WO2011101228A2 - Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte Download PDF

Info

Publication number
WO2011101228A2
WO2011101228A2 PCT/EP2011/051280 EP2011051280W WO2011101228A2 WO 2011101228 A2 WO2011101228 A2 WO 2011101228A2 EP 2011051280 W EP2011051280 W EP 2011051280W WO 2011101228 A2 WO2011101228 A2 WO 2011101228A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
conductor
reservoir
guide
inductor
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/051280
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011101228A3 (de
Inventor
Norbert Huber
Dirk Diehl
Andreas Koch
Michael Koolman
Muris Torlak
Bernd Wacker
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to BR112012020495A priority Critical patent/BR112012020495A2/pt
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP11702606A priority patent/EP2507471A2/de
Priority to CA2790618A priority patent/CA2790618A1/en
Publication of WO2011101228A2 publication Critical patent/WO2011101228A2/de
Publication of WO2011101228A3 publication Critical patent/WO2011101228A3/de

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/001—Cooling arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/006—Combined heating and pumping means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
    • E21B43/2408—SAGD in combination with other methods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • E21B43/305—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a plant for the in situ recovery of a carbonaceous substance from an underground deposit with reduction of its viscosity.
  • a device is used in particular for the promotion of
  • SAG steam assisted gravity drainage
  • water vapor which may be added to the solvent, is pressed under high pressure through a tube extending horizontally within the seam.
  • the heated, molten and detached from the sand or rock bitumen or heavy oil seeps to a second about 5 m deeper located pipe through which the promotion of the liquefied bitumen or
  • Production pipe is dependent on reservoir geometry.
  • the steam has to fulfill several tasks at the same time, namely the introduction of heating energy for
  • the SAGD process starts by introducing steam through both pipes, for example for three months, in order first to liquefy the bitumen in the space between the pipes as quickly as possible. Thereafter, the steam is introduced only through the upper tube and the promotion through the lower tube can begin.
  • Patent application DE 10 2007 036 832 AI described a device in which parallel inductor or electrode arrangements are present, which are connected above ground to an oscillator or inverter.
  • German patent applications In the older, German patent applications
  • resistive heating between two electrodes may additionally be carried out.
  • Induktorschreiben energized in various geometric configurations to heat the reservoir inductively. In this case, it is assumed within the reservoir of a constant distance of the inductors, resulting in homogeneous electrical
  • a variation of the heating power along the inductors can, as described in the earlier applications, be carried out specifically by sectionwise injection of electrolytes, whereby the impedance is changed. This sets accordingly
  • a device for conveying a hydrocarbon-containing substance, in particular bitumen or heavy oil is provided from a reservoir, wherein the
  • Reservoir with heat energy to reduce the viscosity of the substance can be acted upon, including at least one
  • Conductor loop for inductive energization as electrical / electromagnetic heating of the reservoir is provided, wherein a conductor - an inductor - the conductor loop in is surrounded at least a portion of a liquid guide.
  • no introduction of steam via the liquid guide is provided.
  • a combination may additionally be advantageous with the SAGD method, for example the cooling of the inductor according to the device according to the invention and the introduction of steam via a further tube or a further tube.
  • the section of the conductor means a section of the conductor. Assuming that the conductor is essentially a twisted cable encased in a tubular sheath, the portion of the conductor means a section along the length of the cable and sheath.
  • a conductor in particular a serial resonant circuit or a part thereof is understood, which is brought in a cable-like structure with external insulation. This is
  • the liquid guide is an extended hollow body - for example, a tube or a tube - to understand, can be transported through the liquid.
  • Liquid can be routed along the conductor and into the reservoir.
  • the following advantages may result: i) increasing the electrical conductivity in the reservoir by introducing liquid into the reservoir.
  • a problem with electromagnetic heating by induction of some deposits is that the electrical
  • Conductivity in the deposit may be relatively low, and therefore the resulting, in the deposit
  • thermal power may not be sufficient, or even high energy losses occur in the immediate vicinity of the deposit due to the large penetration depths of the magnetic fields.
  • according to the invention can be dispensed with an increase in the electrical input ⁇ power, whereby the profitability and environmental friendliness of the process would be significantly affected.
  • Substance e.g. of the oil, by introducing liquid into the reservoir.
  • the electrical conductivity ⁇ ness can be reduced in the immediate area around the conductor and thus reduce the geometry requires high heating power you ⁇ te right on the ladder. It is thus possible to achieve a more homogeneous heating power density in the reservoir.
  • the cooling is particularly advantageous for larger storage depths - about greater than 130 m - advantageous because otherwise it could lead to overheating of the inductor, for example, at temperatures of about 200 ° C or more.
  • a plastic insulation of the inductor could not permanently withstand such a high temperature. It should be noted here that the boiling point of water in the reservoir at a depth of 130 m or more can be around 200 ° C.
  • the heat of the conductor comprises heat due to ohmic losses in the conductor, but more importantly, the heat from the reservoir, which the conductor would receive from the reservoir without corresponding cooling from the environment, can be more significant.
  • the heat from the reservoir which the conductor would receive from the reservoir without corresponding cooling from the environment, can be more significant.
  • Pipe wall which in turn in contact with the reservoir is, advantageously, the tube wall heat
  • Liquid is guided in an outer tube.
  • the inventive idea is based essentially on a liquid guide with a closed liquid circuit in which cool liquid ⁇ speed along the conductor flows within the liquid guide is heated in the reservoir and again from the
  • the liquid is fed via the liquid guide into the reservoir and is distributed there in the ground to further effects - for example, the improvement of the conductivity in the
  • the liquid guide and the conductor may be arranged to each other such that a liquid in the liquid guide causes cooling of the conductor. It is irrelevant whether it is the conductor's own waste heat or whether it is heat acting on the conductor from the outside, from the reservoir heated by the current-carrying conductor.
  • the cooling effect can be enhanced by movement of the liquid, in particular along the conductor and with circulation or exchange of the liquid, since warm liquid is thereby conducted away and cool liquid can flow.
  • the liquid guide and the conductor may be arranged to each other such that a liquid in the liquid guide causes cooling of the conductor. It is irrelevant whether it is the conductor's own waste heat or whether it is heat acting on the conductor from the outside, from the reservoir heated by the current-carrying conductor.
  • the cooling effect can be enhanced by movement of the liquid, in particular along the conductor and with circulation or exchange of the liquid, since warm liquid is thereby conducted away and cool liquid can flow.
  • Liquid guide part of a substantially closed liquid circuit in which a means for tau ⁇ rule - in particular on the surface and not within the reservoir - is provided to one within the
  • Liquid guide heated liquid to cool again.
  • the re-cooling of the liquid can be effected by tubes which pass through colder region of the reservoir, i.
  • the liquid is not brought to the surface, but circulates only in the depth.
  • the liquid guide may be formed as a tube and / or tube, wherein the conductor is disposed within the tube or the tube, in particular so that when supplying a liquid, the conductor of the
  • the tube and / or the tube can be arranged approximately coaxially-centered to the conductor, wherein in particular at least one web within the tube or the tube for fixing or positioning of the conductor or for stabilizing the position of the conductor within the
  • Hose or the tube is provided. Along an axial direction of the hose / tube may be repeatedly provided webs to secure the position of the conductor.
  • a web can also have an axial extent, which even extends in a particular embodiment over the entire length of the hose / tube.
  • the conductor within the tube or the tube can also be arranged freely movable, ie the
  • Ladder is uncentered in the hose or pipe and means for fixing is omitted.
  • the liquid guide may be formed as a plurality of hoses and / or tubes.
  • a plurality of capillaries and / or a porous material may be provided to transport the liquid in the liquid guide.
  • These variants are preferably arranged such that the conductor is surrounded by the plurality of hoses and / or pipes and / or capillaries and / or the porous material, wherein preferably the plurality of hoses and / or pipes and / or
  • Capillaries and / or the porous material and the conductor are arranged within a common tubular outer shell.
  • liquids are all parallel to one another or twisted. These embodiments can be understood that the liquid does not flow around the head directly but hoses / pipes are attached to the outside of the head.
  • a conductor is composed of a multiplicity of partial conductors and these partial conductors can be arranged around the fluid guide.
  • the liquid guide in the form of the plurality of hoses and / or tubes may be formed such that at least one first tube and / or tube is provided, in which the liquid in opposite directions to a flow direction of the liquid ⁇ speed in one at least one second hose and / or pipe flows.
  • a closed circuit can be formed.
  • two bodies above ground liquid in the liquid guide are pumped from each of the two places only a subset of the available tubes or tubes are filled.
  • a homogeneous temperature along the conductor is achieved with a gegenläufi ⁇ gen cooling liquid guide.
  • thermally insulating means In an extension, between the liquid guide and the reservoir, in particular between the liquid guide and the outer shell, thermally insulating means
  • thermally insulating means is in particular designed as an air- or gas-filled or as a vacuum-enclosing cavity.
  • Thermal insulation from the liquid guide against the reservoir proves to be particularly advantageous, since in a suitable embodiment, the inductively introduced heating power is dissipated again only to the smallest possible proportion by the liquid cooling.
  • Pressure of a liquid or to circulate the liquid may be provided, in particular a pump, so that by means of the pressure increasing means, a movement of the liquid is achieved in the liquid guide. In this way, a cooling circuit can be operated.
  • thermosyphon - may be provided.
  • a reservoir for the liquid in addition to the liquid ⁇ management and the pump may be in particular a reservoir for the liquid, a heat exchanger and other devisirdi ⁇ cal or underground hydraulic connections.
  • the reservoir can be carried out either under atmospheric pressure or as a pressure vessel.
  • a pressure holder may be provided by means of which the liquid is kept at a higher pressure level as a coolant is circulated and under high pressure level, to avoid boiling at high power input.
  • the overall system has a return for the liquid to the surface.
  • Liquid guide has a perforation, so that upon supply of a liquid, the liquid from the liquid ⁇ keits Installation can penetrate into the reservoir, and the
  • Perforation in turn has holes that can be configured in shape and / or size and / or distribution such that when supplying a liquid under a predetermined pressure, the conductor over the entire length of the liquid ⁇ management surrounded portion of the conductor loop is sufficiently cooled.
  • liquid guide being sufficiently filled with liquid throughout the length and / or by the conductor
  • predetermined perforation is adjusted so that leakage of the liquid through the perforation over a longer period of application is guaranteed.
  • liquid conducted through the liquid guide system thermally insulates an environment in the reservoir and / or that the conductor is cooled by the liquid conducted through the liquid guide.
  • a liquid for cooling water may be provided, in particular desalted and / or decalcified and / or mixed with an agent acting as antifreeze - eg glycol -.
  • salt water, oil, emulsions or solutions may be provided.
  • the basic form for the liquid may preferably be an extracted liquid which can be precipitated from the desired delivery material conveyed from the reservoir.
  • the liquid guide may be perforated, so that when supplying a liquid, the liquid from the liquid guide penetrates through the perforation in the reservoir or
  • Holes or slits which are located in a liquid ⁇ guide, so that liquid can escape from the interior of the liquid guide to the outside in the vicinity of the holes or slots.
  • the fluid guide consists at least partially of porous material or capillaries, so that the fluid can be released by these means to the environment.
  • the introduction of the liquid into the reservoir can thereby increase the electrical conductivity of the reservoir and / or increase the pressure in the reservoir.
  • a pressure booster for a pressure booster for a pressure booster
  • Increasing the pressure of a liquid or to circulate the liquid may be provided, in particular a pump, so that by means of the pressure increasing means, a liquid with increased pressure can be introduced into the liquid guide.
  • a liquid with increased pressure can be introduced into the liquid guide.
  • so much pressure is to be generated by the pump that a predetermined amount of liquid penetrates into the reservoir via the perforation.
  • elevated pressure is meant that an ambient pressure in the reservoir should be overcome.
  • the hydrostatic pressure in the reservoir in the vicinity of the perforation should be exceeded so that the liquid can escape, for example, with a pressure of 10 000 hPa (10 bar).
  • the perforation can be designed in such a way and / or means can be provided that an intrusion of solids and / or sands from the reservoir in the Is substantially prevented.
  • Such agents are known to ⁇ play, under the term "Gravel Pack".
  • Perforation has holes that can be configured in shape and / or size and / or distribution such that when a liquid is supplied under predetermined pressure, the liquid distributed over a length of the liquid guide through the perforation in an environment of the conductor loop in the reservoir, so that the electrical conductivity of the reservoir changes and / or the pressure in the reservoir is increased.
  • the liquid can be controlled so that the electrical conductivity within the reservoir in its embedding is predominantly increased and / or that the electrical conductivity in the reservoir in the immediate vicinity of the conductor is lowered.
  • the perforation should be designed such that the entire length of the liquid guide - apart from the supply from the surface to the target region in
  • the increase of the pressure in the reservoir is in particular
  • Perforation is adjusted so that leakage of the liquid through the perforation over a longer period of application is guaranteed.
  • water or an organic or inorganic solution as the electrolyte is suitable as the liquid to be supplied.
  • the liquid may preferably have at least one of the following constituents: salts, weak acids, weak bases, CO 2 , or solvents which in particular contain alkanes, for example methane, propane, butane.
  • a valve of a production tubing for discharging the liquefied hydrocarbonaceous substance from the reservoir can be closed and at a later time, depending on the
  • liquid guide in the presence of a perforation in the liquid guide a closing of the liquid circuit is not necessary. It can ⁇ loop two separate liquid guides may be provided, each for one half of the conductor loop, forming the two fluid guides in the reservoir, without the liquid would Retired ⁇ pumped back to the surface, for example for the conductors.
  • Liquid that is fed into the reservoir in liquid form is particularly advantageous ⁇ way, when the liquid is extracted at least partially or even completely removed from the produced water oil / bitumen mixture.
  • the desired substance to be conveyed should be separated from the extracted water-oil / bitumen mixture and the aqueous residue be post-processed or treated.
  • this can be done in a much simpler way compared to the injection of water vapor.
  • oil and / or gas separation from the liquid can first take place. What remains is a residual liquid - also known as produced water - which also contains oil components, suspended particles and sands and a large number of chemical elements or compounds. On a removal of the remaining oil content or even of many chemical elements can now
  • a desalting of the residual liquid can be provided after desanding, so that there is no excessively high salt concentration in the reservoir by continuously introducing the treated residual liquid.
  • Heat exchanger may be provided to bring the treated residual liquid to a higher temperature to prevent unwanted cooling of the reservoir, resulting in a pressure drop or an increase in viscosity.
  • 1 shows a device with a cooling of a
  • Figure 2 is a perspective view of a
  • FIGS 3, 4, 5, 6 are cross sections of different inductors with liquid management
  • FIG. 7 shows a perforated fluid guide
  • FIG. 8 shows a device for injecting a
  • Figure 9 shows a device for processing
  • Figure 1 shows, schematically illustrated, an apparatus for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from an underground reservoir 6 as a reservoir while reducing its viscosity, wherein a cooling of
  • Inductors 10 is provided. Such a device may be, for example, an apparatus for recovering bitumen from an oil sands deposit.
  • a device may be, for example, an apparatus for recovering bitumen from an oil sands deposit.
  • Deposit 6 may in particular be an oil sands deposit or an oil shale occurrence, from which
  • Bitumen or other heavy oils can be obtained.
  • a tube 9 for introducing steam is shown, which is arranged substantially between parallel sections of an inductor 10 within the reservoir 6 and which is fed via a steam generator 8.
  • a steam generator 8 By means distributed over the length of the tube arranged nozzles - not shown - the steam is pressed into the reservoir 6.
  • the apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance further comprises an inductor 10 extending into wells within the reservoir 6.
  • the inductor 10 or portions thereof are to be considered as the inventive conductor. It will be a closed
  • Conductor loop formed consisting of the two horizontally extending in the reservoir 6 back and forth conductors of the inductor 10, as well as conductor pieces 11 which act little or no heating and run above ground or from the earth's surface 5 into the deposit 6 lead to to ensure the power connection for the inductor 10.
  • both loop ends of the conductor loop are arranged above ground.
  • the loop is simply closed by - see ladder 11 in the figure.
  • an electrical supply 1 including all the necessary electrical equipment such as inverter and generator, through which the necessary power and the necessary voltage is applied to the conductor loop, so that the inductors 10 as a conductor for an electrical / electromagnetic heater for mixer ⁇ generation serve in the site 6.
  • the inductors 10 are opposite at least parts of
  • the conductor loop can be used in areas where this
  • Heating power can be greatly reduced. In this way, the heating power can be introduced in defined areas of the deposit 6.
  • the inductor 10 may be
  • a cooling circuit is provided to cool the inductor 10.
  • the refrigeration cycle comprises a liquid guide 12 which, according to the figure, almost nearly equips the conductor loop along its length
  • Induktor 10 passed liquid through a second liquid guide 12 along a second portion of the Inductor 10 is returned.
  • the components to provide the liquid are above ground, the components to provide the liquid. These are a reservoir 3, in which the liquid 14 is located for cooling.
  • a pump 2 is provided to pump the liquid 14 into the cooling circuit and to ensure a flow rate.
  • a recooler 4 is provided, through which the heated cooling liquid can be cooled down.
  • the liquid guide 12 is formed in the figure as a coaxial sheathing to the inductor 10, so that the inductor 10 - or a sheath of the inductor 10 - is surrounded as completely as possible during operation of a cooling liquid.
  • the device may be operated such that when current is applied to the inductor 10, which heats the vicinity of the inductor 10 in the reservoir 6, a cooling fluid is always conducted through the fluid guide 12 along the inductor 10.
  • the inductor 10 heats the bottom in the vicinity of the inductor 10, whereby the heated floor itself becomes the thermal radiator.
  • the inductor 10 is to be protected from elevated temperatures. This is done by the cooling liquid in the liquid guide 12 in the form of the described external cooling of the inductor 10, whereby
  • the temperature absorbed by the inductor 10 is dissipated again, so that the inductor 10 does not heat or at least only slightly or to a lesser extent.
  • the liquid guide 12 may be additionally sheathed by a thermal insulator. In this way, in particular boiling of water directly on the inductor 10 in the reservoir 6 can be prevented, which in turn would have a negative impact on an uncooled protective sheath of the inductor 10, since the protective sheath for electrical insulation of the inductor 10 is provided and usually made of plastic, but a permanent increase in temperature could attack the plastic.
  • the inductor 10 is integrated with the liquid guide 12 and may be laid as a unit.
  • FIG. 2 schematically illustrates a section of an inductor 10 with surrounding cooling in a perspective illustration.
  • An inductor 10 centered in a tubular jacket 15 of the liquid guide 12 is surrounded by a liquid guide 12.
  • the positioning of the inductor 10 may for example be determined solely by the flowing liquid in the liquid guide 12. On a centering is omitted according to Figure 2.
  • the inductor 10 is accordingly largely free to move in the liquid guide 12 and could e.g. also due to the weight coming from the inside to lie on the liquid jacket.
  • the diameter of the inductor 10 may preferably be 30 to 100 mm.
  • the gap width of the inductor 10 will be preferential ⁇ , 5 mm to 50 mm and the mass flow of
  • Cooling medium within the liquid guide 12 preferably 5 to 100 1 / min.
  • FIG. 1 The cross section is taken along a sectional surface, as indicated in Figure 1 by A-A.
  • a support of the inductor 10 by, for example, star-shaped spacers - webs 16 -, preferably 2 to 5 spacers are used.
  • the webs 16 are preferably attached to the inner wall of the shell 15 and are connected in the center via stabilizers 17 or attached directly to the outer shell of the inductor 10.
  • the inductor 10 is located coaxially in the center of the casing 15 of the liquid guide 12 and is either laid as a unit with the casing 15 and the webs 16 or is subsequently retracted.
  • the liquid guide 12 results from the cavities within the casing 15.
  • the width of the webs 16 may for example be in the range 5-30 mm, so that the pressure losses of the cooling medium in the liquid ⁇ guide 12 are not too large.
  • a thermal insulator 18 between the tubes / tubes and the outer shell 20 may additionally be used. In this sense is also to be understood, if these spaces remain empty, ie air or a specific gas or a vacuum serve as thermal insulation.
  • the thickness of a thermal insulation ⁇ layer can be selected between 3 and 50 mm.
  • the hose or pipe diameter of the liquid guide 12 can be between 10 and 100 mm and the
  • Mass flow of the cooling medium can be between 5 and 100 1 / min.
  • the inductor 10 may for example consist of 10 to 2000 partial conductors whose total cross-sectional area
  • FIG. 7 shows in schematic form a portion of an inductor 10 is illustrated with a surrounding cooling in a perspective view, wherein a liquid guide is formed ⁇ perforated 12 so that liquid can escape, whereby the liquid actually
  • liquid form or possibly as a gas, so e.g. Steam.
  • an inductor 10 which is centered in a hose-shaped sheath 15, is surrounded by a liquid guide 12.
  • the liquid guide 12 and the casing 15 includes a perforation 12 consisting of a plurality of holes and passages through which the liquid transported from the inside to the outside can penetrate. The size, position and frequency of the holes should be adapted to the desired conditions and by the
  • FIG. 7 Representation in FIG. 7 is not intended to be restrictive to interpre ⁇ tion, in particular so that, for example, 30 to 300 1 / min over the entire length of the liquid guide 12 can escape.
  • the holes of the perforation 21 can be arranged symmetrically on the entire circumference of the sheath 15. However, it could also be advantageous to provide an uneven distribution. Also over the length of the liquid guide 12, the distribution and / or the configuration of the holes may change, in particular because the pressure within the liquid guide 12 may change due to the exiting liquid. An escaping liquid into the reservoir 6 in the vicinity of the inductor 10 has an advantage in that thereby in this way an electrolyte in the
  • Reservoir can be injected, which on the one hand can increase the electrical conductivity in the reservoir 6 and on the other hand, an increased pressure within the
  • Figure 8 corresponds basically to the structure of Figure 1. There is a conductor loop, which is operated by an electrical supply 1. Sections as
  • Acting electrode are highlighted as inductor 10. These are the horizontal and parallel in the deposit 6
  • Liquid system introduced that consists of the liquid inlet 13 and the liquid guide 12.
  • the liquid guide 12 is again intended to denote the sections extending horizontally and parallel in the deposit 6.
  • the liquid introduction 13 includes the
  • the feed takes place in the present example, in contrast to Figure 1 from the left on the drawing plane, but also a supply from the right, as in Figure 1 would be conceivable.
  • the essential difference from FIG. 1, however, is that in the horizontal subterranean section, the liquid guide 12 has a perforation 21, through which an emerging one Liquid 22 is indicated by arrows.
  • the liquid guide 12 already ends underground. For this purpose, a termination 23 of the liquid ⁇ guide 12 is provided, this conclusion may also have a perforation.
  • liquid guide 12 is returned to the surface for a remaining liquid residue.
  • liquid guide 12 to the
  • the liquid guide 12 would thus be liquidless in the last section.
  • liquid is introduced into the cooling system by means of a pump 2 or similar device.
  • the pressure remains essentially unchanged until the liquid guide 12, since no liquid outlet is provided until the beginning of the liquid guide 12.
  • a portion of the liquid is introduced through the perforation 21 in the reservoir. 6
  • Another part of the liquid continues to flow along the
  • Liquid guide 12 wherein liquid is always discharged through the perforation 21. This results in a
  • the liquid flows along the inductor 10 and can dissipate heat.
  • liquid flows into the reservoir 6, in the vicinity of the inductors 10, whereby the pressure in the reservoir 6 can be increased or a decreasing pressure due to the transport of the hydrocarbonaceous substance
  • Liquid applied through the pump 2 should be pressure
  • the pressure should be higher than the pressure of the Hydrosta ⁇ diagram corresponding water column and is, for example (10 bar) in the range between 10000 to 50000 hPa hPa (50 bar).
  • Pressure relief in the reservoir 6 is made by opening the production pipe (not shown) at a time when the pressure on an overburden above the reservoir 6 becomes too high.
  • Suitable electrolytes, displacers or solvents are, in particular, organic or inorganic liquids or gases modified in the state of matter, or combinations thereof.
  • Liquid 22 applicable.
  • the inductor 10 can be located in a perforated injector tube or tube, in which centering of the inductor 10 is dispensed with.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the annular gap width will preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • the inductor 10 is located in a perforated Injektorrohr or hose, wherein a support of the inductor 10 is carried out by star-shaped spacers.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the annular gap width will preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • one or more perforated injector tubes or hoses are attached to the inductor 10.
  • the direct contact of the inductor 10 to the reservoir is intended hen. The lack of contact may even be advantageous as the heat transfer from the surrounding hot reservoir back to the inductor 10 is reduced.
  • the diameter of the inductor 10 will preferably be 30 to 100 mm.
  • the diameter of the adjacent tubes preferably be 5 mm to 50 mm and the mass flow of the cooling medium preferably 30 to 300 1 / min.
  • the device in contrast to FIG. 8, in a further design variant, can be designed so that only partial regions of the inductor 10 lie in an injector tube or tube. Furthermore, the exit holes of the perforation 21 may be distributed unevenly or even be present sections in which no perforation 21 is present. Concerning .
  • the aforementioned embodiments should be mentioned again that primarily no supply of steam is provided which is generated above ground, but a supply of liquids. Also, an additional feed of steam is preferably omitted.
  • FIG. 9 schematically shows a sectional view of a deposit 6, wherein the deposit 6 is arranged below the earth's surface 5 and has an area 7 with oil deposits.
  • a conductor loop is provided, wherein in FIG. 9 only one inductor 10 of the conductor loop is shown.
  • the inductor 10 is at least partially encased by a liquid guide 12.
  • the conductor loop is operated by an electrical supply 1, as in the preceding embodiments.
  • FIG. 1 and 8 not shown - is a production pipe 39 for transporting the substance to be conveyed in
  • a production stream 30 in the form of a liquid-solid-gas mixture - i. a phase mixture - be transported to the surface of the earth 5 for processing.
  • the substance to be delivered is separated from the liquid-solid-gas mixture by means of an oil / gas separator.
  • a resulting separated oil 32 is indicated in the figure as an arrow, as well as an alternatively or additionally resulting separated gas 33.
  • Deposit 6 can be injected in liquid form.
  • the residual liquid 34 is supplied to a desanding device 35, in which sands and other solids are separated off. After this treatment step, a sanded residual liquid 36 remains.
  • a further treatment step takes place.
  • the degritted residual liquid 36 is supplied to a Entsalzungseinrich ⁇ tung 37 through which the salt content of the degritted residual liquid is reduced 36th This can be achieved by adding specific chemicals.
  • Desalting means 37 ideally achieve a salinity in the resulting conditioned liquid 38 which corresponds to a natural salinity within the deposit 6.
  • the treatment can thus be limited to desanding and desalination.
  • Cooling circuit according to Figure 1 or the liquid injection of Figure 8 are supplied. A further alternative variant is explained below with reference to FIG.
  • the treated liquid 38 is fed to a pump 2 and pressed under pressure into the liquid inlet 13, which later into the liquid guide 12
  • Darge ⁇ represents, in which the inductor 10 over sections existing webs 16 is fixed within the liquid guide or - introduction.
  • the conditioned liquid 38 is thus introduced along the inductor 10 within the liquid inlet 13 and the liquid guide 12 within a hose or tube to a depth of the reservoir 6.
  • the liquid guide is slit 12 is formed so that the liquid ⁇ ness 38 penetrates through the slots 40 from the liquid guide 12 in the ground.
  • the length of the liquid guide 12 is limited and ends, while the inductor 10 on
  • the liquid guide 12 may be present along the substantially entire active length of the inductor 10, as in FIG. 8, to ensure a more extensive distribution of the liquid to be injected.
  • Water treatment is required as in the steam-based method, since the injection water does not have to be evaporated above ground.
  • the injection can advantageously also via continuous heat exchanger - not shown in Figure 9 - heated water can be used to unwanted cooling of the
  • the device with respect to temperature and thus pressure control in the reservoir is easy to control.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung vorgesehen ist, wobei ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zumindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung (12) umgeben ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In- Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte unter Herabsetzung von deren Viskosität. Eine solche Vorrichtung dient insbesondere zur Förderung von
Bitumen oder Schwerstöl aus einem Reservoir unter einem
Deckgebirge, wie es bei Ölschiefer und/oder Ölsandvorkommen beispielsweise in Kanada gegeben ist. Zur Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus den bekannten Ölsand- oder Ölschiefervorkommen muss deren Fließfähigkeit erheblich erhöht werden. Dies kann durch Temperaturerhöhung des Vorkommens (Reservoirs) erreicht werden. Die Erhöhung der Fließfähigkeit kann zum einen durch Einbringen von Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln und/oder zum anderen durch Aufheizen bzw. Aufschmelzen des Schwerstöl oder Bitumens erfolgen, wozu mittels Rohrsystemen, welche durch Bohrungen eingebracht werden, eine Beheizung erfolgt. Das am weitesten verbreitete und angewendete In-Situ-Verfah- ren zur Förderung von Bitumen oder Schwerstöl ist das
SAGD (S_team Assisted Gravity Drainage) -Verfahren . Dabei wird Wasserdampf, dem Lösungsmittel zugesetzt sein können, unter hohem Druck durch ein innerhalb des Flözes horizontal verlaufendes Rohr eingepresst. Das aufgeheizte, geschmolzene und vom Sand oder Gestein abgelöste Bitumen oder Schwerstöl sickert zu einem zweiten etwa 5 m tiefer gelegenem Rohr, durch das die Förderung des verflüssigten Bitumens oder
Schwerstöl erfolgt, wobei der Abstand von Injektor und
Produktionsrohr abhängig von Reservoirgeometrie ist. Der Wasserdampf hat dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, nämlich die Einbringung der Heizenergie zur
Verflüssigung, das Ablösen vom Sand sowie den Druckaufbau im Reservoir, um einerseits das Reservoir geomechanisch für Bitumentransport durchlässig zu machen (Permeabilität) und andererseits die Förderung des Bitumens ohne zusätzliche Pumpen zu ermöglichen.
Das SAGD-Verfahren startet, indem für beispielsweise drei Monate durch beide Rohre Dampf eingebracht wird, um zunächst möglichst schnell das Bitumen im Raum zwischen den Rohren zu verflüssigen. Danach erfolgt die Dampfeinbringung nur noch durch das obere Rohr und die Förderung durch das untere Rohr kann beginnen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 008 292 AI wird bereits angegeben, dass das dazu üblicherweise verwendete SAGD-Verfahren mit einer induktiven Heizvorrichtung komplettiert werden kann. Des Weiteren wird in der deutschen
Patentanmeldung DE 10 2007 036 832 AI eine Vorrichtung beschrieben, bei der parallel verlaufende Induktoren- bzw. Elektroden-Anordnungen vorhanden sind, die oberirdisch an einen Oszillator bzw. Umrichter angeschlossen sind. Bei den älteren, deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2007 008 292 AI und DE 10 2007 036 832 AI wird also vorgeschlagen, den Dampfeintrag mit einer induktiven
Beheizung der Lagerstätte zu überlagern. Dabei kann gegebenenfalls weiter zusätzlich auch noch eine resistive Beheizung zwischen zwei Elektroden erfolgen.
Bei den vorbeschriebenen Einrichtungen muss immer die elektrische Energie über einen elektrischen Hinleiter und einen elektrischen Rückleiter geführt werden. Dazu ist ein nicht unerheblicher Aufwand notwendig. Bei den genannten älteren Patentanmeldungen werden einzelne Induktorpaare aus Hin- und Rückleiter oder Gruppen von
Induktorpaaren in verschiedenen geometrischen Konfigurationen bestromt, um das Reservoir induktiv zu erhitzen. Dabei wird innerhalb des Reservoirs von einem konstanten Abstand der Induktoren ausgegangen, was bei homogener elektrischer
Leitfähigkeitsverteilung zu einer konstanten Heizleistung entlang der Induktoren führt. Beschrieben sind die räumlich eng beieinander geführten Hin- und Rückleiter in den
Abschnitten, in denen das Deckgebirge durchstoßen wird, um dort die Verluste zu minimieren.
Eine Variation der Heizleistung entlang der Induktoren kann, wie in den älteren Anmeldungen beschrieben, speziell durch abschnittsweise Injektion von Elektrolyten erfolgen, womit die Impedanz verändert wird. Dies setzt entsprechend
Elektrolytinjektionsvorrichtungen voraus, deren Installation aufwendig oder kostspielig sein kann. Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die vorbe¬ schriebene Einrichtung für eine induktive Beheizung weiter zu optimieren .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir vorgesehen, wobei das
Reservoir mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine
Leiterschleife zur induktiven Bestromung als elektri- sche/elektromagnetische Heizung des Reservoirs vorgesehen ist, wobei ein Leiter - ein Induktor - der Leiterschleife in zumindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung umgeben ist.
Erfindungsgemäß handelt es sich also um eine „in-situ"- Förderung, also die Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz direkt aus dem Reservoir, in dem diese Substanz angereichert ist, ohne das Reservoir im Tagebau abzubauen. Als Reservoir versteht man vorzugsweise eine Ölsand- Lagerstätte, die unterirdisch zu finden ist.
Erfindungsgemäß ist keine Einbringung von Dampf über die Flüssigkeitsführung vorgesehen. Jedoch kann eine Kombination zusätzlich mit dem SAGD-Verfahren vorteilhaft sein, beispielsweise das Kühlen des Induktors gemäß der erfindungsge- mäßen Vorrichtung und ein Einbringen von Dampf über ein weiteres Rohr oder einen weiteren Schlauch.
Unter Abschnitt des Leiters ist ein Teilstück des Leiters zu verstehen. Wird angenommen, dass es sich um den Leiter im wesentlichen um ein verdrilltes Kabel handelt, dass von einer röhrenförmigen Hülle ummantelt ist, so ist als Abschnitt des Leiters ein Teilstück entlang der Erstreckung des Kabels und der Hülle zu verstehen. Als Leiter wird insbesondere ein serieller Resonanzkreis oder ein Teil davon verstanden, welcher in einem kabelartigen Aufbau mit äußerer Isolierung gebracht wird. Dies ist
erfindungsgemäß von einer Flüssigkeitsführung umgeben. Die Flüssigkeitsführung ist ein ausgedehnter hohler Körper - beispielsweise ein Rohr oder ein Schlauch - zu verstehen, durch den Flüssigkeit transportiert werden kann.
Durch das Vorsehen einer Flüssigkeitsführung kann eine
Flüssigkeit entlang des Leiters und in das Reservoir geleitet werden. Je nach Ausgestaltung der Flüssigkeitsführung können sich dadurch folgende Vorteile ergeben: i) Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit im Reservoir mittels Einleiten von Flüssigkeit in das Reservoir. Ein Problem beim elektromagnetischen Heizen mittels Induktion mancher Lagerstätten ist nämlich, dass die elektrische
Leitfähigkeit in der Lagerstätte verhältnismäßig niedrig sein kann, und damit die resultierende, in die Lagerstätte
eingebrachte, thermische Leistung möglicherweise nicht ausreichend ist, oder sogar hohe Energieverluste in der unmittelbarer Umgebung der Lagerstätte aufgrund der großen Eindringtiefen der magnetischen Felder entstehen. Somit kann erfindungsgemäß auf eine Erhöhung der elektrischen Eingangs¬ leistung verzichtet werden, wodurch die Rentabilität und die Umweltfreundlichkeit des Prozesses maßgeblich beeinträchtigt würde . ii) Erhöhte Verdrängung der kohlenwasserstoffhaltigen
Substanz, z.B. des Öls, durch das Einleiten von Flüssigkeit in das Reservoir.
Ein weiteres Problem beim elektromagnetischen induktiven Heizen ist nämlich die mangelnde oder unzureichende Verdrän¬ gung des Öls aus der Lagerstätte während der Förderung, was die Förderrate beeinträchtigen oder sogar die Förderung zum Stillstand bringen kann. Die Ölverdrängung beim SAGD- Verfahren nach dem Stand der Technik erfolgt durch die
Ausdehnung der Wasserdampfkammer in der Lagerstätte. Beim erfindungsgemäß vorgesehenen elektromagnetischen induktiven Heizen ohne zusätzliche Dampfeinbringung gibt es nicht zwangsläufig eine Wasserdampfkammer, so dass eine Ölverdrängung aufgrund einer Wasserdampfkammer nicht erfolgen kann. Dies wäre nur bei Einbringung sehr großer elektrischer
Leistung über die Induktoren möglich, was aber vorzugsweise vermieden werden soll. iii) Kühlung des Leiters, indem die Flüssigkeit direkt oder in der Nähe des Leiters entlanggeleitet wird, um einem
Aufwärmen des Leiters durch die erhitzte Umgebung des Leiter entgegenzuwirken oder auch zur Aufnahme bereits im Leiter angefallene Erwärmung. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein dass auch die Umgebung des Leiters gekühlt werden kann, damit kein siedenes Wasser im Reservoir in direkte Berührung mit dem Leiter oder dessen Ummantelung kommt, wobei jedoch anzumerken ist, dass prinzipiell ein Sieden von Wasser im Reservoir vorteilhaft ist, um beispielsweise eine Verdrängung von Öl zu erreichen.
Durch das Kühlen des Leiters kann die elektrische Leitfähig¬ keit in der unmittelbaren Umgebung um den Leiter reduziert werden und somit die geometriebedingt hohe Heizleistungsdich¬ te direkt am Leiter zu reduzieren. Man kann somit eine homogenere Heizleistungsdichte im Reservoir erreichen.
Die Kühlung ist insbesondere bei größeren Lagerstättetiefen - etwa größer als 130 m - vorteilhaft, weil es ansonsten zur Überhitzung des Induktors, beispielsweise bei Temperaturen von ca. 200 °C oder mehr, kommen könnte. Insbesondere eine Kunststoffisolation des Induktors könnte einer solchen hohen Temperatur dauerhaft nicht standhalten. Zu beachten ist hierbei, dass die Siedetemperatur von Wasser im Reservoir bei einer Tiefe von 130 m oder darüber hinaus bei ca. 200°C liegen kann.
Die Wärme des Leiters umfasst einerseits Wärme aufgrund ohmscher Verluste im Leiter, jedoch wesentlicher kann die Wärme aus dem Reservoir sein, die der Leiter ohne entsprechende Kühlung aus der Umgebung aus dem Reservoir aufnehmen würde . Insbesondere über den Kontakt der Flüssigkeit mit einer
Rohrwandung, welche wiederum mit dem Reservoir in Kontakt steht, wird vorteilhafterweise die Rohrwandungswärme
abgeführt .
Weitere joulsche Verluste im Leiter können über die äußere, mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende Isolierung des
Leiters an die Flüssigkeit abgeführt werden, wobei die
Flüssigkeit in einem äußeren Rohr geführt wird.
Im Folgenden werden zuerst die Merkmale für eine Kühlung der des Leiters erläutert. Hierbei basiert der erfinderische Gedanke im wesentlichen auf eine Flüssigkeitsführung mit geschlossenem Flüssigkeitskreislauf, bei dem kühle Flüssig¬ keit entlang des Leiters innerhalb der Flüssigkeitsführung fließt, im Reservoir aufgeheizt wird und wieder aus dem
Reservoir hinausgeleitet wird. Darauf aufbauend wird dann der zusätzliche erfinderische Gedanke erläutert, bei dem
zusätzlich oder alternativ zur Kühlung, die Flüssigkeit über die Flüssigkeitsführung ins Reservoir eingespeist wird und dort im Erdreich verteilt wird, um weitere Effekte - beispielsweise die Verbesserung der Leitfähigkeit im
Reservoir - zu erzielen.
1) Kühlung des Leiters: In einer bevorzugten Ausgestaltung können die Flüssigkeitsführung und der Leiter derart zueinander angeordnet sein, dass eine Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung eine Kühlung des Leiters bewirkt. Dabei ist es irrelevant, ob es sich um eigene Abwärme des Leiters handelt oder ob es Wärme ist, die von Außen, vom durch den stromführenden Leiter erhitzten Reservoir, auf den Leiter wirkt. Der kühlende Effekt kann durch Bewegung der Flüssigkeit, insbesondere entlang des Leiters und unter Umwälzung oder Austausch der Flüssigkeit, verstärkt werden, da dadurch warme Flüssigkeit weggeleitet wird und kühle Flüssigkeit nachfließen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die
Flüssigkeitsführung Teil eines im wesentlichen geschlossenen Flüssigkeitskreislaufs sein, bei dem ein Mittel zum Wärmetau¬ schen - insbesondere an der Oberfläche und nicht innerhalb des Reservoirs - vorgesehen ist, um eine innerhalb der
Flüssigkeitsführung erhitzte Flüssigkeit wieder abzukühlen.
Mittels einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rückkühlung der Flüssigkeit durch Rohre erfolgen, die durch kältere Bereich des Reservoirs führen, d.h. die Flüssigkeit wird nicht an die Oberfläche gebracht, sondern zirkuliert nur in der Tiefe. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Pumpe in der Tiefe zu installieren. Vorteilhaft ist dabei, dass die elektrisch eingebrachte Heizleistung dem Reservoir nicht entzogen wird, sondern nur anders verteilt wird.
Vorteilhafterweise kann die Flüssigkeitsführung als Schlauch und/oder Rohr ausgebildet sein, wobei der Leiter innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit der Leiter von der
Flüssigkeit umspült wird. Somit kann eine optimale Übertra¬ gung von Wärme vom Leiter auf die Flüssigkeit gewährleistet werden . Insbesondere kann der Schlauch und/oder das Rohr in etwa koaxial - zentriert - zum Leiter angeordnet sein, wobei insbesondere zumindest ein Steg innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs zum Fixieren oder Positionieren des Leiters bzw. zum Stabilisieren der Lage des Leiters innerhalb des
Schlauchs bzw. des Rohrs vorgesehen ist. Entlang einer axialen Richtung des Schlauchs/Rohrs können wiederholt Stege vorgesehen sein, um die Lage des Leiters zu sichern.
Alternativ kann ein Steg auch eine axiale Ausdehnung haben, die sich sogar in einer besonderen Ausgestaltung über die gesamte Länge des Schlauchs/Rohrs erstreckt. Alternativ dazu kann der Leiter innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs auch frei beweglich angeordnet sein, d.h. der
Leiter ist unzentriert im Schlauch bzw. im Rohr und auf Mittel zum Fixieren wird verzichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Flüssigkeitsführung als eine Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren ausgebildet sein. Weiterhin können eine Vielzahl von Kapillaren und/oder ein poröses Material vorgesehen sein, um die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung zu transportieren. Diese Varianten sind bevorzugt derart angeordnet, dass der Leiter von der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapillaren und/oder dem porösen Material umgeben ist, wobei vorzugsweise die Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder
Kapillaren und/oder das poröse Material und der Leiter innerhalb einer gemeinsamen schlauchförmigen Außenhülle angeordnet sind. Diese genannten Mittel zur Führung der
Flüssigkeit sind insbesondere alle parallel zueinander verlaufend oder verdrillt. Diese Ausgestaltungen können so verstanden werden, dass die Flüssigkeit nicht den Leiter direkt umfließt sondern Schläuche/Rohre werden von außen an den Leiter angebracht sind.
Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass auch ein umgekehrter Ansatz denkbar ist, dass sich ein Leiter aus einer Vielzahl an Teilleitern zusammensetzt und diese Teilleiter um die Flüssigkeitsführung herum angeordnet werden können.
In einer Erweiterung der bisherigen Ausgestaltungen kann die Flüssigkeitsführung in Form der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren derart ausgebildet sein, so dass mindestens ein erster Schlauch und/oder Rohr vorgesehen ist, in dem die Flüssigkeit gegenläufig zu einer Flussrichtung der Flüssig¬ keit in einem mindestens einen zweiter Schlauch und/oder Rohr fließt. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein geschlossener Kreislauf gebildet werden. Alternativ könnten auch zwei Stellen oberirdisch Flüssigkeit in die Flüssigkeitsführung gepumpt werden, wobei von jeder der zwei Stellen nur eine Untermenge der zur Verfügung stehenden Schläuchen bzw. Rohren befüllt werden. Vorteilhafterweise wird mit einer gegenläufi¬ gen Kühlflüssigkeitsführung eine homogenere Temperatur entlang des Leiters erreicht.
In einer Erweiterung kann zwischen der Flüssigkeitsführung und dem Reservoir, insbesondere zwischen der Flüssigkeitsführung und der Außenhülle, thermisch isolierende Mittel
angeordnet sein, wobei das thermisch isolierende Mittel insbesondere als ein luft- oder gasgefüllter oder als ein Vakuum-einschließender Hohlraum ausgebildet ist. Die
thermische Isolation von der Flüssigkeitsführung gegen das Reservoir erweist sich dabei insbesondere als vorteilhaft, da dadurch bei geeigneter Ausgestaltung die induktiv eingebracht Heizleistung nur zu einem möglichst geringen Anteil durch die Flüssigkeitskühlung wieder abgeführt wird.
Weiterhin kann ein Druckerhöhungsmittel zum Erhöhen des
Drucks einer Flüssigkeit oder zum Umlaufen der Flüssigkeit vorgesehen sein, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungsmittels eine Bewegung der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung erreicht wird. Auf diese Weise kann ein Kühlkreislauf betrieben werden.
Alternativ zur aktiven Pumpe kann auch ein Naturumlauf, gegebenenfalls mit Siedevorgang - beispielsweise Thermosiphon - vorgesehen sein.
Weitere Elemente des Gesamtsystems, neben der Flüssigkeits¬ führung und der Pumpe können insbesondere ein Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, ein Wärmetauscher und weitere oberirdi¬ sche oder unterirdische hydraulische Verbindungen sein. Der Vorratsbehälter kann dabei entweder unter atmosphärischem Druck oder als Druckbehälter ausgeführt werden. Darüber hinaus kann ein Druckhalter vorgesehen sein, mittels dem die Flüssigkeit als Kühlmittel auf höherem Druckniveau gehalten wird und unter hohem Druckniveau zirkuliert, um Sieden bei hohem Leistungseintrag zu vermeiden. Vorzugsweise weist das Gesamtsystem eine Rückführung für die Flüssigkeit an die Oberfläche auf.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die
Flüssigkeitsführung eine Perforation aufweist, so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit die Flüssigkeit aus der Flüssig¬ keitsführung in das Reservoir eindringen kann, und die
Perforation wiederum Löcher aufweist, die in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sein können, dass bei Zuführung einer Flüssigkeit unter vorgegebenem Druck der Leiter über die gesamte Länge des von der Flüssigkeits¬ führung umgebenen Abschnitts der Leiterschleife ausreichend gekühlt wird.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem die Flüssigkeitsführung über die Länge durchgängig ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist und/oder durch den Leiter
erwärmte Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsführung durch die
Löcher weggeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine erforderliche Menge kühlender Flüssigkeit mit niedriger
Temperatur durch die Flüssigkeitsführung nachfließen. Der vorstehend genannte Effekt ergibt sich vorzugsweise, wenn der der über die Zuführung angewendete Druck auf die
Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung derart an eine
vorgegebene Perforation angepasst wird, dass ein Austreten der Flüssigkeit durch die Perforation über einen längeren Anwendungszeitraum gewährleistet ist.
Die bisher beschriebenen Anordnungen sind insbesondere vorteilhaft, als dass durch die Flüssigkeitsführung geleitete Flüssigkeit eine Umgebung im Reservoir thermisch isoliert wird und/oder dass der Leiter durch die durch die Flüssigkeitsführung geleitete Flüssigkeit gekühlt wird. Als Flüssigkeit zur Kühlung kann Wasser vorgesehen sein, insbesondere entsalzt und/oder entkalkt und/oder mit einem als Frostschutz wirkendem Mittel versetzt - z.B. Glykol -. Weiterhin können Salzwasser, Öl, Emulsionen oder Lösungen vorgesehen sein.
Bevorzugt kann es sich bei der Grundform für die Flüssigkeit um eine extrahierte Flüssigkeit handeln, die sich aus dem gewünschten aus dem Reservoir geförderten Fördermaterial abscheiden lässt.
Bzgl . der Kühlung sei zusammengefasst , dass durch die
erfindungsgemäße Anordnung eine auch in größeren Tiefen zu befürchtende Überhitzung des Induktors vermieden werden kann, bzw. die Lebensdauer gegenüber einem ungekühlten Induktor verlängert werden kann. Mit der Anordnung sind wirtschaftli¬ chere, höhere Leistungsdichten zu erreichen.
Das Vorsehen einer Perforation um darüber eine Injektion der als Kühlmittel wirkenden Flüssigkeit in das Reservoir zu erreichen hat weiterhin einen Vorteil, dass die vom Leiter weggeführte Wärme im Reservoir verbleibt und diesem nicht entzogen wird, wie bei einem geschlossenen Kühlkreislauf mit Rückkühlung an der Oberfläche der Fall wäre. Im Folgenden wird nun weiter auf die Injektion von der Flüssigkeit in das Reservoir eingegangen.
2) Einspeisung von Flüssigkeit ins Reservoir: Bis auf die Tatsache, dass es sich im Folgenden nicht um einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf handelt und dass Flüssigkeit im Reservoir zielgerichtet „verloren" geht, können die vorstehend genannten Merkmale auch im Fall der Einspeisung der der Flüssigkeit ins Reservoir auf identische oder analoge Weise implementiert werden. Die sich daraus ergebenden Vorteile - beispielsweise die verbesserte Kühlung - ergeben sich auch weiterhin entsprechend. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Flüssigkeitsführung perforiert sein, so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsführung durch die Perforation in das Reservoir eindringt bzw.
eingeleitet wird. Unter Perforation sind beispielsweise
Löcher oder Schlitze gemeint, die sich in einer Flüssigkeits¬ führung befinden, so dass Flüssigkeit aus dem Inneren der Flüssigkeitsführung nach Außen in die Umgebung der Löcher oder Schlitze austreten kann. Neben den genannten Löcher und Schlitzen ist es auch möglich, dass die Flüssigkeitsführung zumindest teilweise aus porösen Material oder Kapillaren besteht, so dass die Flüssigkeit durch diese Mittel an die Umgebung abgegeben werden kann.
Das Einleiten der Flüssigkeit in das Reservoir kann dabei die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs und/oder den Druck im Reservoir erhöhen eingeleitet wird. Wie bereits erwähnt, kann ein Druckerhöhungsmittel zum
Erhöhen des Drucks einer Flüssigkeit oder zum Umlaufen der Flüssigkeit vorgesehen sein, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungsmittels eine Flüssigkeit mit erhöhtem Druck in die Flüssigkeitsführung eingeleitet werden kann. Mit der Pumpe soll insbesondere so viel Druck erzeugt werden, dass eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit über die Perforation in das Reservoir eindringt. Mit „erhöhtem Druck" ist somit gemeint, dass ein Umgebungsdruck im Reservoir überwunden werden soll. Der hydrostatische Druck im Reservoir in der Umgebung der Perforation sollte überschritten werden, damit die Flüssigkeit austreten kann, was beispielsweise mit einem Druck von 10000 hPa (10 bar) bis 50000 hPa (50 bar) erreicht werden kann. Vorzugsweise kann die Perforation derart ausgebildet sein und/oder können Mittel vorgesehen sein, dass ein Eindringen von Festkörpern und/oder Sanden aus dem Reservoir im Wesentlichen verhindert wird. Derartige Mittel sind bei¬ spielsweise unter dem Begriff „Gravel Pack" bekannt.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die
Perforation Löcher aufweist, die in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sein können, dass bei Zuführung einer Flüssigkeit unter vorgegebenem Druck die Flüssigkeit verteilt über eine Länge der Flüssigkeitsführung durch die Perforation in eine Umgebung der Leiterschleife im Reservoir abgegeben wird, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs verändert und/oder der Druck im Reservoir erhöht wird. Insbesondere kann die Flüssigkeit so gesteuert werden, dass die elektrische Leitfähigkeit innerhalb des Reservoir in seiner Ersteckung überwiegend erhöht wird und/oder dass die elektrische Leitfähigkeit im Reservoir in unmittelbarer Umgebung des Leiter erniedrigt wird.
Vorzugsweise soll die Perforation derart ausgebildet sein, dass die gesamte Länge der Flüssigkeitsführung - abgesehen von der Zuführung von der Oberfläche zur Zielregion im
Reservoir - in jedem Abschnitt die gleiche Menge an Flüssig¬ keit abgegeben.
Die Erhöhung des Drucks im Reservoir ist insbesondere
vorteilhaft, als dass dadurch die kohlenwasserstoffhaltigen Substanz im Reservoir besser verdrängt wird und/oder ein Unterdruck im Reservoir - aufgrund der Förderung der Substanz - vermieden wird. Die vorstehend genannten Effekte, Erhöhung der Leitfähigkeit und Erhöhung des Drucks, ergibt sich vorzugsweise, wenn der der über die Zuführung angewendete Druck auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung derart an eine vorgegebene
Perforation angepasst wird, dass ein Austreten der Flüssig- keit durch die Perforation über einen längeren Anwendungszeitraum gewährleistet ist. Als zuzuleitende Flüssigkeit eignet sich insbesondere Wasser oder eine organische oder anorganische Lösung als Elektrolyt.
Die Flüssigkeit kann vorzugsweise mindestens eines der folgenden Bestandteile aufweisen: Salze, schwache Säuren, schwache Basen, CO2, oder Lösungsmittel, die insbesondere Alkane, beispielsweise Methan, Propan, Butan enthalten.
Zur weiteren Erhöhung des Drucks im Reservoir kann ein Ventil eines Förderrohrs zum Wegführen der verflüssigten kohlenwas- serstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir geschlossen werden und zu einem späteren Zeitpunkt, abhängig vom
Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne oder vom Erreichen eines vorgegebenen Drucks innerhalb des Reservoirs geöffnet werden. Somit kann während der Zeitspanne der Druck erhöht werden, weil kein Material das Reservoir verlässt und
zusätzlich Flüssigkeit eingeleitet wird.
Insbesondere bei Vorliegen einer Perforation in der Flüssig- keitsführung ist ein Schließen des Flüssigkeitskreislaufs nicht notwendig. Es können beispielsweise für die Leiter¬ schleife zwei voneinander getrennte Flüssigkeitsführungen vorgesehen sein, jeweils für eine Hälfte der Leiterschleife, wobei die beiden Flüssigkeitsführungen im Reservoir enden, ohne dass die Flüssigkeit wieder an die Oberfläche zurückge¬ pumpt würde .
Es wurde bereits erläutert, welche Zusammensetzung die
Flüssigkeit haben kann, die in das Reservoir in flüssiger Form eingespeist wird. Hierbei ist es insbesondere vorteil¬ haft, wenn die Flüssigkeit zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch extrahiert wird. Dazu sollte die gewünschte zu fördernde Substanz von dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch abgetrennt werden und der wässrige Rest nachbearbeitet bzw. aufbereitet werden. Dies kann im Vergleich zur Injizierung von Wasserdampf jedoch auf deutlich einfachere Art erfolgen. Für das geförderte Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch kann zuerst eine Öl- und/oder Gas-Separierung von der Flüssigkeit erfolgen. Zurück bleibt eine Restflüssigkeit - auch Produced Water genannt -, die weiterhin Öl-Anteile, Schwebestoffe und Sande und eine Vielzahl von chemischen Elementen oder Verbindungen enthält. Auf eine Entfernen des verbliebenen Öl-Anteils oder auch von vielen chemischen Elementen kann nun jedoch
verzichtet werden, da bei der Rückführung der Restflüssigkeit in das Reservoir lediglich Stoffe enthalten sind, die ohnehin vorher im Reservoir vorhanden waren und bei der Förderung ausgeschwemmt wurden. Ein weiterer Grund, warum eine weitere Aufarbeitung der Restflüssigkeit nicht nötig ist, ist die Tatsache, dass erfindungsgemäß die Restflüssigkeit in
flüssiger Form ins Reservoir eingebracht wird und nicht in gasförmigem Zustand. Eine Gewinnung von Speisewasser für Dampferzeuger würde jedoch eine aufwändige Apparatur
erfordern und einen großen Energieeinsatz erfordern. Im Wesentlichen sollte zur Aufbereitung der Restflüssigkeit lediglich eine Sandtrennung erfolgen, da dies beim Wieder- Einleiten der Restflüssigkeit in das Reservoir zum Verstopfen und Versanden der Flüssigkeitsführung führen kann. Dies würde einem dauerhaften Betrieb entgegenstehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann nach der Entsandung auch eine Entsalzung der Restflüssigkeit vorgesehen sein, damit sich im Reservoir durch kontinuierliches Einleiten der aufbereiteten Restflüssigkeit keine zu Hohe Salzkonzentration ergibt.
Durch das Einleiten der entsandeten und entsalzenen Restflüssigkeit kann die Viskosität innerhalb des Reservoirs
verringert werden, d.h. die Fließeigenschaften von Bitumen verbessert werden. Darüber hinaus ergibt sich eine Erhöhung der Stabilität des Reservoirs. Zusätzlich zu den genannten Komponenten kann noch ein
Wärmetauscher vorgesehen sein, um die aufbereitete Restflüssigkeit auf eine höhere Temperatur zu bringen, um eine unerwünschte Abkühlung des Reservoirs mit der Folge eines Druckabfalls oder einer Viskositätserhöhung zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung und deren Weiterbildungen werden nachfolgend im Rahmen eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen in schematischer Darstellung
Figur 1 eine Vorrichtung mit einer Kühlung eines
Induktors ;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines
gekühlten Induktors;
Figur 3, 4, 5, 6 Querschnitte von verschiedenen Induktoren mit Flüssigkeitsführung;
Figur 7 einen perforierte Flüssigkeitsführung;
Figur 8 eine Vorrichtung zum Injizieren einer
Flüssigkeit ins Reservoir;
Figur 9 eine Vorrichtung zum Aufbereiten und
Injizieren einer geförderten Produktionsstroms .
Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Nicht näher ausgeführte Teile sind allgemein bekannter Stand der Technik. Figur 1 zeigt, schematisch dargestellt, eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte 6 als Reservoir unter Herabsetzung deren Viskosität, wobei eine Kühlung von
Induktoren 10 vorgesehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bitumen aus einem Ölsandvorkommen handeln. Bei der
Lagerstätte 6 kann es sich insbesondere um ein Ölsandvorkom- men oder ein Ölschiefer-vorkommen handeln, aus welchem
Bitumen oder andere Schweröle gewonnen werden können.
Weiterhin ist ein Rohr 9 zur Dampfeinbringung dargestellt, das im Wesentlichen zwischen parallelen Abschnitten eines Induktors 10 innerhalb des Reservoirs 6 angeordnet ist und das über einen Dampfgenerator 8 gespeist wird. Mittels über die Länge des Rohrs verteilt angeordnete Düsen - nicht dargestellt - wird der Dampf in das Reservoir 6 gepresst.
Nicht dargestellt ist eine Produktionsrohrleitung, über die die aus der Lagerstätte 6 extrahierte Substanz gesammelt und aus der Lagerstätte 6 heraus bis an eine Erdoberfläche 5 gefördert wird.
Die Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasser- stoffhaltigen Substanz weist weiterhin einen Induktor 10 auf, der in Bohrungen innerhalb der Lagerstätte 6 verläuft. Der Induktor 10 oder Abschnitte von diesem sind als der erfin- dungsgemäße Leiter anzusehen. Es wird eine geschlossene
Leiterschleife gebildet, die aus den zwei horizontal in der Lagerstätte 6 verlaufenden Hin- und Rückleitern des Induktors 10 besteht, sowie aus Leiterstücken 11 die nicht oder wenig als Heizung wirken und oberirdisch verlaufen bzw. von der Erdoberfläche 5 hinein in die Lagerstätte 6 führen, um den Stromanschluss für den Induktor 10 zu gewährleisten. In der Figur sind beispielsweise beide Schleifenenden der Leiterschleife oberirdisch angeordnet. Auf der rechten Seite in der Figur wird die Schleife einfach durch geschlossen - siehe Leiterstück 11 in der Figur. Auf der linken Seite befindet sich eine Elektroversorgung 1 inklusive aller benötigten elektrischen Einrichtungen wie Umrichter und Generator, durch die der nötige Strom und die nötige Spannung an die Leiterschleife angelegt wird, damit die Induktoren 10 als Leiter für eine elektrische/elektromagnetische Heizung zur Wärmeer¬ zeugung in der Lagestätte 6 dienen. Die Induktoren 10 sind gegenüber zumindest Teilen der
Lagerstätte 6 als induktive elektrische Heizung wirksam.
Bedingt durch die Leitfähigkeit von zumindest Teilen der Lagerstätte 6, kann diese durch die weitgehend konzentrisch um die beiden möglichst parallel verlaufenden Abschnitte des Induktors 10 erwärmt werden.
Die Leiterschleife kann in Bereichen, in denen diese
außerhalb der eigentlichen Lagerstätte 6 verlaufen - als die Leiterstücke 11 -, mittels geeigneter Führung in ihrer
Heizleistung stark gemindert werden. Auf diese Weise kann die Heizleistung in definierten Bereichen der Lagerstätte 6 eingebracht werden. Bei dem Induktor 10 kann es sich
insbesondere um stabförmige metallische Leiter oder um verdrillte metallische Kabel aus einem insbesondere gut leitfähigen Metall handeln, welche als Resonanzkreis
ausgebildet werden.
Gemäß der Figur ist neben dem elektrischen Kreislauf auch ein Kühlkreislauf vorgesehen, um den Induktor 10 zu kühlen. Der Kühlkreislauf umfasst eine Flüssigkeitsführung 12 die gemäß der Figur die Leiterschleife entlang ihrer Länge fast
vollständig ummantelt. Wesentlich ist lediglich eine
Ummantelung des Induktors 10. Eine Ummantelung außerhalb der Lagerstätte 6 ist nicht notwendig, mag aber vorteilhaft sein, da dadurch das Verlegen der Flüssigkeitsführung 12 zusammen mit der Leiterschleife erfolgen kann und somit eine verein¬ fachte Installation erlaubt. Gemäß der Figur sind die Abschnitte des Kühlkreislaufs, die nicht explizit zur Kühlung vorgesehen sind, als Flüssigkeits- ein/ausleitungen 13 markiert. Gemäß der Figur ist auf der linken Seite der Flüssigkeitskreislauf lediglich auf einfach Weise zu einem Ring geschlossen, so dass die durch eine erste Flüssigkeitsführung 12 entlang eines ersten Abschnitts des
Induktors 10 hindurchgeleitete Flüssigkeit durch eine zweite Flüssigkeitsführung 12 entlang eines zweiten Abschnitts des Induktors 10 zurückgeführt wird. Auf der rechten Seite der Figur finden sich oberirdisch die Komponenten zu Bereitstellung der Flüssigkeit. Diese sind ein Vorratsbehälter 3, in dem sich die Flüssigkeit 14 zur Kühlung befindet. Weiterhin ist eine Pumpe 2 vorgesehen, um die Flüssigkeit 14 in den Kühlkreislauf zu pumpen und um eine Fließgeschwindigkeit sicherzustellen. Weiterhin ist ein Rückkühler 4 vorgesehen, durch den die erhitzte Kühlflüssigkeit heruntergekühlt werden kann .
Viele Varianten bzgl. der Anordnung des Induktors und des Kühlkreislaufs sind denkbar. Beispielsweise könnte auch auf der linken Seite in der Figur ein weiterer Rückkühler
vorhanden sein. Weiterhin könnten mehrere Kühlkreisläufe vorhanden sein. Hin- und Rückleitung der Flüssigkeit könnten entlang eines einzigen Abschnitts des Induktors 10 und nicht entlang der gesamten Schleife erfolgen.
Die Flüssigkeitsführung 12 ist in der Figur als koaxiale Ummantelung zum Induktor 10 ausgebildet, so dass der Induktor 10 - bzw. eine Ummantelung des Induktors 10 - im Betrieb von einer Kühlflüssigkeit möglichst vollständig umgeben ist.
Im Betrieb kann die Vorrichtung so betrieben werden, dass bei angelegtem Strom an den Induktor 10, durch den die Umgebung des Induktors 10 in der Lagerstätte 6 erhitzt wird stets eine Kühlflüssigkeit durch die Flüssigkeitsführung 12 entlang des Induktors 10 geleitet wird. Der Induktor 10 erhitzt den Boden in der Umgebung des Induktors 10, wodurch der erhitzte Boden selbst zum thermischen Strahler wird. Der Induktor 10 ist vor erhöhten Temperaturen zu schützen. Dies erfolgt durch die Kühlflüssigkeit in der Flüssigkeitsführung 12 in Form der beschriebenen Außenkühlung des Induktors 10, wodurch
einerseits der Induktor 10 thermisch isoliert und anderer- seits die durch den Induktor 10 aufgenommene Temperatur wieder abführt wird, so dass sich der Induktor 10 nicht oder zumindest nur gering oder in geringerem Umfang erhitzt. Zur Verbesserung dieses Effekts kann die Flüssigkeitsführung 12 zusätzlich von einem thermischen Isolator ummantelt sein. Auf diese Weise kann insbesondere ein Sieden von Wasser direkt am Induktor 10 in der Lagerstätte 6 verhindert werden, was wiederum einen negativen Einfluss auf eine ungekühlte Schutz-Ummantelung des Induktors 10 hätte, da die Schutz- Ummantelung für eine elektrische Isolation des Induktors 10 vorgesehen ist und üblicherweise aus Kunststoff besteht, jedoch eine dauerhafte Temperaturerhöhung den Kunststoff angreifen könnte. Es sei jedoch noch einmal erwähnt, dass ein Sieden von Flüssigkeit im Reservoir an sich durchaus
vorteilhaft ist.
Idealerweise ist der Induktor 10 in die Flüssigkeitsführung 12 integriert und kann als eine Einheit verlegt werden.
Verschiedene Ausgestaltungen von derartigen kombinierten Leitern und Kühlungen werden im Folgenden erläutert.
In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer umgebenden Kühlung schematisch in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht. Ein in einer schlauchförmig ausgebildeten Ummantelung 15 der Flüssigkeitsführung 12 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Flüssigkeitsführung 12 umgeben. Die Positionierung des Induktors 10 kann beispielsweise allein durch die fließende Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung 12 bestimmt sein. Auf eine Zentrierung wird gemäß Figur 2 verzichtet. Der Induktor 10 ist demgemäß weitestgehend frei beweglich in der Flüssigkeitsführung 12 und könnte z.B. auch aufgrund der Gewichtskraft von innen auf der Flüssigkeitsummantelung zu liegen kommen. Für eine spezifische Positionierung oder Fixierung in der
Flüssigkeitsführung 12 werden jedoch im Folgenden verschiede- ne Ausgestaltungen vorgestellt. Der Durchmesser des Induktors 10 kann bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite des Induktors 10 wird vorzugs¬ weise 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des
Kühlmediums innerhalb der Flüssigkeitsführung 12 bevorzugt 5 bis 100 1/min.
Nachfolgend werden Querschnitte von gekühlten Leitern
schematisch veranschaulicht. Der Querschnitt erfolgt entlang einer Schnittfläche, wie sie in Figur 1 durch A-A angedeutet ist.
Gemäß Figur 3 erfolgt eine Abstützung des Induktors 10 durch beispielsweise sternförmige Abstandhalter - Stege 16 -, wobei vorzugsweise 2 bis 5 Abstandhalter verwendet werden. Jedoch ist auch eine Lösung mit lediglich einem Steg 16 denkbar. Die Stege 16 sind vorzugsweise an der Innenwand der Ummantelung 15 angebracht und werden im Zentrum über Stabilisatoren 17 verbunden oder direkt an die Außenhülle des Induktors 10 angebracht. Der Induktor 10 befindet sich koaxial im Zentrum der Ummantelung 15 der Flüssigkeitsführung 12 und wird entweder als Einheit mit der Ummantelung 15 und den Stegen 16 verlegt oder wird nachträglich eingezogen.
Die Flüssigkeitsführung 12 ergibt sich aus den sich Hohlräu- men innerhalb der Ummantelung 15.
Bei Ausführung der Stege 16 über die gesamte Länge werden gleichzeitig mehrer Kammern zwischen den Stegen 16 gebildet, die in unterschiedlichen Richtungen vom der Kühlflüssigkeit in unterschiedliche Richtungen durchflössen werden können.
Die Breite der Stege 16 kann z.B. im Bereich 5-30 mm liegen, damit die Druckverluste des Kühlmediums in der Flüssigkeits¬ führung 12 nicht zu groß werden.
Nach Figur 4 sind im Ringraum - also innerhalb einer
Außenhülle 20 - um den Induktor 10 mehrere Schläuche bzw. Rohre 12A, 12B, 12F als Flüssigkeitsführung 12 vorgesehen.
Eine gegenläufige Führung des Kühlmediums in den Schläu¬ chen/Rohren ist dabei denkbar. Zusätzlich kann als Teil der Außenhülle 20 oder als separate Elemente zusätzlich ein thermischer Isolator 18 zwischen den Schläuchen/Rohren und der Außenhülle 20 verwendet werden. In diesem Sinne ist auch zu verstehen, wenn diese Zwischenräume bleiben leer, d.h. Luft oder ein spezifisches Gas oder ein Vakuum als thermische Isolation dienen.
Vorzugsweise kann die Dicke einer thermischen Isolations¬ schicht zwischen 3 und 50 mm gewählt werden.
In Figur 5 wird das Kühlmedium über Kapillaren 19 als
Flüssigkeitsführung 12 geleitet. Alternativ kann es sich auch um poröses Material handeln. Diese Varianten haben insbesondere den Vorteil, dass der Flüssigkeitsstrom innerhalb der Flüssigkeitsführung 12 besser gesteuert werden kann und dass die Position des Induktors 10 in Beziehung zur Flüssigkeits- führung 12 exakt vorgegeben werden kann. Dies kann vorteilhaft sein, da auch das induzierte Feld je nach Ausrichtung der zwei Induktoren 10 zueinander nicht an allen Seiten des Induktors 10 gleiche Stärke hat. Vollständigkeitshalber ist gemäß Figur 6 eine weitere
Variante der Flüssigkeitskühlung dargestellt, bei der ein zentraler, das Kühlmedium führender Schlauch bzw. Rohr als Flüssigkeitsführung 12 von den Teilleitern 10A, 10B, 10F umgeben wird. Die Teilleiter 10A, 10B, 10F stellen dabei zusammen gesehen den Induktor 10 dar. In dieser Form kann vorzugsweise der Schlauch- bzw. Rohrdurchmesser der Flüssigkeitsführung 12 zwischen 10 und 100 mm betragen und der
Massenstrom des Kühlmediums kann zwischen 5 und 100 1/min betragen. Der Induktor 10 kann beispielsweise aus 10 bis 2000 Teilleitern bestehen, deren Gesamtquerschnittsfläche
typischerweise von 10 bis 2000 mm2 beträgt. Während vorstehend eine reine Führung von Kühlflüssigkeit erläutert wurde, wird dies im Folgenden damit kombiniert, dass über die Länge der Flüssigkeitsführung 12 Flüssigkeit in die Lagerstätte 6 abgegeben werden kann.
In Figur 7 ist in schematischer Form ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer umgebenden Kühlung in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht, wobei eine Flüssigkeits¬ führung 12 perforiert ausgebildet ist, so dass Flüssigkeit austreten kann, wobei die Flüssigkeit tatsächlich in
flüssiger Form austreten kann oder eventuell auch als Gas, also z.B. Wasserdampf.
Analog zu Figur 2 ist ein in einer schlauchförmig ausgebilde- ten Ummantelung 15 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Flüssigkeitsführung 12 umgeben. Im Unterschied zur Ausgestaltung in Figur 2 enthält die Flüssigkeitsführung 12 bzw. die Ummantelung 15 eine Perforation 12 bestehend aus eine Vielzahl von Löcher und Durchlässen, durch die die transportierte Flüssigkeit von innen nach außen dringen kann. Die Größe, Position und Häufigkeit der Löcher ist dabei an die gewünschten Bedingungen anzupassen und durch die
Darstellung in Figur 7 nicht als einschränkend zu interpre¬ tieren, insbesondere so dass beispielsweise 30 bis 300 1/min über die gesamte Länge der Flüssigkeitsführung 12 austreten kann .
Die Löcher der Perforation 21 können dabei symmetrisch am gesamten Umfang der Ummantelung 15 angeordnet sein. Es könnte jedoch auch vorteilhaft sein, eine ungleichmäßige Verteilung vorzusehen. Auch über die Länge der Flüssigkeitsführung 12 können sich die Verteilung und/oder die Ausgestaltung der Löcher ändern, insbesondere da sich der Druck innerhalb der Flüssigkeitsführung 12 aufgrund der austretenden Flüssigkeit ändern kann. Eine austretende Flüssigkeit in die Lagerstätte 6 in der Umgebung des Induktors 10 hat dabei insofern einen Vorteil, als dass dadurch auf diese Weise ein Elektrolyt in das
Reservoir injiziert werden kann, wodurch sich einerseits die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte 6 erhöhen kann und andererseits sich ein erhöhter Druck innerhalb der
Lagerstätte 6 ergibt. Beide Effekte ergeben, dass die
Förderquote und/oder die Fördergeschwindigkeit der zu
fördernden kohlenwasserstoffhaltigen Substanz erhöht werden kann. Weitere Erläuterungen hierzu erfolgen an Hand von Figur 8.
Der Aufbau von Figur 8 entspricht grundlegend dem Aufbau von Figur 1. Es liegt eine Leiterschleife vor, die durch eine Elektroversorgung 1 betrieben wird. Abschnitte die als
Elektrode wirken sind als Induktor 10 hervorgehoben. Dies sind die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6
verlaufenden Abschnitte. Es liegt weiterhin ein Vorratsbehälter 3 zum Bereitstellen einer Flüssigkeit 14, die als Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Diese Flüssigkeit 14 wird mittels der Pumpe 2 in ein
Flüssigkeitssystem eingeleitet, dass aus den Flüssigkeitseinleitungen 13 und aus der Flüssigkeitsführung 12 besteht. Die Flüssigkeitsführung 12 soll hierbei wiederum die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6 verlaufenden Abschnitte bezeichnen. Die Flüssigkeitseinleitungen 13 umfasst das
Schlau/Rohrsystem oberhalb der Erdoberfläche 5 bzw. die
Verbindung zur horizontal verlaufenden Flüssigkeitsführung 12.
Die Zuführung erfolgt im vorliegenden Beispiel im Unterschied zu Figur 1 von links auf der Zeichenebene, aber auch eine Zuführung von rechts, wie in Figur 1 wäre denkbar. Wesentli- eher Unterschied zu Figur 1 ist jedoch, dass in dem horizontalen unterirdischen Abschnitt die Flüssigkeitsführung 12 eine Perforation 21 aufweist, durch die eine austretende Flüssigkeit 22 mittels Pfeile angedeutet ist. Weiterhin endet im vorliegenden Beispiel die Flüssigkeitsführung 12 bereits unterirdisch. Hierzu ist ein Abschluss 23 der Flüssigkeits¬ führung 12 vorgesehen, wobei dieser Abschluss ebenfalls eine Perforation aufweisen kann.
Im Gegensatz zur vorliegenden Ausgestaltung ist jedoch auch denkbar, dass die Flüssigkeitsführung 12 für einen verbleibenden Flüssigkeitsrest an die Oberfläche zurückgeführt wird. Alternativ kann zwar die Flüssigkeitsführung 12 an die
Oberfläche zurückgeführt werden, jedoch ergibt sich aufgrund der Druckverhältnisse, dass keinerlei Flüssigkeit die
Erdoberfläche 5 erreicht. Die Flüssigkeitsführung 12 wäre im letzten Abschnitt somit flüssigkeitslos.
Im Betrieb wird Flüssigkeit mittels einer Pumpe 2 oder einer ähnlich wirkenden Vorrichtung ins Kühlsystem eingeleitet. Der Druck bleibt bis zur Flüssigkeitsführung 12 im Wesentlichen unverändert bestehen, da bis zum Beginn der Flüssigkeitsfüh- rung 12 kein Flüssigkeitsauslass vorgesehen ist. Erreicht nun die zugeführte Flüssigkeit den Abschnitt mit der erfindungs¬ gemäßen Flüssigkeitsführung 12, wird ein Teil der Flüssigkeit über die Perforation 21 in die Lagerstätte 6 eingeleitet. Ein weiterer Teil der Flüssigkeit fließt weiter entlang der
Flüssigkeitsführung 12, wobei stets Flüssigkeit über die Perforation 21 abgegeben wird. Es ergibt sich somit ein
Abfluss der Flüssigkeit durch die austretende Flüssigkeit 22. Der Verlust an Flüssigkeit wird über die Pumpe 2 durch nachfliessende Flüssigkeit ersetzt.
Es ergeben sich also mehrere Effekte: Einerseits fließt die Flüssigkeit entlang des Induktors 10 und kann Wärme abführen. Andererseits fließt Flüssigkeit in die Lagerstätte 6, im Umfeld der Induktoren 10, wodurch der Druck in der Lagerstät- te 6 erhöht werden kann oder ein nachlassender Druck aufgrund der Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz
ausgeglichen werden kann, sowie die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte 6 insbesondere im Umfeld der Induktoren 10 erhöht werden kann, was wiederum die Effektivität der
Induktoren 10 steigert. Die genannten Effekte beeinflussen sich gegenseitig, denn durch das Abfließen der erwärmten Flüssigkeit in die Umgebung des Induktors 10 fließt kühle Flüssigkeit entlang des Induktors 10 innerhalb der Flüssig¬ keitsführung 12 nach, wodurch der kühlende bzw. thermisch isolierende Effekt aufrechterhalten bleibt. Der Abschluss 23, die Dimensionen der Flüssigkeitsführung 12, die Ausgestaltung der Perforation 21 und der auf die
Flüssigkeit über die Pumpe 2 angewendete Druck sollte
bevorzugt so aneinander angepasst werden - insbesondere auch unter Beachtung der vorliegenden Gesteinsformationen und der Tiefe der Lagerstätte -, dass im wesentlichen über die gesamte Länge des horizontal verlaufenden Induktors 10 die genannten Effekte auftreten und/oder gleichmäßig Flüssigkeit 22 in die Lagerstätte 6 austritt. Der Druck ist von der Tiefe der Lagerstätte, d.h. von der
Distanz der horizontal verlegten Induktoren 10 zur Erdoberfläche 5, abhängig. Der Druck sollte höher als der hydrosta¬ tische Druck der entsprechenden Wassersäule sein und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 10000 hPa (10 bar) bis 50000 hPa (50 bar) .
Druckentlastung in der Lagerstätte 6 wird vorgenommen, indem zu einem Zeitpunkt, bei dem der Druck auf ein oberhalb der Lagerstätte 6 vorliegendes Deckgebirge zu hoch wird, das/die Produktionsrohre - nicht dargestellt - geöffnet werden.
Jedoch kann es vorteilhaft sein, die Produktionsrohre so lange wie möglich geschlossen zu halten um einen hohen Druck zu erreichen. Die Funktion der austretenden Flüssigkeit 22 ist somit sowohl Erhöhung oder Beibehaltung des Drucks in der Lagerstätte 6, als auch Verdrängung - Ausschwemmung - der zu fördernden Substanz, wobei eine Vermeidung eines Unterdruckes in der Lagerstätte 6 erreicht wird.
Als Flüssigkeit kann insbesondere ein Elektrolyts, z. B.
Wasser oder wässrige Lösungen, vorgesehen sein, beispielsweise versetzt mit weiteren Bestandteilen. Als Elektrolyt, Verdränger oder Lösungsmittel kommen insbesondere organische oder anorganische Flüssigkeiten oder im Aggregatzustand veränderte Gase in Frage bzw. Kombinationen daraus.,
insbesondere Wasser - vorzugsweise produziertes und von
Schweröl abgeschiedenes Wasser -, Salzwasser, schwache
Säuren, schwache Basen, andere Lösungsmittel wie Methan, Propan, Butan, C02 oder Gemische. Die in den Figuren 2 bis 5 vorgestellten Querschnitte sind auch für die Flüssigkeitsführung 12 mit austretender
Flüssigkeit 22 anwendbar.
Entsprechend der Ausgestaltung von Figur 2 kann der Induktor 10 in einem perforierten Injektorrohr bzw. -schlauch liegen, bei dem auf eine Zentrierung des Induktors 10 wird verzichtet wird. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite wird bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min.
Nach Figur 3 liegt der Induktor 10 liegt in einem perforierten Injektorrohr bzw. -schlauch, wobei eine Abstützung des Induktors 10 durch sternförmige Abstandhalter erfolgt. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite wird bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min. Gemäß Figur 4 werden an den Induktor 10 ein oder mehrere perforierte Injektorrohre bzw. -Schläuche angebracht. Der direkte Kontakt des Induktors 10 zum Reservoir ist vorgese- hen. Der fehlende Kontakt kann sogar vorteilhaft sein, da der Wärmeübergang vom umliegenden heißen Reservoir zurück auf den Induktor 10 verringert wird. Der Durchmesser des Induktors 10 wird bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Der Durchmesser der anliegenden Rohre bevorzugt 5 mm bis 50 mm betragen und der Massenstrom des Kühlmediums bevorzugt 30 bis 300 1/min.
Bei der gemäß Figur 8 diskutierten Ausgestaltung ist
insbesondere vorteilhaft, dass sich wirtschaftlichere und höhere Leistungsdichten erreichen lassen. Gleichzeitig wird eine auch in größeren Tiefen zu befürchtende Überhitzung des Induktors 10 vermieden, sowie zusätzliche Verdrängung der zu fördernden Substanz aus der Lagerstätte erreicht. Weiterhin werden Lagerstätten mit geringer elektrischer Leitfähigkeit erst durch dieses Einspeisen von Flüssigkeit in die Lager¬ stätte induktiv beheizbar.
Im Unterschied zur Figur 8 kann in einer weiteren Aufbauvariante die Vorrichtung so ausgeführt werden, dass nur Teilbe- reiche des Induktors 10 in einem Injektorrohr bzw. -schlauch liegen. Weiterhin können die Austrittslöcher der Perforation 21 ungleichmäßig verteilt sein oder aber sogar Abschnitte vorhanden sein, in denen keine Perforation 21 vorhanden ist. Bzgl . der vorgenannten Ausführungsformen sei noch einmal erwähnt, dass primär keine Zuführung von Dampf vorgesehen ist der oberirdisch erzeugt wird, sondern eine Zuführung von Flüssigkeiten. Auch auf eine zusätzliche Einspeisung von Dampf wird vorzugsweise verzichtet.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen wurde nicht weiter darauf eingegangen, woher die Flüssigkeit zum Einleiten in die Flüssigkeitsführung stammen könnte. Anhand Figur 9 wird nun weiter erläutert, dass diese Flüssigkeit vollständig oder teilweise aus dem Produktionsstrom extrahiert werden kann. In Figur 9 ist eine Schnittdarstellung einer Lagerstätte 6 schematisch dargestellt, wobei die Lagerstätte 6 unterhalb der Erdoberfläche 5 angeordnet ist und einen Bereich 7 mit Ölvorkommen aufweist. Es ist wie in den bisherigen Ausfüh- rungsformen eine Leiterschleife vorgesehen, wobei in Figur 9 lediglich ein Induktor 10 der Leiterschleife dargestellt ist.
Weiterhin ist der Induktor 10 zumindest teilweise von einer Flüssigkeitsführung 12 ummantelt. Die Leiterschleife wird wie in den vorstehenden Ausführungsformen durch eine Elektrover- sorgung 1 betrieben.
In allen Ausgestaltungen der Erfindung - obwohl in den
Figuren 1 und 8 nicht dargestellt - ist ein Produktionsrohr 39 zum Abtransportieren der zu fördernden Substanz im
Erdreich vorhanden. Über das Produktionsrohr 39 kann ein Produktionsstrom 30 in Form eines Flüssigkeits-Feststoff-Gas- Gemisch - d.h. ein Phasengemisch - an die Erdoberfläche 5 zur Aufbereitung transportiert werden.
Zuerst wird von dem Flüssigkeits-Feststoff-Gas-Gemisch mittels eines Öl/Gas-Separators die zu fördernde Substanz abgeschieden. Ein sich dadurch ergebendes separiertes Öl 32 ist in der Figur als Pfeil angedeutet, ebenso ein sich alternativ oder zusätzlich ergebendes separiertes Gas 33.
Weiterhin verbleibt eine Restflüssigkeit 34 - Produced Water - des separierten Produktionsstroms 30, die im Folgenden weiter aufbereitet wird, damit sie später wieder in die
Lagerstätte 6 in flüssiger Form injiziert werden kann.
Als erster Aufbereitungsschritt wird die Restflüssigkeit 34 einer Entsandungseinrichtung 35 zugeführt, in der Sande und andere Festkörper abgeschieden werden. Nach diesem Aufbereitungsschritt verbleibt eine entsandete Restflüssigkeit 36.
Durch das Entsanden hat die verbliebene entsandete Restflüs¬ sigkeit 36 bereits eine Konsistenz, die für ein Rückinjizie- ren in flüssiger Form möglich ist. Dies ist dadurch gegeben, weil ein zum Rückinjizieren verwendetes Rohr durch die entsandete Restflüssigkeit 35 langfristig ohne Versandungen oder Verstopfungen betrieben werden kann.
Gemäß Figur 9 erfolgt ein weiterer Aufbereitungsschritt . Die entsandete Restflüssigkeit 36 wird einer Entsalzungseinrich¬ tung 37 zugeführt, durch die der Salzgehalt der entsandete Restflüssigkeit 36 reduziert wird. Dies kann durch Zuführung von spezifischen Chemikalien erreicht werden. Idealerweise wird durch die Entsalzungseinrichtung 37 ein Salzgehalt in der sich ergebenden aufbereitete Flüssigkeit 38 erreicht, die einem natürlichen Salzgehalt innerhalb der Lagerstätte 6 entspricht .
Auf weitere Aufbereitungsschritte kann verzichtet werden, da es erfindungsgemäß vorgesehen ist, eine Flüssigkeit - also in flüssiger Form und nicht gasförmig - entlang des Induktors 10 über die Flüssigkeitsführung 12 in die Lagerstätte 6
einzubringen. Die Aufbereitung kann somit auf eine Entsandung und eine Entsalzung beschränkt werden.
Die derart aufbereitete Flüssigkeit 38 kann nun in den
Kühlkreislauf gemäß Figur 1 oder der Flüssigkeitsinjektion gemäß Figur 8 zugeführt werden. Eine weitere alternative Variante wird im Folgenden an Hand Figur 9 erläutert.
Nach Figur 9 wird die aufbereitete Flüssigkeit 38 einer Pumpe 2 zugeführt und unter Druck in die Flüssigkeitseinleitung 13 eingepresst, die später in die Flüssigkeitsführung 12
übergeht. Der Induktor 10 wird erneut innerhalb der Flüssig¬ keitseinleitung 13 und der Flüssigkeitsführung 12 geführt. Die bereits erläuterten Ausgestaltungen des Induktors
innerhalb einer Flüssigkeitsführung haben weiterhin Gültig- keit, insbesondere die Ausführungen gemäß der Figuren 2 bis 4. Beispielhaft ist in Figur 9 eine Ausgestaltung darge¬ stellt, bei der der Induktor 10 über abschnittsweise vorhandene Stege 16 innerhalb der Flüssigkeitsführung bzw. - einleitung fixiert ist.
Die aufbereitete Flüssigkeit 38 wird folglich entlang des Induktors 10 innerhalb der Flüssigkeitseinleitung 13 und der Flüssigkeitsführung 12 innerhalb eines Schlauchs oder Rohrs in eine Tiefe der Lagerstätte 6 eingeleitet. Um nun ein injizieren der Flüssigkeit 38 über eine größere Länge in den Erdboden der Lagerstätte 6 zu ermöglichen, ist die Flüssig- keitsführung 12 geschlitzt ausgebildet, so dass die Flüssig¬ keit 38 über Schlitze 40 aus der Flüssigkeitsführung 12 in den Untergrund eindringt.
Die dort eindringende Flüssigkeit kann im weiteren Zeitver- lauf aufgrund der heizenden Wirkung des Induktors 10
verdampfen .
Gemäß Figur 9 ist die Länge der Flüssigkeitsführung 12 beschränkt und endet, während der Induktor 10 weiter
horizontal verläuft. Die Länge der geschlitzten Flüssigkeits¬ führung 12, die Häufigkeit und Größe der Schlitze 40 und die Menge der eingepresster Flüssigkeit 38 sollte dabei aufeinan¬ der abgestimmt werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Flüssigkeitsführung 12 wie in Figur 8 entlang der im wesentlichen gesamten aktiven Länge des Induktors 10 vorhanden sein, um eine großflächigere Verteilung der zu injizierenden Flüssigkeit zu gewährleisten .
Das unter Zuhilfenahme von Figur 9 erläuterte Vorgehen ist insofern vorteilhaft, als dass eine weniger aufwändige
Wasseraufbereitung erforderlich ist als bei dem dampfbasierten Verfahren, da das Injektionswasser nicht oberirdisch verdampft werden muss. Für die Injektion kann vorteilhafterweise auch über Durchlaufwärmetauscher - in Figur 9 nicht dargestellt - erwärmtes Wasser benutzt werden, um unerwünschte Abkühlung der
Lagerstätte und damit Druckabfall oder Viskositätserhöhung in der Lagerstätte zu vermeiden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Einrichtung bezüglich Temperaturhaltung und damit auch Druckführung im Reservoir einfach zu regeln ist.
Als weitere Vorteile für die vorstehend erläuterten Kombina¬ tion der mittelfrequent-induktiven Methode zur Erwärmung des Reservoirs mit dem vereinfachten Verfahren der Wasseraufbereitung und Wasser-Rückinj ektion wird beispielsweise gesehen, dass lediglich ein reduzierter verfahrenstechnischer Aufwand für die Errichtung der Gesamtanlage der Wasseraufbereitung, besonders für die Speisewasseraufbereitung, erforderlich ist und dass Abfallwasser vermieden oder reduziert wird.
Im Vergleich zur Dampferzeugung, um Dampf ins Reservoir zu injizieren, ergibt sich eine deutliche Energieeinsparung durch Vermeidung der Wärmeverluste, die sich bei der
Dampferzeugung ergeben.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärme¬ energie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung (12) umgeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) und der Leiter (10) derart zueinander angeordnet sind, dass eine Flüssigkeit in der Flüssigkeitsführung (12) eine Kühlung des Leiters (10) bewirkt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) Teil eines im wesentli- chen geschlossenen Flüssigkeitskreislaufs ist, bei dem ein Mittel zum Wärmetauschen (4) vorgesehen ist, um eine im Reservoir (6) erhitzte, in der Flüssigkeitsführung (12) geführte Flüssigkeit abzukühlen. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) als Schlauch und/oder Rohr ausgebildet ist, wobei der Leiter (10) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so dass bei Zuführung einer Flüssigkeit der Leiter (10) von der Flüssigkeit umspült wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlauch und/oder das Rohr in etwa koaxial zum Leiter (10) angeordnet sind, wobei insbesondere zumindest ein Steg (16) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs zum Fixieren des Leiters (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (10) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs frei beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) als
- eine Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder
- einer Vielzahl von Kapillaren (19) und/oder
- poröses Material
ausgebildet ist, wobei der Leiter (10) von der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapillaren (19) und/oder dem porösen Material umgeben ist, wobei vorzugs¬ weise die Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren
und/oder Kapillaren (19) und/oder das poröse Material und der Leiter (10) innerhalb einer gemeinsamen schlauchförmigen Außenhülle (20) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeitsführung (12) in Form der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren derart ausgebildet ist, dass mindestens ein erster Schlauch und/oder Rohr vorgesehen ist, in dem die Flüssigkeit gegenläufig zu einer Flussrichtung der Flüssigkeit in einem mindestens einen zweiter Schlauch und/oder Rohr fließt, insbesondere indem die Flüssigkeit von unterschiedlichen Enden der Flüssigkeitsführung (12) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Flüssigkeitsführung (12) und dem Reservoir (6), insbesondere zwischen der Flüssigkeitsführung (12) und der Außenhülle (20) gemäß Anspruch 7, thermisch isolierende Mittel (18) angeordnet sind, wobei das ther¬ misch isolierende Mittel (18) insbesondere als ein luft- oder gasgefüllter oder als ein Vakuum-einschließender Hohlraum ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Druckerhöhungsmittel (2) zum Erhöhen des Drucks einer Flüssigkeit und/oder zum Umlaufen der Flüssigkeit vorgesehen ist, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungsmittels (2) eine Bewegung der Flüssig¬ keit erreicht wird.
Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhalt gen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärme¬ energie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagt wird, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/ elektromagnetische Heizung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung (12) umgeben ist durch die eine Flüssigkeit geleitet wird, wobei die Flüssigkeitsführung (12) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Flüssigkeitsführung (12) geleitete Flüssigkeit eine Umgebung im Reservoir (6) thermisch isoliert wird und/oder dass der Leiter (10) durch die durch die
Flüssigkeitsführung (12) geleitete Flüssigkeit gekühlt wird .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Flüssigkeit zur Kühlung Wasser, insbesondere entsalzt und/oder entkalkt und/oder mit einem als Frost¬ schutz wirkendem Mittel versetzt, Salzwasser, Öl, Emulsionen oder Lösungen vorgesehen ist.
14. Verfahren zum Verlegen einer Leiterschleife (10, 11), vorgesehen zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärme¬ energie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische/elektromagnetische Heizung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von einer Flüssigkeitsführung (12) umgeben ist und die Leiterschleife (10, 11) und die Flüssigkeitsführung (12) eine miteinander verbundene Einheit bilden, die gemeinsam in eine Bohrung verlegt werden .
PCT/EP2011/051280 2010-02-22 2011-01-31 Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte WO2011101228A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR112012020495A BR112012020495A2 (pt) 2010-02-22 2011-01-30 dispositivo e método para obter, especialmente in situ, uma substância carbonácea de um depósito subterrâneo
EP11702606A EP2507471A2 (de) 2010-02-22 2011-01-31 Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
CA2790618A CA2790618A1 (en) 2010-02-22 2011-01-31 Device and method for obtaining, especially in-situ, a carbonaceous substance from an underground deposit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010008776.9 2010-02-22
DE102010008776A DE102010008776A1 (de) 2010-02-22 2010-02-22 Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011101228A2 true WO2011101228A2 (de) 2011-08-25
WO2011101228A3 WO2011101228A3 (de) 2012-04-05

Family

ID=44356605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/051280 WO2011101228A2 (de) 2010-02-22 2011-01-31 Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2507471A2 (de)
BR (1) BR112012020495A2 (de)
CA (1) CA2790618A1 (de)
DE (1) DE102010008776A1 (de)
WO (1) WO2011101228A2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010023542B4 (de) * 2010-02-22 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
EP2734009A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Induktionsvorrichtung für die Erwärmung eines Ölreservoirs, insbesondere eines Schwerölreservoirs
US9474108B2 (en) 2013-09-09 2016-10-18 Harris Corporation Hydrocarbon resource processing apparatus for generating a turbulent flow of cooling liquid and related methods

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007008292A1 (de) 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102007036832A1 (de) 2007-08-03 2009-02-05 Siemens Ag Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6179269B1 (en) * 1998-08-21 2001-01-30 Camco International, Inc. Method and apparatus for installing a cable into coiled tubing
CA2304938C (en) * 1999-08-31 2008-02-12 Suncor Energy Inc. Slanted well enhanced extraction process for the recovery of heavy oil and bitumen using heat and solvent
DE202007006682U1 (de) * 2007-05-07 2007-08-16 Gerodur Mpm Kunststoffverarbeitung Gmbh & Co. Kg Erdwärmesonde
DE102008062326A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur induktiven Heizung von Ölsand- und Schwerstöllagerstätten mittels stromführender Leiter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007008292A1 (de) 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102007036832A1 (de) 2007-08-03 2009-02-05 Siemens Ag Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012020495A2 (pt) 2016-05-17
EP2507471A2 (de) 2012-10-10
CA2790618A1 (en) 2011-08-25
WO2011101228A3 (de) 2012-04-05
DE102010008776A1 (de) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2507474B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
DE102010023542B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
EP2122123B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz unter herabsetzung deren viskosität aus einer unterirdischen lagerstätte
DE69127076T2 (de) System zur thermischen gewinnung von mineralien
DE69124660T2 (de) Robustes, elektrisches Heizsystem für Mineralölbohrungen
DE102007036832B4 (de) Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz
WO2010023032A2 (de) Anlage zur in-situ-gewinnung einer kohlenstoffhaltigen substanz
WO2009135806A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur "in situ"-förderung von bitumen oder schwerstöl
WO2011101228A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
WO2014086594A1 (de) Anordnung und verfahren zum eintragen von wärme in eine geologische formation mittels elektromagnetischer induktion
DE3022588A1 (de) Erdsonde zur erzeugung eines wasserstromes fuer die speisung einer waermepumpe
EP2633153B1 (de) Verfahren zur "in situ"-förderung von bitumen oder schwerstöl aus ölsand-lagerstätten als reservoir
WO2012062592A1 (de) System und verfahren zum extrahieren eines gases aus einem gas-hydrat-vorkommen
EP2740809A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine Ansammlung von Erzen und/oder Sanden mittels elektromagnetischer Induktion
EP2740894A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation mittels elektromagnetischer Induktion
DE1115663B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Produktionseigenschaften eines oelfuehrenden Horizontes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11702606

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011702606

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 2790618

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012140496

Country of ref document: RU

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012020495

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 112012020495

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20120815