WO2007131788A1 - Verfahren und vorrichtung zur optimalen nutzung von kohlenstoff-ressourcen wie ölfelder, ölschiefer, ölsande, kohle und co2 - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur optimalen nutzung von kohlenstoff-ressourcen wie ölfelder, ölschiefer, ölsande, kohle und co2 Download PDF

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    • Y02P90/70—Combining sequestration of CO2 and exploitation of hydrocarbons by injecting CO2 or carbonated water in oil wells

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for exhausting fossil carbon deposits, in particular oil fields, oil sands, oil shale and coal storage in which a plurality of, in particular three well shafts are created by a molten metal drilling method, each of which is a continuously formed from the molten metal medium metal. Borehole casing in one piece.
  • the invention further relates to a method and an apparatus for forming a CO2 cycle in which a plurality of, in particular three well shafts are produced by a molten metal drilling method, each of which has a metal borehole casing of a cast formed continuously from the molten metal medium.
  • the downsizing of SuperTief wells with consistently large borehole diameters to the drilling target while simultaneously producing a pressure-resistant diecasting can be carried out by the molten metal drilling method, which is known from EP 1 157 187 B1.
  • Magnetic SuperTief- drilling method with which in a continuous Milling process, fast and cost-effective, production-ready, high-pressure-stable, super-deep wells with large, well-defined wellbore diameters to depths of 20 km or more.
  • a seamless die-cast borehole casing is simultaneously created from the molten metal which acts as the drilling medium, in particular iron-containing molten metal, which serves as magnetic guide as 'reaction rail' and driving tube.
  • die-cast well wells are tailored for the inventive method with device using SC GeoSteam for optimal utilization of coal and hydrocarbon storage or conversion of carbon carriers by SC GeoSteam use for the production of gaseous or liquid fuels and chemical bases suitable ,
  • Unconventional Oil Reserves to be developed with .Heavy OiI and Natural Bitumen are also estimated to be around 1000 BBOs plus the 1000 BBO oil shale reserves, which would add up to a total of about 3000 BBO and could be developed using conventional technology at production costs averaging $ 50 / barrel, resulting in unacceptably high CO2 emissions.
  • the object of the invention is to achieve a higher degree of utilization of the (OOIP) in particular of 80%.
  • a future available oil and gas volume of 9000 BBO would be available, which would meet the fuel needs of the 21st century even in a global automotive society, with production costs well below $ 10 / barrel likely.
  • the coal whose world reserves are estimated at about 1000 billion tons and are also available with coal hydrogenation as a raw material source for fuels and chemical base material according to the inventive method with device when SC-GeoSteam increasingly replacing the fuel technology for electricity production.
  • the problem would be the climate compatibility of the high exhaust emissions, which would result from the high fuel consumption at such traffic flows, even if the currently the world's largest CO2 emitent, the electricity and heat production from combustion by the SC GeoSteam use omitted.
  • the CO2 problem is solved by drilling down the wells at depths where supercritical conditions prevail and connecting the well wells in the lower well region, particularly at the well, to each other by crack formations forming a geo-heat exchanger and sequestered CO2 or hydrocarbons, in particular CO2 collected by CO2 producers, is hydrogenated as a raw material base with supercritical fluid, in particular supercritical water.
  • CO2 is no longer blown into the air as a pollutant but is sequestered as a valuable substance and used as a secondary energy carrier.
  • CO2-free coal-fired power plants 1 are planned also construct 'C02-free' cars and planes. These may be provided, for example, according to the invention with a tank for fuel and CO2. That is, pure fuel and CO2 out 'and vice versa or CO2 is sequestered from the burned fuel.
  • the invention can be provided to build a climate-tolerant CO2 cycle for the transport and transport sector, in which only small changes in the cars and the infrastructure of our gas station networks are to be made.
  • a climate-tolerant CO2 cycle for the transport and transport sector, in which only small changes in the cars and the infrastructure of our gas station networks are to be made.
  • liquefied gas is injected under pressure into the dual-chamber tank and simultaneously discharged in the tank sequestered liquid CO2
  • appropriate tank trucks supply the gas stations and dispose of the accumulated CO2 through sale to SC GeoSteam powered CO2 hydrogenation plants and industrial consumers.
  • Liquid CO2 can then be converted into a high-energy carbon compound, for example CH4 (methane), in the supercritical environment of an SSB (geo-heat exchanger), which is provided with naturally occurring or introduced metal catalysts.
  • a high-energy carbon compound for example CH4 (methane)
  • SSB geo-heat exchanger
  • the hydrogen which is freely available in supercritical water, combines with the C of the CO2 to form higher-energy CH4 or methanol under catalyst acceleration and can be separated by simple pressure reduction.
  • the Supercritical Subsurface Boiler (SSB) thus becomes a cost-effective geo-large refinery and CO2 becomes a valuable recyclable raw material, such as in the CO2 cycle of nature or in the metal recycling of the metallurgical industry, which already has a recycling rate for valuable metals of over 50% achieved.
  • SCWO Reactor concepts (Oxidyne Deep Well, 1988), which are to be housed for wastewater treatment and complete decomposition of biomass in 100 - 200 m deep shafts, but in principle not differ from SCW reactors on the surface.
  • these reactors are heated by fuel and the pressure reactor is one of the throughput technically tightly limited and material technically complex and expensive plant, so that SCW reactors, despite their procedural advantages, for pressure and corrosion-technical reasons as large industrial plants could not prevail.
  • the reactor chamber with a volume of, for example, 10 km 3 , at pressure ratios of 1000-2000 bar at flow rates of 5 m 3 / sec in supercritical state, with production parameters of for example 600 ° C / 600 bar.
  • This 'natural reactor' requires no material and therefore has no material-technical problems and works under pressure and capacity sizes that are technically not represent.
  • the SSB (geothermal heat exchanger) of an SC GeoSteam plant is preferably used as a CO2 hydrogenation plant with a capacity range as required for the CO2 supply or fuel requirement, in addition to the relatively constant power, steam and process steam generation the gas content as the GeoSteam share is obtained at the same high temperature and exhausts the heat extracted via heat exchangers SC power plants or the upcoming pressure on high-pressure turbines and / or used as process steam.
  • the inventive method with device solves both the problem of compatibility of massive CO2 emissions with the global climate, through CO2 recycling and the introduction of a CO2 cycle economy and the problem of the availability of sufficient fuel for the upcoming 21st century.
  • the object is further achieved in that the wells are drilled in depths prevail in which supercritical conditions and the remote wellbores are connected in the lower shaft area, in particular in the shaft deepest among themselves by crack formations that form a geo-heat exchanger, thereby forming a supercritical Geo -Steam- Plant is formed that by at least one well shaft operated as an injection well, a fluid, in particular water is injected into the deep rock, transferred in the crack formations in the supercritical state and is promoted by at least one other operated as a production well well from the deep rock and then the supercritical fluid is injected into a carbon deposit, carbon compounds in the carbon deposit are dissolved by the supercritical fluid and transported to the surface in the fluid.
  • supercritical fluid (SC-GeoSteam) from the geo-heat exchanger (SSB) can be injected into the carbon deposit for the production of carbon compounds.
  • supercritical water or steam is understood as the fluid and, under SSB, a supercritical subsurface boiler, that is to say a geo-heat exchanger which lies so deep in the earth's crust that the water is present there in supercritical phase, or goes into such a phase.
  • the supercritical fluid which is conveyed from the geo-heat exchanger via the at least one production well, not even promoted to the earth's surface, but promoted on a direct route from the at least one production well into a carbon deposit becomes.
  • the production well drilled directly through the deposit.
  • the supercritical fluid is first conveyed to the surface and then injected into the reservoir, e.g. through existing or newly created field drilling.
  • At least one SuperTief well is preferably drilled down two or more SuperTief wells for complete in-situ exhaustion of a coal or hydrocarbon reservoir.
  • the SuperTief holes are preferably performed so that the wells are at a distance from each other in the deepest part of the shaft, in particular at least 1000 m away and each other by horizontally superimposed, especially over one kilometer long, and in particular elliptical crack formations, which serve as Auftropic lake connected.
  • Such heating surfaces may be in hot rock, e.g. be prepared under high water pressure according to the known hydro-Frac process, so that a large geo-heat exchanger (SSB - Sub Surface Boiler) is formed in the hot plutonic rock.
  • the expansion of the hydro-Frac generated preferably ellipse ⁇ förmige heating surfaces in the hot plutonic rock is proportional to the borehole diameter, but especially to the generated water high pressure, whereby the pressure stability of the well casing determines the crack surface extent and the critical size in the creation of SSB (Geo heat exchanger) at great depth and with great expansion, as enormous fluid pressures are needed to build up an SSB.
  • the inventive method with apparatus for optimal utilization of carbon resources with a targeted exhaustion of 80% and more by SC GeoSteam Injection goes the opposite way as in the previously indicated, SSB as a hydrogenation '.
  • the oil reservoir of an oil field is trapped in a porous rocky horizon superimposed by an impermeable rock layer.
  • the porous oil-bearing rock layer is below the Oil filled with water, so that the oil floats on the water, so to speak.
  • the pressure and the thinness of the oil increases.
  • the increase in pressure results from the fact that the volatile parts of oil as gas form a gas cap above the oil, or dissolved in the oil as a gas, on the other hand, the pressure increases due to the thermal expansion of the water horizon below the oil storage.
  • An oil reservoir with low-viscosity oil does not need to be pumped, but promotes self-pressure. With the delivery time, the pressure eventually decreases, it comes to the degassing of the oil, so that only on pumps can be further promoted.
  • the same conditions usually apply to oil with API values below 22 °.
  • Oil that is difficult or impossible to pump due to its high viscosity is made according to the prior art by pumping in gas or steam thin liquid or at least eligible.
  • the cost of steam is very high, as one third of the oil produced in this way is burned for steam production and therefore additionally causes serious environmental damage.
  • sequestered CO2 is being pumped into oil fields to increase pressure, with total production costs well above $ 50 / barrel.
  • a surface injection is carried out according to the invention, starting from the existing boreholes of the oil field, wherein, for example, at least one, preferably three field production bores (production well) occur on a field injection well (injection well).
  • production well production well
  • injection well injection well
  • at least one but preferably two or more SuperTief wells and a correspondingly large geothermal heat exchanger or multiple geothermal heat exchangers, which are to be created centrally in the oil field or oil field sector to be exploited, are required for the required SC GeoSteam plant.
  • SC-GeoSteam has an SC GeoSteamhiel with three super-deep wells, each with a diameter of 40 cm, for example, and a Geo electrician with a developed volume of Eg 10 km 3 a heat output of 2000MWth with a production volume of SC-GeoSteam of 5 m 3 / sec at 600 ° C / 600 bar or about 1 to / sec.
  • the supercritical fluids can be from the at least be optionally several production wells of SC.Geosteam plant is pressed directly on the field injection hole (1 jnjection-wells) into the oil field and expelled the oil under heat and pressure from the oil-bearing rock a.
  • the duration of injection increases, the temperature in the reservoir increases such that the strong hydrocarbon solubility of the SC fluid already leads to pre-refined products.
  • FIG. 1 describes this example.
  • the required SC GeoSteam system eg with three SuperTiefbohrCraum for example each 40 cm diameter and a (SSB) Geo electrician eg with a developed volume of 10 km 3 has a heat output of 2000MWth at one Production volume of SC-GeoSteam of 5 m 3 / sec at 600 ° C / 600 bar or about 1 to / sec. (FIG.1)
  • the geo-heat exchanger is located deep below the field to be developed, centrally between the end faces of the field, in the middle of which the refinery stands on the surface.
  • the three super deep wells may be used by the refinery e.g. like a triumvirate, with a production well positioned close to the refinery.
  • distributors and collectors can also be installed in a double pack, so that the adjacent horizontal bores are flowed through in the opposite direction by SC-GeoSteam.
  • the oil storage is heated evenly by the heated water horizon, the pressure in the reservoir rises and can be conveyed via horizontal boreholes through the oil storage under autogenous pressure, or in old 'depleted' fields, the existing vertical wells are used for extraction and fed to the refinery. In this way, the entire oil from the storage rock is boiled off as appropriate, so that a 'Ausöllung' over 90% (OIP recovery rate) is possible.
  • This fluid with 100% dissolved hydrocarbons can be easily separated by defined pressure reduction in different fractions.
  • This type of refining according to the invention can be carried out from the start of production, in which the fluids conducted in the collector to the refinery become supercritical externally or internally by the supplied SC GeoSteam.
  • SC-GeoSteam with high temperatures and working pressures makes good Frac work, so that the storage medium is quickly and thoroughly unlocked.
  • the art of near-surface hydrocarbon storage yield with SC-GeoSteam, such as in oil sands deposits is mainly to operate a uniformly progressive in-situ degradation, without it comes in the overburden to break-ins or pressure bursts.
  • the decomposition can be carried out as described above or else with a star-shaped arrangement of the horizontal bores, whereby adjacent star-shaped systems can engage deeply in one another.
  • the remaining pure carbon is a valuable product for the metallurgical and chemical industries.
  • the carbon coke according to the invention can be promoted by the fluid-mining method, thus saving expensive and the environment onerous coking plants and the time-consuming and costly driving of pits and underground facilities.
  • the accessibility of low-lying carbon deposits according to the invention significantly increases the chargeable coal reserves and increases the previously described coal hydrogenation with SC-GeoSteam and extends the fuel supply for subsequent generations.
  • SC GeoSteam plants After exhausting the coal and hydrocarbon storage facilities, the SC GeoSteam plants are to be upgraded to SC power plants and / or used as SSB CO2 reactors.
  • FIG. 2 shows a schematic demonstration sequence of the method according to the invention with devices for SC-GeoSteam use with injection shaft (7), production shafts (8) and SSB (geo immediately 13), with SC-Geo-Steam-Injection (11) in the distributor (4 ) and the horizontal bores (2) in a coal or hydrocarbon storage (1).
  • the hydrocarbon-enriched fluids goes in the direction of the arrow (open arrow) via the collector transport line (6) to the refinery (3).
  • the remaining after refining fluid (12) is fed to the closed geo-primary circuit via the injection shaft (7) to the SSB Geo Grande (13) again.
  • the geo-primary cycle is a closed natural forced circulation and marked by the rear closed arrows.
  • the secondary and production cycle according to the invention which leads through the coal or hydrocarbon storage (1) to the refinery (3), is characterized by arrows open at the rear.
  • the secondary circuit according to the invention is supplied here directly from the production shafts (8) with SC-GeoSteam, production shafts (8) via distributor (4) and horizontal wells (2) to the deposit (1) form a pressure connection of pressure-stable pipes and the horizontal bores (2 ) are not in the deposit unswitched, or are provided with perforated pipes.
  • only four horizontal bores (2) are shown, which otherwise run through the entire field to be developed and exploited at appropriate intervals.
  • the horizontal wells are conveniently flooded with water or other suitable fluid to allow even pressure and temperature buildup in the injection-starting reservoir without the horizontal wells at the inlet being subject to excessive pressure differentials destroy with concurrent exploitation by HydroFrac.
  • the hydrocarbonaceous fluids produced may be supercriticalized prior to entering the refinery by direct SC GeoSteam injection or indirect heat transfer, so that the separation of the different fractions can be accomplished simply by specific pressure reduction.
  • FIG. 3 shows, in the schematized state diagram, the outstanding properties of supercritical water (SCW) 1, as can be used with devices in the method according to the invention.
  • SCW supercritical water
  • the diagram also shows the triple point TP and the different phases, namely 1: solid, II: liquid, III: gaseous and IV: supercritical or supercritical.
  • Hydrocarbons hardly occur in the super-deep range and are not discussed here. More important in the process according to the invention is the fact that the solubility of inorganic substances - shown schematically in diagram e) above the critical point goes to zero.
  • the high solubility of salts in the subcritical range as a serious corrosion problem with conventional geothermal energy recovery is eliminated above the critical point in one go.
  • There are no more salts dissolved from the rock and salts present in the fluid are precipitated, so that there is a salt-free fluids. Production shafts and plant inventory are not attacked or affected by salts.
  • the inventive method does not require two horizontal bores lying one above the other through the carbon storage site to be developed (injection and production well) but only one well with a production length from present to to 10 Km.
  • the horizontal boreholes guided by a carbon bearing are to be operated only with one injection pipe, with a double pipe (inside injection pipe and outside production pipe) or completely without metal injection pipe.
  • SC-GeoSteam in the fluid mining process, especially in low-lying coal deposits that can not be mined by mining, increases the world coal reserves significantly with reduction of production costs, surface stress caused by tailings and mountain damage.
  • Hydrocarbon reservoirs ensure fuel needs for a global automotive society in the 21st century, and building a carbon cycle economy ensures climate-neutral use.
  • Fluid collector hydrocarbon enriched fluids

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von SC(supercritical)- GeoSteam zur möglichst vollständigen Ausbeutung von Kohle- und Kohlenwasserstofflagerstätten vorzüglich in-situ durch,SC-GeoSteam-Injection' sowie Nutzung von CO2 als Grundstoff für eine geschlossene CO2-Kreislaufwirtschaft, wobei die notwendige Primärenergie in Form von SC-GeoSteam über SuperTief-Bohrschächte aus Supercritical Subsurface Boiler (SSB) oder auch Geo-Wärmetauscher genannt, gewonnen wird. Der SSB als Primärenergielieferant für SC-GeoSteam-Injection ist gleichzeitig als natürlicher SCW*-Reaktor zu nutzen. Durch die niedrige Viskosität von SC-GeoSteam und dessen hohen Kohlenwasserstofflöslichkeit lösen sich Kohlenwasserstoffe im superkritischen Fluide zu 100 % und werden in Gegenwart von Katalysatoren zu hochwertigen Kohlenwasserstoffen katalysiert, die durch einfache Druckreduzierung ohne aufwendige Raffinierung zu separieren sind. Durch Einsatz dieses Verfahrens mit Vorrichtung vervielfachen sich die förderfähigen Weltölreserven und sichern die Treibstoffversorgung der Zukunft. Durch CO2-Sequestrierung und Injektion von CO2 und Katalysatoren in den SSB wird CO2 durch den im SC-GeoSteam freigesetzten Wasserstoff wieder zu hochwertigem Treibstoff hydriert, womit sich der CO2-freie Kreislauf schließt und neben CO2-freien Kraftwerken auf der Basis von SC-GeoSteam auch CO2-freie Automobile unsere zukünftige brennstofffreie SC-GeoPower-Ökonomie prägen. *SCW = super-critical water.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optimalen Nutzung von Kohlenstoff-Ressourcen wie Ölfelder, Ölschiefer, Ölsande, Kohle und CO2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausschöpfung fossiler Kohlenstoff-Lagerstätten, insbesondere Ölfelder, ölsande, Ölschiefer und Kohlelager bei dem durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren mehrere, insbesondere drei Bohrlochschächte erstellt werden, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung eines CO2 Kreislaufs bei dem durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren mehrere, insbesondere drei Bohrlochschächte erstellt werden, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen.
Die Niederbringung von SuperTief-Bohrschächten mit gleichbleibend großen Bohrlochdurchmessern bis zum Bohrziel bei gleichzeitiger Erstellung einer druckfesten Druckgussverschalung kann nach dem Metallschmelze-Bohrverfahren durchgeführt werden, welches aus der EP 1 157 187 B1 bekannt ist.
Es kann so ein nach heutigem Technikstand umsetzbares Magnetgleiter-SuperTief- Bohrverfahren zum Einsatz kommen, mit dem in einem kontinuierlichen Schmelzbohrprozess, schnell und kostengünstig produktionsfertige, hochdruckstabile Super-Tief-Bohrungen mit großem, maßhaltigen Bohrlochdurchmesser bis in Tiefen von 20 km oder mehr zu erstellen sind. Beim kontinuierlichen Vortrieb der Magnetgleiter-Schmelzbohranlage wird gleichzeitig aus der als Bohrmedium fungierenden insbesondere eisenhaltigen Metallschmelze eine nahtlose Druckguss- Bohrlochverschalung erstellt, die einem Magnetgleiter als .Reaktionsschiene' und Fahrröhre dient.
Diese Druckguss-verschalten Bohrlochschächte sind maßgerecht für das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtung unter Einsatz von SC-GeoSteam zur optimalen Ausschöpfung von Kohle- und Kohlenwasserstoff lager bzw. zur Konversion von Kohlenstoffträgern mittels SC-GeoSteam-Einsatz zur Produktion von gasförmigen oder flüssigen Treibstoffen und Chemiegrundstoffen geeignet.
Mit dem Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von SC-GeoSteam in Kombination mit SC-Wärme- und Druckwasser-Kraftwerken', wie sie die Patentanmeldung DE 10 2006 018 215.4 beschreibt wird allerorts das anstehende globale Energieproblem in bezug auf Strom-, Prozessdampf und Wärmeversorgung gelöst. Der Offenbarungsgehalt der DE 10 2006 018 215.4 wird hierin unter Bezugnahme inkorporiert.
Offen bleibt damit aber noch die Lösung der dezentralen Wärmeversorgung durch Gase und insbesondere die Treibstoff-Frage für eine globale automobile Gesellschaft, auf die wir zusteuern und für einen bruchlosen Übergang von der archaischen Brennstoffwirtschaft zu einer künftigen brennstofffreien SC(supercriticai)- GeoSteam-Economy.
Das sogenannte Leichtöl (Light Sweet Crude), wurde vorwiegend in den letzten 50 Jahren verbraucht. Auf dieses billige und kostengünstig zu fördernde Öl wurde der Wohlstand unserer automobilen Industriegesellschaft aufgebaut. Die Zeit des billigen Öls ist vorerst vorbei. Die Explorationskosten steigen drastisch. Die ölreserven schrumpfen, die großen ölfunde sind passe und seit den 60iger Jahren übersteigt der Verbrauch immer stärker die Neufunde. Auch wenn der ,OiI Peak1 erreicht ist für das .Conventional OiI1, so heißt dies nicht, dass bald kein öl mehr im Boden vorhanden ist, es wird nur erheblich teuerer und auch knapper, wenn keine hochproduktiven Technologien zur kostengünstigen und sauberen Gewinnung der noch großen Vorräte an .Unconventional OiI' und vor allem dem noch verbliebenen .Oil-in-Place" in den .erschöpften' Ölfeldern entwickelt werden. Bisher lag die ,recovery-rate' von Ölfeldern nur bei 30 - 40% des OOIP (Original oil-in-place), d. h. 60 - 70% des Öls erschöpfter Ölfelder ist noch im ölhaltigen Gestein vorhanden und bietet zur Zeit als bekannte und voll erschlossene Ölressource die besten Voraussetzungen, um Nachfrage und Angebot wieder besser ins Gleichgewicht bringen zu können.
Gegenwärtig hat die Menschheit etwa 1000 BBO (Billion Barrel OiI) verbraucht. Die bekannten .Conventional Oil-Reserves' bei gegenwärtigem Ausschöpfungsgrad betragen ebenfalls etwa 1000 BBO.
Die zu erschließenden .Unconventional Oil-Reserves' mit .Heavy OiI and Natural Bitumen' werden ebenfalls auf etwa 1000 BBO geschätzt, hinzu kommen noch die Ölschiefervorräte von 1000 BBO, die zusammen insgesamt etwa 3000 BBO ergeben und mit herkömmlicher Technologie zu erschließen wären, allerdings zu Produktionskosten, die im Schnitt bei $50 / barrel liegen und einen inakzeptabel hohen CO2-Ausstoß zur Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen höheren Ausschöpfungsgrad des (OOIP) insbesondere von 80% zu erreichen. Aus den bereits erschöpften Ölfeldern könnten damit erfindungsgemäß noch mal 1000 BBO gewonnen werden. Aus den bekannten .Conventional Oil-Reserves', die noch nicht gefördert werden, könnten dann doppelt soviel, also 2000 BBO gewonnen werden und aus den .Unconventional Oil-Reserves' unter SC-GeoSteam-Injection sogar über 4000 BBO. Zu den Kohlenwasserstoffen hinzu kommt noch Gas mit relativ gesicherten Reserven von noch mal 2000 BBO. Damit würde mit dem erfindungsmäßigen SC-GeoSteam-Injection Verfahren eine künftig verfügbare Öl- und Gasmenge von 9000 BBO zur Verfügung stehen, die den Treibstoffbedarf des 21. Jahrhundert auch bei einer global automobilen Gesellschaft decken würde, wobei die Produktionskosten deutlich unter $10/barrel liegen dürften. Nicht eingerechnet ist die Kohle, deren Weltvorräte auf etwa 1000 Mrd. Tonnen geschätzt werden und mit Kohle-Hydrierung als Rohstoffquelle für Treibstoffe und Chemiegrundstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorrichtung ebenfalls zur Verfügung stehen, wenn SC-GeoSteam zunehmend die Brennstofftechnologie zur Stromproduktion ersetzt.
Bei Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens stehen somit ausreichend Kohlenwasserstoff-Ressourcen zur Verfügung, um eine globale Industrialisierung und eine automobile Gesellschaft mit Treibstoff für über zwei Milliarden Autos, einem entsprechend hohen Flugverkehr und sonstigen Transport weit über das 21. Jahrhundert hinaus zu versorgen.
Das Problem würde bei der Klimaverträglichkeit des hohen Abgasausstoßes liegen, der sich aus dem hohen Treibstoffverbrauch bei derartigen Verkehrsströmen ergeben würde, auch wenn der gegenwärtig weltweit größte CO2-Emitent, die Strom- und Wärmeproduktion aus Verbrennung durch den SC-GeoSteam-Einsatz entfällt.
Solange keine geeigneten Akkumulatoren zur Stromspeicherung für Automobile und Flugzeuge aller Art am Markt vorhanden sind, besteht die Aufgabe trotz Strom-, Kraft- und Wärmeproduktion über SC-GeoSteam - wie unter o. g. Patentverfahren - 10 2006 018 215.4 beschrieben - darin, sowohl den benötigten Treibstoffbedarf bereitzustellen, als auch den sich daraus ergebenen CO2-Ausstoß zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird das CO2-Problem dadurch gelöst, das die Bohrlochschächte in Tiefen niedergebracht werden, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen verbunden werden, die einen Geo-Wärmetauscher bilden, und sequestriertes CO2 oder Kohlenstoffe, insbesondere von CO2-Erzeugern gesammeltes CO2, als Rohstoffbasis mit superkritischen Fluid, insbesondere superkritisches Wasser hydriert wird.
So ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass CO2 nicht länger als Schadstoff in die Luft geblasen wird, sondern als Wertstoff sequestriert und als Sekundärenergieträger genutzt wird. Wie gegenwärtig ,CO2-freie Kohlekraftwerke1 in Planung sind, lassen sich auch ,C02-freie' Autos und Flugzeuge konstruieren. Diese können z.B. erfindungsgemäß mit einem Tank für Treibstoff und CO2 versehen sein. D.h. .Treibstoff rein und CO2 raus' und umgekehrt oder CO2 wird aus dem verbrannten Treibstoff sequestriert.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, einen klimatoleranten CO2-Kreislauf für den Transport- und Verkehrssektor aufzubauen, bei dem nur geringe Änderungen bei den Automobilen und an der Infrastruktur unserer Tankstellennetze vorzunehmen sind. Beim Tanken wird beispielsweise Flüssiggas unter Druck in den Doppelkammer-Tank injiziert und gleichzeitig im Tank sequestriertes Flüssig-CO2 abgegeben, während entsprechende Tanklaster die Tankstellen versorgen und das angesammelte CO2 entsorgen durch Verkauf an SC-GeoSteam betriebene CO2- Hydrierwerke und Industrieverbraucher.
Flüssig-CO2 kann dann erfindungsgemäß im superkritischen Milieu eines SSB (Geo- Wärmetauschers), der mit natürlich vorhandenen oder eingeschleusten Metallkatalysatoren versehen ist, in eine energiereiche Kohlenstoffverbindung, beispielsweise CH4 (Methan) konvertiert werden.
Der im superkritischen Wasser frei verfügbare Wasserstoff verbindet sich unter Katalysatorbeschleunigung mit dem C des CO2 zu höher energetischem CH4 oder Methanol und kann durch einfache Druckreduzierung abgeschieden werden. Der Supercritical Subsurface Boiler (SSB=Geo-Wärmetauscher) wird so zur kostengünstigen Geo-Groß-Raffinerie und CO2 wird zum wertvollen recycelfähigen Grundstoff, wie im CO2-Kreislauf der Natur oder beim Metall-Recycling der Hüttenindustrie, die bei wertvollen Metallen bereits eine Recyclingquote von über 50% erreicht.
Bekannt sind SCWO-Reactor-Konzepte (Oxidyne Deep-Well, 1988), die zur Abwasserreinigung und zur vollständigen Zersetzung von Biomasse in 100 — 200 m tiefen Schächten untergebracht werden sollen, sich im Prinzip aber von SCW- Reaktoren an der Oberfläche nicht unterscheiden.
Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung sind diese Reaktoren durch Brennstoff beheizt und der Druckreaktor ist eine vom Durchsatz technisch eng begrenzte sowie materialtechnisch aufwendige und teuere Anlage, so dass sich SCW-Reaktoren trotz ihrer prozesstechnischen Vorteile, aus druck- und korrosions-technischen Gründen als große Industrieanlagen noch nicht durchsetzen konnten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung kann der Supercritical Subsurface Boiler (SSB) bzw. Geo-Wärmetauscher, zum Reaktorraum mit einem Volumen von beispielsweise 10 km3 werden, bei Druckverhältnissen von 1000 - 2000 bar bei Durchsatzmengen von 5 m3/sec im superkritischen Zustand, bei Produktions-Parameter von beispielsweise 600°C/600 bar.
Dieser , Natur-Reaktor' erfordert keinen Materialaufwand und hat somit auch keine material-technischen Probleme und arbeitet unter Druck- und Kapazitätsgrößen die technisch gar nicht darzustellen sind.
Bei Injektion von CO2 wird der SSB (Geo-Wärmtauscher) einer SC- GeoSteamanlage bevorzutg als CO2-Hydrierwerk genutzt mit einer Kapazitätsbandbreite nach Bedarf des CO2-Aufkommens bzw. Treibstoffbedarfs, neben der relativ konstant bleibenden Strom- Kraft- und Prozessdampf-Erzeugung, da der Gasanteil wie der GeoSteam-Anteil bei gleich hoher Temperatur anfällt und die über Wärmetauscher entzogene Wärme über SC-Kraftwerke bzw. der anstehende Druck über Hochdruckturbinen verströmt und/oder als Prozessdampf genutzt wird.
So löst das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtung sowohl das Problem der Verträglichkeit des massiven CO2-Ausstosses mit dem Weltklima, durch CO2- Recycling und Einführung einer CO2-Kreislaufwirtschaft als auch das Problem der Verfügbarkeit an ausreichenden Treibstoffen für das anstehende 21. Jahrhundert.
Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst dass die Bohrlochschächte in Tiefen niedergebracht werden, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen verbunden werden, die einen Geo-Wärmetauscher bilden, wobei dadurch eine Superkritische-Geo-Steam- Anlage gebildet wird, dass durch wenigstens einen als Injektionsschacht betriebenen Bohrlochschacht ein Fluid, insbesondere Wasser in das Tiefengestein injiziert wird, in den Rissformationen in den superkritischen Zustand überführt und durch wenigstens einen weiteren als Produktionsschacht betriebenen Bohrlochschacht aus dem Tiefengestein gefördert wird und wonach das superkritische Fluid in eine Kohlenstofflagerstätte injiziert wird, Kohlenstoffverbindungen in der Kohlenstoff- Lagerstätte durch das superkritische Fluid gelöst und im Fluid an die Oberfläche transportiert werden.
So kann erfindungsgemäß superkritisches Fluid (SC-GeoSteam) aus dem Geo- Wärmetauscher (SSB) in die Kohlenstofflagerstätte zur Produktion von Kohlenstoffverbindungen injiziert werden.
Dabei wird unter SC-GeoSteam bei Wasser als Fluid superkritisches Wasser bzw. Wasserdampf verstanden und unter SSB ein Supercritical-Subsurface Boiler, also ein Geo-Wärmetauscher, der derart tief in der Erdkruste liegt, dass das Wasser dort in superkritischer Phase vorliegt, bzw. in eine solche Phase übergeht.
Es kann hierbei bevorzugt vorgesehen werden, dass das superkritische Fluid, welches aus dem Geo-Wärmetauscher über den wenigstens einen Produktionsschacht gefördert wird, gar nicht erst bis zur Erdoberfläche gefördert wird, sondern auf direktem Weg aus dem wenigstens einen Produktionsschacht in eine Kohlenstoff-Lagerstätte gefördert wird. Hierfür wir bevorzugt der Produktionsschacht direkt durch die Lagerstätte gebohrt. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass superkritische Fluid zunächst bis an die Oberfläche zu fördern und anschließen in die Lagerstätte zu injizieren, z.B. durch bestehende oder auch neu geschaffene Feldbohrungen.
Erfindungsgemäß werden mindestens ein SuperTief-Bohrschacht bevorzugt zwei oder mehr SuperTief-Bohrschächte zur vollständigen in-situ Ausschöpfung einer Kohle- oder Kohlenwasserstofflagerstätte niedergebracht. SuperTief-Bohrschächte mit einer produktionsfertigen Druckgussverschalung bei einem lichten Durchmesser von bevorzugt 0,4 m - 0,9 m reichen in Tiefen, insbesondere in Tiefen von 10 bis 20 km, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und das heiße Gestein bevorzugt Temperaturen von 5000C - 7000C erreicht. Die SuperTief-Bohrungen werden bevorzugt so geführt, dass im Schachttiefsten die Bohrungen von einander entfernt liegen, insbesondere mindestens 1000 m entfernt und untereinander durch horizontal übereinander liegende, insbesondere über einen Kilometer lange, und insbesondere elliptische Rissformationen, die als Aufheizflächen dienen, verbunden sind.
Solche Aufheizflächen können im heißen Gestein z.B. nach dem bekannten Hydro- Frac Verfahren unter Wasserhochdruck erstellt werden, so dass ein großer Geo- Wärmetauscher (SSB - Sub Surface Boiler) im heißen Tiefengestein entsteht. Die Ausdehnung der durch Hydro-Frac erzeugten bevorzugt ellipseηförmigen Aufheizflächen im heißen Tiefengestein ist proportional zum Bohrlochdurchmesser, insbesondere aber zum erzeugten Wasserhochdruck, womit die Druckstabilität der Bohrlochverschalung die Rissflächenausdehnung bestimmt und zur kritischen Größe bei der Schaffung von SSB (Geo Wärmetauscher) in großer Tiefe und mit großer Ausdehnung wird, da enorme Fluide-Drucke zum Aufbau eines SSB notwendig sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtung zur optimalen Ausschöpfung von Kohlenstoff-Ressourcen mit einem angestrebten Ausschöpfungsgrad von 80% und mehr durch SC-GeoSteam-Injection geht den umgekehrten Weg wie beim zuvor aufgezeigten ,SSB als Hydrierwerk'.
Durch SC-GeoSteam-Injektion in das Kohlenstofflager - wie Ölfeld oder Kohleflöz - werden diese zu Geo-Reaktoren in denen sämtliche Kohlenstoffverbindungen durch SC-GeoSteam gelöst und im Fluid nach oben transportiert werden.
Die wichtigsten Einsatzmethoden zur optimalen Ressourcengewinnung sollen anhand unterschiedlicher Kohlenstofflagerstätten beschrieben und an der Schemazeichnung (Fig. 1) grundsätzlich erläutert werden.
Anwendungsbeispiel I. .Erschöpftes' Ölfeld:
Wie die Abb. I. zeigt, ist der Ölvorrat eines ölfelds in einem porösen Gesteinshorizont gefangen, der von einer undurchlässigen Gesteinsschicht überlagert ist. Gleichzeitig ist die poröse ölführende Gesteinsschicht unterhalb des Öls wassergefüllt, so dass das Öl sozusagen auf dem Wasser schwimmt. Mit Tiefe und Temperatur der Öllagerstätte erhöht sich der Druck und die Dünnflüssigkeit des Öls.
Die Druckerhöhung entsteht dadurch, dass die leichtflüchtigen ölanteile als Gas eine Gaskappe oberhalb des Öls bilden, bzw. im Öl als Gas gelöst sind, andererseits erhöht sich der Druck durch die Wärmeausdehnung des Wasserhorizonts unterhalb des Öllagers. Eine Öllagerstätte mit dünnflüssigem öl braucht nicht gepumpt werden, sondern fördert unter Eigendruck. Mit der Förderdauer nimmt der Druck schließlich ab, es kommt zur Entgasung des Öls, so dass nur über Pumpen weiter gefördert werden kann. Gleiche Bedingungen gelten in der Regel auch für öl mit API-Werten unter 22°.
Öl, das aufgrund seiner hohen Viskosität nicht mehr oder nur schwer zu pumpen ist, wird nach Stand der Technik durch Einpumpen von Gas oder Dampf dünnflüssig oder zumindest förderfähig gemacht. Die Kosten für Dampf liegen sehr hoch, da ein Drittel des so gewonnenen Öls zur Dampfproduktion verbrannt wird und deshalb zusätzlich ernsthafte Umweltschäden verursacht. Neuerdings wird auch sequestriertes CO2 zur Druckerhöhung in Ölfelder eingepumpt, wobei die Produktionsgesamtkosten deutlich über $50/barrel liegen.
Durch diese EOR- (enhanced oil recovery) Maßnahmen bleibt die Ausschöpfungsrate allerdings noch deutlich unter 50%.
Bei erschöpften Ölfeldern wird erfindungsgemäß eine Oberflächen-Injektion durchgeführt, ausgehend von den vorhandenen Bohrlöchern des Ölfeldes, wobei beispielsweise auf eine Feldinjektionsbohrung (injection-well) wenigstens eine, bevorzugt drei Feldproduktionsbohrungen (production-well) kommen. Für die benötigte SC-GeoSteamanlage sind je nach Größe des auszubeutenden Feldes mindestens eine aber bevorzugt zwei oder mehr SuperTief-Bohrschächte und ein entsprechend großer Geowärmetauscher bzw. mehrere Geowärmetauscher notwendig, die zentral im auszubeutenden Ölfeld oder ölfeldsektor zu erstellen sind. Z.B. hat eine SC-GeoSteamanlage mit drei SuperTiefbohrschächten bei je z.B. 40 cm Durchmesser und einem Geospeicher mit einem erschlossenen Volumen von z.B. 10 km3 eine Wärmeleistung von 2000MWth bei einem Produktionsvolumen an SC-GeoSteam von 5 m3/sec bei 600°C/600 bar oder etwa 1 to/sec.
Über wärmeisolierte Hochdruckleitungen kann das superkritische Fluide von dem wenigstens einen, ggfs mehreren Produktionsschächten der SC.Geosteam-Anlage direkt über die Feldinjektionsbohrung (jnjection-wells1) ins Ölfeld eingepresst und das Öl unter Wärme- und Druckeinwirkung aus dem ölführenden Gestein ausgetrieben werden. Mit zunehmender Injektionsdauer erhöht sich die Temperatur im Reservoir derart, das die starke Kohlenwasserstofflöslichkeit des SC-Fluides bereits zu vorraffinierten Produkten führt.
Zur Raffinierung vor Ort kann ein zusätzlich notwendiger Prozessdampf- und Strombedarf aus der SC-GeoSteamanlage gewonnen werden.
Nach Ölabtrennung z.B. durch Raffinierung kann das GeoFluide samt Restwärme über den Injektionsschacht der GeoSteam-Anlage zurück in den Geospeicher zur erneuten Aufheizung, insbesondere ohne eine aufwendige Reinigung durchlaufen zu müssen.
Durch diese Verfahrens-Variante kann eine Ausschöpfungsrate von 80% erreicht werden.
Anwendungsbeispiel II. Neues oder großes ölfeld
Zur vollständigen Ausschöpfung eines großen Ölfeldes oder Ölfeldsektors z.B. mit einer Ausdehnung von 5 x 20 km soll erfindungsgemäß für die Feldinjektions- und Feldproduktionsbohrungen ein Horizontalbohrverfahren zum Einsatz kommen, mit der gegenwärtig 10 km lange Horizontalbohrungen erstellt werden können. Die Figur 1 beschreibt dieses Beispiel.
Die erforderliche SC-GeoSteamanlage z.B. mit drei SuperTiefbohrschächten bei z.B. je 40 cm Durchmesser und einem (SSB)Geospeicher z.B. mit einem erschlossenen Volumen von 10 km3 hat eine Wärmeleistung von 2000MWth bei einem Produktionsvolumen an SC-GeoSteam von 5 m3/sec bei 600°C/600 bar oder etwa 1 to/sec. (FIG.1)
Der Geo-Wärmetauscher liegt tief unterhalb des zu erschließenden Feldes, zentral zwischen den Stirnflächen des Feldes, in deren Mitte an der Oberfläche die Raffinerie steht. Die drei SuperTiefbohrschächte können die Raffinerie z.B. wie ein Dreigestirn umgeben, wobei ein Produktionsschacht dicht neben der Raffinerie positioniert ist.
Von der z.B. 5 km langen Mittelachse des zu erschließenden Feldes werden zu beiden Seiten der Mittelachse z.B. 10 km lange Horizontalbohrungen in definierten Abständen durch das z.B. 100 km2 große Ölfeld geführt, bis das Feld erschlossen ist. Parallel zur Mittelachse verläuft eine z.B. 5 km lange Druckleitung als Verteiler für SC-GeoSteam, an den die Horizontalbohrungen angeschlossen sind. Parallel dazu verlaufen an den Stirnflächen des Feldes zwei entsprechende Sammler in denen die Horizontalbohrungen münden und mit der Raffinerie über eine Sammlerrohrleitung verbunden sind.
Nachfolgend werden weitere erfindungsgemäße Konstellationen und Produktionsvarianten beschrieben :
II. a Die Horizontalbohrungen werden unterhalb der ölführenden Gesteinsschicht durch den wasserführenden Horizont geführt, (s. Abb. 1). Vom Verteiler zu den Sammlern wird der SC-GeoSteam über die Horizontalbohrung unterhalb des ölfeldes injiziert und vom Sammler wieder in den Injektionsschacht der GeoSteam-Anlage geführt, womit der geschlossene Kreislauf mit Aufheizung des Fluides im SSB wieder beginnt. Auf diese Weise wird das Ölfeld von unten aufgeheizt.
Um eine gleichmäßige Aufheizung des Feldes zu erzielen, können Verteiler und Sammler auch im Doppelpack installiert werden, so das benachbarte Horizontalbohrungen jeweils in Gegenrichtung von SC-GeoSteam durchströmt werden.
Das Öllager wird durch den aufgeheizten Wasserhorizont so gleichmäßig aufgeheizt, der Druck im Reservoir steigt und kann über Horizontalbohrungen durchs öllager unter Eigendruck gefördert werden, oder bei alten .erschöpften' Feldern werden die vorhandenen Vertikalbohrungen zur Förderung genutzt und zur Raffinerie geführt. Auf diese Weise wird das gesamte Öl aus dem Speichergestein so zusagen ausgekocht, so dass eine .Ausölung' über 90% (OIP recovery-rate) möglich wird.
II. b Die Horizontalbohrungen werden wie unter II. a beschrieben, nicht durch das wasserführende Speichergestein geführt, sondern mitten durch das ölführende Speichergestein. Der über die Verteiler ins Öllager injizierte SC-GeoSteam und dessen starke Kohlenwasserstofflöslichkeit führt zu vorraffinierten Produkten, die über die Sammler zur Raffinerie geführt werden.
Die derart durch ein Kohlenstoff lager geführten Horizontalbohrungen bleiben unverrohrt oder sind mit einem Doppelrohr versehen, wobei das innere Rohr als Injektionsrohr ausgelegt ist und das äußere Rohr als Produktionsrohr ausgelegt ist, über das unter Eigendruck das im Fluide gelöste Gas und Öl gefördert wird.
Im Laufe der Produktionsdauer steigt die Temperatur durch den ständigen Injektionskreislauf unter hohem Produktionsdruck mit SC-GeoSteam so stark an, dass auch das Öllagerfluid superkritisch wird. Unter superkritischen Bedingungen wird das SC-GeoFluid in alle Bereiche des Öllagers vordringen und alles Öl wird in Lösung gehen.
Dieses Fluide mit zu 100% gelösten Kohlenwasserstoffen kann so einfach durch definierte Druckreduzierung in unterschiedlichen Fraktionen getrennt werden.
Diese erfindungsgemäße Art des Raffinierens kann bereits vom Produktionsstart an erfolgen, in dem das im Sammler zur Raffinerie geführte Fluide extern oder intern durch zugeführten SC-GeoSteam superkritisch wird.
II. c Mit gleicher Methode können erfindungsgemäß auch Gas- Ölsand-, Bitumen- und Schweröllager oder auch Ölschiefer ausgeschöpft werden, wenn sie nicht zu dicht an der Oberfläche liegen.
SC-GeoSteam mit hohen Temperaturen und Arbeitsdrucken leistet gute Frac-Arbeit, so dass das Speichermedium schnell und gründlich aufgeschlossen wird. Die Kunst der oberflächennahen Kohlenwasserstoff lager-Ausbeute mit SC-GeoSteam, wie beispielsweise in Ölsand-Lagerstätten besteht vor allem darin, einen gleichmäßig fortschreitenden in-situ Abbau zu betreiben, ohne das es im Deckgebirge zu Einbrüchen oder Druckausbrüchen kommt.
Gegenwärtig wird der in-situ Abbau in ölsandlagern nach dem SAGD-Verfahren (Steam-assisted gravity drainage) durchgeführt. (Abb. 2) In der oberen Horizontalbohrung wird Dampf injiziert und in der unteren Horizontalbohrung das unter Schwerkraft einfließende Öl gefördert.
Diese und die direkt an der Oberfläche anstehenden Kohlenwasserstofflager die bereits heute bevorzugt im Tagebau betrieben werden, wie die ölsandproduktion in Kanada, beeinträchtigen gegenwärtig durch ihren hohen Energieverbrauch für die Dampf- und Stromproduktion und der damit verbundenen enormen Schadstoffbelastung durch Verbrennungsprodukte, die borealen Gebiete Kanadas und verstärken die Welt-Klimabelastung durch hohen CO2-Ausstoß. Auch die Wasserbelastung und der hohe Verbrauch durch offene Kreisläufe wird zum ernsthaften Problem. Mit erfindungsgemäßem Einsatz von SC-GeoSteam werden die hohen
Brennstoffkosten samt Verbrennungsanlagen dafür eingespart und die durch
Verbrennung entstehenden Abgasprobleme entfallen.
Wasser wird in geschlossenen Kreisläufen über den SSB (13) GeoSpeicher geführt und im superkritischen Fluide werden alle hochtoxische chemische Verbindungen zersetzt.
Da die SC-GeoSteamanlagen langlebiger sind als die auszuschöpfenden Felder oder Kohlenwasserstofflager, ist bei ihrer Platzierung erfindungsgemäß darauf zu achten, dass ein optimal großes Gebiet erschlossen werden kann. Am einfachsten lässt sich das Equipment eines ausgeschöpften Ölfeldbereichs weiter nutzen durch seitliche Verlängerung der Verteiler und Sammler in benachbarte Ölfeldbereiche und durch Niederbringung von Horizontalbohrungen in diese neu zu erschließenden ölfeldpartien.
Je nach Lage und Aufbau des Kohlenwasserstofflagers kann der Abbau wie zuvor beschrieben erfolgen oder auch mit sternförmiger Anordnung der Horizontalbohrungen, wobei benachbarte sternförmige Systeme tief ineinander greifen können.
II. d Von besonderem erfindungsgemäßem Interesse ist auch die Erschließung tiefliegender Kohleflöze durch SC-GeoSteam-Injection, die bergmännisch nicht erschlossen werden können.
Wie unter II. b beschrieben werden Horizontalbohrungen direkt durchs Flöz geführt und aus der Kohle unter dem hohen Druck und der hohen Kohlenwasserstoff- löslichkeit von SC-GeoSteam alle Fraktionen bis auf den reinen Kohlenstoff ausgewaschen wobei das entstandene Fluid an der Oberfläche durch Druckentlastung einfach zu raffinieren ist.
Der verbliebene reine Kohlenstoff ist wie Aktivkohle oder Koks ein wertvolles Produkt für die Hütten- und Chemieindustrie.
Durch Niederbringung eines Produktionsschachts nach dem Magnetgleiter- Metallschmelze-Bohrverfahren kann erfindungsgemäß der Kohlenstoffkoks nach dem Fluid-Miningverfahren gefördert werden und erspart damit teuere und die Umwelt belastende Kokereien und das zeit- und kostenaufwendige Auffahren von Schachtanlagen und Untertageanlagen.
Durch die erfindungsgemäße Zugänglichkeit von tiefliegenden Kohlelagern werden die erschließbaren Kohlevorräte erheblich erhöht und die zuvor beschriebene Kohlehydrierung mit SC-GeoSteam vermehrt und verlängert das Treibstoffangebot für nachfolgende Generationen.
Nach Ausschöpfung der Kohle- und Kohlenwasserstofflager sind die SC- GeoSteam- anlagen zu SC-Stromkraftwerken auszubauen und/oder als SSB-CO2-Reaktoren zu nutzen.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Demonstrationsablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vorrichtungen zur SC-GeoSteam Nutzung mit lnjektionsschacht(7), Produktionsschächte (8) und SSB (Geospeicher 13), mit SC-Geo-Steam-Injection (11) in den Verteiler (4) und über die Horizontalbohrungen (2) in ein Kohle- oder Kohlenwasserstofflager (1). Das kohlenwasserstoff-angereicherte Fluide geht in Pfeilrichtung(offener Pfeil) über die Sammler-Transportleitung (6) zur Raffinerie (3). Das nach der Raffinierung verbliebene Fluid (12) wird dem geschlossenen Geo- Primärkreislauf über den Injektionsschacht (7) dem SSB Geospeicher (13) wieder zugeführt.
Der Geo-Primärkreislauf ist ein geschlossener Naturzwangskreislauf und durch hinten geschlossene Pfeile gekennzeichnet. Der erfindungsgemäße Sekundär- und Produktionskreislauf, der durch das Kohle- bzw. Kohlenwasserstofflager (1) zur Raffinerie (3) führt, ist durch hinten offene Pfeile gekennzeichnet.
Der erfindungsgemäße Sekundärkreislauf wird hier direkt aus den Produktionsschächten (8) mit SC-GeoSteam beliefert, wobei Produktionsschächte (8) über Verteiler (4) und Horizontalbohrungen (2) bis zur Lagerstätte (1) einen Druckverbund aus druckstabilen Rohren bilden und die Horizontalbohrungen(2) erst in der Lagerstätte unverschalt sind, bzw. mit perforierten Rohren versehen sind. Der Übersicht halber sind nur vier Horizontalbohrungen (2) eingezeichnet, die ansonsten das gesamte zu erschließende und auszuschöpfende Feld (1) in entsprechenden Abständen von einander durchziehen.
Die Arbeiten zur erfindungsgemäßen Erschließung des auszuschöpfenden Feldes können wie folgt zeitlich parallel verlaufen.
Während die Raffinerie gebaut und die SuperTief-Bohrschächte zu erstellen sind, werden die Horizontalbohrungen durch das Kohlenwasserstoff- bzw. Kohlelager niedergebracht. Sinnvollerweise wird das Feld von der Mitte her erschlossen. Die Erschließung der 100 km2 großen Lagerstätte durch Horizontalbohrungen erfordert die Hauptzeit für die Erschließung. Sobald Raffinerie, SC-GeoSteamanlage einsatzfertig und die Primär- und Sekundär-Kreisläufe funktionsfertig installiert sind, beginnt der Produktionsprozess zur möglichst vollständigen Ausschöpfung der Lagerstätte über die bereits vorhandenen Horizontalbohrungen, die im Laufe der Produktionszeit für das ganze Feld vervollständigt werden.
Bevor die SC-GeoSteam-Injektion der Lagerstätte beginnt, werden die Horizontalbohrungen zweckmäßigerweise mit Wasser oder einem geeigneten anderen Fluid geflutet, damit ein gleichmäßiger Druck- und Temperaturaufbau in der Lagerstätte mit Injektionsbeginn erfolgen kann, ohne die Horizontalbohrungen an den Einlassen durch zu starke Druckdifferenzen zu zerstören bei gleichzeitiger Aufschließung durch HydroFrac.
Solange die Lagerstätte noch keine superkritischen Bedingungen erreicht hat, kann das produzierte, kohlenwasserstoffhaltige Fluide vor Eintritt in die Raffinerie durch direkte SC-GeoSteam-Injektion oder indirekte Wärmeübertragung in superkritischen Zustand versetzt werden, damit die Trennung der unterschiedlichen Fraktionen einfach durch spezifische Druckerniedrigung erfolgen kann.
Durch die kostengünstige Fraktionierung und den konkurrenzlos günstigen Strom und Prozessdampf lassen sich die fraktionierten Produkte in der Raffinerie zu hochwertigen Chemieprodukten weiterverarbeiten und preiswert am Markt anbieten. Die Figur 3 zeigt in dem schematisierten Zustandsdiagramm die hervorragenden Eigenschaften von superkritischem Wasser (SCW)1 wie es im erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorrichtungen zum Einsatz kommen kann.
Das Ende der Koexistenzlinie Wasser/Wasserdampf wird im kritische Punkt KP bei p = 221 bar und T = 374°C erreicht. Oberhalb dieses Punktes liegt Wasser als homogene Fluidphase vor. Das Diagramm zeigt weiterhin den Tripelpunkt TP sowie die verschiedenen Phasen, nämlich l:fest, II: flüssig, III: gasförmig und IV:überkritisch bzw. superkritisch.
Die Änderungen der hier wesentlichen physikalischen Eigenschaften beim Übergang in dieses Gebiet zeigt Figur 3 unten in Abhängigkeit von der Temperatur T bei einem konstanten Druck von p = 400 bar.
Man sieht im Diagramm a) eine starke Abnahme der Viskosität η x 10-6 [kg/sm], im Diagramm b) eine moderate Abnahme der Dichte p[g/ml] sowie im Diagramm c) eine signifikante Abnahme der Dielektrizitätskonstante ε. Die geringen Werte der Dielektrizitätskonstante ε und als Folge davon die starke Verminderung der Wasserstoffbrückenbindungen verursachen zusammen mit der Abnahme der Teilchendichte eine hohe Löslichkeit für unpolare Stoffe, wie organische Verbindungen und Gase (02, N2, CO2) so dass Kohlenwasserstoffe im Temperaturbereich von 5000C vollständig in superkritischem Wasser gelöst werden. Die Kohlenwasserstofflöslichkeit zeigt schematisch das Diagramm d).
Kohlenwasserstoffe kommen im supertiefen Bereich kaum vor und stehen hier nicht zur Diskussion. Wichtiger ist im erfindungsgemäßen Verfahren die Tatsache, dass die Löslichkeit anorganischer Stoffe - schematisch gezeigt in Diagramm e) oberhalb des kritischen Punktes auf Null geht. Die hohe Löslichkeit von Salzen im unterkritischen Bereich als ernstes Korrosionsproblem bei herkömmlicher geothermer Energiegewinnung ist oberhalb des kritischen Punktes mit einem Schlag beseitigt. Es werden keine Salze aus dem Gestein mehr gelöst und im Fluid vorhandene Salze werden ausgefällt, so dass ein salzfreies Fluide vorliegt. Produktionsschächte samt Anlageninventar werden nicht durch Salze angegriffen oder beeinträchtigt.
Von besonderem Vorteil ist auch die starke Abnahme der Viskosität, dadurch wird die Reibung im Geo-Wärmetauscher (SSB)Supercritical Subsurface Boiler drastisch reduziert. Superkritisches Wasser dringt unter dem hohen statischen Druck in die kleinsten Risse und durchdringt jedes Gestein sogar entlang der Kristallflächen. Desgleichen wird auch die Reibung an den Rohrleitungen und im Produktionsschacht minimiert, wodurch eine hohe Durchflussgeschwindigkeit und minimale Reibungsverluste zu realisieren sind. Die Reibung des Wassers unter superkritischen Bedingungen wird um den Faktor 1000 kleiner und superkritisches Fluid strömt im SSB -GeoWärmetauscher durch die kleinsten Risse im Tiefengestein bereits unter dem hydrostatischem Druck der Kaltwassersäule des Injektionsschachts und der Scheinwiderstand im SSB geht gegen Null.
Gleichzeitig wird der Wärmeübergang bei superkritischem Wasser erhöht. So wird bewirkt, dass durch die drastische Reduzierung der Viskosität im superkritischen Fluid die Reibung beim Aufsteigen und Durchfließen des superkritischen Fluids in den Produktionsschächten bei den großen Bohrlochdurchmessern zu vernachlässigen ist.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vorrichtungen zur optimalen Ausschöpfung und Nutzung von Kohlenstoff-Ressourcen wie Ölfelder, ölsande, Ölschiefer, Kohlelager, durch Einsatz von SC-GeoSteam-Injection über SuperTief- Bohrschächte nach dem Metallschmelze-Bohrverfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren und CO2 als Rohstoffbasis für eine Kohlenwasserstoff-Kreislaufwirtschaft über SC-GeoSteam als Primärenergie im SSB(Supercritical Subsurface Boiler) als .Hydrieranlage1, sind nachfolgend aufgeführt.
1. Der Einsatz von SC-GeoSteam zur optimalen Ausschöpfung von Kohlenwasserstoff-Lagerstätten führt zur Verdreifachung der gegenwärtig bekannten, förderfähigen Weltölreserven.
2. Die Perspektive auf SC-GeoSteam-Injection allein wird die gegenwärtige Ölspekulation bremsen und den Ölpreis auf ein bezahlbares Niveau halten.
3. Durch Einsatz von SC-GeoSteam-Injection bei der Ölsand und Schweröl- Gewinnung wird kein Ölanteil mehr zur Dampfproduktion verbrannt, der starke CO2- und Schadstoffausstoß beseitigt, die starke Umwelt- und Klimabelastung aufgehoben, wobei die Kosten für Brennstoffe und Brennstoffanlagen entfallen.
4. Im Gegensatz zur bekannten in-situ Steam-Injection nach dem SAGD- Verfahren benötigt das erfindungsgemäße Verfahren nicht jeweils zwei übereinander liegende Horizontalbohrungen durch das zu erschließende Kohlenstoff-Lagersstätte (Injektions- und Produktionsbohrung) sondern nur eine Bohrung mit einer Produktionslänge von gegenwärtig bis zu 10 Km.
5. Die durch ein Kohlenstofflager geführten Horizontalbohrungen sind nur mit einem Injektionsrohr, mit einem Doppelrohr(innen Injektionsrohr und außen Produktionsrohr) oder ganz ohne Metall-Injektionsrohr zu betreiben.
6. Durch SC-GeoSteam-Injection kann allein aus den 100 größten Ölfeldern der Welt, die alle erschlossen aber erschöpft oder ihr Produktionsmaximum überschritten haben, noch mal soviel Öl gewonnen werden, wie die Menschheit insgesamt zuvor an Öl bereits verbraucht hat.
7. Der Einsatz von SC-GeoSteam im Fluide-Mining-Verfahren insbesondere in tiefliegenden Kohlelagern, die bergmännisch nicht zu erschließen sind, vergrößert die Weltkohlevorräte erheblich bei Reduzierung der Produktionskosten, Oberflächenbeanspruchung durch Abraumhalden und Bergschäden.
8. Die Auskohlung von Kohlelagerstätten ohne bergmännischen Einsatz durch SC-GeoSteam im Fluide-Mining-Verfahren in Kombination mit Kohlehydrierung zu moderaten Treibstoffkosten macht die großen Treibstoffverbraucher und Inhaber der reichsten Kohlevorkommen der Welt - USA, China, Europa, Australien, wieder zu autarken TreibstoffVersorgern.
9. Die Auskohlung von Kohlelagerstätten ohne bergmännischen Einsatz durch SC-GeoSteam in Kombination mit Kohlehydrierung zur Treibstoffproduktion in-situ hinterlässt reine Aktivkohle oder Kokskohle, die im Fluide-Mining- Verfahren über niedergebrachte Schächte nach dem Metallschmelze- Bohrverfahren zu fördern ist und die künftig Hüttenindustrie, Carbon- und Chemieindustrie mit hochwertigem Koks oder Aktivkohle versorgt und kostenintensive und umweltbelastende Kokereien ersetzt.
10. Die Nutzung des gegenwärtigen Klimakillers CO2 als Grundstoff für die Kohlenwasserstoffproduktion durch SC-GeoFluide im SSB als natürliche Hydrieranlage zur Treibstoffgewinnung eröffnet den Weg für den Betrieb CO2-freier Automobile aller Art.
11. Das Recyceln von CO2 durch CO2-Sequestrierung und Transformierung durch SC-GeoSteam im SSB als Hydrierwerk zu Treibstoff macht CO2 vom kostspieligen Abfallprodukt zum wertvollen Energierohstoff.
12. SC-GeoSteam-lnjektion zur optimalen Ausschöpfung von Kohle- und
Kohlenwasserstoff-Lagerstätten sichert den Treibstoffbedarf für eine globale automobile Gesellschaft im 21. Jahrhundert und der Aufbau einer CO2- Kreislaufwirtschaft sorgt für eine klimaneutrale Nutzung.
Bezüglich sämtlicher Ausführungen ist festzustellen, dass die in Verbindung mit einer Ausführung genannten technischen Merkmale nicht nur bei der spezifischen Ausführung eingesetzt werden können, sondern auch bei den jeweils anderen Ausführungen. Sämtliche offenbarten technischen Merkmale dieser Erfindungsbeschreibung sind als erfindungswesentlich einzustufen und beliebig miteinander kombinierbar oder in Alleinstellung einsetzbar.
Legende: (Fig. 1 )
1. Kohle- und Kohlenwasserstofflager oder Teil-Feld einer Lagerstätte - Fläche = 5 x 20 km
2. Horizontalbohrung ins Kohle- und Kohlenwasserstofflager bzw. durch den wasserführenden Horizont unterhalb von Lagerstätten
3. Raffinerie
4. SC-GeoSteam-Verteiler zu den Horizontalbohrungen
5. Fluide-Sammler(Kohlenwasserstoff angereichertes Fluide)
6. Sammler-Transportleitung zur Raffinerie
7. Injektionsschacht zum SSB (Geospeicher)
8. Produktionsschächte für SC-GeoSteam
9. Breite des zu erschließenden Feldes(Stirnflächen)
10. Länge des zu erschließenden Feldes
11. SC-GeoSteam Zuleitung in den Verteiler
12. Abgearbeitetes Fluide zurück in den SSB (Geospeicher) 13.SSB(Supercritical Subsurface Boiler)
14. Feld-Mittellinie
15. Ellipsoid (doppelseitige Wärmetauscherflächen)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ausschöpfung fossiler Kohlenstoff-Lagerstätten, insbesondere Ölfelder, Ölsande, Ölschiefer und Kohlelager bei dem durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren mehrere, insbesondere drei Bohrlochschächte erstellt werden, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte (7,8) in Tiefen niedergebracht werden, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (7,8) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (15) verbunden werden, die einen Geo-Wärmetauscher (13) bilden, wobei dadurch eine Superkritische-Geo-Steam-Anlage gebildet wird, dass durch wenigstens einen als Injektionsschacht (7) betriebenen Bohrlochschacht (7) ein Fluid, insbesondere Wasser in das Tiefengestein injiziert wird, in den Rissformationen (15) in den superkritischen Zustand überführt und durch wenigstens einen weiteren als Produktionsschacht (8) betriebenen Bohrlochschacht (8) aus dem Tiefengestein gefördert wird und das superkritische Fluid in eine Kohlenstofflagerstätte injiziert wird, Kohlenstoffverbindungen in der Kohlenstoff-Lagerstätte durch das superkritische Fluid gelöst und im Fluid an die Oberfläche transportiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass über den wenigstens einen Injektionsschacht (7), den Geo-Wärmetauscher (13), sowie wenigstens einen Produktionsschacht (8) und der auszuschöpfenden Kohlenstoff-Lagerstätte (1) ein geschlossener Kreislauf gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Injektion in Feldinjektionsbohrungen vorgenommen wird und der Transport des Fluids an die Oberfläche über Feldproduktionsbohrungen erfolgt, insbesondere wobei als Feldinjektions- und Feldproduktionsbohrungen durch ursprüngliche Bohrungen der Lagerstätte (1) gebildet werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Superkritische-Geo-Steam-Anlage und eine Raffinerie (3) insbesondere in der Mitte eines auszuschöpfenden Feldes einer Kohlenstoff- Lagerstätte (1) angeordnet werden, insbesondere wobei ein Produktionsschacht (8) in die unmittelbare Nähe zur Raffinerie (3) gelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein auszuschöpfendes Feld mit Horizontalbohrungen (2) versehen wird und superkritisches Fluid über Verteiler (4) in die Horizontalbohrungen (2) injiziert und in Sammler (5) und über wenigstens eine Sammlertransportleitung (6) zur Raffinerie (3) geführt wird, von wo aus das von Kohlenwasserstoffe separierte Fluid wieder zurück in den Injektionsschacht (7) der Superkritische-Geo- Steam-Anlage fließt und der Kreislauf geschlossen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Raffinerie (3) mit hohem Druck angelandeten im superkritischen Fluid gelösten Kohlenwasserstoffe durch Druckreduzierung aus dem Fluid separiert und raffiniert werden.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Raffinerie (3) geführte Fluid, wenn es noch nicht oder nicht mehr superkritisch ist, durch superkritisches Fluid mittelbar und/oder durch Direktinjektion als Bypass aus den Produktionsschächten (8) in den superkritischem Zustand versetzt wird und der Raffinerie so zur Verarbeitung zur Verfügung steht.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raffinerie (3) mit Strom und/oder Prozessdampf über eine Kombination aus Superkritischem-Wärme-Kraftwerk und Druckwasser- Kraftwerk versorgt wird, die ihrerseits aus den Produktionsschächten (8) der Superkritischen-Geo-Steam-Anlage gespeist werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter den hervorragenden Eigenschaften von superkritischem Wasser, insbesondere der hohen Wärmekapazität, hohen Druck, hohe Kohlenwasserstofflöslichkeit, minimale anorganische Löslichkeit und niedrige Viskosität, eine Kohlenstofflagerstätte, ausgehend von den niedergebrachten Horizontalbohrungen (2) bzw. Vertikalbohrungen, im Laufe der Produktionszeit vollständig aufgeschlossen werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochflüchtigen Kohlenwasserstoffe unter Druck- und Temperaturerhöhung in Folge der Injektion von superkritischem Fluid in den oberen Teil der Lagerstätte wandern und dort als Gas gefördert werden.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Injektion von superkritischem Fluid erstellten Horizontalbohrungen (2) bis zur Austritts- bzw. Eintrittsstelle in Kohlenstofflagerstätten (1), druckstabil verrohrt werden und zu Injektionsbeginn alle gleichzeitig mit superkritischen Fluid geflutet und/oder vorher mit Wasser geflutet werden, damit unter Fluiddruckaufbau der Lagerstättenbereich um und zwischen den Bohrungen durch HydroFrac- Rissbildung aufgeschlossen wird, wonach unter Aufrechterhaltung eines hohen Fluiddrucks in der Kohlenstofflagerstätte die Förderung des Kohlenwasserstoff-Fluids über die Produktionsbohrungen startet, bis im Laufe der Produktionsdauer sich ein superkritischer Zustand im geförderten Kohlenwasserstoff-Fluid einstellt.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalbohrungen (2), die durch eine Kohlenstofflagerstätte (1) geführt werden mit einem perforierten Injektionsrohr oder mit einem Doppelrohr mit einem inneren Injektionsrohr und äußeren Produktionsrohr versehen werden oder ganz ohne Metallverschalung zur Injektion und Produktion genutzt werden.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Injektion in Transport von superkritischem Fluid in alten erschöpften Ölfeldern vorhandene Vertikal-Bohrungen als Injektions- und Produktionsbohrungen in der Weise genutzt werden, dass beispielsweise drei oder vier umgebende Produktionsbohrungen durch eine Injektionsbohrung versorgt werden, insbesondere wobei die Injektionsbohrungen bis in den Wasser führenden Horizont des Speichergesteins vertieft werden.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur vollständigen Ausschöpfung von Ölfeldern durch Injektion von superkritischem Fluid Horizontalbohrungen durch den Wasser führenden Horizont unterhalb des auszuschöpfenden ölfelds bzw. Ölfeldbereichs getrieben werden, durch das superkritisches Fluid im geschlossenen Kreislauf von den Produktionsbohrungen(δ) über Verteiler (4) und Sammler (5) an den Stirnseiten (9) des Produktions-Feldes (1) zur Injektionsbohrung (7) fließt und das öl aus dem ölführenden Gestein ausgekocht wird, wobei die Ölproduktion unter Eigendruck über Vertikal- und/oder Horizontalbohrungen erfolgt und zur Raffinerie (3) geführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Kohlenwasserstoffen angereicherte, bereits aufgeheizte aber nicht superkritische Fluide aus der Kohlenstoff-Lagerstätte über die Sammler- Transportleitung nicht über die Raffinerie (3) läuft, sondern direkt wieder zurück über den Injektionsschacht (7) in den Geo-Wärmetauscher geführt wird, wo das Kohlenwasserstoff-Fluid unter der starken Kohlenwasserstoff- Löslichkeit des superkritischen Fluids, insbesondere Wassers insbesondere zu 100% gelöst wird und unter dem freien Wasserstoff im Geo- Wärmetauscher (13) zum Teil zu Kohlenwasserstoff-Verbindungen, insbesondere CH4 katalysiert und im weiteren Kreislauf die Kohlenwasserstoffe am Kopf der Produktionsschächte(β) in einer Separationsanlage zusammen mit Wärme in einem SC-Kraftwerk entzogen werden.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Injektionsschacht (7) zentral im auszuschöpfenden Feld liegt und die Produktionsschächte (8) mit je einer Raffinerie (Separationsanlage und SC-Kraftwerk) an den Feld-Stirnseiten (9) des Produktionsfeldes (1) positioniert werden, insbesondere wobei die Verteiler und entsprechend die Sammler zur Mittellinie (4) des Feldes (1) verlegt werden, insbesondere wobei die z.B. 20 km auseinander liegenden Produktionsschächte (8) durch eine etwa 60° Neigung mit dem Geo-Wärmetauscher (13) im Tiefengestein zentral unter dem Produktionsfeld und dem Injektionsschacht (7) verbunden werden.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung einer Lagerstätte mittels superkritischem Fluid benachbarte Horizontalbohrungen (2) gegenläufig durchströmt werden, insbesondere indem sowohl an der Mittellinie (14) des Feldes (1) wie auch an den Stirnseiten (9) ein Verteiler (4) und Sammler (5) installiert ist.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere die Superkritische-Geo-Steam-Anlagen insbesondere in sehr großen, ausgedehnten Lagerstätten (1) in Reihe gebaut werden, insbesondere wobei nach Ausschöpfung eines Feldes, die Produktion von superkritischem Fluid aus einem zugehörigen Geo-Wärmetauscher (13) für die Ausschöpfung benachbarter Felder eingesetzt wird.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die superkritische-Geo-Steam-Anlagen insbesondere in sehr großen, ausgedehnten Lagerstätten platziert werden, dass nach Ausschöpfung eines Feldes (1) durch seitliche Verlängerung der Verteiler (4) und Sammler (5) sowie entsprechender Niederbringung von Horizontalbohrungen(2) in erweiterten Feldabschnitten die Lagerstättenausbeute mit dem gleichen Equipment fortgesetzt wird.
20. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Superkritische-Geo-Steam-Anlage nach Ausbeutung einer Lagerstätte (1) als Kraftwerk zur Strom- oder Prozessdampfproduktion weiter genutzt wird und/oder deren Geo-Wärmetauscher als , Natur-Hydrierwerk1 und/oder als Klärwerk für hochgiftige Chemikalien eingesetzt wird.
21. Verfahren zur Ausbildung eines CO2 Kreislaufs bei dem durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren mehrere, insbesondere drei Bohrlochschächte erstellt werden, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte (7,8) in Tiefen niedergebracht werden, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (7,8) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (15) verbunden werden, die einen Geo-Wärmetauscher (13) bilden, und sequestriertes C02 oder Kohlenstoffe, insbesondere von CO2- Erzeugern gesammeltes CO2, als Rohstoffbasis mit superkritischen Fluid hydriert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass im Geo- Wämnetauscher (13) über natürlich vorhandene und/oder zugefügte Katalysatoren, zugeführte Kohlenstoffe und/oder CO2 zu hochwertigen Kohlenwasserstoffverbindungen insbesondere CH4 katalysiert werden.
23. Vorrichtung zur Ausschöpfung fossiler Kohlenstoff-Lagerstätten, insbesondere Ölfelder, Ölsande, Ölschiefer und Kohlelager umfassend mehrere, insbesondere drei durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren erstellte Bohrlochschächte, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Superkritische-Geo-Steam- Anlage gebildet ist durch Bohrlochschächte (7,8) , die in Tiefen niedergebracht sind, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (7,8) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (15) verbunden sind, die einen Geo-Wärmetauscher (13) bilden und wobei mit der Anlage das superkritische Fluid in eine Kohlenstofflagerstätte (1) injizierbar ist, mit welchem in der Kohlenstoff-Lagerstätte (1) Kohlenstoff-Ressourcen lösbar und an die Oberfläche transportierbar sind wobei zur Bildung von superkritischen Fluid durch wenigstens einen als Injektionsschacht (7) betriebenen Bohrlochschacht (7) ein Fluid, insbesondere Wasser in das Tiefengestein injizierbar ist, in den Rissformationen (15) in den superkritischen Zustand überführbar ist und durch wenigstens einen weiteren als Produktionsschacht (8) betriebenen Bohrlochschacht (8) aus dem Tiefengestein förderbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass über den Geo-Wärmetauscher (13) ein geschlossener Zwangskreislauf zur Ausschöpfung der Kohlenstoff-Lagerstätte (1) besteht, der mit Injektion von superkritischem Fluid (11) aus wenigstens einem Produktionsschacht (8) startet, über den Verteiler (4) und die Horizontalbohrungen (2) in die Sammler (5) und Sammlertransportleitung (6) zu einer Raffinerie (7) führt und nach Separierung der Kohlenwasserstoffe in der Raffinerie das verbliebene Fluide wieder zurück in den Injektionsschacht (7) führt.
25. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Raffinerie (3) aus dem mit hohem Druck angelandete superkritischen Fluid durch Druckreduzierung die Kohlenstoffverbindungen separierbar und raffinierbar sind.
26. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass superkritisches Fluid über einen Bypass mittelbar oder als Direktinjektion aus dem wenigstens einen Produktionschacht (8) in das zur Raffinerie (3) geführte, mit Kohlenwasserstoffen angereicherte Fluide injizierbar ist, wenn es noch nicht oder nicht mehr superkritisch ist, insbesondere damit in der Raffinerie (3) jederzeit ein in superkritischem Zustand angelandetes Vorprodukt zu separieren und zu raffinieren ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom und Prozessdampfversorgung der Raffinerie (3) mit dem gleichen superkritischen Fluid erfolgt.
28. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalbohrungen, die durch eine Kohlenstofflagerstätte geführt sind mit einem perforierten Injektionsrohr oder mit einem Doppelrohr (Injektionsrohr innen - Produktionsrohr außen) versehen sind, oder ganz ohne Metallverschalung zur Injektion und Produktion genutzt sind.
29. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung einer Lagerstätte (1) mittels superkritischem Fluid durch niedergebrachte Horizontalbohrungen (2) erfolgt, dessen Durchströmung in den jeweils benachbarten Bohrungen gegenläufig erfolgt, insbesondere indem sowohl an der Mittellinie (14) des Feldes wie auch an den Stirnseiten (9) ein Verteiler (4) und Sammler (5) installiert ist.
30. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Superkritische-Geo-Steam-Anlage und die Raffinerie (3) in der Mitte eines auszuschöpfenden Feldes einer Lagerstätte angeordnet sind, wobei ein Produktionsschacht (8) in unmittelbarer Nähe der Raffinerie (3) liegt.
3 I .Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere in Reihe gebauten Superkritische-Geo- Steam-Anlagen aufweist.
32. Vorrichtung zur Ausbildung eines CO2-Kreislaufs umfassend mehrere, insbesondere drei durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren erstellte Bohrlochschächte, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrlochverschalung aus einem Guss aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte (7,8) in Tiefen niedergebracht sind, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (7,8) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (15) verbunden sind, die einen Geo-Wärmetauscher (13) bilden, und sequestriertes CO2 oder Kohlenstoffe, insbesondere von CO2- Erzeugern gesammeltes CO2, als Rohstoffbasis mit superkritischen Fluid hydrierbar ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass im Geo- Wärmetauscher (13) über natürlich vorhandene und/oder zugefügte Katalysatoren, zugeführte kohlenstoffhaltige Fluide und/oder injiziertes CO2 zu hochwertigen Kohlenwasserstoffen katalysierbar ist.
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