Vorrichtung und Verfahren zur Bohrlochstimulation
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator zur Bohrlochstimulation umfassend ein rohrförmiges Brennstoffbehältnis mit zwei oder mehr voneinander getrennten, geschlossenen Segmenten, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet und jeweils zumindest teilweise mit Brennstoff gefüllt sind, sowie einen Zünder zum Zünden des Brennstoffs in mindestens einem der Segmente. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bohrlochstimulation un- ter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der Förderung von Fluiden wie Erdöl oder Erdgas aus unterirdischen Gesteinsschichten hängt die Produktivität einer Förderanlage in hohem Maße von der Permeabilität der Gesteinsschichten ab, die an das Bohrloch angrenzen. Je durchlässiger diese Gesteinsschichten sind, umso wirtschaftlicher lässt sich eine Lagerstätte betreiben. Sowohl bei der Erschließung als auch während der Förderung aus einer Lagerstätte kann es zu einer Verminderung der Permeabilität und somit zu nachteiligen Effekten kommen.
Bei der Herstellung von Bohrlöchern, sowohl für Produktions- als auch für Injektionsbohrungen, kann es während des Bohr- und Zementierungsprozesses zur Verschlammung der porösen Gesteinsschichten kommen, sodass die Permeabilität sinkt. Außerdem verändert sich im Umfeld der Bohrung der Spannungs-, Druck- und Deformationszustand des Gesteins, was dazu führt, dass sich kreisförmig um die Bohrung herum im Gestein Zonen mit erhöhter Dichte und niedriger Permeabilität bilden. Während der Betriebsphase der Bohrung lagern sich im Gestein häufig Paraffine, Asphaltene und hochviskose Teere ab, die die Produktivität der Bohrung verringern.
Zu den bekanntesten Methoden, einer Verringerung der Permeabilität des Bohrlochbereiches entgegenzuwirken, gehören verschiedene Perforierungstechnologien, Vibrations- und Wärme- behandlung, der Einsatz chemisch aktiver Substanzen und das Swabben. Bei einer Art von Per- forierungstechnologie kommen Gasgeneratoren zum Einsatz, die mit festen Brennstoffen betrieben werden. Sie sind als ummantelte oder nicht ummantelte Sprengladungen ausgeführt und erzeugen nach der Zündung heiße Gase, die einen Druckanstieg im Bohrloch und den angrenzenden Gesteinsschichten zur Folge haben. Üblicherweise werden Gasgeneratoren im Bohrloch in Höhe der Förderhorizonte eingesetzt, um aufgrund des Druckanstiegs neue Perforationen im Gestein hervorzurufen oder bestehende Perforationen zu erweitern.
Aus der russischen Patentschrift RU 231 1529 C2 ist ein Verfahren zur Bohrlochstimulation mittels eines Gasgenerators bei der Öl- und Gasförderung bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet rohrformige zylindrische Sprengladungen, Zündungsladungen und ein geophysikalisches Kabel, ein sogenanntes Logging-Kabel, mit Befestigungselementen für die Sprengladungen. Das Kabel kann sich innerhalb eines Wickelkabels befinden, sodass der Gasgenerator auch für abgewinkelte, gerichtete und horizontale Bohrungen eingesetzt werden kann. Beim Abbrennen der zylindrischen Sprengladungen in der Bohrung erfolgen eine thermogaschemische Behandlung
und eine Luftdruckbehandlung des Gesteins. Wurde eine Perforierung vorab durchgeführt, werden die Perforationskanäle erweitert und gereinigt, und im Gestein bilden sich feine Risse. Bei hoher Druckeinwirkung der Gasgeneratoren werden diese Prozesse verstärkt. Unter Umständen können sich ausgedehnte Risse bilden. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass sich die aus- tretenden Gase schnell im Bohrschacht verbreiten und infolgedessen die im zu behandelnden Bereich der Bohrung zur Verfügung stehende Energiemenge relativ gering ist.
Das Dokument US 2008/0271894 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Perforationen in unterirdischen Gesteinsschichten. Um einen Träger herum sind Sprengladungen angebracht, die nach der Zündung Perforationen im anliegenden Gestein erzeugen und durch Druckerhöhung ausdehnen. Die Vorrichtung ist mit Dichtelementen versehen, die sich bei Ansteigen des Drucks derart verformen, dass sie an der Bohrlochwand anliegen und dadurch den Raum der Druckentfaltung begrenzen. In der russischen Patentschrift RU 2291289 C2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bohrlochstimulation beschrieben. Die Vorrichtung beinhaltet einen rohrförmigen Körper, in dem Brennstoff sowie ein Zünder angeordnet sind. Nach Zündung des Brennstoffs steigt die Temperatur in der Vorrichtung sehr schnell an. Wasser, das sich in dem Bohrloch um die Vorrichtung herum befindet, verdampft teilweise, was zu Druckstößen führt. Der sich bildende Dampf sowie die Druckwellen bewirken eine Erzeugung bzw. Weitung von Perforationen in dem angrenzenden Gestein.
Aus dem Dokument EP 2 460 975 A2 ist eine Vorrichtung zur Bohrlochstimulation bekannt, bei der an einer Stange oder einem Tau zwischen zwei Begrenzungselementen ein Festbrennstoff angeordnet ist. Der Brennstoff liegt als zylinderförmige Ladungseinheiten vor, die eine axiale Aussparung aufweisen, durch die die Stange oder das Tau geführt ist. In speziellen Ausführungsformen sind konstruktive Gestaltungselemente wie Hülsen oder Dichtungspackungen offenbart, die dafür sorgen, dass der beim Abbrand des Brennstoffs sich bildende Dampf gezielt in den gewünschten Perforationsbereich des Bohrlochs gelenkt wird.
Das Dokument WO 2012/150906 A1 offenbart einen rohrförmigen Thermo-Pulsgenerator zur Bohrlochstimulation, bei dem sich Brennstoff in einem oberen Bereich des Rohres befindet und durch eine Membran von einem unteren, leeren Bereich getrennt ist. Der untere Bereich ist mit Öffnungen versehen, durch die Bohrlochflüssigkeit ins Innere dieses Rohrbereichs strömen kann. Beim Abbrand des Brennstoffs wird die Membran zerstört, sodass heiße Abbrandreste wie Schlacke in den unteren Rohrbereich fallen und in unmittelbaren Kontakt mit der Flüssigkeit kommen. Dadurch werden die Wärmeentwicklung und das Verdampfen der Bohrlochflüssigkeit verstärkt.
Obwohl bereits etliche Ansätze zur Bohrlochstimulation bekannt sind, besteht noch Bedarf zur Verbesserung und Effizienzsteigerung bei der Förderung von Erdöl oder Erdgas aus unterirdischen Lagerstätten.
Es stellte sich die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bohrlochstimulation bereitzustellen, mittels derer die Permeabilität des Gesteins um einen Bereich des Bohrlochs zielgerichtet und effizient verbessert werden kann. Dabei sollte die Vorrichtung einfach in der Konstruktion und kostengünstig herzustellen sein.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist in dem Verfahrensanspruch 1 1 und den von diesem abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst der Wärmegenerator zur Bohrlochstimulation ein rohrförmiges Brennstoffbehältnis mit zwei oder mehr voneinander getrennten, geschlossenen Segmenten, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet und jeweils zumindest teilweise mit Brennstoff gefüllt sind. Weiterhin umfasst der Wärmegenerator mindestens einen Zünder zum Zünden des Brennstoffs in mindestens einem der Segmente. Die Enden der Segmente sind derart verbunden, dass der Brennstoff in einem nachfolgenden Segment aufgrund der Wärmeentwicklung beim Abbrand des Brennstoffs in einem vorhergehenden Segment zündbar ist.
Das Brennstoffbehältnis kann einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein. Seine Außenwand ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das den Druck- und Temperaturbelastungen während des Abbrands des Brennstoffs standhält. Die Wandstärke wird vorzugsweise so gewählt, dass das Brennstoffbehältnis beim Abbrand des Brennstoffs nicht zerstört wird. Sie ist unter anderem abhängig von den Eigenschaften des Materials, aus dem das Behältnis gefertigt ist, sowie von den Eigenschaften und der Menge des eingesetzten Brennstoffs.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenwand des Brennstoffbehältnisses aus einem Stahl gefertigt, insbesondere aus einem hochfesten, zähen Stahl. Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung von Rohren, wie sie üblicherweise zur Förderung von Öl oder Gas eingesetzt werden, als Brennstoffbehältnisse. Derartige Rohre sind meist aus Stahl gefertigt mit einem Innendurchmesser von 8 bis 40 cm und einer Länge von 1 bis 15 m. Ihre Wandstärke beträgt üblicherweise 1 bis 10 mm.
Der erfindungsgemäße Wärmegenerator umfasst mindestens einen Zünder zum Zünden des Brennstoffs. Die Wahl des Zünders hängt von dem eingesetzten Brennstoff ab. So können bei- spielsweise elektrische Zünder wie Elektrolichtbogenzünder oder Spiralzünder, oder chemische Zünder eingesetzt werden, solange sie eine ausreichende Aktivierungsenergie aufweisen.
Als chemische Zünder sind beispielsweise Mischungen geeignet, die bei Temperaturen zündbar sind, die unterhalb der Zündtemperatur des Brennstoffs im Wärmegenerator liegen. Beispiele geeigneter Zünder sind Mischungen aus (Massenanteile in Prozent in Klammern):
- Si02 / Mg (55 / 45),
- Mn02 / AI-Puder / AI-Pulver / Mg (68 / 7,5 / 7,5 / 17),
- Ba02 / Mg (88 / 12).
Diese Gemische werden mit Hilfe von elektrischen Impulsen gezündet, beispielsweise mit den oben genannten elektrischen Zündern.
Die Aktivierung der elektrischen Zünder erfolgt bevorzugt über ein leitfähiges Kabel, das entlang des Logging-Kabels oder in dem Logging-Kabel integriert von der Oberfläche der Bohrung bis zu dem elektrischen Zünder geführt ist. Unter einem„Logging-Kabel" wird hierbei ein tragfähiges Kabel verstanden, an dem der Wärmegenerator befestigt und mit dessen Hilfe der Wärmegenerator von der Oberfläche in die Bohrung abgesenkt werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmegenerators ist das Brennstoffbehältnis als einstückiges Rohr ausgestaltet, bei dem die Segmente durch im Inneren des Rohres über den gesamten Rohrquerschnitt sich erstreckende Trennelemente voneinander getrennt sind. Vorzugsweise verlaufen die Trennelemente senkrecht zur Längsachse des Brennstoffbehältnisses. Besonders bevorzugt werden als Trennelemente zylinderförmige Gebil- de aus Kunststoff oder Metall verwendet, deren Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Rohres. Der Wärmegenerator kann in diesem Fall beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass zunächst Brennstoff in das Rohr eingefüllt wird und anschließend ein Trennelement in das Rohr gedrückt wird, sodass sich ein geschlossenes Segment bildet. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die vorgesehene Anzahl an Segmenten mit der ge- wünschten Menge an Brennstoff vorliegt.
In einer ersten Ausführungsform sind die Trennelemente derart gestaltet, dass sie beim Abbrand des Brennstoffs nicht zerstört werden. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trennelemente aus einem Material gefertigt sind, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffs herrschenden Temperaturbereichs liegt. Je nach eingesetztem Brennstoff können beim Abbrand im Inneren des Wärmegenerators Temperaturen von weit über 1000°C entstehen. Zur Herstellung eines Trennelements geeignete Materialien sind beispielsweise Stähle, deren Legierung so gewählt ist, dass ihr Schmelzpunkt höher liegt als die beim Abbrand des Brennstoffs zu erwartende Höchsttemperatur. In einer anderen Ausgestaltung sind die Trenn- elemente aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt unterhalb des beim Abbrand entstehenden Temperaturbereichs liegt. In diesem Fall wird die Materialstärke der Trennelemente so dimensioniert, dass das Material zwar zu schmelzen beginnt, jedoch nicht vollständig durchschmilzt. Die Materialstärke kann beispielsweise mindestens 2 cm bis 5 cm bei einer entsprechenden Stahllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt betragen. Bei beiden Ausgestaltungsvari- anten werden die Trennelemente nicht zerstört, sondern bremsen die während des Abbrands durch das jeweilige Segment wandernde Reaktionsfront ab. Das Material und die Dimensionierung der Trennelemente sind so gewählt, dass sie sich bis in einen Temperaturbereich erhitzen, der ausreicht, um die Reaktion im jeweils nachfolgenden Segment zu aktivieren. In einer zweiten Ausführungsform sind die Trennelemente aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt deutlich unterhalb des beim Abbrand des Brennstoffs herrschenden Temperaturbereichs liegt. Auch bei dieser Ausführungsform bremsen die Trennelemente die während des Abbrands durch das jeweilige Segment wandernde Reaktionsfront ab. Allerdings sind die
Trennelemente aufgrund der hohen Wärmeentwicklung während der Reaktion einer Temperatur ausgesetzt, die deutlich oberhalb ihres Schmelzpunktes liegt. Das jeweilige Trennelement schmilzt, die bei dem Abbrand des Brennstoffs entstehende Schmelze gelangt in das nachfolgende Segment und setzt so viel Wärme frei, dass die Reaktion dort aktiviert wird. Zur Herstel- lung der Trennelemente für diese Ausführungsform geeignete Materialien sind beispielsweise Kunststoffe mit einer Schmelztemperatur im Bereich von 150°C bis 500°C oder Aluminiumlegierungen mit Schmelztemperaturen im Bereich von 600°C bis 800°C.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmegenerators um- fasst das Brennstoffbehältnis zwei oder mehr geschlossene rohrförmige Behälter, die die Segmente bilden und deren Stirnseiten über Verbindungselemente verbunden sind.
Die rohrförmigen Behälter sind zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, mit Brennstoff gefüllt und ihre Stirnseiten sind verschlossen, beispielsweise durch Verschlusselemente wie Blindflansche. Die Behälter können an ihren Stirnseiten auf unterschiedliche Arten über Verbindungselemente verbunden sein. Eine einfach zu realisierende Art besteht darin, dass die Behälter mittels der Verbindungselemente verschraubt werden, beispielsweise indem die Behälter mit einem Außengewinde versehen sind, auf das ein rohrförmiges Verbindungselement mit Innengewinde geschraubt wird. Eine weitere Möglichkeit der Verbindung ist dadurch gegeben, dass die zu verbindenden Enden der Behälter jeweils mit einem Flansch als Verbindungselement versehen sind, und die Flansche miteinander verbunden werden, z.B. durch Verschraubung. Auch mit Überwurfmuttern oder einem Bajonettverschluss beispielsweise lassen sich Verbindungen zwischen den rohrförmigen Behältern leicht herstellen. Eine Ausführungsform des Wärmegenerators sieht vor, dass sich die Stirnseiten berühren und aus einem Material gefertigt sind, das eine ausreichende Wärmeübertragung zum Zünden des Brennstoffs in dem nachfolgenden Segment gewährleistet. Neben einer geeigneten Materialauswahl kann auch die konstruktive Gestaltung der Stirnseiten einen Beitrag zu einem guten Wärmeübergang leisten. Eine großflächige Auflage der beiden Stirnseiten ist in dieser Hinsicht bevorzugt. Weiterhin ist bevorzugt, die Verschraubung derart auszuführen, dass die benachbarten Stirnseiten fest aufeinander gepresst sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Wärmegenerators sind die miteinander verbundenen Behälterenden aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt unterhalb des beim Abbrand des Brennstoffs herrschenden Temperaturbereichs liegt. Wie bei der Ausführungsform mit einstückigem Rohr erfolgt die sequenzielle Zündung des Brennstoffs dadurch, dass das jeweilige Trennelement schmilzt und im nachfolgenden Segment so viel Wärme freisetzt, dass die Reaktion dort aktiviert wird. Die Behälterenden können an ihren Stirnseiten beispielsweise durch Verschlusselemente in Form von Kappen oder Stopfen verschlossen sein, die aus einem Kunststoff oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sind. Die Schmelztemperatur des verwendeten Materials beträgt vorzugsweise von 150°C bis 500°C im Falle von Kunststoff und von 600°C bis 800°C im Falle der Aluminiumlegierung. Die axiale Ausdehnung der Kappen oder Stopfen beträgt vorzugsweise von 5 mm bis 50 mm. Die Verschlusselemente sorgen dafür,
dass der Brennstoff sicher und vor Umwelteinflüssen geschützt in dem Brennstoffbehälter gelagert und transportiert werden kann, bevor er beim Einsatz in einem Bohrloch abgebrannt wird.
Die Längsausdehnung der einzelnen Segmente sowie die Art und Menge des Brennstoffs in den jeweiligen Segmenten beeinflussen die Intensität und Dauer der Wärmeentwicklung während des Abbrands eines Segments. In einer bevorzugten Ausgestaltung unterscheiden sich die Längsausdehnungen der Segmente um nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 1 % voneinander. Dazu wird der Abstand der Trennelemente oder die Länge der jeweiligen Rohrabschnitte entsprechend gewählt. Bei einer Ausführungsform mit separaten geschlossenen Rohr- abschnitten als Segmenten sind diese Rohrabschnitte bevorzugt gleich lang. Im Hinblick auf eine effiziente und kostengünstige Bereitstellung von erfindungsgemäßen Wärmegeneratoren ist eine Vorfertigung von Segmenten mit unterschiedlichen Längen in Form eines Baukastensystems vorteilhaft. Eine geeignete Längeneinteilung sind Intervalle von 50 cm, beginnend von Segmentlängen von einem Meter bis fünf Meter.
Besonders bevorzugt sind die Längsausdehnungen der Segmente so gewählt, dass sie der axialen Ausdehnung der Bohrung durch den Perforationsbereich entsprechen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Längsausdehnung des Wärmegenerators über alle Segmente insgesamt so gewählt, dass sie der axialen Ausdehnung der Bohrung durch den Perforationsbereich entspricht. Unter dem Perforationsbereich wird hier und im Folgenden der Bereich eines Förderhorizontes verstanden, in dem Perforationslöcher und Perforationskanäle bereits vorhanden sind. Häufig entspricht die axiale Ausdehnung des Perforationsbereichs der Mächtigkeit der Gesteinsschicht, aus der das Fluid, z.B. Erdöl oder Erdgas, gefördert werden soll.
Die Außendurchmesser der Segmente betragen vorzugsweise von 8 bis 15 cm, insbesondere von 10 bis 12 cm. Der Durchmesser wird vorteilhaft so gewählt, dass er um 10% bis 30% kleiner ist als der Innendurchmesser des Bohrlochs in dem Bereich, in dem der Wärmegenerator zum Einsatz kommt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Effizienz der Stimulation des Bohrlochs aus.
Bevorzugt weisen die Segmente einen kreisrunden Querschnitt auf. Es sind allerdings auch andere Querschnittsformen durch die Erfindung erfasst, wobei in einem solchen Fall der Außendurchmesser als der größte Abstand zweier Punkte auf der Querschnittsfläche verstanden wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind auf der Außenseite des Wärmegenerators Abstandhalter angebracht, die in radialer Richtung eine Ausdehnung von mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm aufweisen. Vorzugsweise sind in Umfangsrichtung betrachtet mindestens drei Abstandhalter derart über den Umfang verteilt angebracht, dass der Wärmegenerator in jeder radialen Richtung einen vorgegebenen Mindestabstand zur Innenwand der Bohrung aufweist. In axialer Richtung sind Abstandhalter vorzugsweise in einem Abstand von 0,5 m bis 3 m angeordnet, sodass der Wärmegenerator über die gesamte Länge nicht in Kontakt mit
der Innenwand der Bohrung kommt. Die Abstandhalter können beispielsweise als Rippen oder fingerförmig ausgestaltet sein. Sie sind vorzugsweise aus einem ähnlich temperaturstabilen Material wie die Wand des Wärmeträgers gefertigt und fest mit dieser verbunden, z.B. verschweißt.
In bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wärmegenerators wird als Brennstoff eine metallothermische Mischung eingesetzt. Als„metallothermische Mischungen" werden hier und im Folgenden Gemische von Metallen mit Metalloxiden bezeichnet, die sich nach Aktivierung der Redox-Reaktion exotherm unter Bildung des ursprünglich im Metalloxid enthaltenen Metalls umsetzen. Eine bevorzugte Untergruppe bilden metallothermische Gemische, bei denen Aluminium als Reaktionspartner der Metalloxide verwendet wird. Derartige Gemische werden im Folgenden als„aluminothermisch" bezeichnet. Als„Thermit" wird insbesondere ein Gemisch aus Eisen(lll)-Oxid und Aluminium bezeichnet, das beispielsweise von der Elektro-Thermit GmbH & Co. KG (Halle/Saale) hergestellt wird und dort bezogen werden kann.
Der bei Ablauf der Thermitreaktion entstehende Temperaturbereich sowie die freiwerdende Reaktionsenthalpie können durch entsprechende Wahl der Reaktionspartner sowie gegebenenfalls dem Zusatz von Additiven eingestellt werden. Aus der Patentschrift RU 2291289 C2 sind neben den oben genannten Thermit-Mischungen weitere metallothermische Mischungen be- kannt wie Nickel(ll)-oxid und Magnesium, Eisen(lll)-oxid und Silizium, Chrom(lll)-oxid und Magnesium, Molybdän(VI)-oxid und Silizium und Aluminium, Vanadium(V)-oxid und Silizium. Beim Abbrand dieser Mischungen können Temperaturen bis zu 2500°C entstehen. Eine weitere Klasse von metallothermischen Mischungen, welche Eisenoxid, Aluminiumpulver, Tonerde und ein Metall-Phosphat-Bindemittel beinhalten, ist aus dem Dokument RU 2062194 C1 bekannt. Diese Mischungen weisen eine vergleichsweise geringe spezifische Wärmeerzeugung und eine Maximaltemperatur beim Abbrand von etwa 1930°C auf.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist eine alumi- nothermische Mischung, die Aluminium als Reduktionsmittel sowie CuO, FeO, Fe2Ü3, FesC , T1O2, O2O3 und/oder S1O2 als Oxidationsmittel umfasst. Derartige aluminothermische Mischungen sind im Vergleich zu anderen metallothermischen Mischungen kostengünstig und decken einen breiten Einsatzbereich ab im Hinblick auf die Zündtemperatur, die beim Abbrand des Brennstoffs sich entwickelnde Maximaltemperatur sowie die Abbrandgeschwindigkeit. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine metallothermische Mischung eingesetzt, bei der vorwiegend ein schlackeartiges Reaktionsprodukt entsteht. Im Falle von aluminothermi- schen Mischungen werden diese auch als„Glühthermit" bezeichnet. Derartige Mischungen enthalten neben den für die Redox-Reaktion erforderlichen Reaktionspartnern weitere Komponenten, die die Reaktion dämpfen. Die Mischung reagiert zwar vollständig durch unter entspre- chender Wärmefreisetzung, aber die entstehende Metallschmelze erstarrt sehr schnell, sodass es nicht zu einem makroskopischen Stofffluss kommt. Das Reaktionsprodukt liegt als Metall- Schlacke-Schaum vor. Diese Mischungen bieten insbesondere dann Vorteile, wenn das Reaktionsvolumen im Wesentlichen konstant bleiben soll, beispielsweise um über eine bestimmte
Länge eines Segments eine weitgehend konstante Außentemperatur des Brennstoffbehältnisses einzustellen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden unterschiedliche Brennstoffe in einem Segment angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der in einem oberen Bereich des Segments eine metallothermische Mischung angeordnet ist, bei deren Reaktion vorwiegend ein schlackeartiges Reaktionsprodukt entsteht, insbesondere Glühthermit, während der untere Bereich des Segments mit einer metallothermischen Mischung gefüllt ist, bei deren Reaktion vorwiegend ein flüssiges Reaktionsprodukt entsteht, insbesondere sogenanntes Rein- thermit. Als„Reinthermit" werden aluminothermische Mischungen bezeichnet, die lediglich das Metalloxid und Aluminium umfassen ohne Zusatz von Stahlbildnern wie Kohlenstoff oder Ferro- Mangan. Als Reaktionsprodukte entstehen beim Abbrand dieser Mischungen flüssiges Metall und eine Aluminiumschlacke. Ganz besonders bevorzugt nimmt die metallothermische Mischung, bei deren Reaktion vorwiegend ein schlackeartiges Reaktionsprodukt entsteht, einen Anteil von 50% bis 80% des Innenvolumens des betreffenden Segments ein. Besonders bevorzugt wird bei dieser Ausführungsform Glühthermit mit einer weiteren aluminothermischen Mischung, insbesondere Reinthermit, eingesetzt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung bilden sich bei der Reaktion sowohl feste schlackeartige Produkte als auch flüssiges Metall, das beispielsweise zum Schmelzen der Trennelemente oder der Verschlusselemente und somit zum Transport von Reaktionswärme in ein nachfolgendes Segment dienen kann. Gleichzeitig wird ein möglichst gleichförmiger Temperaturbereich über eine bestimmte Länge des Brennstoffbehältnisses gewährleistet.
Der Brennstoff kann in unterschiedlicher Form in den Segmenten vorliegen, beispielsweise als fester Körper, pastöse Masse oder feinteiliges Schüttgut. Der feste Körper kann z.B. durch Pressung mit oder ohne Bindemittel hergestellt sein.
Der Wärmegenerator kann vorab in Einzelteilen gefertigt und zum Bohrloch transportiert werden, beispielsweise einzelne Rohrabschnitte, die mit Brennstoff gefüllt sind. Vor Ort können die Einzelteile einfach montiert und auf die konkreten Anforderungen angepasst werden, beispielsweise indem je nach Bedarf eine entsprechende Anzahl an Rohrabschnitten miteinander verschraubt werden. Längen einzelner Rohrabschnitte von einem bis drei Metern sind aus fertigungstechnischer Sicht und im Hinblick auf einen einfachen Transport zum Bohrloch bevorzugt. Die Gesamtlänge des Wärmegenerators hängt von den jeweiligen Anforderungen ab und kann beispielsweise von zwei bis zwanzig Metern betragen. Der Wärmegenerator kann mit bekannten Mitteln wie Winde und Loggingkabel in das Bohrloch eingebracht und wieder daraus entnommen werden.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Bohrlochstimulation, bei dem ein erfindungsgemäßer Wärmegenerator in ein Bohrloch eingebracht und so positioniert wird, dass sich das oberste Segment in Höhe des Perforationsbereichs der Bohrung befindet, anschließend der Brennstoff im obersten Segment gezündet wird, und nach der Zündung des Brennstoffs der
Wärmegenerator nach oben gezogen und so positioniert wird, dass sich das in Abbrand befindliche Segment in Höhe des Perforationsbereichs der Bohrung befindet.
Aufgrund der Wärmeentwicklung durch den Abbrand des Brennstoffs wird die Bohrlochflüssig- keit, die den Wärmeträger im Bereich des im Abbrand befindlichen Segments umgibt, stark erhitzt, vorzugsweise in Temperaturbereiche ihres Siedepunktes. Durch die heiße Flüssigkeit und den entstehenden Dampf wird der angrenzende Perforationsbereich der Bohrung gereinigt.
In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wärmegenerator kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit nach oben gezogen, die der Geschwindigkeit der Reaktionsfront in dem in Abbrand befindlichen Segment entspricht.
In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wärmegenerator nach Zündung des Brennstoffs im jeweils nachfolgenden Segment stufenweise um die Länge des in Abbrand befindlichen Segments nach oben gezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bohrlochstimulation zeichnet sich dadurch aus, dass die Gesamtdauer der Druckerzeugung und Stimulation des Gesteins im Vergleich zu bekannten Verfahren gesteigert wird. Ferner werden durch die Anordnung des Brennstoffs in Segmenten und die sequenzielle Zündung der Segmente intervallartige Dampf- und Wasserdruckwellen im Bohrloch erzeugt. Während des Abbrands in einem Segment herrschen ein hoher Druck und eine hohe Temperatur im Bereich der Perforationsöffnungen im Förderhorizont vor. Nach Erlöschen der Reaktion bis zum Zünden der Reaktion im nächsten Segment fallen Druck und Temperatur im Förderhorizont wieder ab. Dies wirkt sich förderlich auf die Reinigung und Stimulation der Perforationsöffnungen aus. Durch entsprechende Wahl der Auslegungsparameter für den Wärmegenerator können die Dauer und Intensität der Intervalle individuell eingestellt werden. Auslegungsparameter sind beispielsweise die Anzahl und Länge der Segmente, die Art und Menge der Brennstoffe in den jeweiligen Segmenten sowie die Materialien des Brennstoffbehältnisses, der Trennelemente oder Verschlusselemente.
Der erfindungsgemäße Wärmegenerator zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus, die kostengünstig herzustellen und leicht anzuwenden ist. Der Wärmegenerator lässt sich auf Vorrat anfertigen, gegebenenfalls in Einzelteilen, und ohne Probleme über längere Zeit lagern. Insbesondere beim Einsatz einer aluminothermischen Mischung als Brennstoff treten beim Ab- brand des Brennstoffs keine potenziell schädlichen Gase aus.
Anhand der Zeichnungen wird im Folgenden die Erfindung weiter erläutert, wobei die Zeichnungen als Prinzipdarstellungen zu verstehen sind. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten von Bauteilen dar. Der besseren Darstellbarkeit halber sind sie insbesondere im Hinblick auf Längen- und Breitenverhältnisse in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
Fig. 1 : eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators Fig. 2: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators
Fig. 3: eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators
Fig. 4: Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bohrlochstimulation
Liste der verwendeten Bezugszeichen
10 . . Bohrung
1 1 . . Auskleidung
12 . . Perforationsöffnungen
14 . . Perforationskanäle
15 . . Förderhorizont
20 . . Logging-Kabel
21 . . Aufhängung des Brennstoffbehältnisses
22 . . Brennstoffbehältnis
23 . . Segment
24 . . Trennelement
25 . . Verschlusselement
26 . . Behälter
27 . . Verbindungselement
28 . . Rohrmantel
30 . . Brennstoff
31 . . Reaktionsfront
32 . . „Reinthermit"
33 . . „Glühthermit"
40 . . Zünder
Die Fig. 1 bis 4 stellen schematische Schnittzeichnungen einer Bohrung 10 in einer unterirdischen Lagerstätte dar. Die Bohrung 10 ist mit einer Auskleidung 1 1 versehen, beispielsweise einem Stahlrohr. Die Auskleidung 1 1 verhindert, dass an die Bohrung angrenzendes loses Gestein in das Bohrloch fällt und üblicherweise unter Druck stehende Formationsfluide wie Formationswasser in großen Mengen in die Bohrung durchbrechen. Die Auskleidung 1 1 weist mehrere Perforationsöffnungen 12 auf. Durch bekannte Verfahren wie Kugelperforation oder Jetperforation wurden Perforationskanäle 14 im Förderhorizont 15 erzeugt. Über die Perforationskanäle 14 strömen zu fördernde Fluide, z.B. Erdgas oder Erdöl, durch die Perforationsöffnungen 12 in die Bohrung und können an die Oberfläche gefördert werden.
Die Innenwand der Auskleidung 1 1 ist zylindrisch oder stufenweise zylindrisch ausgestaltet mit einem kreisrunden Querschnitt. Bei einer stufenweise zylindrischen Ausgestaltung verringert sich der Durchmesser des kreisrunden Querschnitts stufenweise in axialer Richtung nach unten. Das Brennstoffbehältnis 22 des Wärmegenerators ist über eine Aufhängung 21 mit dem Logging-Kabel 20 verbunden, das über eine Winde an der Oberfläche bewegt werden kann.
Letztere ist in den Abbildungen nicht dargestellt, entsprechende Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt.
Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmegenera- tors. An einem Logging-Kabel 20 ist über eine Aufhängung 21 ein rohrförmiges Brennstoffbehältnis 22 befestigt. Das Brennstoffbehältnis 22 ist als einstückiges Rohr ausgestaltet, das nach oben und unten durch ein Verschlusselement 25 begrenzt wird. Im Innenraum befinden sich in dem dargestellten Beispiel drei Trennelemente 24, die den Innenraum in vier Segmente 23 aufteilen. Die Trennelemente 24 erstrecken sich über den gesamten Rohrquerschnitt, sodass die Segmente 23 jeweils geschlossen sind. Die Segmente sind vollständig mit Brennstoff 30 gefüllt, in diesem Beispiel eine aluminothermische Mischung, die die Komponenten AI, FeO, Fe2Ü3, Fe3Ü4 und S1O2 umfasst.
Im obersten Segment ist ein Zünder 40 angebracht, der geeignet ist, den Brennstoff in diesem Segment zu entzünden, beispielsweise ein elektrischer Zünder wie Lichtbogenzünder oder Spiralzünder, oder ein chemischer Zünder, der aufgrund seiner Zusammensetzung geeignet ist, die aluminothermische Mischung zu entzünden.
Der Wärmegenerator wird im Bohrloch 10 im Bereich der Perforationsöffnungen 12 im Förder- horizont 15 platziert. Um die Bohrlochstimulation zu starten, wird über den Zünder 40 die Reaktion im obersten Segment aktiviert. Die Aktivierungs- bzw. Zündtemperatur ist abhängig von der Zusammensetzung der aluminothermischen Mischung und kann von 600°C bis 1300°C betragen. Die stark exotherme Reaktion beginnt in der Umgebung des Zünders 40 im obersten Segment. Nach der Initialzündung bewegt sich die Reaktion abhängig von der konkreten Mi- schung mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Zentimeter bis einem Meter pro Sekunde nach unten. Dabei kann flüssiges Metall entstehen, beispielsweise flüssiges Eisen bei der klassischen Thermitreaktion, die AI und Fe2Ü3 oder AI und Fe304 als Reaktionspartner umfasst. Bei der Verwendung von Glühthermit entstehen feste schlackeartige Produkte. Handelsübliche Thermitmischungen enthalten als Komponenten Aluminiumpulver und Eisenoxid einer niedrigen Oxidationsstufe. Ein Beispiel ist eine Mischung aus 76 Gew.-% Fe304 und 24 Gew.-% AI, die unter Freisetzung von Wärme zu 45 Gew.-% AI2O3 und 55 Gew.-% elementarem Eisen reagiert. Die Reaktionsprodukte haben ein nur geringes Fließvermögen und werden schnell fest. Die Dichte der Thermitmischung beträgt ca. 2 t m3.
Durch die freiwerdende Reaktionswärme werden die Rohrwand des Brennstoffbehältnisses 22 sowie die Trennelemente 24 stark erhitzt. In der mittleren Abbildung (Fig. 1 b) ist eine Ausführungsform der Erfindung skizziert, bei der die Trennelemente 24 aus einem Material gefertigt sind, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Tem- peraturbereichs liegt. Die Trennelemente 24 werden durch die Thermitreaktion nicht zerstört, sondern bremsen die Reaktionsfront 31 ab. Sie erhitzen sich allerdings bis in einen Temperaturbereich, der ausreicht, um die Thermitreaktion im nachfolgenden Segment zu aktivieren. So
wandert die Reaktionsfront 31 von oben nach unten durch das Brennstoffbehältnis 22, bis sämtlicher Brennstoff 30 aufgebraucht ist.
In der rechten Abbildung (Fig. 1 c) ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform skizziert, bei der die Trennelemente 24 aus einem Material gefertigt sind, dessen Schmelzpunkt unterhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Temperaturbereichs liegt. Die Reaktion wird auch in diesem Fall durch den Zünder 40 aktiviert und setzt sich zunächst im obersten Segment nach unten wandernd fort. Sobald die Reaktionsfront 31 das erste Trennelement erreicht, erlischt die Reaktion, da sämtlicher Brennstoff verbraucht ist. Allerdings ist das Trenn- element aufgrund der hohen Wärmeentwicklung während der Reaktion einer Temperatur ausgesetzt, die oberhalb seines Schmelzpunktes liegt. Bei einer Reaktion beispielsweise, bei der flüssiges Metall entsteht, sammelt sich das flüssige Metall oberhalb des Trennelements und steht mit diesem in unmittelbarem Kontakt. Das Trennelement schmilzt und setzt im nachfolgenden Segment so viel Wärme frei, dass die Reaktion dort aktiviert wird, z.B. durch einströ- mendes flüssiges Metall. Wie im Beispiel der indirekten Wärmeübertragung setzt sich die Reaktion auch in diesem Fall von Segment zu Segment fort, bis das untere Ende des Brennstoffbehältnisses 22 erreicht ist. Das Verschlusselement 25 am unteren Ende des Brennstoffbehältnisses 22 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Temperaturbereichs liegt. Damit wird sichergestellt, dass die Reaktionsprodukte der Thermitreaktion nicht in das Bohrloch gelangen.
Das Brennstoffbehältnis 22 kann aus einem Stahlrohr hergestellt sein, wie es üblicherweise in der Erdölförderung eingesetzt und als„Tubing" bezeichnet wird, beispielsweise vom Typ H-40, C-75, N-80 oder P-105. Das Verschlusselement 25 und die nicht schmelzenden Trennelemente 24 im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 b können aus demselben Stahl gefertigt sein. Für die Trennelemente 24 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 c, die beim Abbrand des Brennstoffs zerstört werden, eignen sich Materialien wie Kunststoff, Aluminium oder eine Eisenlegierung mit niedrigem Schmelzpunkt. In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmegenerators dargestellt. An einem Logging-Kabel 20 ist über eine Aufhängung 21 ein rohrförmiges Brennstoffbehältnis 22 befestigt. Das Brennstoffbehältnis 22 ist aus drei geschlossenen, rohr- förmigen Behältern zusammengesetzt, die drei Segmente 23 des Brennstoffbehältnisses 22 bilden. Die Behälter sind an ihren Stirnseiten über Verbindungselemente 27 miteinander ver- bunden, beispielsweise verschraubt. Die Segmente sind vollständig mit Brennstoff 30 gefüllt, in diesem Beispiel eine aluminothermische Mischung, die die Komponenten AI, FeO, Fe2Ü3, FesC und S1O2 umfasst.
Im obersten Segment ist ein Zünder 40 angebracht, der geeignet ist, den Brennstoff in diesem Segment zu entzünden, beispielsweise ein elektrischer Zünder.
Die rohrförmigen Behälter sind an ihren Stirnseiten mit Verschlusselementen 25 verschlossen. Die aneinander grenzenden Verschlusselemente 25 benachbarter Segmente sind aus einem
Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt unterhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Temperaturbereichs liegt, beispielsweise aus einem geeignet gewählten Kunststoff oder Metall. Der Wärmegenerator wird im Bohrloch 10 im Bereich der Perforationsöffnungen 12 im Förderhorizont 15 platziert. Um die Bohrlochstimulation zu starten, wird über den Zünder 40 die Reaktion im obersten Segment aktiviert. Die stark exotherme Thermitreaktion beginnt in der Umgebung des Zünders 40 im obersten Segment. Nach der Initialzündung bewegt sich die Reaktion abhängig von der konkreten Mischung mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Zentimeter bis einem Meter pro Sekunde nach unten. Dabei kann flüssiges Metall entstehen, beispielsweise flüssiges Eisen bei der klassischen Thermitreaktion.
Sobald die Reaktionsfront 31 das untere Verschlusselement 25 des ersten Segments erreicht, erlischt die Reaktion in diesem Segment, da sämtlicher Brennstoff verbraucht ist. Allerdings ist das Verschlusselement aufgrund der hohen Wärmeentwicklung während der Reaktion einer Temperatur ausgesetzt, die oberhalb seines Schmelzpunktes liegt. Bei einer Reaktion beispielsweise, bei der flüssiges Metall entsteht, sammelt sich das flüssige Metall oberhalb des Verschlusselements und steht mit diesem in unmittelbarem Kontakt. Das Verschlusselement schmilzt und lässt flüssiges Metall auf das obere Verschlusselement des nachfolgenden Segments fließen. Auch dieses Verschlusselement schmilzt und lässt flüssiges Metall in das Innere des Behälters eindringen. Dabei wird so viel Wärme freigesetzt, dass die Reaktion in diesem Segment aktiviert wird. Die Reaktionsfront 31 wandert auf diese Weise durch sämtliche Segmente, bis das untere Ende des Brennstoffbehältnisses 22 erreicht ist. Um die Reaktionen in den jeweils nachfolgenden Segmenten zu aktivieren, ist es nicht erforderlich, dass die Verschlusselemente 25 komplett schmelzen. Es genügt, wenn ein Loch geschmolzen wird, durch das das heiße, flüssige Metall nach unten fließen kann. Das Verschlusselement 25 am unteren Ende des Brennstoffbehältnisses 22 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Temperaturbereichs liegt. Damit wird sichergestellt, dass die Reaktionsprodukte der Thermitreaktion nicht in das Bohrloch gelangen.
Die einzelnen rohrförmigen Behälter können mit unterschiedlichen Brennstoffen gefüllt sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Behälter, der das unterste Segment bildet, vollständig mit Glühthermit 33 ausgefüllt. Die darüber befindlichen Behälter sind in ihrem jeweils oberen Teil ebenfalls mit Glühthermit 33 gefüllt, während der jeweils untere Teil mit einer Thermitmischung 32 gefüllt ist, bei deren Abbrand vorwiegend flüssige Reaktionsprodukte entstehen, insbesondere Reinthermit.
Vorzugsweise nimmt das Glühthermit 33 einen Anteil von 50% bis 80% des gesamten Innenvo- lumens des Behälters ein. Die restlichen 50% bis 20% des Innenvolumens sind mit der Thermitmischung gefüllt, bei deren Abbrand vorwiegend flüssige Reaktionsprodukte entstehen. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung bilden sich bei der Reaktion im Inneren des Brennstoffbehältnisses sowohl feste schlackeartige Produkte als auch flüssiges Metall, das zum Schmelzen
der Verschlusselemente und somit zum Transport von Reaktionswärme in das nachfolgende Segment dient. Der Anteil an Glühthermit am Innenvolumen wird bevorzugt auf die Eigenschaften der Verschlusselemente abgestimmt. Je höher deren Schmelzpunkt ist, umso geringer wird der Anteil an Glühthermit gewählt. Sind die Verschlusselemente beispielsweise aus einem nied- rig schmelzenden Kunststoff gefertigt, kann der Anteil an Glühthermit bis zu 80% betragen. Bei Verschlusselementen aus einer höher schmelzenden Aluminiumlegierung beispielsweise sollte der Anteil an Glühthermit im Bereich von 50% liegen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 umfasst das Brennstoffbehältnis 22 drei geschlossene, rohr- förmige Behälter, die drei Segmente 23 des Brennstoffbehältnisses 22 bilden. Die Behälter sind an ihren Stirnseiten über Verbindungselemente 27 miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt. Die Verschlusselemente 25 an den Stirnseiten der jeweiligen Behälter sind aus einem Material gefertigt, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herr- sehenden Temperaturbereichs liegt. In dieser Ausführungsform sind die Behälter derart zusammengesetzt, dass sich die jeweiligen Verschlusselemente 25 benachbarter Segmente 23 berühren. Die Aktivierung der Reaktion im jeweils nachfolgenden Segment erfolgt durch Wärmeübertragung über die Verschlusselemente 25 der Behälter. Um das Austreten von flüssigem Metall oder anderen Reaktionsprodukten weiter zu minimieren, ist am untersten Ende des Brennstoffbehältnisses 22 ein zusätzlicher Rohrmantel 28 vorgesehen, der aus einem Material gefertigt ist, dessen Schmelzpunkt oberhalb des beim Abbrand des Brennstoffes herrschenden Temperaturbereichs liegt. Diese Maßnahme lässt sich selbstverständlich auch bei allen anderen Ausführungsformen ergreifen.
Neben den bereits genannten Vorteilen weisen die Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 weiterhin den Vorteil auf, dass sie aufgrund ihres modulartigen Aufbaus flexibel an die jeweiligen Gegebenheiten einer konkreten Bohrung angepasst werden können. So kann beispielsweise die Länge des Brennstoffbehältnisses problemlos an die jeweiligen geologischen Bedingun- gen angepasst werden. Auch Brennstoffbehältnisse mit einer Gesamtlänge von mehr als 20 Metern sind durch die Modulbauweise problemlos zu realisieren.
Fig. 4 verdeutlicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bohrlochstimulation. Ein erfindungsgemäßer Wärmegenerator, in diesem Beispiel ein Wärmegenerator ge- mäß Fig. 3, wird in ein Bohrloch 10 eingebracht und so positioniert, dass sich das oberste Segment in Höhe des Perforationsbereichs der Bohrung befindet. Die Mächtigkeit der Perforationszone, in Fig. 4 schraffiert dargestellt, beträgt in diesem Beispiel ca. drei Meter. Die Längen der rohrförmigen Behälter 23 sind der Perforationszone angepasst und betragen jeweils drei Meter. Die Auslegungsparameter für den Wärmegenerator sind so gewählt, dass die Abbrenndauer pro Segment etwa zwei Minuten beträgt, und sich eine Übergangszeit zum Zünden des Brennstoffs im nächsten Segment von etwa einer Minute ergibt.
Nach der Zündung des Brennstoffs im obersten Segment wird der Wärmegenerator nach oben gezogen und so positioniert, dass sich das in Abbrand befindliche Segment in Höhe des Perforationsbereichs der Bohrung befindet. In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wärmegenerator kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit nach oben gezogen, die der Geschwindigkeit der Reaktionsfront 31 in dem in Abbrand befindlichen Segment entspricht. Unter dem Begriff„kontinuierlich" wird dabei auch eine zeitlich stufenweise Bewegung verstanden, beispielsweise im Sekunden- oder Minutentakt.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wärmegenerator nach Zündung des Brennstoffs im jeweils nachfolgenden Segment stufenweise um die Länge des in Abbrand befindlichen Segments nach oben gezogen, im Beispiel um drei Meter. Dadurch lässt sich erreichen, dass die Bohrung außerhalb des Perforationsbereiches hinsichtlich Druck- und Temperaturbelastung geschont wird, und der Perforationsbereich optimal mit Druck- und Temperaturintervallen beaufschlagt wird.