Opis patentowy opublikowano: 30.08.1977 89539 MKP E21b 43/24 Int. Cl2. E21B 43/242 89 539 przemieszczane sa do otworów produkcyjnych z których wydobywane sa na powierzchnie. W procesie spalania biegnacym inwersyjnie, front spalania tworzony jest w sasiedztwie otworów lub otworu produkcyjnego. W miare wprowadzenia gazu podtrzymujacego spalanie poprzez otwór wtryskowy, front spalania przemieszcza sie przeciwpradowo w stosunku do wprowadzonego gazu, w kierunku otworu wtryskowego. Proces spalania in situ, zarówno prosty jak i inwersyjny uzyteczny jest zwlaszcza przy wydobywaniu gestych, ciezkich odmian ropy naftowej, takich jak lepki olej naftowy i ciezkie smolopodobne weglowodory wystepujace w smolistych piaskach. W procesie spalania in situ, w wyniku ogrzania, lepkosc smolopodobnych weglowodorów wystepujacych w zlozu w stanie stalym lub pólplynnym, ulega wyraznemu zmniejszeniu i staja sie one podobne do zwyklej ropy naftowej.Spalanie in situ moze byc równiez stosowane do uzyskiwania weglowodorów z naftowych lupków bitumicznych.Po przejsciu frontu spalania przez zloze zostaje zmagazynowana w nim duza ilosc ciepla. Juz uprzednio stwierdzono, ze wydajnosc calego procesu moze byc podwyzszona w ten sposób, ze po spalaniu in situ,v wprowadza sie do zloza wode, która odbiera cieplo od goracych skal zbiornika. Goraca woda i para transportowana nastepnie poprzez strefe spalania ogrzewa formacje polozone przed nia. W sposobie którego dotyczy wynalazek, odzyskiwanie ciepla od goracych skal zbiornika zawierajacego weglowodory, np. rope, polega na tym ze nastepuje rozklad ropy i powstaja pewne naftowe rozpuszczalniki które paruja, przenosza cieplo i powoduja zmniejszenie lepkosci ropy przed frontem, nastepujace zarówno w wyniku ogrzania jak i dzialania rozpuszczajacego.Z ciezkiej ropy i smoly pochodzacej ze smolistych piasków uzyskuje sie w czasie rafinacji pewna ilosc naftowego koksu. Material ten jest stosowany do opalania ma jednakze te wade, ze ma postac proszku i wymaga specjalnych urzadzen zarówno do transportu jak i do spalania. Ropa uzyskiwana ze smolistych piasków odprowadzana jest do destylarni koksu. Jednakze caly koks nie jest wykorzystywany. Pozostalosci koksu stwarzaja problem zwiazany z zanieczyszczeniem duzej powierzchni. W istocie przepisy panstwowe czesto nakladaja obowiazek zakopywania tych odpadów, jak i zazieleniania zniszczonych terenów. Wiekszosc rafinerii wytwarza koks który ma niska wartosc handlowa.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wydobycia weglowodorów z podziemnego zloza, który pozwala uniknac operacji koksowania ropy na powierzchni.Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wydobywania weglowodorów z podziemnego zbiornika do którego siegaja oddalone od siebie otwory wtryskowe i produkcyjne, w których koks wytwarzany jest w zlozu, co pozwala obnizyc koszt i zwiekszyc wydajnosc produkcji ropy. Zadanie to osiagniete zostalo wedlug wynalazku w ten sposób, ze po odprowadzeniu weglowodorów ze zloza przerywa sie wprowadzanie do zloza gazu podtrzymujacego spalanie i wprowadza sie do otworu wtryskowego wydobyte uprzednio weglowodory, które w zetknieciu z ogrzanym zlozem rozkladaja sie na frakcje lekkie i ciezkie oraz koks, przy czym ten ostatni odklada sie w zlozu, a nastepnie odprowadza sie z otworu produkcyjnego lekkie frakcje weglowodorów.Uzyskiwanie weglowodorów ma gestosc poczatkowa 15° AP1 lub mniej.W mysl wynalazku, koks osadzajacy sie w zlozu zostaje wykorzystany jako paliwo w kolejnym cyklu procesu spalania do ponownego ogrzania zloza, a lekkie frakcje weglowodorów ponownie wtryskuje sie do zloza, celem dalszego wzbogacenia.Wynalazek obejmuje równiez wzbogacanie ropy pochodzacej z innych zródel, przy wykorzystaniu podziemnego zbiornika po operacji spalania in situ. Poniewaz w wyniku zetkniecia ropy z goracym zbiornikiem nastepuje rozdzielenie'jej na frakcje lekkie i ciezkie, uzyskiwane sa bardziej pozadane frakcje lzejsze.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie przy wykorzystaniu dowolnego ukladu otworów wtryskowych i produkcyjnych. Uklad produkcyjny i wtryskowy moze zawierac jeden lub wiecej otworów laczacych podziemny zbiornik z powierzchnia. Produkcyjne i wtryskowe otwory moga byc usytuowane wedlug dowolnego wzoru. Na przyklad przy stosowaniu procesu spalania w kierunku na wprost, moze byc przyjety uklad w którym szereg otworów produkcyjnych i wtryskowych jest w rzedy oddalone od siebie w kierunku poziomym. Przykladem innego wzoru jest uklad tak zwany kolowy, w którym otwór wtryskowy umieszczony Jest centralnie, zas szereg otworów produkcyjnych umieszczonych Jest wokól niego. Typowym wzorem kolowym stosowanym w inwersyjnym procesie spalania Jest uklad piecio, siedmio, I dziewiecto punktowy.Powyzsze i inne wzory znane sa fachowcom, a szczególowy ich opis znajduje sie w publikacji Uren, L.C., Petroleum Production Engineering Oil Field Exploltation, 2nd Edition, McGraw, Hill Book Company Incorporated, New York and London, 1939. Chociaz wzory opisane w wymienionej publikacji dotycza metody opartej na wtlaczaniu wody do zloza, moga one byc stosowane w opisanym powyzej procesie.Na ogól szybkosc uzyskiwania efektów znanymi termicznymi technikami wydobywania ropy Jest niewielka. Stanowi to powazny problem w odleglych obszarach, gdzie do transportowania lub wzbogacanie89539 3 niezbedne sa rurociagi i/lub rafinerie ulokowane w miejscu wydobycia ropy. Aby rurociagi lub rafinerie byly oplacalne niezbedne jest wydobycie 15 900 m3 ropy dziennie. Poniewaz nie Jest mozliwe natychmiastowe uzyskanie wydobycia wynoszacego 15 900m3 dziennie, niezbedne Jest tymczasowe skladowanie ropy lub zapewnienie transportu samochodowego co czesto jest tak kosztowne, ze przekresla oplacalnosc.W rozwiazaniu wedlug wynalazku wykorzystane jest zloze do przechowywania wytworzonej ropy naftowej przy równoczesnym oddzielaniu z niej lzejszych frakcji, tak ze moga one byc latwo przesylane rurociagiem nawet w chlodnym klimacie. Czynnik ten pozwala znacznie zredukowac koszt budowy i eksploatacji rafinerii.Terenami na których prawdopodobnie mozna by zastosowac rozwiazanie wedlug wynalazku sa na przyklad zloza smolistych piasków w Athabasca w Kanadzie. Koszt budowy i eksploatacji urzadzen jest tam znacznie wyzszy niz na innych terenach gdyz niezbedny jest transport rurociagami, zas wzbogacana ropa moze byc pompowana przez rurociagi. Ulokowanie rafinerii w bardziej dogodnym miejscu pozwolilo by znacznie podwyzszyc ekonomicznosc calej inwestycji.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w dowolnym systemie uzyskiwania ropy, gdy zachodzi potrzeba wzbogacania ropy do wyzszej ciezkosci okreslanej w stopniach API lub nizszej lepkosci, przed transportowaniem jej rurociagiem. Chociaz wynalazek nie jest ograniczony do tego rodzaju zastosowan, oczywiste jest, ze najbardziej wygodne i prawdopodobne jest jego zastosowanie przy uzyskiwaniu ciezkich odmian ropy zwlaszcza w chlodnym klimacie. Ropa naftowa o ciezkosci okolo 15 API i nizszej, ma na ogól zbyt duza lepkosc dla transportu rurociagiem i najprawdopodobniej nadaje sie do wzbogacania przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku. Nalezy wziac pod uwage, ze wartosc ta podana jest tylko przykladowo anie w celu okreslenia granic stosowania wynalazku.W typowym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku, weglowodór wtryskiwany po operacji spalania in situ moze stanowic ropa naftowa uzyskiwana z tego samego zbiornika. Przy zastosowaniu tej metody cykl wtryskiwania moze byc powtarzany, dopóki ropa nie osiagnie wymaganej ciezkosci, okreslanej w stopniach API i/lub lepkosci, a nastepnie moze byc transportowana do miejsca przeznaczenia. W innym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku zbiornik szczególnie odpowiedni do stosowania spalania in situ moze byc wykorzystywany do usuwania ciezkich frakcji z ropy wymagajacej tej operacji, pochodzacej z innych zbiorników. Uniknac wiec mozna stosowania napowierzchniowych rafinerii do wzbogacania ciezkiej ropy.Operacja spalania in situ w procesie wykorzystujacym sposób wedlug wynalazku przeprowadzana jest konwencjonalnymi metodami przy wykorzystaniu znanych technik. Na przyklad gaz podtrzymujacy spalanie, przykladowo tlen zawarty w powietrzu wprowadzany jest do otworów lub otworu produkcyjnego i przetlaczany poprzez zloze w kierunku otworów produkcyjnych. Nastepnie wywolywany jest zaplon zawartych w zbiorniku weglowodorów i tlenu i w tym momencie front spalania zaczyna sie rozprzestrzeniac poprzez zloze w kierunku otworów produkcyjnych. W trakcie operacji spalania in situ powstale cieplo powoduje obnizenie lepkosci znajdujacych sie w zbiorniku weglowodorów które przemieszczane sa w kierunku otworów produkcyjnych gdzie zostaja one wydobyte. Po operacji spalania in situ, w zlozu pozostaje znaczna ilosc energii cieplnej.Dotychczas po operacji spalania in situ do otworów produkcyjnych wprowadzana byla ciecz, np. woda, a cieplo zmagazynowane w zlozu powodowalo zamiane wody w pare, która przemieszczajac sie nastepnie w zlozu pozwalala uzyskac zwiekszenie wydobycia. W sposobie wedlug wynalazku do zloza zamiast wody wprowadzane sa weglowodory, korzystnie uzyskana wczesniej ropa naftowa. Zaleznie od skladu chemicznego tych weglowodorów, nastepuje pod wplywem ciepla ich rozklad na szereg produktów takich jak gaz i lekkie ciecze o niskiej lepkosci które latwo przemieszczaja sie w kierunku otworów produkcyjnych oraz koks naftowy, który osadza sie w skalach zloza tworzac zapas paliwa do nastepnej operacji spalanie in situ, która prowadzona jest w sposób opisany wczesniej. Cykl ten moze byc powtarzany dopóki zasadniczo cala Ilosc ciezkich weglowodorów, takich jak koks nie zostanie przetworzona w gaz i/lub ciecze o niskiej lepkosci. W kolejnych cyklach jako wtryskiwane weglowodory wykorzystuje sie rope uzyskana po kazdym cyklu spalania in situ. Na koniec, po wzbogaceniu cale] ilosci ciezkich posiadajacych mala ruchliwosc weglowodorów I uzyskaniu gazu lub cieczy o malej lepkosci, zastosowac mozna ciecz wypierajaca do usuwania pozostalosci cieczy o duzej ruchliwosci ze zloza i przemieszczaniu jej do otworów produkcyjnych.W calkowitym procesie uzyskana ropa wzbogacana jest in situ. Jedna z metod dzialania opiera sie na kolejnym wtryskiwaniu calej uzyskanej ropy dopóki nie zostanie ona wzbogacona do wymaganego stopnia. Dla potrzeb transportu okretowego waznymi wlasciwosciami beda gestosc (wyrazona w API) lub lepkosc (nizsza wartosc). Wybrane wartosci zalezne sa od wymagan rafinerii lub odpowiedniego stopnia lepkosci niezbednego do transportu przez rurociag.Calkowity opisany powyzej proces pozwala wyeliminowac napowierzchniowe koksowanie uzyskanej ciezkiej ropy takiej Jak np. ropy pochodzacej ze smolistych piasków i pozwala wyeliminowec kosztowne i duze zbiorniki zastepujac je podziemnym zbiornikiem który stanowia gorace skaly zloza. Wyeliminowane zostaja4 89 539 ftalowe zbiorniki. Uzyskuje sie wyzsza wydajnosc termiczna ze wzgledu na dobre wlasciwosci izolacyjne przylegajacych do zbiornika formacji geologicznych.Przedmiot wynalazku przedstawiony jóst w przykladzie zastosowania na rysunku, który przedstawia schemat typowego przebiegu procesu.Zawierajacy rope zbiornik 10 polaczony jest z powierzchnia ziemi otworem wtryskowym 11 i otworem produkcyjnym 12. Otwory wiertnicze polaczone sa ze zbiornikiem poprzez otwory 13 w obudowie otworów wiertniczych, Pomiedzy otworami przemieszczany jest front spalania 14. Front spalania utworzony jest w wyniku wprowadzenia gazu zawierajacego tlen, doprowadzanego do otworu wtryskowego 11 poprzez przewód . Zawarte w zbiorniku weglowodory zapalane sa w znany sposób, przy czym wprowadzenie gazu jest nadal kontynuowane. Przed frontem spalania 14 znajduje sie obszar 16 w którym znajduje sie ropa naftowa oraz gazowe produkty spalania. Spalanie in situ, powoduje wzrost temperatury w zbiorniku i obnizenie lepkosci ropy w obszarze 16 a w rezultacie przemieszczanie jej w kierunku otworu produkcyjnego 12 skad ropa jest usuwana.Uzyskana ropa przechowywana jest na powierzchni w celu pózniejszego wprowadzenia do zbiornika. Po uzyskaniu temperatury zloza wystarczajacej do spowodowania termicznego rozkladu ropy wstrzymuje sie doprowadzanie powietrza i poprzez przewód 17 oraz otwór 11 wprowadza sie rope. Ropa wprowadzana zostaje do zbiornika w obszarze 18, znajdujacym sie poza frontem spalania 14. W obszarze tym panuje podwyzszona temperatura w wyniku przejscia frontu spalania.W miare wypelniania goracego zbiornika wtryskiwana ropa nastepuje termiczne krakowanie, w wyniku czego calkowity sredni ciezar czasteczkowy ropy naftowej zostaje obnizony. Bardzo ciezkie skladniki ropy takie jak koks, osadzaja sie w utworach zloza. Lzejsze skladniki ropy naftowej przemieszczane sa poprzez zloze do otworu produkcyjnego 12. Nastepnie wznawia sie doprowadzenie powietrza, w znany sposób inicjuje zaplon ciezkich koksopodobnych produktów rozkladu termicznego ropy i proces powtarza sie. PLPatent description published: August 30, 1977 89539 MKP E21b 43/24 Int. Cl2. E21B 43/242 89 539 are moved to production wells from which they are extracted to the surface. In the inversion combustion process, the combustion front is created adjacent to the production holes or well. As the combustion-promoting gas is introduced through the injection port, the combustion front moves countercurrently to the introduced gas towards the injection port. The in situ combustion process, both simple and inverse, is particularly useful in the recovery of dense, heavy varieties of crude oil, such as sticky petroleum oil and heavy tar-like hydrocarbons found in tar sands. In the in situ combustion process, as a result of heating, the viscosity of the tar-like hydrocarbons present in the deposit in a solid or semi-liquid state is markedly reduced and they become similar to ordinary crude oil. In situ combustion can also be used to obtain hydrocarbons from oil bituminous shale. After the combustion front has passed through the bed, a large amount of heat is stored in it. It has already been found that the efficiency of the entire process can be increased in such a way that, after in situ combustion, water is introduced into the bed, which receives heat from the hot rocks of the reservoir. Hot water and steam, which is then transported through the combustion zone, heats the formation in front of it. In the method of the invention, the recovery of heat from the hot scales of a tank containing hydrocarbons, e.g. rope, involves the decomposition of the oil and the formation of certain petroleum solvents which evaporate, transfer the heat and reduce the viscosity of the oil ahead of the front by both heating and A certain amount of petroleum coke is obtained from the heavy crude oil and tar from the tar sands during refining. This material is used for firing, however, has the disadvantage that it is in the form of a powder and requires special equipment for both transport and combustion. The oil obtained from the tar sands is discharged to the coke distillery. However, all the coke is not used. Coke residues pose a large surface contamination problem. In fact, national regulations often require burying this waste and greening damaged areas. Most refineries produce coke that has a low commercial value. The aim of the invention is to develop a method of extracting hydrocarbons from an underground reservoir that avoids the operation of coking oil on the surface. The task of the invention is to develop such a method of extracting hydrocarbons from an underground reservoir into which there are injection holes and production plants, in which coke is produced in a deposit, which allows to reduce costs and increase the efficiency of oil production. According to the invention, this task has been achieved in such a way that after the removal of hydrocarbons from the bed, the introduction of combustion-supporting gas into the bed is interrupted and previously extracted hydrocarbons are introduced into the injection hole, which in contact with the heated bed, decompose into light and heavy fractions and coke, the latter is deposited in the bed, and then light hydrocarbon fractions are discharged from the production well. The production of hydrocarbons has an initial density of 15 ° AP1 or less. According to the invention, the coke deposited in the bed is used as fuel in the next cycle of the combustion process to The reservoir is reheated and the light hydrocarbon fractions are re-injected into the reservoir for further enrichment. The invention also encompasses the enrichment of oil from other sources, using an underground reservoir after an in situ combustion operation. As the oil is separated into light and heavy fractions as a result of contact of the oil with a hot tank, more desirable lighter fractions are obtained. The method according to the invention can be applied using any arrangement of injection and production ports. The production and injection system may include one or more openings connecting the underground reservoir to the surface. Production and injection holes can be arranged according to any pattern. For example, when using a straight-ahead combustion process, an arrangement in which the plurality of production and injection ports are in rows spaced horizontally from each other may be adopted. An example of another pattern is the so-called circular arrangement in which the injection orifice is centrally located and a series of production orifices are arranged around it. The typical circular pattern used in the inversion combustion process is the five, seven, and ninety point pattern. These and other patterns are known to those skilled in the art, and for a detailed description of them, see Uren, LC, Petroleum Production Engineering Oil Field Exploltation, 2nd Edition, McGraw, Hill Book Company Incorporated, New York and London, 1939. Although the formulas described in the above-mentioned publication are based on the injection of water into the bed, they can be used in the process described above. In general, the speed of obtaining effects by known thermal oil extraction techniques is slow. This is a serious problem in remote areas where pipelines and / or on-site refineries are required for transportation or enrichment. In order for pipelines or refineries to be profitable, 15,900 m3 of oil must be produced per day. Since it is not possible to obtain an immediate production of 15,900 m3 per day, it is necessary to temporarily store crude oil or provide road transport, which is often so expensive that it destroys profitability. In the solution according to the invention, a reservoir is used to store the produced crude oil while separating the lighter fractions from it. so that they can be easily transported by pipeline even in cold climates. This factor significantly reduces the cost of building and operating a refinery. Areas where the solution according to the invention could possibly be applied are, for example, the tar sands deposits in Athabasca, Canada. The cost of construction and operation of equipment is much higher there than in other areas, as transport by pipelines is necessary, and enriched oil can be pumped through the pipelines. The location of the refinery in a more convenient location would significantly increase the cost-effectiveness of the entire investment. The method according to the invention can be used in any oil recovery system where there is a need to upgrade the oil to a higher density, defined in API degrees, or a lower viscosity, before transporting it through the pipeline. While the invention is not limited to this type of application, it is evident that its most convenient and probable application is to obtain heavy oil varieties especially in cold climates. Crude oil of about 15 API gravity and lower generally has a viscosity too high for pipeline transportation and is most likely to be upgraded using the method of the invention. It should be noted that this value is given by way of example only to define the limits of application of the invention. In a typical application of the method of the invention, the hydrocarbon injected after the in situ combustion operation may be crude oil obtained from the same reservoir. Using this method, the injection cycle can be repeated until the crude oil reaches the required heaviness, defined in API degrees and / or viscosity, and then transported to its destination. In another application of the method of the invention, a tank particularly suitable for in situ combustion may be used to remove heavy fractions from oil that requires this operation from other tanks. The use of surface refineries for the enrichment of heavy oil can therefore be avoided. The in situ combustion operation of the process according to the invention is carried out by conventional methods using known techniques. For example, a combustion support gas, for example oxygen contained in the air, is introduced into the production wells or well and forced through the bed towards the production wells. The hydrocarbons and oxygen contained in the tank are then ignited, and at this point the combustion front begins to spread through the bed towards the production openings. During the in situ combustion operation, the generated heat reduces the viscosity of the hydrocarbons contained in the tank, which are moved towards the production holes where they are extracted. After the in situ combustion operation, a significant amount of thermal energy remains in the deposit. Until now, after the in situ combustion operation, a liquid, e.g. water, was introduced into the production wells, and the heat stored in the deposit caused the water to vaporize, which then moved to the deposit allowed to obtain increasing the extraction. In the method according to the invention, hydrocarbons, preferably crude oil obtained earlier, are introduced into the bed instead of water. Depending on the chemical composition of these hydrocarbons, their decomposition under the influence of heat into a number of products such as gas and light liquids of low viscosity that easily move towards the production holes, and petroleum coke, which is deposited in the rocks of the deposit creating a fuel supply for the next combustion operation in situ, which is carried out as described previously. This cycle may be repeated until substantially all of the heavy hydrocarbons such as coke have been converted into gas and / or low viscosity liquids. In the following cycles, the oil obtained after each in situ combustion cycle is used as the injected hydrocarbons. Finally, after the enrichment of whole amounts of heavy, low-mobility hydrocarbons and obtaining a gas or liquid of low viscosity, a displacement liquid can be used to remove the residual high-mobility liquid from the bed and move it to the production wells. In the overall process, the resulting oil is enriched in situ. One method of operation is to successively inject all of the oil obtained until it is enriched to the required degree. Density (expressed in API) or viscosity (lower value) will be important properties for ship transport. The selected values depend on the requirements of the refinery or the appropriate degree of viscosity necessary for transport through the pipeline. The total process described above eliminates the surface coking of the obtained heavy oil such as oil from tar sands and allows to eliminate expensive and large tanks by replacing them with an underground tank which is hot rock deposits. 89,539 phthalic tanks were eliminated. A higher thermal efficiency is achieved due to the good insulating properties of the geological formations adjacent to the reservoir. The subject of the invention is illustrated by an example of application in the drawing, which shows a diagram of a typical process flow. The reservoir 10 containing rope is connected to the ground by an injection port 11 and a production port 12 The boreholes are connected to the reservoir through openings 13 in the borehole casing, The combustion front 14 is moved between the openings. The combustion front is formed by the introduction of an oxygen-containing gas supplied to the injection port 11 via a conduit. The hydrocarbons contained in the tank are ignited in a known manner, the gas injection being continued. In front of the combustion front 14 there is an area 16 which contains oil and gaseous combustion products. In situ combustion causes the temperature in the reservoir to rise and the viscosity of the oil in area 16 lowers, and as a result it moves towards the production port 12 where the oil is removed. The resulting oil is stored on the surface for later introduction into the reservoir. After reaching the bed temperature sufficient to cause the thermal decomposition of the oil, the air supply is stopped and the rope is introduced through the conduit 17 and the opening 11. The crude oil enters the tank in area 18, outside the combustion front 14. This area is at an elevated temperature due to the passage of the combustion front. As the hot tank is filled, the crude oil is injected thermally, which reduces the overall average molecular weight of the crude oil. . Very heavy components of oil, such as coke, are deposited in the deposit formation. The lighter crude oil components are moved through the bed to the production well 12. The air supply is then resumed, initiating the ignition of the heavy coke-like thermal oil products in a known manner, and the process is repeated. PL