significantly reduced and improves the promotion.
  • the use of carbon dioxide and carbon dioxide-nitrogen mixtures for Tertiär concept of petroleum is for example from the DE 10 2009 038 444 A1 and the DE 10 2009 038 445 A1 known.
  • CBM Coal Bed Methane
  • Enhanced CBM Recovery Carbon dioxide can also be used to improve the exploitation of oil shales and oil sands.
  • gas mixtures are generally required with a relatively high proportion of carbon dioxide from 50 to 80 mol%.
  • impurities as argon, oxygen, water, carbon monoxide and nitrogen and sulfur oxides.
  • a low oxygen content may be desirable.
  • the maximum permissible oxygen concentration is usually given in such cases at 100 ppm, often only 10 ppm.
  • hydrocarbons contained in corresponding gas mixtures are often less disadvantageous.
  • the present invention proposes a method for the production of crude oil and / or natural gas and a corresponding arrangement with the features of the independent claims.
  • Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description.
  • Liquid and gaseous streams and the like may be “rich” or “poor” in one or more components as used herein, with “rich” for a content of at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99% , 5%, 99.9% or 99.99% and “poor” for a content of at most 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% by molar, weight - or volume base can stand.
  • a corresponding stream is "derived” from or “formed” from another stream if it has at least some components contained in or derived from the other mixture.
  • a stream derived or formed in this sense may be derived from the other stream by, for example, separating or branching off one or more components, enriching or depleting one or more components, chemically or physically reacting one or more components, heating, cooling, pressurizing, and the like. If, in the following, it is mentioned that a material flow is formed "using" a further material flow, this means that it is also possible to use further material flows to form a corresponding material flow.
  • pressure level and "temperature level” to characterize pressures and temperatures, thereby indicating that corresponding pressures and temperatures in a given plant need not be used in the form of exact pressure or temperature values to realize the innovative concept.
  • pressures and temperatures typically range in certain ranges that are, for example, ⁇ 1%, 5%, 10%, 20% or even 50% about an average.
  • temperature levels typically range in certain ranges that are, for example, ⁇ 1%, 5%, 10%, 20% or even 50% about an average.
  • the pressure levels indicated here in bar are absolute pressures.
  • Methane for example, from natural gas, is currently mainly burned. However, material use is of great economic interest. This is how it is present process for the production of higher hydrocarbons from methane by oxidative coupling of methane (OCM) in intensive development. Oxidative methane coupling involves the direct conversion of methane to higher hydrocarbons in an oxidative, heterogeneously catalyzed process. Corresponding processes appear to be particularly promising for the production of ethylene.
  • OCM oxidative coupling of methane
  • a methane-rich material stream for example natural gas or a methane-rich material stream formed from natural gas
  • a reactor together with an oxygen-rich material stream.
  • a product stream is obtained which, in addition to reaction products of the oxidative methane coupling, in particular ethylene, optionally contains propylene, hydrogen, carbon dioxide and unreacted methane.
  • the product stream also contains nitrogen.
  • the oxygen-rich material stream used for the oxidative methane coupling is typically supplied by an air separation process.
  • the production of air products by means of appropriate air separation process has long been known and, for example, in H.-W. Haring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006 , in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification" described.
  • the present invention relates in particular to those air separation processes that are set up to produce gaseous, oxygen-rich material streams.
  • the present invention proposes a process for the production of crude oil and / or natural gas from a deposit in which carbon dioxide or a gas mixture containing carbon dioxide, in particular a gas mixture rich in carbon dioxide, is injected into the deposit.
  • the gas mixture containing carbon dioxide or the carbon dioxide is formed using an effluent of an oxidative methane coupling, to which a methane-containing feed stream is supplied.
  • the present invention proposes a procedural coupling between an oxidative methane coupling and a process for (tertiary) production of crude oil and / or natural gas, which can be dispensed with in particular costly lines over long distances to transport carbon dioxide.
  • the process according to the invention makes it possible to use the carbon dioxide produced during the oxidative methane coupling, which would otherwise remain unused.
  • the process for oxidative methane coupling may need to be implicated with considerable effort, the advantages set forth above and below outweigh this increased expense.
  • a particular advantage of the method according to the invention is obtained when the methane-containing feed stream fed to the oxidative methane coupling is formed using natural gas and / or associated gas extracted from the deposit by adding one or more processing steps to the natural gas or associated gas , in particular for the removal of interfering impurities, is subjected.
  • a process for oxidative methane coupling therefore also benefits directly from the coupling with a process for (tertiary) production of crude oil and / or natural gas.
  • Corresponding natural gas and / or associated gas does not have to be transported over long distances, so that corresponding cost-intensive pipelines can also be dispensed with in this regard.
  • the effluent of the oxidative methane coupling is subjected to a gas scrubbing, for example amine scrubbing, as is known in principle and in which the gas mixture containing the carbon dioxide or the carbon dioxide gas is formed using a gas scrub effluent.
  • a gas scrubbing for example amine scrubbing
  • Advantage of the method according to the invention i. the use of carbon dioxide or a corresponding carbon dioxide-containing gas mixture in the (tertiary) promotion of oil and / or natural gas is that in this case a lesser effort is required than it would be necessary for other purposes.
  • the carbon dioxide or the carbon dioxide-containing gas mixture is treated in such a way and optionally compressed and tempered in a suitable manner that it is suitable for use in the (tertiary) production of crude oil and / or natural gas.
  • a stream of water which can be used in a variety of ways, in particular in the context of the tertiary production of crude oil and / or natural gas.
  • a corresponding stream of water can already be used as part of a secondary funding of crude oil and / or natural gas and pressed into appropriate deposits in liquid form.
  • the inventive method develops particular advantages in desert areas with water scarcity.
  • a corresponding stream of water can be applied with at least one additive and used for hydraulic fracturing (fracking).
  • fracking hydraulic fracturing
  • a corresponding drinking water stream can be used for the local provision of drinking water, for example in a geographically isolated plant.
  • an irrigation stream can be formed, which can be used for example in agriculture.
  • the present invention also extends to an arrangement for producing crude oil and / or natural gas from a deposit adapted to inject carbon dioxide or a gas mixture containing carbon dioxide into the deposit.
  • the arrangement is characterized in that at least one reactor is provided for generating the carbon dioxide or the carbon dioxide-containing gas mixture, which is set up to carry out an oxidative methane coupling and feed with a methane-containing feed stream.
  • a corresponding system for implementing a method is set up, as has been explained above, and has corresponding means. For features and advantages of a corresponding arrangement is therefore expressly made to the above explanations.
  • FIG. 1 illustrates a method according to a particularly preferred embodiment of the invention in the form of a schematic process flow diagram.
  • FIG. 2 illustrates a method according to a particularly preferred embodiment of the invention in the form of a schematic process flow diagram and denoted overall by 100.
  • an oxidative methane coupling 1, ie one or more corresponding reactors, is fed with a feed stream a, for example a natural gas stream.
  • the feed stream a for example, in addition to a fresh feed comprising methane that has not previously been subjected to any further reacting process steps, it may also comprise one or more recycle streams formed, for example, from a product stream of the oxidative methane coupling 1.
  • an effluent b is obtained, which is first subjected to amine scrubbing 2 in the example shown.
  • the effluent b is subjected to a scrubbing stream having a scrubbing agent, so that in particular carbon dioxide contained in the effluent b can be washed out of the effluent b.
  • a carbon dioxide-containing effluent is obtained, from which a carbon dioxide-rich stream, illustrated here with c, can be recovered. Further details of the amine wash 2 are not illustrated for clarity.
  • a depleted of carbon dioxide by means of amine scrubbing is in FIG. 1 denoted by d.
  • the stream d can be subjected to a separation process known per se, in which a plurality of product streams e, f can be formed.
  • Corresponding product streams e, f may comprise, for example, ethylene, hydrogen and propylene.
  • the product streams e, f can be processed in a manner known per se and reacted, for example, to give polymer products.
  • FIG. 1 An essential aspect of the invention according to the in FIG. 1
  • the particularly preferred embodiment illustrated is the use of the carbon dioxide-rich stream c in a process for (tertiary) production of crude oil and / or natural gas.
  • the carbon dioxide-rich gas mixture of the stream c is treated in a conditioning step 4 in a suitable manner, for example, pressurized and / or heated. If the stream c contains water, it can be removed.
  • the conditioning step 4 may be carried out using heat recovered from the effluent b of the oxidative methane coupling to allow for advantageous heat integration.
  • the stream c is injected after appropriate conditioning in a petroleum and / or natural gas deposit, which are schematically illustrated here with 10 and 20, respectively.
  • extracted oil or natural gas is illustrated in the form of the material flows g or h and i.
  • g is a crude oil flow
  • h and i are called natural gas streams.
  • the stream downstream of the conditioning step 4 in particular does not have to be pressed separately into different deposits 10, 20. Rather, in the context of the present invention, a Co faced of natural gas in the form of the currents h or i together with a crude oil stream g from a common deposit possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Tertiärförderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer Lagerstätte (10, 20), bei dem Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch in die Lagerstätte (10, 20) eingepresst wird. Das Kohlendioxid oder das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch wird unter Verwendung eines Abstroms (b) einer oxidativen Methankopplung (1) gebildet, der ein Methan enthaltender Einsatzstrom (a) zugeführt wird. Eine entsprechende Anordnung ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
    • Stand der Technik
  • Erdöl bzw. Erdgas befinden sich typischerweise in Lagerstätten unterhalb der Erdoberfläche oder in unterseeischen Lagerstätten. Um Erdöl bzw. Erdgas zu fördern, werden über Bohrungen Förderleitungen bis zur Tiefe einer entsprechenden Lagerstätte in den Erd- oder Seeboden eingebracht.
  • Die Förderung erfolgt dabei im Wesentlichen in drei Phasen. In der ersten Phase, der Primärförderung, lässt sich das Erdöl bzw. Erdgas oft ohne weitere Maßnahmen durch den Eigendruck in der Lagerstätte fördern. In größerer Tiefe steht das Erdöl bzw. Erdgas unter dem Druck der auflastenden Erdschichten.
  • In der zweiten Phase, der Sekundärförderung, reicht der Eigendruck der Lagerstätte nicht mehr aus, um das Erdöl bzw. Erdgas an die Oberfläche zu transportieren. Der Druck in der Lagerstätte wird daher durch Einpressen von Wasser, Dampf oder Gas über Leitungen erhöht, die mittels Bohrungen ins Erdreich eingebracht werden.
  • Das restliche, in der Lagerstätte verbleibende, zunehmend zähe, dichte und bitumenartige Erdöl erschwert eine weitere Förderung. Entsprechendes gilt auch für Erdgas, das beispielsweise durch Kapillarwirkung in Gesteins- oder Erdschichten festgehalten wird. Weiteres Erdöl bzw. Erdgas kann dann nur noch über spezielle Verfahren der sogenannten Tertiärförderung gewonnen werden.
  • Bei der Tertiärförderung, auch als Enhanced Oil Recovery (EOR) bezeichnet, können unterschiedliche Fluide unter Druck in die Nähe der bzw. direkt in die Lagerstätte eingepresst werden. Beispielsweise können dabei heißer Wasserdampf oder Gase wie Stickstoff und Kohlendioxid verwendet werden. Kohlendioxid erhöht zum einen den Druck in der Lagerstätte und löst sich zum anderen unter geeigneten Bedingungen im Erdöl. Durch das im Erdöl gelöste Kohlendioxid wird dessen Viskosität deutlich verringert und die Förderung verbessert. Die Verwendung von Kohlendioxid und Kohlendioxid-Stickstoff-Gemischen zur Tertiärförderung von Erdöl ist beispielsweise aus der DE 10 2009 038 444 A1 und der DE 10 2009 038 445 A1 bekannt.
  • Ein ähnliches Anwendungsgebiet von Kohlendioxid liegt in der Ausbeutung von Flöz-bzw. Grubengasen wie dem sogenanntem Coal Bed Methane (CBM), adsorptiv gebundenem Methan in Kohlenlagerstätten mit mehr als 90% Methangehalt. Kohlendioxid wird im Rahmen der sogenannten Enhanced CBM Recovery ebenfalls in entsprechende Lagerstätten eingepresst. Auch zur verbesserten Ausbeutung von Ölschiefern und Ölsanden kann Kohlendioxid verwendet werden.
  • Für die genannten Anwendungen werden im Allgemeinen Gasgemische mit einem relativ hohen Anteil an Kohlendioxid von 50 bis 80 Mol-% benötigt. In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, wen entsprechende Gasgemische einen möglichst geringen Anteil von Verunreinigungen wie Argon, Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid sowie Stickstoff- und Schwefeloxiden enthalten. Insbesondere kann ein geringer Sauerstoffgehalt wünschenswert sein. Die maximal zulässige Sauerstoffkonzentration wird in derartigen Fällen in der Regel mit 100 ppm, oft auch nur mit 10 ppm angegeben. In entsprechenden Gasgemischen enthaltene Kohlenwasserstoffe sind naturgemäß häufig weniger nachteilig.
  • Für die herkömmliche Tertiärförderung wird das benötigte Kohlendioxid typischerweise über Pipelines von einem Petrochemiekomplex zu einem entsprechenden Öl- oder Gasfeld transportiert. Derartige Pipelines sind kostenaufwendig und wegen der mitunter großen zu überbrückenden Entfernung häufig nicht wirtschaftlich.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas und eine entsprechende Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.
  • Flüssige und gasförmige Stoffströme und dergleichen können im hier verwendeten Sprachgebrauch "reich" oder "arm" an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei "reich" für einen Gehalt von wenigstens 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und "arm" für einen Gehalt von höchstens 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0,1% oder 0,01% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann.
  • Ein entsprechender Stoffstrom ist von einem anderen Stoffstrom "abgeleitet" oder aus diesem "gebildet", wenn er zumindest einige in dem anderen Stoffgemisch enthaltene oder aus diesem erhaltene Komponenten aufweist. Ein in diesem Sinne abgeleiteter oder gebildeter Stoffstrom kann aus dem anderen Stoffstrom beispielsweise durch Abtrennen oder Abzweigen eines Teils oder einer oder mehrerer Komponenten, Anreichern oder Abreichern bezüglich einer oder mehrerer Komponenten, chemisches oder physikalisches Umsetzen einer oder mehrerer Komponenten, Erwärmen, Abkühlen, Druckbeaufschlagen und dergleichen erhalten werden. Ist nachfolgend davon die Rede, dass ein Stoffstrom "unter Verwendung" eines weiteren Stoffstroms gebildet wird, sei hierunter verstanden, dass zur Bildung eines entsprechenden Stoffstroms auch weitere Stoffströme zum Einsatz kommen können.
  • Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% um einen Mittelwert liegen. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei den hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.
    • Vorteile der Erfindung
  • Methan, beispielsweise aus Erdgas, wird derzeit überwiegend verfeuert. Eine stoffliche Nutzung ist jedoch aus wirtschaftlicher Sicht von großem Interesse. So befinden sich derzeit Verfahren zur Herstellung höherer Kohlenwasserstoffe aus Methan durch oxidative Methankopplung (engl. Oxidative Coupling of Methane, OCM) in intensiver Entwicklung. Bei der oxidativen Methankopplung handelt es sich um die direkte Umsetzung von Methan in einem oxidativen, heterogen katalysierten Verfahren zu höheren Kohlenwasserstoffen. Entsprechende Verfahren erscheinen insbesondere zur Herstellung von Ethylen vielversprechend.
  • Bezüglich weiterer Details der oxidativen Methankopplung sei auf einschlägige Fachliteratur, beispielsweise Zavyalova, U. et al.: Statistical Analysis of Past Catalytic Data on Oxidative Methane Coupling for New Insights into the Composition of High-Performance Catalysts, ChemCatChem 3, 2011, 1935-1947, verwiesen.
  • Bei der oxidativen Methankopplung wird ein methanreicher Stoffstrom, beispielsweise Erdgas oder ein aus Erdgas gebildeter methanreicher Stoffstrom, zusammen mit einem sauerstoffreichen Stoffstrom einem Reaktor zugeführt. Es wird ein Produktstrom erhalten, der neben Reaktionsprodukten der oxidativen Methankopplung, insbesondere Ethylen, ggf. Propylen, Wasserstoff, Kohlendioxid und nicht umgesetztes Methan enthält. Wird beispielsweise stickstoffhaltiges Erdgas eingesetzt, enthält der Produktstrom auch Stickstoff.
  • Der für die oxidative Methankopplung eingesetzte sauerstoffreiche Stoffstrom wird typischerweise durch ein Luftzerlegungsverfahren geliefert. Die Herstellung von Luftprodukten mittels entsprechender Luftzerlegungsverfahren ist seit langem bekannt und beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft dabei insbesondere solche Luftzerlegungsverfahren, die zur Erzeugung gasförmiger, sauerstoffreicher Stoffströme eingerichtet sind.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich nun überraschend herausgestellt, dass eine Kombination einer Förderung von Erdöl und/oder Erdgas mit einer oxidativen Methankopplung gegenüber einer herkömmlichen Förderung von Erdöl und/oder Erdgas wie eingangs erläutert, besondere Vorteile bietet. Eine derartige Kombination profitiert von einer vielfältigen Synergie der beiden genannten Prozesse, die nachfolgend im Detail erläutert wird. Die Förderung des Erdöls und/oder Erdgases erfolgt dabei insbesondere in Form der erläuterten Tertiärförderung.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer Lagerstätte vor, bei dem Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes, insbesondere ein an Kohlendioxid reiches, Gasgemisch in die Lagerstätte eingepresst wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kohlendioxid oder das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch unter Verwendung eines Abstroms einer oxidativen Methankopplung gebildet wird, welcher ein Methan enthaltender Einsatzstrom zugeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt also eine verfahrenstechnische Kopplung zwischen einer oxidativen Methankopplung und einem Verfahren zur (Tertiär-)Förderung von Erdöl und/oder Erdgas vor, bei dem insbesondere auf kostenaufwendige Leitungen über weite Strecken zum Transport von Kohlendioxid verzichtet werden kann. Gleichzeitigt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Nutzung des bei der oxidativen Methankopplung anfallenden Kohlendioxids, das anderenfalls ungenutzt bliebe. Wenngleich das Verfahren zur oxidativen Methankopplung ggf. mit beträchtlichem Aufwand impliziert werden muss, überwiegen die zuvor erläuterten und nachfolgenden angegebenen Vorteile diesen erhöhten Aufwand.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn der Methan enthaltende Einsatzstrom, der der oxidativen Methankopplung zugeführt wird, unter Verwendung von Erdgas und/oder Erdölbegleitgas, das aus der Lagerstätte gefördert wird, gebildet wird, indem das Erdgas oder Erdölbegleitgas einem oder mehreren Aufbereitungsschritten, insbesondere zur Entfernung störender Verunreinigungen, unterworfen wird. Auch ein Verfahren zur oxidativen Methankopplung profitiert daher direkt von der Kopplung mit einem Verfahren zur (Tertiär-)Förderung von Erdöl und/oder Erdgas. Entsprechendes Erdgas und/oder Erdölbegleitgas muss nicht über weite Strecke transportiert werden, so dass auch diesbezüglich auf entsprechende kostenintensive Pipelines verzichtet werden kann. Auch ist es gegebenenfalls nicht erforderlich, Erdgas und/oder Erdölbegleitgas, das aus der Lagerstätte gefördert wird, aufwendig aufzureinigen, bevor es der oxidativen Methankopplung zugeführt wird. Insbesondere stören beispielsweise Restmengen an Stickstoff in Erdgas und/oder Erdölbegleitgas in der oxidativen Methankopplung nicht. Der Aufbereitungsaufwand für entsprechendes Erdgas und/oder Erdölbegleitgas verringert sich damit beträchtlich, zumindest in Bezug auf den Anteil des Erdgases und/oder Erdölbegleitgases, das in der oxidativen Methankopplung genutzt wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstrom der oxidativen Methankopplung einer Gaswäsche, beispielsweise einer Aminwäsche, unterworfen wird, wie sie grundsätzlich bekannt ist und bei welcher das Kohlendioxid oder das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch unter Verwendung eines Abstroms der Gaswäsche gebildet wird. Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. des Einsatzes von Kohlendioxid bzw. eines entsprechenden Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischs in der (Tertiär-)Förderung von Erdöl und/oder Erdgas ist es, dass hierbei ein geringerer Aufwand erforderlich ist als er für andere Zwecke nötig wäre. Im Gegensatz zu anderen Verfahren können für die Tertiärförderung von Erdöl und/oder Erdgas beispielsweise auch beträchtliche Mengen an Kohlenwasserstoffen in einem entsprechenden Gasgemisch toleriert werden. Das Kohlendioxid bzw. das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart aufbereitet und ggf. verdichtet und in geeigneter Weise temperiert, dass es sich für den Einsatz in der (Tertiär-)Förderung von Erdöl und/oder Erdgas eignet.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung des Abstroms der oxidativen Methankopplung ferner vorteilhafterweise ein Wasserstrom gebildet, der auf vielfältige Weise, insbesondere auch im Rahmen der Tertiärförderung von Erdöl und/oder Erdgas, genutzt werden kann. Ein entsprechender Wasserstrom kann bereits im Rahmen einer Sekundärförderung von Erdöl und/oder Erdgas genutzt und in entsprechende Lagerstätten in flüssiger Form eingepresst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren entfaltet dabei besondere Vorteile in Wüstengebieten mit Wasserknappheit.
  • Mit besonderen Vorteil kann ein entsprechender Wasserstrom mit wenigstens einem Zusatz beaufschlagt und zur hydraulischen Frakturierung (Fracking) eingesetzt werden. Entsprechende Frackingverfahren sind grundsätzlich bekannt, so dass in diesem Zusammenhang auf einschlägige Fachliteratur verwiesen werden kann.
  • Insbesondere in Wüstengebieten kann es jedoch auch von Vorteil sein, den bei der oxidativen Methankopplung anfallenden bzw. aus dem Abstrom der oxidativen Methankopplung gebildeten Wasserstrom zu einem Trinkwasserstrom aufzubereiten. Ein entsprechender Trinkwasserstrom kann zur lokalen Bereitstellung von Trinkwasser, beispielsweise in einer geografisch isolierten Anlage, verwendet werden. Anstelle eines Trinkwasserstroms kann jedoch auch ein Bewässerungsstrom gebildet werden, der beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Anordnung zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer Lagerstätte, die dafür eingerichtet ist, Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch in die Lagerstätte einzupressen. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Anordnung dadurch aus, dass zur Erzeugung des Kohlendioxids oder des Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischs wenigstens ein Reaktor bereitgestellt ist, der zur Durchführung einet oxidativen Methankopplung und zur Speisung mit einem Methan enthaltenden Einsatzstrom eingerichtet ist. Vorteilhafterweise ist eine entsprechende Anlage zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde, und weist entsprechende Mittel auf. Zu Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anordnung sei daher auf die obigen Erläuterungen ausdrücklich verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Figur 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Prozessflussdiagramms.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • In Figur 1 ist ein Verfahren gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Prozessflussdiagramms veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet.
  • In dem Verfahren 100 gemäß der hier veranschaulichten Ausführungsform wird einer oxidativen Methankopplung 1, d.h. einem oder mehreren entsprechenden Reaktoren, ein Einsatzstrom a, beispielsweise ein Erdgasstrom, zugeführt. Der Einsatzstrom a kann neben einem Frischeinsatz, der Methan umfasst, das zuvor keinen weiteren umsetzenden Verfahrensschritten unterworfen wurde, auch einen oder mehrere Recycleströme umfassen, die beispielsweise aus einem Produktstrom der oxidativen Methankopplung 1 gebildet werden.
  • In der oxidativen Methankopplung 1, die grundsätzlich auf bekannte Weise durchgeführt werden kann, wird ein Abstrom b erhalten, der im dargestellten Beispiel zunächst einer Aminwäsche 2 unterworfen wird. In der Aminwäsche 2 wird, wie in Gaswäscheverfahren üblich, der Abstrom b mit einem ein Waschmittel aufweisenden Waschstrom beaufschlagt, so dass insbesondere Kohlendioxid, das in dem Abstrom b enthalten ist, aus dem Abstrom b ausgewaschen werden kann. Es wird ein kohlendioxidhaltiger Abstrom erhalten, aus dem ein kohlendioxidreicher Strom, hier mit c veranschaulicht, zurückgewonnen werden kann. Weitere Details der Aminwäsche 2 sind der Übersichtlichkeit halber nicht veranschaulicht. Ein mittels der Aminwäsche an Kohlendioxid abgereicherter Stoffstrom ist in Figur 1 mit d bezeichnet.
  • Der Stoffstrom d kann einem an sich bekannten Trennverfahren unterworfen werden, in welchem mehrere Produktströme e, f gebildet werden können. Entsprechende Produktströme e, f können beispielsweise Ethylen, Wasserstoff und Propylen umfassen. Die Produktströme e, f können in an sich bekannter Weise verarbeitet und beispielsweise zu Polymerprodukten umgesetzt werden.
  • Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung gemäß der in Figur 1 veranschaulichten, besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung des kohlendioxidreichen Stroms c in einem Verfahren zur (Tertiär-)förderung von Erdöl und/oder Erdgas. Hierzu wird das kohlendioxidreiche Gasgemisch des Stroms c in einem Konditionierungsschritt 4 in geeigneter Weise aufbereitet, beispielsweise druckbeaufschlagt und/oder erwärmt. Enthält der Strom c Wasser, kann dieses entfernt werden.
  • Der Konditionierungsschritt 4 kann unter Verwendung von Wärme durchgeführt werden, die aus dem Abstrom b der oxidativen Methankopplung gewonnen wird, so dass eine vorteilhafte Wärmeintegration ermöglicht wird. Der Strom c wird nach einer entsprechenden Konditionierung in eine Erdöl- und/oder Erdgaslagerstätte, die hier schematisch mit 10 bzw. 20 veranschaulicht sind, eingepresst. Auf diese Weise gefördertes Erdöl bzw. Erdgas ist in Form der Stoffströme g bzw. h und i veranschaulicht. Mit g ist dabei ein Rohölstrom, mit h und i sind Erdgasströme bezeichnet. Es sei in diesem Zusammenhang betont, dass der Strom stromab des Konditionierungsschritts 4 insbesondere nicht separat in unterschiedliche Lagerstätten 10, 20 eingepresst werden muss. Vielmehr ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Coförderung von Erdgas in Form der Ströme h bzw. i zusammen mit einem Rohölstrom g aus einer gemeinsamen Lagerstätte möglich.

Claims (9)

  1. Verfahren (100) zur Tertiärförderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer Lagerstätte (10, 20), bei dem Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch in die Lagerstätte (10, 20) eingepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid oder das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch unter Verwendung eines Abstroms (b) einer oxidativen Methankopplung (1) erzeugt wird, der ein Methan enthaltender Einsatzstrom (a) zugeführt wird.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, bei dem der Methan enthaltende Einsatzstrom (a) unter Verwendung von Erdgas und/oder Erdölbegleitgas, das aus der Lagerstätte (10, 20) gefördert wird, gebildet wird, indem das Erdgas und/oder Erdölbegleitgas einem oder mehreren Aufbereitungsschritten unterworfen wird.
  3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Abstrom (c) der oxidativen Methankopplung (1) einer Gaswäsche (2) unterworfen wird, wobei das Kohlendioxid oder das Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch unter Verwendung eines Abstroms der Gaswäsche (2) gebildet wird.
  4. Verfahren (100) nach Anspruch 3, bei dem die Gaswäsche (2) eine Aminwäsche umfasst.
  5. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem unter Verwendung des Abstroms (c) der oxidativen Methankopplung (1) ferner ein Wasserstrom gebildet wird.
  6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, bei dem der Wasserstrom mit wenigstens einem Zusatz beaufschlagt und zur hydraulischen Frakturierung verwendet wird.
  7. Verfahren (100) nach Anspruch 5, bei dem der Wasserstrom zu einem Trinkwasserstrom oder Bewässerungsstrom aufbereitet wird.
  8. Anordnung zur Tertiärförderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer Lagerstätte (10, 20), die dafür eingerichtet ist, Kohlendioxid oder ein Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch und in die Lagerstätte (10, 20) einzupressen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Kohlendioxids oder des Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischs wenigstens ein Reaktor bereitgestellt ist, der zur Durchführung einer oxidativen Methankopplung (1) und zur Speisung mit einem Methan enthaltenden Einsatzstrom (a) eingerichtet ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, die zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist und entsprechende Mittel aufweist.
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