JPS5812436B2 - 熱採鉱式油生産方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉱物を利用する方法によって油含有地層を開
発する分野に関し、更に詳細には、熱採鉱式の油生産方
法に関する。

本発明は、非常に粘性の原油等級および可動または流動
性瀝青を有する油田の開発に最大効果に使用されること
ができる。

本発明はまた採油後の油田から油を生産するためにも利
用されることができる。

現状においては、上に述べたような油田は、一般的には
、地表面から油含有層内に穿設された昔からの油生産方
法によって開発されている。

このような方法によって得られる収率は、不適当である
。

非常に粘度の高い油すなわち重油および流動性の瀝青を
持った油田を開発するには、油の飽和した土壌または岩
石を地表面に持って来ることなく油を生産する採鉱方法
が知られている。

（例えば、１９５５年モスコウ市ゴトテチダ出版社（Ｇ
ｃｓｔｃ−ｐｔｅｃｈｉｚｄａｔ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ
ｓ）のロシャ語のＡ．Ｊ．クレムス氏他の「油田の採鉱
開発」（“’ＭｉｎｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｏｆｏ
ｉｌ Ｆｉｅｌｄｓ”を参照）この方法は、油含有地層
の上層の上方に約１０乃至３０７７１の鉱坑を設けるこ
とを含んでいる。

そして、この鉱区は、複数個の地区に分割される。

これらの地区の区域の上に、穿孔室を持った外側水平坑
が設けられる。

これらの室から油含有地層内に或る予め選択された形態
に従って複数個の孔が穿設され、これらの孔は垂直また
は傾斜している。

これらの孔または井戸の深さは、油含有層の厚さによっ
て決定される。

これらの井戸の底部の間隔、これらの井戸の数量、鉱坑
を掘削する形状は、上記の方法を実行するときに非常に
多様であることができる。

井戸の底部は、地層の底部全体に均等に分布されている
。

この井戸の構体は、油含有層の上層部に下降するケーシ
ンス柱体が井戸に設けられるようにされ、井戸の底部は
ケーシング内に開口すなわち閉鎖されていない。

油生産の流出時においては、油は、井戸を経て油含有層
内の内圧により穿孔室内に上昇する。

空気リフト段階においては、油は、付加した管を経て井
戸底部に圧縮空気を送給することによって、井戸を通っ
て穿孔室の中に圧し出される。

油は、井戸から、鉱坑内に設けられた溝の中に流れる。

油は、これらの溝に送給された水と一緒に、水の主体か
ら分離される装置に向って移送される。

これらの分離装置から、油は中央地下貯油槽にポンプで
送られる。

そして、油は、前処理および加熱された後に、地表面上
の貯留槽にポンプされる。

上記の方法が行なわれた場合、その非常に粘性．または
重油等級の収率は、比較的に低い。

その上、この方法の実施は、油を含まない不毛の岩層内
に穿孔する仕事や、労力を消費し、経費を要する採鉱作
業の大量を行なう必要を持っている。

更に、地下の鉱坑内に多数の作業井戸およびその装置を
持つことは、修理および保守作業の実施と、地層の酸処
理、水圧破砕などの種々の付加技術の使用を阻害する。

また、油含有地層の熱蒸気作用を加えることによる熱採
鉱式油生産方法も知られている。

（例λば、１９７４年の”Ｎｙｅｆｔｙａｎｏｙｅ Ｋ
ｈｏｚｙａｉｓ一ｔｖＣＩ１／石油工業／雑誌第１０゜
巻の■．Ｎ．ミシャコフ氏他の「高粘度油田の採鉱開発
における熱的方法の使用経験」を参照されたい。

）この方法は、油含有層の上方に鉱坑装置を提供する。

これらの鉱坑から、垂直および下降傾斜した穿孔が穿掘
され、これらの穿孔または井戸のうちの或るものは、油
含有層に熱担持体（蒸気）を送給するために使用され（
これを注入井戸という）、その他の井戸は地層から油を
生産するために使用される。

（これを生産井戸という）。油は、注入井戸の底部から
生産井戸の底部に向って蒸気などの熱担持体によって圧
し出される。

油は、これらの生産井戸の底部から空気リフト方法によ
って地下鉱坑内に圧し上げられる。

生産の体積が増加されつつあるときには、地下の井戸の
数は、多数となる。

保守および修理の作業は、地層に力睡られる熱作用の状
態によって阻害される。

しばしば空気リフト方法によって動作する生産井戸に砂
の塞栓が形成する、すなわち井戸が地層から運ばれた砂
で閉塞する。

その上、油生産の空気リフト方法を行なうには、井戸は
、付加的に特殊の管と、必要時に空気送給を閉止するた
めの弁装置とを設ける必要がある。

井戸に液体を送給するために、相当多量の圧縮空気が必
要であることは、いうまでもない。

注入圧力が、１０乃至２０ｋｇ／ｃｍ２またはそれ以上
に高い場合、この構成を完成するためには、送諭される
蒸気は、地層上の鉱坑内に亀裂および割れ目を通って通
路を見出す可能性があり、他の偶発性は、鉱坑の陥凹で
ある。

井戸が、相対的に近接しているときには、蒸気の連続的
注入は、非実際的となる。

注入井戸および生産井戸の動作中断は、砕の塞栓形成、
井戸の動作の複数化、および空気リフト方法による熱油
生産不良を来たし、それは油含有層の比較的低収率とな
る。

油の採鉱生産の他の周知方法においては、（米国特許第
１，６ ３ ４，２ ３ ５号明細書参照）、油含有層
の下方に設けられた地下鉱坑から井戸が穿設余れ、油は
、上向き方向に穿孔された比較的浅い井戸から収集され
る。

この場合には、この鉱坑は、中央の採鉱堅坑から採鉱区
域の全域にわたって放射状に掘削される。

この方法は、油は地層から重力の流れによって生産され
ることに基いていて、井戸の上面または底部に隣接する
地層区域の加熱は、それらの井戸中に収容された管を経
て井戸底部に蒸気を送給することによって実行される。

この方法の欠点は、採鉱区域の全体に対して鉱坑および
井戸の配置が不均等であることである。

従って、採鉱堅坑に隣接する採鉱区域部分は、井戸の密
度の高い網目が発達し、また堅坑から遠方の区域は、井
戸が遥かに小さい密度の網目が作られる。

井戸のこのような配置は、油貯蔵量の不均等な利用を来
たすことになる。

更に他の採油生産方法が知られていて（米国特許第１，
５２０，７３７号明細書）、それは、油含油地層に交差
する垂直の採鉱堅坑を設け、この地層の下方に穿孔室を
設け、しかる後に、この穿孔室から油含有地層内に放射
状に、傾斜した上昇井戸が穿設される。

これらの井戸を経て、熱担持体、例えば蒸気が井戸の直
径より小さい直径の管を経て供給される。

加熱された油は、穿孔室の中に送られ、そこから地表面
に送給される。

最後に述べた方法によって得られた油生産の簡単化工程
および地層の増加収率にも拘らず、その開発は、傾斜し
た井戸を穿設する可能性、すなわち井戸の長さによって
制限された地層区域に限局される。

従って、個々の採鉱堅坑は、地層の限定区域に対して地
表面から下降されるので、そのことはこの油生産方法の
経済に甚だしく影響する。

更に他の熱採鉱式油生産方法が知られていて（ソ連特許
第４４６，６３１号明細書参照）、それは、油含有地層
の上方に鉱坑の２段レベルを有し、油含有層の下部に生
産坑道を持っている。

油含有層の上方の鉱坑から、地層内に熱担持体を注入す
るために注入井戸が穿設される。

この生産坑道から、油の生産のための緩やかに傾斜した
上昇井戸が穿設される。

これらの傾斜した上昇井戸から油が収集されている間に
、油含有層内の鉱坑は、水で満たされ、この鉱坑内の一
定水面レベルを維持するためにポンプが使用される。

この方法の欠点は、油含有層の上部と底部とを通って相
当の熱損失があることであって、その理由は熱担持体が
、注入井戸を通って油含有地層の全体厚にわたって送給
されるからである。

油含有層の上層と、注入井戸がそこから穿孔されている
鉱坑との間に延在する、油を含まない不毛な岩層内の注
入井戸の壁を通しても、相当大きい熱損失が生じる。

不毛の岩石を通って注入井戸を穿設することは、しばし
ば注入井戸を穿設する作業の全体量の半分以上に達する
ことがあり、これはこの油生産方法の効率を害する。

或る地質状態のもとでは、油含有層の上方にも、油含有
層の実質的に上部のいづれにも鉱坑を設けることが実際
上不可能であって、それは最後に述べた方法を実行不能
にする。

本発明は、先行技術の類似の油生産方法と比較して、油
含有層の加熱工程効率を増加することによって、油含有
層の収率を増加できる熱採鉱式油生産方法を創作するこ
とがその目的である。

本発明の要旨は、熱採鉱式油生産方法にあり、この方法
は、地下の鉱坑および少なくも１個の作業坑道の装置を
設ける工程と、この作業坑道から注入および生産井戸を
穿設する工程と、油含有層をその中の油が所要の流動性
に達する温度に加熱するために熱担持体を油含有層内に
送給する工程とを含み、前記熱担持体は油含有層の全体
積に均等分布するため、および油を前記生産井戸内に圧
入するために、注入井戸を経て送給され、更に前記油は
鉱坑を経て地表面に送給され、前記方法において、本発
明に従って、前産生産井戸は、油含有層の上部および下
部に穿設され、前記注入井戸は、前記油含有層の中央部
に穿設され、しかる後に、注入井戸を経て油含有層の中
央部に熱担持体を積極的に注入することによって、油は
、生産井戸を経て油含有層の上部および下部から収集さ
れる。

本発明による方法によって提示される主要な改良は、熱
担持体は地層の中央部に導入され、一方において油は地
層の上部および下部から収集されることである。

地層の増加した油収率は、油含有地層を加熱し、それに
飽和した油を加熱することにより、更に油の減少した粘
度と、油の熱的膨張と、地層内の増加した圧力とによっ
て達成される。

加熱工程の増加した効率と効果とは、熱担持体が地層の
中央部に導入されること、および油が油含有層の上部（
最上層に隣接）および下部（底層に隣接）から収集され
ること、従って地層の最上部と底部を通る熱損失が減少
すること、更には注入井戸の壁からの熱損失が事実上完
全に除去されること、（注入井戸はそれ自身油含有地層
内に穿設される）によって達成される。

油生産工程の増加した効率は、地層の油収率の増加と、
油産出の開発速度の増加と、油を含まない不毛岩層に井
戸を穿設する必要のないことによって達成され、不毛岩
層への穿孔不要は、完全または少なくとも実質的である
。

本発明の方法は、緩やかに傾斜する水平の井戸を有する
地層からの排出を最大可能程度とすると同時に、これら
の井戸は、数１０乃至数１００ｍにわたる油含有層に展
開し、かつ種々の非連続性の溝、亀裂、洞穴などと井戸
の不均一区域を連結して、油含有層の開放の度合を増進
する。

この方法は、２油を圧し出す工程のほかに、油を重力で
流すことができ、井戸の動作態様は著しく簡単化される
。

中程度の厚さで、良好な岩石を含んだ油含有地層におい
ては、３個の作業坑道を設けることが得策であって、そ
のうちの２個は、地層のそれぞれ下部と上部とに実質的
に６７蔵され、それらの坑道からほぼ水平の生産井戸を
穿設し、第３の坑道は、油含有層の中央部に設け、この
坑道から水平の注入井戸が穿設される。

これによって、油を含まない不毛岩石を通る穿孔を減少
し、またほとんど完全に除去することができる。

また、油含有地層の上部が、非連続性の弛い岩石を含み
、また油含有層の下方に高圧力の地層水および不安定な
岩層があるような場合には、２個の作業坑道を設けて、
その一つを地層の中央部に設置し、この坑道から上昇す
る生産井戸とほぼ水平の注入井戸を穿設し、もう一つの
坑道は地層の下部の中に設けて、この坑道からほぼ水平
な生産井戸を穿設することが得策である。

このようにして、油含有地層内の採鉱掘削の体積は減少
され、２個の作業坑道が、３個の坑道の代りに設けられ
る。

油含有地層の上部は、非連続性で弛い岩体を含み、一方
、地層の中央および下部払下方にある地層とは安定した
良好な岩体を含んでいる油含有地層の場合には、２個の
作業坑道を設け、その一つは地層の中央部の中に設け、
この坑道から上昇する生産井戸とほぼ水平の注入井戸を
穿設し、もう一つの作業坑道は、油含有層の下方に設け
て、この坑道から上昇する生産井戸が穿設されることが
同様に得策である。

この場合には、すべての生産井戸が重力流によって動作
し、油生産を簡単化することができる。

重力流はまた井戸の動作状態を向上する。

下部の作業坑道の設置と、その後の作業者の坑道作業は
、容易になる。

何となれば、この下部作業坑道は油含有地層の外側に設
けられるからである。

油含有層の上方および下方の両方に良好な岩層が存在し
、更に油含有層の上部にはその下部におけるよりも硬い
岩体が存在するような場合には、２個の作業坑道を設け
、その一つは油含有層の上方に設置し、この坑道から下
向き傾斜の注入井戸および生産井戸を穿設し、もう一つ
の坑道は、油含有層の下方に設け、この坑道から上昇す
る生産井戸を穿設することが同様に得策である。

比較的硬い岩体が油含有層の上部よりも下部に存在し、
また良好な岩体が油含有層の上方と下方との両者に存在
する場合には、２個の作業坑道を設け、その一つを油含
有層の上方に設け、この坑道から下降する生産井戸を穿
設し、もう一つの坑道を油含有層の下方に設けて、この
坑道から上昇する生産井戸および注入井戸を穿設するこ
とがまた得策である。

上記の２つの形式の場合において、注入井戸に適合する
ための作業坑道の選択は、注入井戸の穿設を容易にし、
人間が作業する鉱坑の信頼性ある通風を確保する条件に
よって、また実際の地質学的条件によって決定される。

このようにして、現行の労働条件および安全規則を遵守
することができる。

良好な岩体を含んだ比較的厚さの薄い油含有層の場合に
は、地層の中央部に単一の作業坑道を設け、そこからほ
ぼ水平な注入井戸と下降および上昇する生産井戸を穿設
することがまた得策である。

これは、油含有地層内の採鉱作業の量を減少することを
可能にする。

また、油含有地層の中央および下部が、非連続性の弛い
岩体を含んでいる場合には、油含有層の実質的に上部に
単一の作業坑道を設け、そこから下降する注入井戸と、
下向きのほぼ水平の生産井戸とを穿設することが得策で
ある。

全体の油含有層が、非連続性の弛い岩体を含み、油含有
層の下方またはその下部に高圧の地層水または非連続性
の弛い岩体が存在し、油含有層の上方には良好な岩層が
ある場合には、油含有層の上方に単一の作業坑道を設け
、そこから下向き傾斜する生産井戸と江入井戸とを穿設
するこさが得策である。

油含有地層の中央および上部が、非連続性の弛い岩体を
含み、油含有層の上方の鉱坑掘削が複雑である場合には
、油含有層のほぼ下部内に単一の作業坑道を設け、そこ
から上昇する注入井戸と、上昇してほぼ水平の生産井戸
とを穿設することがまた得策である。

油含有層およびその上方の岩体の両方とも、その中に鉱
坑を掘削することが困難である場合には、油含有層の下
方に作業坑道を設け、そこから上昇する生産井戸と注入
井戸とを穿設することがまた得策である。

また、比較的に大きい厚さの油含有地層は、複数個のレ
ベルにその地層を層状に分割して、生産井戸を各レベル
の上部および下部に穿設し、注入井戸をそれぞれの中央
部に穿設することが得策である。

これは、開発を促進し、かつ生産井戸および注入井戸の
密度の高い網目を持つことによって油含有層の収率を増
進することにより、油生産工程を増強する。

均等でない油含有層を加熱した後に、地層内に積極的に
注入される油圧出媒体に空気を使用するときに、空気の
送給を熱水および蒸気の供給と交互に行なうことは更に
また得策である。

これは、油含有層への熱的作用の効率の増進をあたえる
。

熱採鉱式油生産工程の増加した効率は熱担持体、例えば
油含有層から油を圧出するために単独に使用される蒸気
の一部を、それより安価な媒質、例えば空気で置き代え
ることによって達成される。

熱担持体、例えば熱水または蒸気の或る量だけが地層内
に送給され、その量は、地層の温度を生産条件によって
必要とされるレベルに維持するために足りればよい。

空気は、加熱された地層内に入る際に膨張して地層を横
切って付加的の圧力降下を生じ、生産井戸に向かう油の
運動を増進する。

飽和状態の地層から圧出される最初のものは、大きい亀
裂、洞穴およば細孔を満たしている油である。

油含有層の中へ続いてポンプで送られる熱水は、毛管浸
透作用によって、更に小さい細孔および微小亀裂から油
を押し出す。

不均等な油含有層を加熱した後に、水と空気の混合体が
、注入井戸を通って地層内に積極的に送給される媒質き
して使用されるべきであり、この混合体の供給は、蒸気
の供給と交互に行なわれることがまた得策である。

これは、地層に加わる熱作用の効率を向上する。

熱担持体、例えば蒸気の量は、地層の温度を上昇し、所
要レベルに保持することのできる実際の生産条件から決
定される。

油含有層から油を押し出すために以前に単独に使用され
た熱担持体の一部を、より安価な媒質すなわち空気で置
換することによって、熱採鉱式油生産工程の効率は増加
され、生産される油の単位体積当りに消費される熱担持
体は減少する。

水空気の混合体は、加熱された地層に入るときに、地層
を横切る付加圧力降を生じ、注入井戸から生産井戸に向
う油含有層内の油の運動を増大する。

この圧力下降のために、地層内に飽和している油は、大
きい孔、洞穴および亀裂から圧し出される。

水と油の混合物に含まれる水が油含有層から浸透するこ
とによって、油は、小さい孔および微小亀裂から押し出
され、これらの両工程は同時に行なわれる。

本発明は、添付図面を参照してその実施例について更に
説明されるであろう。

本発明による方法は、以下のように行なわれる。

第１図において、水平坑１、斜坑２、出入坑３と、図示
しない堅坑およびその隣接する採掘所とを含む鉱坑系統
を有する。

水平坑１は、油を含有する地層４（第２図）の上層部よ
り上方に掘設され、かつ水平面に対して１乃至３度に傾
斜している。

そして、傾斜した採掘所が設けられる。すなわち、油を
含有する地層４（第２図）の区域に導く斜坑２および出
入坑３が設けられ、油含有層に１は少なくも一箇所の作
業坑道５が設けられる。

第２図には、３個の作業坑道５を示しているが、本発明
の要旨を制限するものではない。

これらの作業坑道のうちの２個は、油含有層４の上部お
よび下部の層内に実質的に存在し、それらからほぼ水平
の作業井戸６および７が穿設される。

また、第３の作業坑道５は、油含有層４の中央部に設け
られ、この坑道からほぼ水平の注入井戸８が穿設される
。

作業坑道５は、種々の形状、すなわち、円形（第１図）
、正方形、長方形、楕円形、直線状（第３図）、曲線状
などを持つことができる。

生産井戸６．７（第１図）および注入井戸８は、円形の
作業坑道５の場合には、円の半径（複数）に沿ってカバ
ーされる区域全体に均一に穿設される。

直線状の坑道５（第３図）の場合には、前記の井戸６．
７および８は、相互に平行にその区域に均等にカバーす
るように穿設される。

生産井戸６．７および注入井戸８の装置を使用するとき
には、それぞれその油含有層は、その内部の油が必要な
流動性に達する温度に、熱採鉱式油生産に実施されてい
る任意適当の周知方法によって加熱される。

種々の油田に対して、この温度は相当に変化するかも知
れない。

例えば、約８０°乃至２５０℃の範囲にあり、油の性質
によって決定される。

それぞれ油含有層４に沿って相当な距離にわたって延び
ている生産井戸６．７および注入井戸８が高密度の網状
を形成している結果、注入井戸は、その体積全体にわた
って急速かつ均等に加熱される。

適度および薄い厚さの非常に透過性で亀裂のある地層に
おいては、地層４の加熱は、注入井戸８のみに蒸気など
の熱担持体を送給して、地層４内の亀裂の存在によりそ
の加熱を昂揚することによって行なわれる。

油を含有する地層４の温度が上昇すると、油の粘度およ
びその流動性は改善される。

注入井戸８を経て地層４の中央部に熱担持体を導入する
ことおよび、生産井戸６および７を経て地層の上部（上
層隣接部）と下部（底層隣接部）から油を収集すること
は、地層４の上層および底層を通る熱損失を減少するこ
とによって地層４の加熱効率を向上し、また井戸の壁部
を通る熱損失が存在しないので加熱効率がよい。

現に説明している場合には、井戸は油を含まない役に立
たない岩層に穿設せず、油含有地層中に完全に穿設され
ている。

上に説明した温度が得られたときに、熱担持体、例えば
蒸気、熱水、熱空気などが、注入井戸８を経て地層の中
央部に積極的に送給または注入され、油が生産井戸６お
よび７を経て収集される。

注入井戸８と生産井戸６．７との間の圧力降下、毛管浸
透および油の重量は、地層４の岩層塊から亀裂部への、
および亀裂部から生産井戸６，７への油の圧出を促進す
る。

地層４が生産井戸６．７および注入井戸８によって開通
した大きい区域は、上に述べたいくつかの因子と協力し
て、地層４内の油の運動に対する浸透抵抗を減少するこ
とを可能にする。

生産井戸６．７と注入井戸８（第３図）とが互いに平行
に走っているときには、井戸６．７と８（第１図）とが
放射状に配置する場合と比較して、地層４から油を排出
するためのより良好状態が形成される。

何となれば、最初に述べた場合には、地層４は井戸の網
目組織によって更に均等に被われるからである。

注入井戸８の本数を増加すること、これらの注入井戸８
による油含有層の流通面積の増大することによって、熱
担持体を高い圧力で注入する必要をなくし、これは水平
坑１（第１図乃至第４図）に蒸気が侵入する可能性を除
去、或は少なくとも実質的に減少することを可能にする
。

地層４に沿い、かなりの距離にわたって延びた傾斜した
または水平の生産井戸６および７の構成による油の生産
は、地層４の亀裂が主として垂直方向に延びている場合
、その自然の亀裂状態を使用して更に良好な効果を得る
ことを可能にする。

生産井戸６および７の各レベルと、注入井戸８のレベル
の間隔は、実際上の地質状態に対応するように選択され
る。

この間隔は、均等または変化しているかも知れない。

生産井戸６および７によって生産され、作業坑道５に送
給された油は、この作業坑道５から水平坑１に設けられ
た溝または堀の中に向けられる。

油は、溝または堀に送給された水と一緒に、水平面に対
して約１乃至３°傾斜した鉱坑によって、水の主要部と
分離される装置へ重力によって移送される。

或は、油は水とともに、ポンプによって水平坑１に沿っ
て移送されてもよい。

上記の装置から、油は中央の返下貯油槽（図示せず）に
ポンプで送られ、予備処理と加熱をした後、特別に設け
られた坑路または整坑内に設けられたパイプラインを通
って、地表面上の貯油装置（図示せず）の貯槽に向けら
れる。

本発明の本質は、水平坑１（第３図、第４図）が油含有
層の下方に設けられても、影響されない。

その上、水平坑１がこのように油層の下方に配置される
と、そこから油を作業坑道５から送り出す条件は改良さ
れる。

何となれば、この場合には、油は重力による流れとして
移送されるからである。

作業坑道５は、第３図に示すように、１対の鉱坑として
設けることもできる。

或は、直線状または曲線状の単一の鉱坑形状にすること
もできる。

両方の場合において、作業坑道５の範囲は、他の基本条
件のほか、信頼し得る通風状態を満足するように選択さ
れる。

この通風装置は、労働状態基準および安全要求に準拠す
べきである。

以下に述べる本発明のその他の実施例においては、単一
の鉱坑を持つ作業坑道を有する垂直断面図を例示的に示
されるであろう。

しかし、必要ならば１対の鉱坑を含むことができること
は理解されるべきである。

また、水平坑は、特別に述べないならば、油含有層の上
方および下方の両方に設けることができるることも理解
されるべきである。

以下に記載される本発明方法の実施例においては、油を
収集し、それを予備処理し、地表面に送出する装置は、
本方法の上記の例と同様であると理解され、３個の作業
坑道が、油含有層内に設けられている。

本発明の方法を実施する他の例において、油含有地層４
（第５図）の上方部分およびその下方の地層は非連続性
の弛緩した岩層を含み、また、下方にある地層内に高圧
の水が存在して、２個の作業坑道５．９を有し、その一
方の坑道５は、油含有層４の中央に設けられ、そこから
上昇する生産井戸６とほぼ水平の注入井戸８が穿設され
、もう一方の坑道９は、地層４の下部の区域に実質的に
設けられ、ほぼ水平の生産井戸７がそこから穿設されて
いる。

熱担持体は、油含有層４に沿って広い範囲にわたって延
びている注入井戸８を通って上部作業坑道５から送給さ
れ、それは、油含有層を加熱する効率を増加することが
できる。

３個の坑道の代りに、２個の作業坑道５および９を使用
すれば、油含有層４内の経費のかかる採鉱作業量を減少
し、かつ地層４の上部に穿設した生産井戸６の動作を、
それらの上向き傾斜によって簡単化することを可能にす
る。

他の例において、油含有層４の上部は、非連続性の弛い
岩層を含むが、油含有層４の中央および下部とその下方
にある地層は、良好な岩によって代表される場合には、
２個の坑道のうちの下方のもの９は、油含有層の下方に
設けられ、上昇する生産井戸７（第６図）がそこから穿
設される。

熱担持体は、上部作業坑道５から注入井戸８を通って注
入される。

上向きの井戸６および７の傾斜は、重力の流れによって
その動作を生じ、油の生産工程を著しく簡単化する。

この重力流は、また井戸の動作を改良する。

油含有層４（第７図）の上方と下方との両方に良好な岩
層が存在する場合、および岩石が油含有層の下部にある
ものよりもその上部にあるものが硬い場合には、ここに
開示された方法は２個の作業坑道を有し、その一方５は
油含有層４の上方に配置され、そして傾斜した生産井戸
６と注入井戸８とがそこから穿設され、またもう一方の
作業坑道９は、油含有層４の下方に配置され、そこから
上昇する生産井戸７が穿設される。

上記２例において作業坑道５．９（第７図、第８図）か
ら注入井戸８を穿設するための坑道の選択は、注入井戸
８の穿設を促進するとともに人間が作業をする鉱坑内に
信頼性ある通風をするための状態と、実際上の地質条件
とに依存する。

良好な硬い岩石より成る比較的に小さい厚さの油含有層
４（第９図）においては、ここに開示する方法は、油含
有層の中央部に単一の作業坑道５を設けて、そこからほ
ぼ水平の注入井戸８と、上向きおよび下向きの傾斜井戸
６および７をそれぞれ設けることによって実行すること
ができる。

作業坑道５の数を１本に減少することによって、油含有
層４内の経費のかかる採鉱作業の量を減少することが可
能となる。

坑道５は、油含有層４の上部から、或は、その下部から
のいづれかから近づくことによって掘削することができ
るが、それは岩石の硬度やその中のガスの存在などのよ
うな実際上の採鉱と地質学的条件によって決定されるも
のである。

ここに開示する方法を実行する一例において、油含有層
４（第１０図）の中央部と下部との両方に非連続性の弛
い岩層を含んでいる場合には、作業坑道５は、油含有地
層４の実質的に上部に設けられ、下降傾斜した注入井戸
８およびほぼ水平と下降傾斜の注入井戸６および７は、
それぞれこの坑道５から穿設される。

作業坑道の下方に「油の柱Ｊ （ｐｉｌｌａｒ ｏｆｏ
ｉｌ）が形成され、生産井戸７を経てそれが発達するに
は長時間を要すると思うので、垂直生産井戸１０を更に
穿設し、そこから油は自由流または空気リフト方法のい
づれかによって生産される。

上記開示の方法の実施例において、その全体の油含有層
４（第１１図）が非連続性の弛い岩層で作られ、その下
部内に高圧の水が存在し、かつ油含有層４の上方に良好
な岩層が得られる場合には、単一の作業坑道５が油含有
層４の上方に設けられ、下向き傾斜の井戸６および７と
注入井戸８とがそこから穿設される。

これによって、全体の油含有層４が岩層で作られ、鉱坑
の構成および良好状態に保持することが甚だしく阻害さ
れるような条件下においてこの方法を実行することを可
能にする。

作業坑道５の下方にある油含有地層４の「柱」から油を
生産するために、特殊の垂直生産井戸１０が穿設され、
この井戸から自由流または空気リフト方法によって油が
生産される。

油含有層４（第１２図）の中央および上部が、非連続性
の弛い岩石を含むが、油含有層の上方に鉱坑を掘削する
ことが面倒である場合には、本発明の方法は、油含有層
の実質的に下部に作業坑道５を設け、そこから上向きの
注入井戸８と、上向きでほぼ水平の生産井戸６，７をそ
れぞれ穿設することによって行なわれる。

油含有層４（第１３図）の中およびその地層上方の岩層
中に鉱坑を設けることが、いづれも不可能または複雑で
ある状態においては、ここに開示する方法は、油含有層
４の下方に作業坑道５を設けて、そこから上向きの生産
井戸６．７と、上向きの注入井戸８を穿設することによ
って実行される。

この例においては、油含有層４の中には鉱坑を掘削しな
い。

第１４図の地層のように相当の厚さの油含有層において
は、ここに開示する方法は、油含有層をいくつかのレベ
ルに分割することによって実行される。

第１４図において、油含有層４は、２つのレベルＡとＢ
とに分割されて例示されている。

生産井戸６．７および１１．１２は、それぞれレベルＡ
およびＢの上部と下部に穿設され、注入井戸８および１
３はそれぞれこれらレベルの中央部に穿設されている。

従って、作業坑道５からは上部レベルＡ（第１４図）に
注入井戸８と生産井戸６および７が穿設され、また下部
レベルＢ内では作業坑道９から注入井戸１３と生産井戸
１１．１２とが穿設される。

作業坑道は、実際の地質状態に応じて、油含有層の上方
または下方に延びて設けられた水平坑を使用して準備さ
れる。

油含有層の上方と下方の両方のそれぞれの地層が良好な
岩層を含むならば、作業坑道５は、上方から準備され、
作業坑道９は、下方から準備されてよい。

ここに開示される方法の一変形においては、油が地層中
で自己点火傾向を示さないような油床において、油含有
層を加熱した後に、空気を注入井戸から地層内に注入さ
れる媒質として使用して油を圧出する。

この空気の送給は、熱水および蒸気の送給で代替される
。

本発明実施の実際的変形によれば、空気、熱水および蒸
気の動作は、下記の最適シーケンスで実行される。

１．油含有地層の淵度を、上に説明したように油が必要
流動性に達する温度まで加熱する。

２，圧縮空気を注入井戸を経て油含有層内に送給する。

この圧縮空気を送入するサイクルの継続時間は、油の物
理的特性と油含有層の地質特性、例えばその厚さ、多孔
性、亀裂の量、油および水の飽和度およびその他のパラ
メータを考慮することによって決定される。

空気送給サイクルの実際継続時間は、１乃至数日である
かも知れない。

その送給圧力は、例えば１乃至８ｋｇ／ｃｍ２の範囲に
ある。

送給される空気の全体積は、油含有層内の油が自己発火
を起す惧れのある数値より犬であってはならない。

３ 注入井戸を経て油含有層内に熱水を送給する。

熱水の注入継続時間は、１乃至数日であって、送給王力
は、例えば１乃至１０ｋｇ／ｃｒｊ．の範囲にある。

４，注入井戸を経て油含有層の中に蒸気を送給する。

この蒸気送給サイクルの持続時間は油含有層の地質学的
および物理学的性質に依存し、１０乃至３０日の間で変
化する。

送給圧力は、ｌ乃至２０ｋｇ／ｆｆｌの範囲にある。

油は、同様に生産井戸から周期的に収集される。

空気、熱水および蒸気を送給する連続サイクルは、生産
計画に従って何回も反復される。

窒気は、加熱された地層に入ると、膨張して、地層を横
切って更に圧力降下を生じ、これは、油が生産井戸に向
って動くことを促進する。

油は、最初は大きい亀裂や細孔から圧し出される。

次に、送給された熱水は、毛管浸透作用によって小さい
孔および小さい亀裂から油を押し出す。

蒸気および熱水などの実際の熱担持体の量を地層内を所
要温度に維持するために十分なレベルに選択することに
より、また油を収集するため、すなわち油を油含有層か
ら押し出すために単独に用いられた送給熱担持体の一部
を空気で置き換えることによって、油生産工程の効率は
改良され、生産される油の単位体積に対して消費される
熱担持体の量を減少することができる。

空気、熱水および蒸気の予備加熱地層内への注入を交替
することによって、熱担持体の消費量を節減し、地層か
ら油を収集する速度を増大し、また地層の湛度を生産技
術により要求されるレベルに維持することを可能にする
。

ここに開示された方法の実現の他の態様においては、地
層を加熱した後に、水と空気の混合物が、注入井戸を経
て地層内に積極的に送給される油圧出媒体として使用さ
れ、この水空気の混合物の供給は、蒸気の供給と交替に
行なわれる。

本発明による方法のこの実施態様によれば、水空気混合
体と蒸気との送給動作は、下部の最適シーケンスで実行
される。

１．油が所要の流動性に達する温度に、上記の態様にて
油含有層を加熱する。

２．注入井戸を経て油含有層内に水空気混合体を注入ま
たは送給する。

この混合物中の水と空気の比率、送給サイクル継続時間
および送給圧力は、地層の厚さ、多孔性、油および水の
飽和度および他のパラメータなどの油含有層の地質学的
性質によって選択される。

水空気混合体の送給サイクルの実際継続時間は、数日間
に達することもあり、その送給圧力は、８ｋｇ／ｃｍ２
に達することもある。

混合物内の水と空気の比率は、広範囲で変化しても差支
なく、例えば、空気１０００ｍ３に対して水は数１０ｍ
３に達するであろう。

３．注入井戸を経て油含有層に蒸気を送給する。

この蒸気送給サイクルの持続時間は、１０乃至３０日と
なるかも知れない。

送給圧力は、１乃至２０ｋｇ／ｃｍ２の範囲にある。

油は、生産井戸から周期的に収集される。

油含有層内への水空気混合体と蒸気との送給サイクルの
シーケンスは、採用された生産技術に従って、何回か反
復される。

水空気混合体は、加熱された地層に進入すると膨張する
。

従って、地層を横切って付加的の圧力降下が生じ、これ
は生産井戸に向う油の運動を増進する。

この圧力は、地層に飽和した油を大きいご孔および亀裂
から落下させ、一方、水空気混合体の水によって油含有
層が毛管浸透することにより、油は、小さい孔および小
さい亀裂から押し出され、これらの両工程は同時に行な
われる。

水空気混合体の送給工程を注入サイクルに導入くするこ
とは、熱担持体の消費を減少し、その節減された部分は
、新らしい区域において使用することができる。

生産井戸によって油と一緒に生じた熱水は、好ましくは
空気流の中に加えられて水空気混合体を準備するために
使用される。

このようにして、この方法は、従前には単に地表面にポ
ンプで汲み上げられるこの附随水中に浪費されていた熱
を回収することができる。

これは、地層に蒸気熱作用を加える工程の熱効率を更に
増大する。

ここに開示された方法の実施結果として、地層中に注入
される熱担持体の体積減少とともに、長期間にわたって
地層内を比較的高温度に保持するための状態が作られる
ので、これは地層に対して更に圧出作用が加えられるこ
と、それによって地層の収油率が向上することを意味し
ている。

本発明は、可動性または流動性の瀝青の生産にも同様に
有効に使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、地層の平面内に放射状に延びる水平の注入井
戸および生産井戸を持った鉱坑区域を示す図、（鉱坑は
、単一水平面内で略示結合されている）、第２図は、第
１図の線■−Ｈにおける断面図、第３図は、地層平面内
で互いに平行に延びる水平の注入井戸および生産井戸を
持つ鉱坑区域を示す図（鉱坑は、単一水平面内に略示結
合されている）、第４図は、第３図の流ＩＶ−ＩＶにお
ける断面図、第５図は、地層の中央および下部に作業坑
道を有する油含有層の垂直断面図、第６図は、地層の中
央部と下方とに作業坑道を有する油含有層の垂直断面図
、第７図は、地層の上方と下方とに作業坑道を有する油
含有層の垂直断面図、（注入井戸は、上方の作業坑道か
ら穿設されている）、第８図は、地層の上方と下方とに
作業坑道を有する油含有層の垂直断面図（注入井戸は、
下方の作業坑道から穿設されている）、第９図は、地層
の中央部に作業坑道を有する油含有層の垂直断面図、第
１０図は、地層の上部に作業坑道を有する油含有層の垂
直断面図、第１１図は、地層の上方に作業坑道を設けた
油含有層の垂直断面図、第１２図は、地層の下部に作業
坑道を有する油含有層の垂直断面図、第１３図は、地層
の下方に作業坑道を設けた油含有層の垂直断面図、第１
４図は、地層内に生産井戸および注入井戸を有する複数
レベルに分割された厚い油含有層の垂直断面図である。 ４……油含有地層、５……作業坑道、６．７……生産井
戸、８……注入井戸、９……作業坑道、１１……生産井
戸、１３……注入井戸、Ａ，Ｂ……地層の上下レベル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地下の鉱坑および少なくも１個の作業坑道よりなる
   装置を設ける工程と、前記作業坑道から注入井戸および
   生産井戸を穿設する工程と、油含有地層をその中の油が
   所要の流動性に達する温度に加熱するために熱担持体を
   油含有層内に送給する工程と、油含有層の本体全体に熱
   担持体を均等分布させて油を作業坑道に向って生産井戸
   を経て圧出するために、注入井戸に熱担持体を送給する
   工程と、前記油を前記鉱坑を経て地表面に供給する工程
   とを有する熱採鉱式油生産方法であって、前記生産井戸
   ６，７は、前記油含有層４の上部および下部に穿設され
   、前記注入井戸８は、この油含有層４の中央部に穿設さ
   れ、しかる後、前記注入井戸８を経て前記油含有層４の
   中央部に熱担持体を積極的に送給しつつ、油は、前記生
   産井戸を経て油含有層４の上ｍｓよび下部から収集され
   ることを特徴とする熱採鉱式油生産方法。 ２ ３個の作業坑道が設けられ、そのうちの２個は、そ
   れぞれ油含有層のほぼ上部と下部とに設けられ、そこか
   らほぼ水平の生産井戸６．７が穿設され、第３の坑道は
   、油含有層４の中央部に設けられ、ほぼ水平の注入井戸
   ８がこの第３坑道から穿設されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ ２個の作業坑道５．９が設けられ、その一方の坑道
   は、前記油含有層４の中央部に配置され、この坑道から
   上昇する生産井戸６と、ほぼ水平の注入井戸８とが穿設
   され、もう一方の坑道は、前記油含有層４のほぼ下部に
   設けられ、この坑道からほぼ水平および上昇する生産井
   戸７が穿設されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ４ ２個の作業坑道５．９が設けられ、その一方の坑道
   は、前記油含有層４の中央部に配置され、この坑道から
   上昇する生産井戸６と、ほぼ水平の注入井戸８とが穿設
   され、もう一方の坑道は、前記油含有層４の下方に設け
   られ、この坑道から上昇する生産井戸７が穿設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。 ５ ２個の作業坑道５．９が設けられ、その一方の坑道
   ５は、油含有層４の上方に配置され、この坑道から下向
   き傾斜の注入および生産井戸８．６がそれぞれ穿設され
   、もう一方の坑道９は油含有層４の下方に配置され、こ
   の坑道から上昇する生産井戸７が穿設されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ ２個の作業坑道５．９が設けられ、その一方の坑道
   ５は、油含有層４の上方に配置され、この坑道５から下
   降する生産井戸６が穿設され、もう一方の坑道９は、油
   含有層４の下方に配置され、；この坑道９から上昇する
   生産および注入井戸７．８がそれぞれ穿設されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 油含有層４の中央部に作業坑道５が設けられ、この
   坑道５からほぼ水平の注入井戸８と、上昇および下降す
   る生産井戸６．７とが穿設されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 油含有層４のほぼ上部に作業坑道５が設けられ、こ
   の坑道５から下向き下降の注入井戸８および下向きおよ
   びほぼ水平の生産井戸６．７が穿設されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 油含有層４の上方に作業坑道５が設けられ、この坑
   道５から下向き傾斜した生産および注入井戸６，７およ
   び８がそれぞれ穿設されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 １０油含有層４のほぼ下部に作業坑道５が設けられ、こ
   の坑道５から上向き注入井戸８と、同様上向かつほぼ水
   平の生産井戸６．７とをそれぞれ穿設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１ 油含有層４の下方に作業坑道５が設けられ、こ
   の坑道５から上向きの生産および注入井戸６．７および
   ８がそれぞれ穿設されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 １２相当の厚さの油含有地層が、複数のレベル（Ａおよ
   びＢ）に分割され、前記油含有地層の各レベルＡ，Ｂの
   中央部に注入井戸８，１３を、各レベルＡ，Ｂの上部お
   よび下部に生産井戸６ ． ７．１１．１２を穿設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項の
   いづれかに記載の方法。 １３油含有層４を加熱した後に、油を圧出するために注
   入井戸８を経て油含有層４内に積極的に送、給される熱
   担持体として空気が使用され、その空気の送給は熱水お
   よび蒸気の送給と交替されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の方法。 １４油含有層４を加熱した後、油を圧出するため，に注
   入井戸８を経て油含有層４内に積極的に送給される熱担
   持体として空気水混合体が使用され、この混合体の送給
   は、蒸気の送給と交替されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第１３項のいつれかに記載の方法。