NO750665L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for utvinning av tungtflytende jordolje som inneholder tjære- og asfalt-forbindelser fra slike formasjoner, blant annet tjære-sand-avleiringer, og angår mer spesielt en forbedret drivmetode som er spesielt egnet i tungolje-holdige formasjoner inklusive tjære-sand-formasjoner.

Det finnes mange underjordiske oljeholdige formasjoner på forskjellige steder i verden hvorfra olje ikke kan utvinnes pa vanlige måter fordi oljen er for tungtflytende eller viskøs til å strømme eller å bli pumpet. Det mest ekstreme eksempel på viskøse oljeholdige formasjoner er såkalte tjæresand-avleiringer eller as-faltsand-avleiringér. Den største og mest berømte av disse formasjoner er Athabascai tjæresand-avsetningen i den nordøstre del av Alberta-provinsen, Canada, og som inneholder over 700 milliarder fat olje. Andre store avsetninger kjenner man i vestre deler av. USA

og i Venezuela, og mindre områder kjenner man til i Europa og Asia.

Tjæresand er definert som sand mettet med høyviskøs råolje som ikke kan gjenvinnes i den naturlige tilstand gjennom borehull ved vanlige produksjonsmetoder. Oljen i tjæresandavleiringene er sterkt asrfEaltholdig av karakter og meget viskøs. Den sand som finnes i tjæresandavsetningene er vanligvis fin kvartsand belagt

med et vannsjikt og hvor den asfaltholdige tungolje opptar mesteparten av hulrommet omkring de vannfuktede sandkornene. Resten av hulrommene er fylt med vann og enkelte forekmmster inneholder mindre gassvolumer av luft eller metan. Sandkornene er sammenpakket til et hulrom-volum eller porevolum på ca, 35fof svarende til 83 vekt-$> sand. Resten av massen er tjære/asfalt og vann.(i foreliggende beskrivelse brukes "asfalt" i betydningen "bitumen"), og summen av asfalt og vann er temmelig konstant lik 17 vekt-% idet asfaltdelen

kan variere fra ca. 2 til l6$>. En av egenskapene for tjæresand-avsetninger, som skiller seg vesentlig fra vanlige oljeholdige formasjoner, er mangelen på en festnet stoff-masse i formasjonen. Sandkornene er generelt i kontakt med hverandre men for det meste ubundet og asfalten opptar mesteparten av hulrommet.. API-egenvekt en for asfalten ligger på fra ca. 6 til 8 og den spesifike vekt ved 15°C er fra ca. 1,006 til 1,027 og viskositeten er på nivået millioner centipodse ved formasjonens temperatur.

Fremgangsmåtene for utvinning av bituminøs olje fra tjæresand-formasjoner betegnes som "strip mining" og "in situ"-separasjon. Mesteparten av utvinningen til dato er foretatt ved hjelp av "strip mining", selv om denne metoden er økonomisk brukbar for tiden bare når forholdet mellom dekkmasse og tjæresand-avsetningen med hensyn på tykkelse er omkring 1 eller mindre. Enorme oljemengder finnes i form av tjæresand-avleftringer som ikke ligger innenfor det området som er økonomisk drivverdig med "strip mining", og det er således et stort behov for en eller annen form for "in situ"-prosess hvor asfalten eller den bituminøse olje kan skilles fra sanden og utvinnes gjennom et borehull eller gjennom andre pro-duksjons or ganer som bores ned i tjæresand-formasjonen.

Slike "in situ"-produksjonsmetoder beskrevet i littera-turen omfatter varmemetoder som ant erming s-dr iving (fire flooding) eller "in situ-combustion") og dampdriving (steam flooding) samt emulgeringsdriving (emulsification drive). For å falle gunstig ut må en slik "in situ"-separas j on. oppfylle to funksjoner: råoljens viskositet må reduseres og en eller annen form for oljefortrengning eller drivmekanisme må innføres i formasjonen. Til emulgeringspro-sesser brukes ofte også damp pluss en alkalisk forbindelse som natri-umhydroksyd som befordrer dannelsen av en olj e-i-vann-emuls j on med vesentlig lavere viskositet enn oljens viskositet i formasjonen. Varmemetoder eller termiske metoder er innskrenket til formasjoner som har tilstrekkelig overliggende dekkmasse til å tåle innsprøyting av høytrykksvæsker. Det finnes mange tjæresand-avsetninger hvor dekkmassen er for tynn for termisk driving og for tykk for "strip-mining".

En mulig fremgangsmåte for utvinning av asfalt fra tjæresand-avsetninger og som ikke krever stor dekkmasse-tykkelse for å tåle høye trykk, er driving med oppløsningsmiddel, i det føl- gen.de kalt solvent-driving. Solvent-driving består i å innsprøyte et oppløsningsmiddel i tjæresand-formasjonen, hvor oppløsningsmidlet fortynner og reduserer viskositeten for tungoljen og gjør den lettere strømbar og utvinnbar via borehull av den typen som vanligvis brukes for. oljeutvinning. Selv om mange oppløsningsmidler som blant andre aromatiske hydrokarboner av typen benzen, toluen og xylen, samt karbontetraklorid og karbondisulfid lett oppløser bituminøs tungolje er disse forbindelser kostbare, og siden meget store mengder går med har solvent-driving hittil ikke vært ansett økonomisk brukbar. Parafiniske hydrokarboner som etan, propan, butan, pentan etc. er lettere å få tak i og billigere enn ovenstående oppløsningsmidler men det har hittil vært alminnelig akseptert av fagfolk på området at parafiniske hydrokarbon-oppløsningsmidler ikke kunne brukes i asfaltholdig tungolje på grunn av faren med utfelling av asfaltener som ville kunne forårsake tetting av formasjonen, Asfalt-bestand-delene i råolje er da også ofte definert som pentan-uoppløselige forbindelser. Asfaltfjerning fra olje ved å kontakte råoljen med propan er en velkjent raffineringsmetode.

Man vil av ovenstående skjønne at det er et stort behov for en metode sfor utvinning av tungtflytende olje som tjære/ asfalt eller bituminøs jordolje fra tjæresand-formasjoner ved hjelp av lett tilgjengelige og billige oppløsningsmidler i forbindelse med lavtrykksprosesser som kan brukes i middels dype og dype formasjoner.

Man har nå funnet i henhold til oppfinnelsen at vis-køs oljeholdig asfalt (bitumen) kan utvinnes fra slike formasjoner inklusive tjæresand-avsetninger, ved å innsprøyte i formasjonen et hydrokarbon-oppløsningsmiddel som er gassformig under de forhold som hersker i formasjonen og som kan være enten i flytende eller gassformig tilstand ved de forhold som hersker før eller under innsprøy-tingen. Egnede forbindelser for gassformige oppløsningsmidler er metan, etan, propan og butan, samt etylen, propylen, butylen, karbondioksyd og blandinger av disse. For eksempel er en blanding av propan og butan en foretrukket solvent-kombinasjon for utvinning av asfalt fra underjordisk tjæresand-formasjon. En blanding av propan og metan utgjør en annen foretrukket kombinasjon. Produksjon av tungolje eller asfalt finner sted når trykket i en del av reservoaret eller formasjonen som står i kontakt med oppløsningsmidlet reduseres til under innsprøytingstrykket, hvilket bringer det vanligvis gass formige oppløsningsmiddel til å bryte ut av oppløsningen og/eller utvide seg og derved fortrenge en oppløsning av oppløsningsmiddel

og råolje (solution gas drive). Den produserte olje/asfalt kan tas opp fra en annen boring eller fra samme borehull som benyttet for innsprøyting av oppløsningsmidlet. Overraskende viser det seg at bruk av parafiniske hydrokarboner som propan eller butan til denne prosess på tjæresand-materialet ikke fører til gjentetting av formasjonens strømningskanaler ved utfelling av asfalt-stoffer. Oppløsningsmidlet kan oppvarmes før innsprøyting i formasjonen for

å øke oppløsningsevnen og damptrykket. Oppløsningsmidlet kan fortrenges ved innsprøyting av vann, varmt vann eller damp i formasjonen.

Fremgangsmåten ifhenhold til oppfinnelsen består i

en innsprøytingsoperasjon med ikke-vandig væske og som krever' minst et borehull i væske-forbindelse med olje-formasjonen. Et effektivt oppløsningsmiddel som i alt vesentlig vil være gassformig ved de. forhold som hersker i formasjonen, eller en blanding av flere slike gassformige oppløsningsmidler, innsprøytes gjennom borehullet.

Oppløsningsmidlet som er gassformig ved formasjonens forhold kan innsprøytes i formasjonen ved et trykk som ligger over oppløsningsmidlets boblepunkt (bubble point, vapor point), slik at i det vesentlige alt oppløsningsmiddel innsprøytes i væskefase, eller oppløsningsmidlet kan innsprøytes som en gass. Den begrensende faktor er det maksimale innsprøytingstrykk som kan tåles uten å øde-legge formasjonen.

Når prosessen i henhold til oppfinnelsen brukes som

en push-pull-produksjon hvor oppløsningsmidlet innføres gjennom samme borehull som man benytter for produksjon av solvent-olje-opp-løsningen, innsprøytes oppløsningsmiddel inntil maksimal inntreng-ning av oppløsningsmidlet i oljeformasjonen. Innsprøytingstrykket må ikke være så høyt at den overliggende dekkmassen brytes opp.

Som en grov regel vil man unngå dekkmasse-bryting hvis innserøytings-trykket holdes lavere enn et trykk - uttrykt i pund pr. kvadrat tomme - som er tallmessig like stort som dekkmassens tykkelse uttrykt i fot.

I relativt dype formasjoner foretrekkes det at opp-løsningsmidlet innsprøytes med et trykk over oppløsningsmidlets damp trykk slik at det vil gå inn i formasjonen som en væske. Side oppløsningsmidlet er blandbart med oljen vil oppløsning av opp-løsningsmidlet i oljen danne en væskeblanding med mye lavere viskositet enn råoljen eller den asfaltholdige olje. Hvis dette ikk er mulig på grunn av trykkbegrensninger med hensyn til dybde er gassformig solvent-innsprøyting tilfredsstillende siden man har funnet at selv fast tjære/asfalt i tjære-sand-avsetninger absorberer gassformige oppløsningsmidler, også parafiniske oppløsningsmidler. Når det normalt gassformige oppløsningsmiddel innsprøytes helt eller delvis som en væske vil en trykkreduksjon over solvent-olje-blandingen føre til en utbobling av gassformig oppløsningsmiddel som gir en stor volumekspansjon som igjen tvinger tungoljen mot borehullet. Hvis oppløsningsmidlet er innført som en gass absorberer oljen gassen og den volumøkning som finner sted når trykket senkes forårsaker gassutvikling og utgjør drivmekanismen som tvinger råolje mot borehullet . Kraften fra denne solvent-gass-drivmekanismen fra bare oppløst gass er mindre enn den indre gass-drift ved gassutvikling når flytende oppløsningsmiddel blandes med oljen. Man har imidler-tid funnet at oljeutvinnings-effekten er høy i begge tilfelle.

Ved innsprøyting av oppløsningsmiddel i borehullet brer oppløsningsmidlet seg radialt utover fra borehullet og oppløses i tungoljen. Strømningshastigheten eller innsprøytingshastigheten vil vanligvis synke med tiden hvis innsprøytingstrykket holds konstant. Når innsprøytingshastigheten har sunket til. et relativt lavt nivå, f. eks. omkring 10$> av start-innsprøytingshas tighet en når deniae ligger ved øvre innsprøytingstrykk-grense definert ved dekkmasse--regelen som er nevnt tidligere, er første trinn avsluttet, Solvent-innsprøytingen blir derpå stanset og trykket i formasjonen omkring borehullet reduseres slik at oljen kan få strømme inn til borehullet. Reduksjon av trykket til under bobtepunkt-trykket for solvent-olje-blandingen gjør at oppløsningsmidlet går ut av oppløsningen. Idet hydrokarbon-oppløsningsmidlet går over fra væskeformet (oppløst) tilstand eller fase til gassfase opptrer en stor volumøkning. Denne utvidelse av gass-oppløsningsmidlet danner olje-drivmekanismen som er nødvendig for å tvinge den asfaltholdige oljen og eventuelt gassformig hydrokarbon-oppløsningsmiddel som er oppløst i oljen mot borehullet og derfra opp til overflaten.

Man vil se av ovenstående beskrivelse av mekanismen som antas å være ansvarlig for olje-produksjonen hvorfor det er ønskelig at det normalt gassformige oppløsningsmiddel innsprøytes under tilstrekkelig trykk til å sikre at oppløsningsmidlet går inn i formasjonen i væskefase når dette overhodet er mulig. Drivkraften som tvinger den viskøse oljen mot borehullet har to opphav: fordampning av gassformig materiale fra væskefase og ekspansjonen av den gassformige forbindelse når trykket reduseres. Bare hvis fase-forandringen fra væske til gass kan foregå slik at det oppstår en trykkforskjell mellom fordampningsstedet og borehullet kan man oppnå optimal drivkraft for å tvinge ol^en mot borehullet. Hvis hydro-karbon-oppløsningsmidlet må innføres i gassform vil volumutvidelsen på grunn av trykksenkningen levere den nødvendige drivenergi.

Man vil også innse at en del av den gassformige hydro-karbon-komponent også må oppløses i den viskøse oljen for at denne fremgangsmåte skal virke tilfredsstillende. Selv om fordampning, volumutvidelse eller solvent-gassdriv for det gassformige oppløsning-middel leverer kraften som tvinger den viskøse råoljen til å strømme må en del av det gassformige oppløsningsmiddel forbli oppløst i tungoljen slik at dens viskositet reduseres tilstrekkelig til atddian kan strømme når drivmekanismen påsettes.

Produksjon av tungolje etter ovennevnte ett hulls push-pull-produksjon forløper en viss tid under en produksjons-hastighet som vil synke etter hvert som den prosentvise andel gassformig hydrokarbon-oppløsningsmiddel som er utviklet og/eller eks-pandert øker. Etter at gass/olje-forholdet er øket til et tvilsomt høyt tall, f.eks. omkring 500 l/l olje, startes en ny periode med solvent-innsprøyting-trykkreduksjon fulgt av produksjon av.en opp-løsning av olje og oppløsningsmiddel. Man kan gjennomføre flere perioder innsprøytings-produksjon, selv om utbyttet av denne prosess nødvendigvis synker med tiden siden oljen vil uttømmes omkring borehullet, og siden sonen omkring borehullet må mettes med oppløsnings-middel for å kunne trenge tilstrekkelig langt inn i formasjonen i kontakt med gjenværende olje.

Prosess-utbyttet kan økes i de senere trinn ved hjelp av følgende metode: en mengde oppløsningsmiddel innsprøy.tes i væskeform eller gassform som ovenfor beskrevet og derpå innsprøytes en inert og billig væske som vann eller en gass i formasjonen for å for trenge oppløsningsmidlet ut fra borehullområdet og fremtvinge den ønskede kontakt mellom oppløsningsmiddel og olje i formasjonen. Når innsprøytingsfasen er avsluttet vil en trykksenkning igjen føre til fordamping og/eller ekspansjon av det normalt gassformige oppløsnings-middel. Fordampningsgassen eller oppløsnings-gassen og drivkraften fra denne resulterer i fremføring av viskøs olje (inneholdende en del gassformig oppløsningsmiddel) mot borehullet. 01je/solvent-oppløsningen tvinger det inerte drivmedium, vann eller gass, mot borehullet. Det inerte medium må separeres fra den produserte olje, selv om dette kan foretas enkelt. Vannutskilling kan skje i en sedimentasjonstank og gass-separasjon vil skje spontant når trykket reduseres til atmosfæretrykk.

Gjenvinning og resirkulasjon av oppløsningsmiddel vil normalt være ønskelig for å kunne redusere omkostningene. I gassformige oppløsningsmiddel fjernes lett fra det produserte olje/solvent-oppløsning ved å redusere trykket. Mye av gassen vil ha gått ut av oppløsningen under produksjonsfasen og det er bare nødvendig å opprette et lukket system for-å gjenvinne denne utviklede gass for ny bruk. Vanligvis kreves en kompressor for å øke trykket i det gassformige hydrokarbonoppløsningsmiddel for kondensasjons av dette og resirkulasjon, hvis man benytter solvent-innsprøytning i væskeform.

Når det er ønsket eller nødvendig at oppløsningsmidlet går inn i formasjonen som en gass er ovennevnte fortrengningsmetode ennå effektiv. Man har funnet at en spesielt gunstig utførelse består i å innsprøyte gassformige oppløsningsmiddel mens produksjons-hullene er lukket inntil oppløsningsmidlets strømningshastighet be-gynner å synke, hvoretter produksjonen startes. Dette gjør det mulig å opprette maksimal trykkforskjell. Mengden gassformig opp-løsningsmiddel som oppløser seg i oljen øker med økende trykk slik at opprettelse av et høyt oppløsningsmiddel-kontakttrykk er viktig både for å oppnå maksimal produksjon og for å oppnå så høy visko-sitetsreduksjon som mulig. Når gass-strømningen inn i formasjonen ved høyeste innsprøytingstrykk har sunket til et meget lavt nivå, f.eks. til mindre enn lOfo av den opprinnelige strømningshastighet, bør produksjonen igangsettes. Man kan fortsette eller stanse solvent-innsprøytingen under produksjonsfasen.

Innsprøyting av oppløsningsmiddel og produksjon av olje kan deretter fortsettes periodevis eller kontinuerlig. Periodevis produksjon består i solvent-innsprøyting uten produksjon fulgt av produksjon med stanset solvent-innsprøyting. Kontinuerlig solvent-inrisprøyting med kontinuerlig oljeproduksjon vil være gunstig hvis innsprøytings-hastigheten er større en produksjons-strømningshastig-heten. Hvis dette ikke kan oppnås kan produksjonen stanses i korte perioder for å opprette trykket i formasjonen.

Når man f.eks. bruker et forkoksingsanlegg for behand-ling av tjære/asfalt eller annen form for tungolje eller viskøs olje produseres store mengder hydrokarboner innen det molvektområdet som kreves til det gassformige oppløsningsmiddel. Siden lengden opp-løsningsmiddel som medgår øker med tiden på grunn av øket inntreng-ningsvolum er det en meget stor fordel å kunne fremstille de ønskede oppløsningsmidler fra et slikt destillasjons- eller forkoksingsanlegg.

I henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen brukes det beskrevne gassformige oppløsningsmiddel i forbindelse med en flerhulls-produksjon eller sonefortrengningsprosess. Ved en slik fremgangsmåte brukes minst ett innsprøytingshull og minst ett pro-duks j onshull . Oppløsningsmidlet innsprøytes i innsprøytingshullet eller -hullene og produksjonen tappes opp fra produksjonshullet eller -hullene. Innsprøytingstrykket kan være tilstrekkelig høyt til at oppløsningsmidlet er i alt vesentlig væskeformet i innsprøytings-hullet og den del av oljeformasjonen som ligger umiddelbart omkring hullet. Trykket i formasjonen omkring produksjonshullet vil vanligvis være nær atmosfæretrykk slik at det vil finnes et positivt trykkfall fra injeksjonshullet til produksjonshullet og på et eller annet mellomliggende sted i formasjonen vil trykket være lavere enn boblepunkt-trykket for blandingen av gassformig hydrokarbon-oppløsnings-middel og olje. Det gassformige oppløsningsmiddel vil avdampe på dette punkt og tilveiebringe gass-drivkraften eller ekspansjonen som kreves til fortrengning av oljen mot produksjonshullet.

Solvent-gjenvinning og resirkulasjon kan foretas på samme måten som beskrevet tidligere i forbindelse med push-pull-utvinningen .

Vanligvis blir en viss mengde oppløsningsmiddel inn-sprøytet i formasjonen ved flerhulls-metoden eller frontfortreng-ningsmetoden og denne oppløsningsmiddelfront følges av en billig driv-væske som vann. Det kan også brukes varmt vann eller damp som driv-væsker. Fra ca. 5 til 50 porevolum-^ er vanligvis tilstrekke lig solventvolum. Vannet som innføres etter oppløsningsmidlet kan inneholde en liten men effektiv mengde viskositetsøkende additiv som et polyacrylamid eller en annen hydrofil kolloidal polymer for å oppnå tilstrekkelig mobilitetsforhold som gir effektiv fortrengning av oppløsningsmiddelfronten av det vandige drivmedium.

I henhold til en noe forskjellig utførelse av oppfinnelsen oppvarmes det gassformige oppløsningsmiddel før innsprøy-ting i hullet. Dette kan skje ved å føre oppløsningsmidlet gjennom en varmeveksler på overflaten eller gjennom en borehull-varmeveksler som beskrevet i US-patent 3,774,684 for å nedsette varme-tapet til formasjonen og for å redusere eksplosjonsfaren ved oppvarming av brennbare oppløsningsmidler. Oppvarming av oppløsnings-midlet øker damptrykket og øker således boblepunkt-trykket for en blanding av oppløsningsmiddel og råolje. Varme oppløsningsmidler oppløser også råoljen hurtigere og virker generelt mer effektivt til å redusere viskositeten enn kalde oppløsningsmidler. Tempera-turen som oppløsningsmidlet oppvarmes til kan variere fra mellom utetemperatur og-til 260°C eller høyere, og ligger fortrinnsvis mellom ca. 40 og 150°C.

Et hvilket som helst stoff som er (l) i det minste delvis gassformet ved forekomstens temperatur og trykk og (2) som kan absorberes av formasjonens olje-avsetning fra gassfase og derved redusere oljens viskositet etter adsorbsjonen, kan brukes som nevnte gassformige oppløsningsmiddel til utførelse av oppfinnelsen. Lav-molekylære parafiniske hydrokarboner som metan', etan, propan og butan samt olefiniske hydrokarboner som etylen, propylen eller butylen er foretrukket. Blandinger av to eller flere av disse gassformige hydrokarboner kan også brukes. Karbondioksyd eller en blanding av karbondioksyd med et eller flere av ovennevnte, normalt gassformige hydrokarbonoppløsningsmidler kan også brukes med hell til utførelse av oppfinnelsen.

For bedre å forstå oppfinnelsens fremgangsmåte gis følgende praktiske eksempel fra borefeltet, men dette eksempel skal ikke oppfattes begrensendé.

En tjæresand-forekomst befinner seg i en dybde av 120 m og avsetningens tykkelse er ca. 24 m. Siden forholdet mellom dekk-lagets tykkelse og tjæresandlagets tykkelse er større enn en er forekomsten ikke økonomisk egnet for "strip mining". Man finner at den heldigste metode til utnytting av denne spesielle forekomst er ved hjelp av solvent-driving eller blandemedium-driving.

Propan av teknisk kvalitet kan fåes til en gunstig pris i området, gassens sammensetning er 80$. propan, 8$ etan, kfo metan og 5$ butan og resten består av små mengder etylen, propylen og butylen. Denne sammensetning er i alt vesentlig gassformet ved forekomstens trykk og temperatur slik at den er velegnet for bruk som gassformig oppløsningsmiddel.

Nevnte oppløsningsmiddel oppvarmes til 55°C og inn-sprøytes i to borehull som bores ned i tjæresand-formasjonen. Inn-sprøytingstrykket er 25 kg/cm . Avgjørende for innsprøytingstrykket er (l) at det er en fordel at trykket er tilstrekkelig høyt til å sikre at det normalt gassformige oppløsningsmiddel går inn i formasjonen i væskefase og (2) trykket må ikke være så høyt at det løfter eller bryter opp den overliggende dekkformasjon. Som tidligere nevnt kan man generelt unngå gjennombrudd gjennom dekkfraksjonen ved å holde innsprøytingstrykket uttrykt i pund pr. kvadrat tommer lavere enn den tallmessige verdi for dekkmassens tykkelse uttrykt i fot. I dette tilfelle innføres altså det normalt gassformige oppløsnings-middel i formasjonen med et trykk på 25 kg/cm 2. Oppløsningsmidlet går inn i formasjonen som en væske. Man fortsetter innsprøytingen av oppløsningsmidlet til strømningshastigheten ved 25 kg/cm trykk synker vesentlig. Man avslutter deretter innsprøytingen og trykket i hvert borehull reduseres til. atmosfæretrykk. En oppløsning av tjære/asfalt (bitumen) og oppløsningsmiddel strømmer fra formasjonen mot og inn i borehullene og opp til overflaten, Trykkreduksjonen får det normalt gassformige oppløsningsmiddel til å boble ut av opp-løsningen og fordampe idet gassen samtidig tvinger oppløsningen av asfalt og oppløsningsmiddel til å bevege seg mot borehullene. Når i det vesentlige hele mengden av normalt gassformig oppløsningsmiddel er fordampet er drivkraften uttømt og produksjonshastigheten faller kraftig. Når produksjonshastigheten har falt til en lav og stabil verdi som f. eks. under lOfo av opprinnelig s trømningshas tighet, igangsettes en ny periode av oppløsningsmiddel-innsprøyting fulgt av en produksjonsperiode som beskrevet ovenfor, i hvert borehull. Man gjennomfører en rekke perioder med innsprøyting og produksjon inntil utvinningsutbytte (antall m utvunnet tungolje pr. m innsprøytet oppløsningsmiddel) synker til et lavt tall.

Etter at begge borehull er utnyttet ved push-pull-innsprøyting og utvinning omdannes prøvefeltet til nevnte frontfortrengnings-operasjon. Borehullene bores 15 m fra hverandre og det området som skal fortrenges med innsprøytet oppløsningsmiddel måo les ved hjelp av en modell over forekomsten til å være 185 ni 2. Siden formasjonens porøsitet er 18$ vil det gjennomtrengte volum være (o,18) x (185) x (24) = 815 m . Det innsprøytes luft gjennom formasjonen i to dager for å opprette forbindelseskanaler. En for-trengningsmasse på 10 volum-$ bestående av oppløsningsmiddel, d.v.s. 81,5 ni oppløsningsmiddel, det samme som benyttet til push-pull-utvinningen, oppvarmes til 55°C og innsprøytes i et borehull og fortrenges gjennom formasjonen ved å innsprøyte varmt vann i ti dager fulgt av kaldt vann, hvorved oppløsningsmiddel og olje fortrenges mot produksjonshullet. Innsprøytingstrykket holdes på 25 atmos-færer. Siden formasjonstrykket i nærheten av boringen bare ligger noe høyere enn atmosfæretrykk vil det nødvendigvis finnes et punkt mellom innsprøytingshullet og produksjonshullet hvor det normalt gassformige hydrokarbon-oppløsningsmiddel fordamper og/eller ekspan-derer og driver ut olje/tjære/asfalt mot produksjonshullet. Man fortsetter innsprøytingen av vann inntil oppløsningsmidlet i alt vesentlig er gjenvunnet og vann kommer opp gjennom produksjonshullet. Man innsprøyter damp gjennom formasjonen mot slutten av programmet for å øke gjenvinningsgraden av oppløsningsmiddel 'fra .formasjonen, for ny bruk eller for salg.

Gjenvinning av oppløsningsmiddel fra produsert olje

og resirkulasjon av slikt oppløsningsmiddel benyttes i alle faser av prosessen for å redusere den nødvendige mengde oppløsningsmiddel.

For å demonstrere brukbarheten av oppfinnelsens fremgangsmåte og for å finne utvinningsgraden og gjenvinningsgraden, . ble følgende laboratorieeksperimenter gjennomført: Et glassrør med innvendig diameter ca. 19 mm og 60 cm langt ble fylt med løst pakket tjæresand fra et "strip mining"-anlegg i Athabasca tjæresand-område. En beholder med butan ble satt opp ned (for å sikre at bare gassformig butan ble levert) og butanen ført inn i røret med tjæresand (som var plasert i 45°'s vinkel). Gassformig butan med sitt damptrykk på 1,4 kg/cm 2og ved romtempera-tur ble innsprøytet i øvre ende av røret idet nedre ende var lukket, inntil strømmen stoppet. Innløpsventilen ble stengt og nedre rør-ende ble derpå åpnet og asfalt tappet ned i en beholder. Etter at asfaltstrømmen hadde stanset ble nedre ende lukket igjen og man inn-førte butan-damp på nytt gjennom innløpet til glassrøret inntil butanstrømmen stanset hvorpå innløpet igjen ble stengt og utløpet åpnet slik at asfalt kom ut. Man fortsatte periodevis inntrykking og tømming til man ikke lenger fikk noen asfaltstrøm. Man fant at total utvinningsgrad var 70$. Røret ble åpnet og undersøkt visuelt. Man fant overraskende ingen tegn på gjentetting.

Som en annen del av laboratorieeksperimentene ble stål-celler fylt med tjæresand fra Athabasca-området til en tetthet på 1,85 g/cm . Samme periodeprosess bestående av (l) innsprøyting-inntrykking til et trykk på 25 kg/cm 2 uten produksjon fulgt av (2) produksjon av tjære-asfalt/oppløsningsmiddel under følgende trykkfall til atmosfæretrykk, ble brukt. Nedenstående tabell oppsummerer resultatene med propan og butan, for sammenlikning mellom resultatene ved innføring av oppløsningsmiddel i væskeformet og gassformet fase.

Ovenstående tall viser at man kan utvinne asfalt fra tjæresand pakket til en tetthet av samme størrelsesorden som naturlige tjæresandforekomstér ved å innføre parafiniske oppløsningsmidler som er gassformige ved forhold som hersker i forekomsten, når opp-løsningsmidlet innføres enten som væske eller som gass, ved hjelp av en prosess som består i repeterte perioder av solvent-innsprøyting uten produksjon fulgt av trykkfall uten solvent-innsprøyting. Selv om den høyeste utvinningsgrad oppnås når oppløsningsmidlet innføres under tilstrekkelig trykk til at det i alt vesentlig er væskeformet, oppnås også meget gode resultater når oppløsningsmidlet innføres som en gass. Ingen tetting på grunn av asf alt-ut f elling har Mæ"D.tt ob-servert under noen laboratorieeksperimenter.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i lys av en rekke spesielle illustrerende utførelser er oppfinnelsen ikke begrenset til disse siden man kan tenke seg mange variasjoner uten at disse går utenom oppfinnelsens ramme og ide. Selv om det videre er an-tydet en mekanisme som forklarer de gunstige virkninger av oppfinnelsens metode påstås det ikke at disse er de eneste mekanismer som er ansvarlige.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for utvinning av tungtflytende olje fra underjordiske formasjoner gjennom minst ett borehull i væske-forbindelse med formasjonen, karakterisert ved

(a) innføring av et oppløsningsmiddel i formasjonen, hvilket oppløsningsmiddel er gassformig ved formasjonens temperatur og trykk, (b) reduksjon av trykket i det minste i et parti av oljeformasjonen som står i kontakt med oppløsningsmidlet til et lavere trykk enn innsprøytingstrykket for oppløsningsmidlet og (c) utvinning av tungolje og oppløsningsmiddel fra formasj onen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det gassformige oppløsningsmiddel er valgt blant parafiniske hydrokarboner med 1 til 4 c-atomer, olefiniske hydro karboner med 2 til 4 c-atomer, karbondioksyd eller blandinger av disse.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakt e r i-sért ved at det gassformige hydrokarbon-oppløsningsmiddel i hovedsaken består av etan, propan, butan eller en blanding av to eller flere av disse.

4. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at det gjennomføres flere perioder med innsprøyting av gassformige oppløsningsmiddel og tungolje-produksjon pr. borehull.

5. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at oljen produseres gjennom samme borehull som benyttes for innsprøyting av oppløsnings-middel i formasjonen.

6. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at man borer minst to borehull ned i formasjonen i avstand fra hverandre men i væske-kontakt gjennom formasjonen, og at det gassformige oppløsningsmiddel innføres i det minste i ett borehull og olje produseres fra minst ett annet borehull i avstand fra førstnevnte.

7. Fremgangsmåte 'som angitt i ett eller flere av kravene 1- til 4, karakterisert ved at man borer minst to borehull ned i formasjonen i væskekommunikasjon gjennom formasjonen, at oppløsningsmiddel innsprøytes og det produseres olje ved push-pull-produksjon i minst to borehull inntil produksjonsutbyttet faller til et bestemt nivå, hvoretter oppløsningsmiddel innføres i minst et borehull og frontfortrengnings-produksjon tappes opp fra minst et borehull i avstand fra førstnevnte.

8. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at man borer minst to borehull ned i formasjonen og innsprøyter oppløsningsmiddel i minst et borehull og tapper opp frontfortrengnings-produksjon fra. minst et borehull i avstand fra førstnevnte inntil man observerer gjentetting av formasjonen, hvoretter trykket reduseres i innsprøytings-hullet slik at man kan igangsette push-pull-produksjon av olje fra innsprøytingshullet.

9. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at man borer minst to borehull ned i formasjonen, innfører gassformig oppløsningsmiddel i formasjonen gjenniom ett borehull mens man ikke utvinner olje fra det andre borehull inntil strømmen av gassformig oppløsningsmiddel synker mens innsprøytingstrykket holdes lavere enn gjennombrudds-trykket for den overliggende dekkmasse over formasjonen, hvoretter oppløsningsmiddel gjenvinnes fra det andre borehull. 10.. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at det gassformige oppløsningsmiddel oppvarmes til en temperatur over omgivelsenes temperatur før det innsprøytes i formasjonen. 11. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at en inert væske eller gass innføres i formasjonen etter innsprøyting av en bestemt mengde oppløsningsmiddel, til fortrengning av oppløsningsmidler bort fra borehullet. 12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakt er i- sert ved at nevnte inerte medium er oppvarmet. 13» Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at nevnte inerte medium er damp eller varmt vann. lk. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at i det minste en del av det gassformige oppløsningsmiddel som innsprøytes i formasjonen gjenvinnes fra den produserte oppløsning av tungolje/opp-'løsningsmiddel, og brukes omigjen for ny innsprøyting i formasjonen. 15. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at oppløsningsmiddel gjenvinnes etter avsluttet oljegjenvinnings-operasjon ved å inn-sprøyte en inert gass i formasjonen.