NO793886L - Fremgangsmaate til utvinning av vaeske- og gassformede brensler fra oljeskifer og tjaeresand, og apparat til utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents
Fremgangsmaate til utvinning av vaeske- og gassformede brensler fra oljeskifer og tjaeresand, og apparat til utfoerelse av fremgangsmaatenInfo
- Publication number
- NO793886L NO793886L NO793886A NO793886A NO793886L NO 793886 L NO793886 L NO 793886L NO 793886 A NO793886 A NO 793886A NO 793886 A NO793886 A NO 793886A NO 793886 L NO793886 L NO 793886L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- borehole
- laser beam
- channel
- air
- pipe
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000011269 tar Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011275 tar sand Substances 0.000 claims description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N ethynol Chemical group OC#C QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/243—Combustion in situ
- E21B43/247—Combustion in situ in association with fracturing processes or crevice forming processes
-
- 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
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/04—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
-
- 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
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/14—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
- E21B7/15—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling of electrically generated heat
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
"Fremgangsmåte til utvinning av væske- og gassformede brensler fra oljeskiferoog tjæresand, og apparat til utførelse av fremgangsmåten .
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til oppnåelse av gassformede og væskeformede brensler fra kerogener og andre organiske stoffer sois er inneholdt i oljeskifer eller tjæresand, ved kontrollert oppvarmning, flytendegjøring og for-dampning av en del av kerogenet og det øvrige organiske stoff.
Som en følge av avtagende oljereserver og stadig økende brenselpriser har verden i den senere tid lett etter nye energi-kilder og nye måter til utvinning av både gamle og nye kilder.
Som en følge av dette er det blitt foreslått å utvinne kerogener fra undergrunnsforråd av skifer, bituminøse kalksten etc, og forsøk på å realisere disse forsøk har vært gjort. Alle disse mineraler vil i fortsettelsen bli betegnet som "oljeskifer", og en hvilken som helst angivelse som gjelder oljeskifer eller bare skifer for korthets skyld, skal anses a angå også de øvrige mineraler, med mindre ett eller flere av disse uttrykkelig er unntatt. Oljeskifer inneholder organisk stoff soia gir olje og gasser når det oppvarmes til en temperatur på mellom 300 og 700°C, og forskjellige fremgangsmåter er blitt utviklet til dette formål. Høye produksjonskostnader avholder imidlertid personer som kunne tenkes å utnytte fremgangsmåtene, fra å drive regulær produksjon.
En av disse fremgangsmåter omfatter utbryting av oljebsrende bergarter, knusing av bergartene til grus og mindre partikkel-størrelser og utvinning av brenselet i gassform ved oppvarmning av det findelte materiale i destillasjonskjeier. Kerogenet blir deretter oppsamlet i lagringsbeholdere for ytterligere raffinering. I den hensikt å spare brensel blir den varme som oppnås fra en eventuell avbrent gass, benyttet til forvarming av forbrenningsluften, men dette reduserer ikke produksjonskostnadene vesentlig, idet disse for det meste skyldes håndteringen av enorme mengder av bergarter som er nødvendige for oppnåelse av den lille prosentuelle andel av olje sona inneholdes i bergarten. Et grovt overslag viser at ca. 80 tonn bergarter må flyttes for hvert tonn kerogen som fremstilles.
En annen kjent fremgangsmåte omfatter fjerning av det skikt av bergarter og jordsmonn som ligger over den oljeholdige skifer, og boring av et stort antall borhuller gjennom skiferen ned til grunnfjellet. For å løsne bergartstrukturen blir eksplosive ladninger avfyrt inne i boringene. Det øvre skiferlag blir så antent, og man lar et øvre skikt på ca. 1/3 av den totale tykkelse av skiferen brenne i et tilstrekkelig langt tidsrom til at hele skiktet av oljeskifer blir oppvarmet til den ønskede temperatur. Dette får den del av kerogenet som ikke har fordampet, til å sive ned til bunnen av borhullene, hvor det samler seg. For å samle opp det således samlede kerogen blir et stort antall tunneler boret over grunnfjellet, og disse tunneler tjener til å konsen-trere oljen og transportere den til overflaten. Den viktigste kostnadsfaktor ved denne fremgangsmåte er fremstillingen av tun-nelene samt fjerning av det ofte meget tykke skikt av bergarter og jordsmonn over skiferen.
Det er derfor en hensikt med den foreliggende oppfinnelse
å fremstille kerogen og andre brennbare stoffer fra oljeholdig skifer eller tjssresand eller bituminøse bergarter uten at det er nødvendig å fjerne de overliggende bergarter og jordsmonnet.
En annen hensikt er å fordampe kerogenet in situ og samle opp dampene over bakken for etterfølgende kondensering og raffinering, mens de ikke-kondenserbare komponenter kan benyttes som gass-formet brensel. Enda en hensikt er å utvinne de betydelige mengder av svovel som inneholdes i skifer, tjeresand eller bitumlnøs kalksten.
Fremgangsmåten til utvinning av kerogen fra oljeskifer i henhold til oppfinnelsen omfatter kombinasjonen av følgende trinn: å bore minst ett borhull ovenfra gjennom overliggende jord og bergarter inn i og gjennom skiferskiktet,
å sprenge en eksplosiv ladning inne i borhullet for å løsne bergartstrukturen og øke dens permeabilitet,
å lukke munningen av borhullet ved hjelp av et tett lokk forsynt med en første kanal som er forbundet med et gass- eller luftpumpeutstyr, en annen kanal som er forbundet med minst en
gass- og/eller væskelagringstank, og en tredje kanal som tillater en energistråle, f.eks. en laserstråle å føres inn i borhullet,
å føre laserstrålen inn gjennom den tredje kanal inn i borhullet ved hjelp av systemer,som omfatter optiske linser og/ eller speil, bestråle veggene av borhullet over i det minste en del at dets lengde i oljeskiferskiktet og antenne det brennbare stoff i skiferen,
å føre tilstrekkelige mengder luft eller oksygen under trykk inn i borhullet gjennom den første kanal til å underholde forbrenningen og kjøle laserstråleføringen,
og å motta forbrenningsgasser, fordampet kerogen og andre damper, herunder svoveldamper, gjennom den annen kanal i det tette lokk og samle dem i gasslagringstanken.
På denne måte blir et område med oljeskifer av ønsket stør-relse dekket med et antall borhull som ligger på en på forhånd fastlagt avstand fra hverandre og er anordnet enten på konsent-riske sirkler eller i et firkantmønster. Hvert hull forsynes med et lokk på den beskrevne måte, og gasskanalene i lokkene blir fortrinnsvis permanent forbundet med en flerhet av rør som fører til henholdsvis en luftkompressor og til lagrings- og separerings-beholdere for gass og/eller væske. Laserbestrålingsutstyret er mobilt og tjener til å antenne et borhull etter det annet.
Den mengde luft sont pumpes inn i borhullet, samt strålings-intensiteten kan reguleres etter indikasjoner av temperaturen av den fremstilte gass, dvs. at der med økende temperatur føres inn mindre luft, samtidig som laserintensiteten kan reduseres inntil den kan opphøre fullstendig som en forberedelse til laser-utstyrets overføring til naboborhullet, idet forbrenningen ved-likeholdes av den opplagrede varme og den fortsatte tilførsel av forbrenningsluft.
Etter en viss tid, nærmere bestemt når forsøk viser at inn-holdet av kerogen og gass i de oppnådde<p>rodukter er blitt for lavt til å gi et økonomisk resultat, stanses forbrenningsprosessen ved at tilførselen av luft eller oksygen avbrytes. Dette får det kerogen som fortsatt inneholdes i skiferen, til å fortettes og strømme til bunnen av borhullene. Herfra kan det utvinnes ved pumping eller ved overflømming av hele området med vann som oljen vil flyte på overflaten av opp til markoverflaten, hvor oljen kan samles opp.
Føringen for laserstrålen er fortrinnsvis kombinert med et luftrør som fører konsentrisk inn i borhullet gjennom den første kanal. Dette rør er bevegelig opp og ned, og laserstrålen føres inn i røret over bakken og føres langs midtaksen til en speilanordning som er anbragt under rørets nedre åpning, hvor speilanordningen tjener til å rette strålen mot den skifer som omgir borhullet. Luft eller oksygen pumpes gjennom dette" rør for å kjøle speilanordningen og tjene som forbrenningsluft. Dessuten skaper luften et trykk i borhullet som bidrar til å drive ut det fordampede kerogen og de andre gasser til den lagringsbeholder som er anordnet til dette formål. Laserbestråling3~og føringsutstyret er av lignende art som det som er vist og beskrevet i US-PS 4 019 331 i forbindelse med en fremgangsmåte til fremstilling av fundamenter ved laserstråle-bestråling av jordsmonnet, og ligner mest på det utstyr som er vist på figur 4 i det nevnte patentskrift.
Det vil ikke alltid være nødvendig å antenne de organiske stoffer i alle de borhull som bores i området. Avhengig av arten av bergarten og utstrekningen av sprekker og spalter som dannes mellom naboborhull ved avfyringen av eksplosive ladninger, er det funnet mulig å anvende en laserstråle bare i et sentralt hull for å starte forbrenningen i dette. Forbrenningen vil deretter spre seg gjennom sprekkene til andre hull som omgir det sentrale hull på en viss avstand fra dette, og således antenne hele området som er dekket av borhull. Alle boringer vil være forsynt med gass- og luftinnløpsrør som er forbundet med henholdsvis en sentral gasslagringsenhet og lufttilførselsutstyr. Denne anord-ning vil tillate overføring av laserutstyret fra en gruppe borhull til en annen gruppe med dermed følgende kostnadsreduksjon.
I mange områder ligger grunnvannstanden over det nedre
nivå for den kerogenrike skifer, noe som gjør det nødvendig å fjerne vannet før skiferen kan antennes. Dette gjøres ved hjelp av nedsenkbare pumper eller borhullpumper som når ned til bunnen av ett eller flere av borhullene og tjener til å senke vann-standen til den ønskede dybde. Det kan være nødvendig å fort-sette pumpingen mens kerogenutvinningen foregår for å hindre at vannivået. igjen skal stige. Dette oppnås ved bruk av en pumpe i noen av borhullene over et stort område, idet vann samler seg i disse borhull ved å strømme gjennom undergrunnssprekker og
spalter. Så snart massen av bergarter er oppvarmet til høye
■temperaturer, vil eventuelt tilstedeværende vann omdannes til damp som kan benyttes på kjent måte.
Et sekundært trekk ved nærværet av vann er dissosiasjonen av vanndampen til hydrogen og oksygen under innvirkning av varmen fra laserstrålen. Det frigjorte oksygen bidrar til forbrenningsprosessen, mens hydrogenet bidrar til krakkingen av kerogen-dampene med høy temperatur.
I alle tilfeller hvor hele skiferskiktet er fuktig som følge av høy grunnvannstand, er det imidlertid nødvendig å tørke skiferen in situ før antennelsen startes av laserstråleutstyret. En slik tørking kan utføres ved anvendelse av vanlige tørke-apparater og utstyr, f.eks. elektriske varmeelementer, oksy-acetylenflammer eller lignende.
En meget lignende metode kan anvendes til utvinning av kerogen fra tjsresand. Som følge av den løse struktur av sanden behøves der ingen "løsning" ved avfyring av eksplosive ladninger, men,på den annen side kan det være nødvendig å stabilisere borhull veggene. Dette kan oppnås på en rekke kjente måter. En enkel fremgangsmåte omfatter boring av hullene samtidig som der tilsettes en oppløsning av kalk i vann. Oppløsningen bør være såvidt tilstrekkelig til å binde sandpartiklene sammen, men den bør ikke være så konsentrert at den vil fylle igjen hulrommene mellom sandpartiklene. På samme måte som med oljeskifer vil igjen det tjæresandorarådet som skal utnyttes, bli gjennomboret, idet borhull anbringes med en egnet fordeling. Vann blir deretter pumpet ut av området, om nødvendig, og en andel av borhullene blir antent. Forbrenningen sprer seg gjennom den løse sand mellom naboborhull, og gass og damper utvinnes ved hjelp av utstyr i likhet med det som er beskrevet ovenfor.
I DS-PS 4 113 036 er det blitt foreslått å bore et vertikalt borhull i en bergartstruktur som inneholder fossile brensel-avleiringer, å rette en laserstråle inn i dette borhull og å avbøye strålen i en vinkel ved den ønskede dybde for å bore et mønster av borkanaler som er rettet sideveis i forhold til bor-hullaksen. Hensikten med dette er å injisere fluider i de således borede kanaler i den hensikt å oppnå en oppbrytning av brensel-lagene in situ. I motsetning til ved denne kjente fremgangsmåte hvor der anvendes en massiv, ensrettet laserstråle som kan trenge dypt inn i bergartstrukturen, omfatter den foreliggende fremgangsmåte en omkretsbestråling av borhulloverflaten, i den hensikt å oppvarme det organiske stoff som inneholdes i strukturen, og antenne dette. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter videre ved-likehold av forbrenningen ved innføring av luft eller oksygen i borhullet og fjerning av det fordampede brensel gjennom den
øvre ende av borhullet for føring til lagrlngsbeholdere. Mens
de utadrettede boringer i henhold til patentskriftet bores for
å løsne bergartstrukturen, utføres løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelse ved avfyring av en eksplosiv ladning inne i borhullet eller borhullene. Fremgangsmåten ifølge patentskriftet krever kostbart høyeffektutstyr som ikke bare forbruker betydelig elektrisk kraft, men også krever en stor mengde kjøle-fluidum, mens en bestråling av borhuilveggene i henhold til den foreliggende oppfinnelse krever et lasergeneratorutstyr med relativt liten effekt. En ytterligere fordel ved den foreliggende fremgangsmåte i forhold til hva som er kjent fra patentskriftet, består i bruken av forbrenningsluften til kjøling av s<p>eilene og til å skaffe det trykk som er nødvendig til å drive det forgassede brensel ut av borhullet.
På tegningen, som viser eksempler på utstyr til utvinning
av kerogen og gasser fra oljeskifer eller tjaresand, er fig. 1
et vertikalsnitt gjennom et borehull forsynt med utstyr til bestråling av veggene, tilførsel av luft under trykk til borhullet og utvinning av kerogendamp og -gass, og fig. 2 et snitt gjennom en gruppe av borhull og det nødvendige utstyr.
På fig. 1 er der vist et borhull 1 som er boret ned i en bergartstruktur omfattende et øvre skikt av jordmasser og bergarter I og et nedre skikt av oljeskifer II. Munningen av borhullet er lukket av et tettsittende lokk III, som omfatter en flens 31 som er festet til jorden rundt borhullet, et sylindrisk parti 32 og en overside 33. En pakning 34 er anordnet i en ringformet forsenkning i oversiden og holdes på plass ved hjelp av en pakningsgland 35. Pakningen tjener til å avtette et vertikalt rør 40 i en åpning gjennom oversiden av lokket og tillate manuell eller mekanisk forflytning av røret opp og ned. En utløps-ledning 36 er forbundet med det sylindriske parti og ført til en lagringsbeholder gjennom et sentralt rør som forbinder lokkene på alle eller flere av borhullene i strukturen.
Den nedre ende av røret 40 er forsynt med en ringformet blokk 41 hvis underside danner et ringformet speil 42 i form av en omvendt, buet, avkortet kjegle. Under det ringformede speil og på liten avstand fra dette bærer blokken 41 et konsentrisk anordnet, konisk speil 43 ved hjelp av festeorganer som ikke er vist på tegningen. Den øvre ende av røret er forbundet med en kilde for luft eller oksygen under'trykk som strømmer ned gjennom boringen og forbi speilanordningen under kjøling av speilflåtene.
En hul laserstråle 5 sosn kan frembringes f.eks. ved hjelp av en ustabil optisk resonator av kjent utførelse, er rettet ned gjennom den øvre åpning i røret 40 og ført konsentrisk i røret. Strålen treffer den koniske overflate på speilet 3 som avbøyer den mot det ringformede speil 42, hvorfra den igjen blir avbøyd mot borhullveggene i form av en flat skive 51. Strålen trenger inn i skiferen og antenner det brennbare stoff i denne. En del av skiferen fortsetter å brenne, hjulpet av det oksygen eller den luft som blåses inn i borhullet gjennom røret 40, hvorved temperaturen av hele bergartstrukturen rundt boringen heves. Som følge av varmen blir det organiske stoff som inneholdes i skiferen, omdannet til væskeformet olje og til gasser ved en temperatur på mellom 300 og 700°C. Forbrenningsprosessen reguleres ved regulering av lufttilførselen for å holde temperaturen innenfor de ønskede grenser. Da oljen ved en så høy temperatur vil fordampe, vil den sammen med det gassformede brensel stige opp til toppen av borhullet og unnslippe eller pumpes ut gjennom ledningen 36 til en beholder for ytterligere behandling og destil-lering.
Fremgangsmåten til utvinning av brensel fra oljeskifer er foran beskrevet i tilknytning til bare ett borhull, men det vil forstås av den har gyldighet for et helt felt av borhull boret med regelmessige mellomrom i et mønster som er egnet for det spesielle skiferområdet.
Dette er eksempelvis vist på fig. 2, som skjematisk viser et snitt gjennom tre borhull 1, 1<*>og 1" som representerer en del av en hei gruppe av borhull anordnet rundt en sentral boring 1. Som man vil kunne slutte av tegningen er bare den sentrale boring forsynt med laserstråleføringsutstyr inne i og forbundet med et rør 40 som også tjener til tilførsel av luft for kjøling av speilanordningen 41, 43 via et tilførselsrør 6. Som nevnt i forbindelse med fig. 1 tjener luften også til å vedlikeholde forbrenningsprosessen i området rundt borhullet. Toppen av borhullet er lukket av et sylindrisk lokk 3 som inneholder forbin-delsene til de forskjellige ledninger og er av lignende utførelse som lokket på flg. 1. En gassleveringsledning 7 er forbundet med sideveggen av lokket 3 og fører til et sentralt gassrør 8. En laserstrålegenerator 9 er anbragt ved siden av borhullet/ og den frembragte stråle føres inn i borhullet ved hjelp av tele-skopiske rør 10 forsynt med avbøyningsspeil 11. Naboborhullene 1<*>og 1° er på lignende måte lukket av lokk 3' og 3", hvorfra gassledninger 7' resp. 7" fører til de nevnte sentrale rør 8, men disse borhull er ikke forsynt med bestrålingsutstyr. Dette er ikke nødvendig, idet forbrenningen når disse borhull og det omgivende område via sprekker og spalter i det kerogenholdige skikt II. Boringen 1' er derfor bare forsynt med lufttilførsels-ledning 6', mens ledningen ln får tilført luft gjennom en ledning 6" og dessuten inneholder en nedsenket pumpe 12 som ligger på eller nær bunnen av boringen 1" og tjener til å fjerne eventuelt grunnvann som trenger inn i området fra omgivende skikt og pumpe dette opp til overflaten gjennom en ledning 13. Det vil bemerkes at tegningen ikke er tegnet i målestokk. Dette er gjort for klarere å vise borhullene og rørledningene, og dét skal gjentas at boringene 1' og 1° bare er to av en hel serie boringer som er boret rundt det sentrale borhull 1.
Sammenlignet med de foran nevnte kjente fremgangsmåter fører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til et høyere utbytte pr. tonn skifer ved lavere kostnader. Mens et høyt utbytte oppnås ved den først beskrevne metode, nemlig den som består i å bryte ut bergarten og destillere materialet over bakken, er kostnadene ved utbrytlng og behandling av de enorme masser av bergarter s, stpre at fremgangsmåten blir uøkonomisk. Ved den annen av de beskrevne fremgangsmåter ifølge teknikkens stand som omfatter fjerning av det øvre skikt som ligger over den kerogenholdige struktur, boring av huller, løsning av skiferen ved sprengning og antennelse av skiferens øvre skikt, kan bare en liten del av kerogeninnholdet utvinnes, idet alle de opp-varmede stoffer unnslipper til atmosfæren. Forbrenningsprosessen er ikke behersket, og verdifullt brensel er derfor tilbøyelig til å brennes istedenfor å utvinnes. Kostnadene med fjerning av det overliggende skikt av bergarter og tilbake-føring av disse skikt etter at feltet er utvunnet, er meget høye og øker prisen på det oppnådde brensel til flere ganger prisen på importert råolje.
Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen unngår man fjerning og tilbakeføring av det øvre jordlag, og skjønt beregninger viser at kostnadene for den energi som kreves til betjening av laserstrålen og luftpumpeutstyret, vil være omtrent de samme som for flytting av jordlaget, er utbyttet av kerogen omtrent 3-4 ganger det som-oppnås ved den kjente fremgangsmåte.
I det foregående er der beskrevet bare en type laserstråle-føringsutstyr som et eksempel, nicrmere bestemt et utstyr som omfatter bruk a<y>en hul stråle, men andre anordninger kan anvendes til bestråling av borhullveggene. Det torde f.eks. være mulig å anvende en massiv stråle som er oppnådd fra en stabil resonator og kan føres ved hjelp av et langsomt roterende speil som beveger seg i aksialretningen i likhet med hva som er vist på fig. 1,
med kjøleluft ført ned gjennom et sentralt rør 40. En slik føring vil få laserstrålen til å bevage seg langs borveggen på
en på forhånd fastlagt måte.
Det er også mulig å antenne det organiske stoff ved hjelp av andre varmekilder, f .eks. ved hjelp av plasraapistoler, elektrisk lysbueutstyr, elektronstråleutstyr o.l., og a vedlikeholde forbrenningen ved hjelp av luft eller oksygen som føres inn i borhullet. Til nå har imidlertid bruken av en laserstråle vist seg å være fordelaktig med hensyn til kostnader, regulerbarhet og renslighet. Man må imidlertid ikke miste av syne at andre varmekilder i kombinasjon med en laserstråle eller separat ved den fremtidige utvikling av fremgangsmåten til syvende og sist kan finnes å være bedre egnet for formålet, selv om en laser-bestrållng alene under de foreliggende forhold anses som den beste løsning.
Claims (10)
1. Fremgangsmåte til utvinning av kerogen og andre brennbare stoffer fra oljeskifer, karakterisert ved kombinasjonen av følgende trinn:
å bore minst ett borhull ovenfra gjennom overliggende jordsmonn og bergarter inn i og gjennom skiferskiktet,
å sprenge en eksplosiv ladning inne i borhullet for å løsne bergartstrukturen og øke dens permeabilitet,
å lukke munningen av borhullet ved hjelp av et tett lokk forsynt med en første kanal som er forbundet med et gass- eller luftpumpeutstyr, en annen kanal som er forbundet med minst en gass- og/eller vaeskelagringstank, og en tredje kanal som tillater en energistråle, f.eks. en laserstråle, å føres inn i borhullet,
å føre laserstrålen inn gjennom den tredje kanal inn. i borhullet, bestråle veggene av borhullet over i det minste'en del av dets lengde i oljeskiferskiktet og antenne det brennbare stoff i skiferen,
å føre tilstrekkelige mengder luft eller oksygen under trykk inn i borhullet gjennom den første kanal til å underholde forbrenningen og kjøle laserstråleføringen, og
å motta og samle opp forbrenningsgasser og fordampet kerogen i gasslagringstanken gjennom den annen kanal i det tette lokk.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved
å bore en rekke borhull i et område med oljeskiferstruktur,
å forsyne hvert borhull med et tett lokk som er utformet for å forbinde borhullet med henholdsvis et forråd av luft eller oksygen under trykk og en gasslagringstank, og
å forbinde minst én laserstrålekilde med et av borhullene etter tur for å antenne det brennbare stoff i det respektive borhull.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at egenska <p> ene til og mengden av de utvunnede gasser samt temperaturen inne i borhullet måles, og at denne temperatur reguleres ved innstilling av intensiteten av laserstrålen.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakter!- sert ved at egenskapene til og mengden av de utvannede gasser samt temperaturen inne i borhullet måles, og at denne temperatur reguleres ved innstilling av tilførselen av luft eller oksygen.
5. Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1, karakterisert ved at egenskapene til og mengden av de utvunnede gasser samt temperaturen inne i borhullet måles, og at denne temperatur reguleres ved innstilling av både tilførselen av luft eller oksygen og intensiteten av laserstrålen.
6. Apparat til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter et luftinnløpsrør som er glidende og tettende festet i et tett lokk for borhullet, idet røret er bevegelig opp og ned langs borhullets langsgående mldtakse og er forsynt med en speilanordning som er fast forbundet med rørets nedre ende og kan avbøye en laserstråle sideveis, og med organer til å føre inn en laserstråle
ved rørets øvre ende og lede strålen til speilanordningen.
7. Apparat som angitt i krav 6, karakterisert ved at det tette lokk har forra av et hovedsakelig sylindrisk, hult legeme hvis nedre ende har en flens til befestigelse av lokket til en borhullmunning, mens der gjennom den lukkede overside fører en kanal til innføring av et luftinnløpsrør og gjennom sideveggen fører et utløpsrør til forbindelse med en lagringstank.
8. Apparat som angitt i krav 6, karakterisert ved at speilanordningen omfatter en ringformet blokk som danner et ringformet speil i form av en omvendt, buet, avkortet kjegleflate og et konisk speil som er festet til rørenden på avstand fra det ringformede speil, idet overflaten av speilanordningen er slik utformet at en hul laserstråle som passerer gjennom luftinnløpsrøret, avbøyes mot veggene av borhullet i form av en flat skive.
9. Apparat til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter et luft-innløpsrør som er glidende og tettende festet i et tett lokk for borhullet, idet røret er bevegelig opp og ned langs borhullets midtakse og er forsynt med et optisk linsesystem som er fast forbundet med røret for å føre en laserstråle inn i røret ved dettes øvre ende og lede den gjennom det optiske linsesystem mot veggene av borhullet-i
10. Fremgangsmåte til utvinning av kerogen fra tjæresand,, karakterisert ved kombinasjonen av følgende trekk:
å bore minst ett borhull ovenfra gjennom overliggende jordsmonn og bergarter inn i og gjennom tjæresandskiktet,
å stabilisere borhullveggene på kjent måte,
å lukke den øvre ende av borhullet ved hjelp av et tett lokk forsynt med en første kanal som er forbundet med et gass- eller luftpumpeutstyr, en annen kanal som er forbundet med minst en gass- og/eller væskelagringstank, og en tredje kanal som tillater en energistråle, f.eks. en laserstråle, å føres inn i borhullet,
å føre laserstrålen inn gjennom den tredje kanal inn i borhullet, bestråle veggene av borhullet over i det minste en del av dets lengde i tjecresandskiktet og antenne det brennbare stoff i tjæresanden,
å føre tilstrekkelige mengder luft eller oksygen under trykk inn i borhullet gjennom den første kanal til å underholde forbrenningen og kjøle laserstråleføringen, og
å motta og samle opp forbrenningsgasser og fordampet kerogen 1 gasslagringstanken gjennom den annen kanal i det tette lokk.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL56088A IL56088A (en) | 1978-11-30 | 1978-11-30 | Method of extracting liquid and gaseous fuel from oil shale and tar sand |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO793886L true NO793886L (no) | 1980-06-02 |
Family
ID=11050702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO793886A NO793886L (no) | 1978-11-30 | 1979-11-29 | Fremgangsmaate til utvinning av vaeske- og gassformede brensler fra oljeskifer og tjaeresand, og apparat til utfoerelse av fremgangsmaaten |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4266609A (no) |
AU (1) | AU526145B2 (no) |
BR (1) | BR7906179A (no) |
CA (1) | CA1123728A (no) |
DE (1) | DE2938045A1 (no) |
FI (1) | FI793702A (no) |
FR (1) | FR2445890A1 (no) |
GB (1) | GB2036132B (no) |
IL (1) | IL56088A (no) |
NO (1) | NO793886L (no) |
SE (1) | SE7909740L (no) |
ZA (1) | ZA795336B (no) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT375147B (de) * | 1981-11-06 | 1984-07-10 | Lundberg A H Ass Ag | Verfahren zur verbesserung der endausbeute einer unterirdischen kohlenwasserstofflagerstaette |
US6755262B2 (en) | 2002-01-11 | 2004-06-29 | Gas Technology Institute | Downhole lens assembly for use with high power lasers for earth boring |
US6870128B2 (en) | 2002-06-10 | 2005-03-22 | Japan Drilling Co., Ltd. | Laser boring method and system |
US7490664B2 (en) * | 2004-11-12 | 2009-02-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling, perforating and formation analysis |
US20090173491A1 (en) * | 2006-02-24 | 2009-07-09 | O'brien Thomas B | Method and system for extraction of hydrocarbons from oil shale and limestone formations |
US8205674B2 (en) | 2006-07-25 | 2012-06-26 | Mountain West Energy Inc. | Apparatus, system, and method for in-situ extraction of hydrocarbons |
US8025098B2 (en) * | 2008-06-18 | 2011-09-27 | Xyleco, Inc. | Processing hydrocarbons |
US9719302B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-08-01 | Foro Energy, Inc. | High power laser perforating and laser fracturing tools and methods of use |
US9347271B2 (en) | 2008-10-17 | 2016-05-24 | Foro Energy, Inc. | Optical fiber cable for transmission of high power laser energy over great distances |
US9664012B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-05-30 | Foro Energy, Inc. | High power laser decomissioning of multistring and damaged wells |
US9089928B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-07-28 | Foro Energy, Inc. | Laser systems and methods for the removal of structures |
US8627901B1 (en) | 2009-10-01 | 2014-01-14 | Foro Energy, Inc. | Laser bottom hole assembly |
US9267330B2 (en) | 2008-08-20 | 2016-02-23 | Foro Energy, Inc. | Long distance high power optical laser fiber break detection and continuity monitoring systems and methods |
US9138786B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-09-22 | Foro Energy, Inc. | High power laser pipeline tool and methods of use |
US9360631B2 (en) | 2008-08-20 | 2016-06-07 | Foro Energy, Inc. | Optics assembly for high power laser tools |
US10301912B2 (en) * | 2008-08-20 | 2019-05-28 | Foro Energy, Inc. | High power laser flow assurance systems, tools and methods |
US9080425B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-07-14 | Foro Energy, Inc. | High power laser photo-conversion assemblies, apparatuses and methods of use |
US9027668B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-05-12 | Foro Energy, Inc. | Control system for high power laser drilling workover and completion unit |
US9242309B2 (en) | 2012-03-01 | 2016-01-26 | Foro Energy Inc. | Total internal reflection laser tools and methods |
US8571368B2 (en) | 2010-07-21 | 2013-10-29 | Foro Energy, Inc. | Optical fiber configurations for transmission of laser energy over great distances |
US9669492B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-06-06 | Foro Energy, Inc. | High power laser offshore decommissioning tool, system and methods of use |
EP2315904B1 (en) | 2008-08-20 | 2019-02-06 | Foro Energy Inc. | Method and system for advancement of a borehole using a high power laser |
US9244235B2 (en) | 2008-10-17 | 2016-01-26 | Foro Energy, Inc. | Systems and assemblies for transferring high power laser energy through a rotating junction |
US9074422B2 (en) | 2011-02-24 | 2015-07-07 | Foro Energy, Inc. | Electric motor for laser-mechanical drilling |
EP2816193A3 (en) * | 2009-06-29 | 2015-04-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore laser operations |
US8783361B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-07-22 | Foro Energy, Inc. | Laser assisted blowout preventer and methods of use |
US8684088B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-04-01 | Foro Energy, Inc. | Shear laser module and method of retrofitting and use |
US8783360B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-07-22 | Foro Energy, Inc. | Laser assisted riser disconnect and method of use |
US8720584B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-05-13 | Foro Energy, Inc. | Laser assisted system for controlling deep water drilling emergency situations |
US20110277992A1 (en) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | Paul Grimes | Systems and methods for enhanced recovery of hydrocarbonaceous fluids |
CA2808214C (en) | 2010-08-17 | 2016-02-23 | Foro Energy Inc. | Systems and conveyance structures for high power long distance laser transmission |
WO2012054834A2 (en) | 2010-10-21 | 2012-04-26 | Brian Hafen | Oil production system and methods |
EP2678512A4 (en) | 2011-02-24 | 2017-06-14 | Foro Energy Inc. | Method of high power laser-mechanical drilling |
WO2012167102A1 (en) | 2011-06-03 | 2012-12-06 | Foro Energy Inc. | Rugged passively cooled high power laser fiber optic connectors and methods of use |
EP2890859A4 (en) | 2012-09-01 | 2016-11-02 | Foro Energy Inc | REDUCED MECHANICAL ENERGY WELL CONTROL SYSTEMS AND METHODS OF USE |
FR3007298A1 (fr) * | 2013-06-19 | 2014-12-26 | Bernard Tessier | Dispositif de traitement d'au moins une matiere liquefiable et procede de traitement associe |
CN103592002B (zh) * | 2013-10-14 | 2017-02-01 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试装置及其使用方法 |
CN104330132B (zh) * | 2014-10-30 | 2017-05-24 | 河海大学 | 一种负压条件下测量地下水位的装置与方法 |
US10221687B2 (en) * | 2015-11-26 | 2019-03-05 | Merger Mines Corporation | Method of mining using a laser |
CN106050214B (zh) * | 2016-06-17 | 2019-03-29 | 伍丕济 | 可燃冰的开采方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1144571A (fr) * | 1953-07-30 | 1957-10-15 | Socony Vacuum Oil Co Inc | Procédé et appareil pour la récupération de matières hydrocarburées dans des formations souterraines par l'application de la chaleur |
US3346048A (en) * | 1964-12-17 | 1967-10-10 | Mobil Oil Corp | Thermal recovery method for oil sands |
US3411575A (en) * | 1967-06-19 | 1968-11-19 | Mobil Oil Corp | Thermal recovery method for heavy hydrocarbons employing a heated permeable channel and forward in situ combustion in subterranean formations |
US3493060A (en) * | 1968-04-16 | 1970-02-03 | Woods Res & Dev | In situ recovery of earth minerals and derivative compounds by laser |
US3693718A (en) * | 1970-08-17 | 1972-09-26 | Washburn Paul C | Laser beam device and method for subterranean recovery of fluids |
US4019331A (en) * | 1974-12-30 | 1977-04-26 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Formation of load-bearing foundations by laser-beam irradiation of the soil |
US3977478A (en) * | 1975-10-20 | 1976-08-31 | The Unites States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Method for laser drilling subterranean earth formations |
US4113036A (en) * | 1976-04-09 | 1978-09-12 | Stout Daniel W | Laser drilling method and system of fossil fuel recovery |
US4026356A (en) * | 1976-04-29 | 1977-05-31 | The United States Energy Research And Development Administration | Method for in situ gasification of a subterranean coal bed |
US4067390A (en) * | 1976-07-06 | 1978-01-10 | Technology Application Services Corporation | Apparatus and method for the recovery of fuel products from subterranean deposits of carbonaceous matter using a plasma arc |
US4090572A (en) * | 1976-09-03 | 1978-05-23 | Nygaard-Welch-Rushing Partnership | Method and apparatus for laser treatment of geological formations |
US4061190A (en) * | 1977-01-28 | 1977-12-06 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | In-situ laser retorting of oil shale |
US4105251A (en) * | 1977-07-29 | 1978-08-08 | Standard Oil Company (Indiana) | Dispersion of catalysts with explosives for in situ mining of carbonaceous minerals |
-
1978
- 1978-11-30 IL IL56088A patent/IL56088A/xx unknown
-
1979
- 1979-06-15 US US06/048,733 patent/US4266609A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-08-15 AU AU49947/79A patent/AU526145B2/en not_active Ceased
- 1979-08-15 CA CA333,780A patent/CA1123728A/en not_active Expired
- 1979-09-20 DE DE19792938045 patent/DE2938045A1/de not_active Withdrawn
- 1979-09-26 BR BR7906179A patent/BR7906179A/pt unknown
- 1979-10-05 ZA ZA00795336A patent/ZA795336B/xx unknown
- 1979-10-16 GB GB7935793A patent/GB2036132B/en not_active Expired
- 1979-11-26 FI FI793702A patent/FI793702A/fi not_active Application Discontinuation
- 1979-11-26 FR FR7929087A patent/FR2445890A1/fr active Pending
- 1979-11-26 SE SE7909740A patent/SE7909740L/ not_active Application Discontinuation
- 1979-11-29 NO NO793886A patent/NO793886L/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI793702A (fi) | 1980-05-31 |
DE2938045A1 (de) | 1980-06-19 |
SE7909740L (sv) | 1980-05-31 |
CA1123728A (en) | 1982-05-18 |
AU4994779A (en) | 1980-06-05 |
BR7906179A (pt) | 1980-07-15 |
FR2445890A1 (fr) | 1980-08-01 |
ZA795336B (en) | 1981-03-25 |
GB2036132A (en) | 1980-06-25 |
IL56088A (en) | 1982-05-31 |
GB2036132B (en) | 1982-11-10 |
AU526145B2 (en) | 1982-12-16 |
IL56088A0 (en) | 1979-01-31 |
US4266609A (en) | 1981-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO793886L (no) | Fremgangsmaate til utvinning av vaeske- og gassformede brensler fra oljeskifer og tjaeresand, og apparat til utfoerelse av fremgangsmaaten | |
US7048051B2 (en) | Recovery of products from oil shale | |
US1342741A (en) | Process for extracting oils and hydrocarbon material from shale and similar bituminous rocks | |
CN102947539B (zh) | 传导对流回流干馏方法 | |
US4454915A (en) | In situ retorting of oil shale with air, steam, and recycle gas | |
US2584605A (en) | Thermal drive method for recovery of oil | |
US4425967A (en) | Ignition procedure and process for in situ retorting of oil shale | |
US2970826A (en) | Recovery of oil from oil shale | |
US4031956A (en) | Method of recovering energy from subsurface petroleum reservoirs | |
US4597441A (en) | Recovery of oil by in situ hydrogenation | |
US3465819A (en) | Use of nuclear detonations in producing hydrocarbons from an underground formation | |
CA2662494C (en) | Apparatus and methods for the recovery of hydrocarbonaceous and additional products from oil/tar sands | |
CN102428252A (zh) | 用于从页岩原位提取油的方法和系统 | |
US3700035A (en) | Method for controllable in-situ combustion | |
US4436344A (en) | In situ retorting of oil shale with pulsed combustion | |
NO20101134L (no) | Modifisert prosess for hydrokarbongjenvinning ved insitu forbrenning | |
US6413016B1 (en) | Methods of extracting liquid hydrocardon contaminants from underground zones | |
SU919598A3 (ru) | Способ подземной перегонки нефтеносного сланца | |
US10100625B2 (en) | Method of thermobaric production of hydrocarbons | |
US3620571A (en) | Single-well heated gas mining method and apparatus | |
CA2833178A1 (en) | Method for extracting hydrocarbon compounds, especially crude oil, from underground oil sands deposits | |
CN113090243A (zh) | 煤炭地下气化模拟实验系统 | |
NO146545B (no) | Fremgangsmaate og innretning for oppsamling av olje og gass i havet, saerlig ved en ukontrollert utblaasning paa havbunnen | |
US4435016A (en) | In situ retorting with flame front-stabilizing layer of lean oil shale particles | |
NO832008L (no) | Ekstraksjon av petroleumsforekomster med re-injeksjon av separert material. |