DE102008047219A1

DE102008047219A1 - Verfahren zur Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, zugehörige Anlage und Betriebsverfahren dieser Anlage

Info

Publication number: DE102008047219A1
Application number: DE102008047219A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr. Huber; Bernd Wacker
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-03-25
Also published as: WO2010028917A1; RU2011114802A; CA2737083A1; CA2737083C; RU2480579C2; EP2324194B1; US8739866B2; EP2324194A1; ATE547588T1; US20110227349A1

Abstract

In Ergänzung zum bekannten SAGD-Verfahren wurde bereits vorgeschlagen, die Lagerstätte auch elektrisch, insbesondere induktiv, zu beheizen. Dazu ist eine elektrotechnische Infrastruktur notwendig. Gemäß der Erfindung wird die Energie zur Erzeugung des Dampfes und zur elektrischen Beheizung vor Ort erzeugt, wozu ein Teil des geförderten Bitumens und/oder Schweröls in einer Industrieturbine (1, 11) mit nachfolgendem, an die Turbine (1, 11) angekoppeltem Generator (2) verbrannt wird. Die Industrieturbine kann eine Gasturbine (1) oder eine Dampfturbine (11) sein. Insbesondere ist der Industrieturbine (1, 11) mit nachfolgendem Generator (2) ein Abhitzekessel (16) zugeordnet, der zur Erzeugung des Dampfes dient und somit einen Boiler realisiert. Durch Zwischenlagerung des erzeugten Bitumens und/oder Schwerstöls kann ein in sich geschlossener Kreislauf realisiert werden, der unabhängig von externer Energieversorgung autark mit ca. 20% des geförderten Bitumens und/oder Schwerstöls zur Förderung arbeitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, bei dem die Viskosität des Bitumens und/oder Schwerstöl in-situ erniedrigt wird, wozu der Lagerstätte Energie in Form von die Lagerstätte durchströmendem Dampf einerseits und elektrischer Beheizung andererseits zugeführt wird. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Anlage und auf ein Betriebsverfahren dieser Anlage.
Beim „in situ”-Abbauverfahren von Bitumen aus Ölsänden mittels Dampf (z. B. Cyclic Steam Stimulation = CSS; Steam Assisted Gravity Drainage = SAGD) werden große Mengen Wasserdampf zum Aufheizen des Bitumen in der Lagerstätte benötigt. Typischerweise wird Dampf mit der Temperatur 250°C und einer Qualität 0,95, d. h. im nahezu überhitzten Zustand, verwendet. Obwohl dieser Dampf sehr hohen Energieinhalt aufweist, fallen sehr große Wassermengen an, die zusammen mit dem Öl wieder an die Erdoberfläche gefördert und dort aufbereitet werden müssen.
Die Verwendung zusätzlicher elektrischer Aufheizung eines Reservoirs wird bereits in der DE 10 2007 008 292 A1 sowie in den älteren nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin AZ 10 2007 036 832.3 , AZ 10 2007 040 605.5 und AZ 10 2007 040 607.1 beschrieben und kann durch rechnerische Simulationen erfolgreich demonstriert werden. Speziell im Fall der dort vorgeschlagenen zusätzlichen induktiven Beheizung wird vom EM(Electromagnetic)-SAGD-Verfahren gesprochen.
Der vergleichsweise hohe Preis für elektrische Leistung reduziert allerdings im Vergleich zur Energieform „Dampf” den ökonomischen Vorteil letzterer Vorschläge.
In der Praxis ist eine durch elektrische Heizung gestützte Bitumenförderung aus Ölsanden kommerziell noch nicht eingesetzt. Bei bekannten Pilotanlagen, die eine rein elektrische, resistive Heizung einsetzen, wird die elektrische Leistung aus dem Netz genommen.
Der Dampf für SAGD- oder CSS-Verfahren wird zumeist in separaten Dampfkesseln erzeugt, welche typischerweise mit Erdgas (z. B. Suncor's Milleneum Project aus „Canadas Oilsands and Heavy Oil", April 2000, http://www.centreforenergy.com/documents/187.pdf – S. 23, unten) oder Bitumen befeuert werden. Es wurde auch vorgeschlagen, vorhandenen GuD-Anlagen, deren elektrische Energie in das Netz eingespeist wird, für obigen Zweck Prozessdampf zu entziehen. Diese Anlagen sind daher immer zentral und ortsfest angeordnet, wobei die Übertragung der Energie nicht vernachlässigbare Verluste mit sich bringt.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahrenskonzept vorzuschlagen, mit dem die Wirtschaftlichkeit der bereits vorgeschlagenen Verfahren verbessert werden kann. Daneben soll eine zugehörige Anlage mit entsprechendem Betriebsverfahren angegeben werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Eine zugehörige Anlage ist im nebengeordneten Patentanspruch 11 angegeben. Deren vorteilhaftes Betriebsverfahren ist Gegenstand des Weiteren nebengeordneten Patentanspruches 21. Weiterbildungen des Verfahrens, der Anlage und des zugehörigen Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gegenstand der Erfindung ist ein verfahrenstechnisches Konzept zur Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsänden, das sich durch eine autarke Energieversorgung und durch eine ökonomisch besonders günstige Förderung auszeichnet. Die da für notwendigen Betriebsmittel werden mit der erfindungsgemäßen Anlage bereitgestellt.
Mit der Erfindung wird ein Betriebskonzept für die Bitumen oder Schwerstölproduktion aus insbesondere Ölsandlagerstätten vorgeschlagen, bei dem eine Industrieturbine zum Einsatz kommt, die mit einem Generator und einem Abhitzekessel bzw. einem separat gefeuerten Kessel kombiniert ist. Die Industrieturbine kann entweder ein Gasturbine oder aber eine Dampfturbine sein.
Erfindungsgemäß kann bei der fakultativen Verwendung der Gasturbine oder der Dampfturbine entweder ein Abhitzekessel oder ein gefeuerter Kessel verwendet werden. In den Abhitzekessel wird die Abhitze bei der Erzeugung der elektrischen Leistung eingeleitet. Der Abhitzekessel wird von einer Ventileinheit mit Betriebswasser versorgt, das durch die Abwärme der Gasturbine verdampft wird. Der so erzeugte Dampf wird der Sammlereinheit zugeführt. Mit einem separat befeuerten Kessel kann dagegen aus extern zugeführtem Wasser gleichermaßen der Dampf sowohl für das SAGD-Verfahren als auch zur Generierung von elektrischer Leistung über die Dampfturbine erzeugt werden.
Gegebenenfalls sind im Rahmen der Erfindung auch eine Gasturbine und eine Dampfturbine miteinander kombinierbar. Darin wird die Abhitze bei der Erzeugung der elektrischen Leistung in der Gasturbine verwertet. Im gefeuerten Kessel kann weiter Dampf nach dem Boilerprinzip erzeugt werden, sofern das aus der Gasturbine genutzte Abgas zur Dampferzeugung des Abhitzekessels nicht ausreicht. Mit dem dabei anfallendem Dampfüberschuss wird die Dampfturbine betrieben.
In beiden Alternativen wird ein Teil des geförderten Bitumens, vorzugsweise ca. 20%, verbrannt. Damit kann gleichzeitig elektrische Leistung und Dampf im Verhältnis von beispielsweise ca. 1:4 bezüglich der Leistung erzeugt werden. Eine solche Leistungsaufteilung entspricht einem günstigen Verhältnis bei bisher durchgeführten Reservoir-Simulationen für das elektromagnetische Heizen kombiniert mit Dampfinjektion (EM-SAGD).
Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung der in sich geschlossene, autarke Kreislauf beim Betrieb der EM-SAGD-Anlage. Dies ergibt sich in erster Alternative insbesondere dadurch, dass die Gasturbine, welche für die Verbrennung von Bitumen oder Schwerstöl geeignet sein muss, direkt mit dem Brennstoff befeuert wird, welcher aus der Bitumenproduktion des auszubeutenden Ölsandvorkommens kommt. Das Abgas der Gasturbine kann dabei thermisch einem Abhitzekessel mit Dampferzeuger zugeführt werden, der einen solchen Dampf erzeugt, der z. B. ca. bis zu 300°C heiß ist. Das Speisewassersystem des Abhitzedampferzeugers kann mit einer Speisepumpe versehen werden, so dass der Reservoir-spezifische Druck geregelt werden kann. Als Kondensator dient das Reservoir, wo der Dampf eingespeist wird über das sogenannte „Injektor Well”. Der Dampf erhitzt das Reservoir und macht es permeabler. Bei der zweiten Alternative mit der Dampfturbine wird dagegen Dampf mit einem separat gefeuerten Kessel erzeugt, in welchem Brennstoff aus der Bitumenproduktion verfeuert wird. Der aus diesem Kessel stammende Dampf kann einerseits auf die Dampfschiene der Injektorrohrleitungen gegeben werden und kann andererseits die Dampfturbine antreiben.
In beiden Fällen ist die Gasturbine oder die Dampfturbine mechanisch mit einem Generator gekoppelt, welcher in bekannter Weise elektrische Leistung erzeugt, die aber nunmehr ausschließlich für den Eigenbedarf der Bitumen- bzw. Schwerstöl-Produktion verwendet wird. Die so generierte elektrische Leistung wird über Transformatoren und Schaltanlagen eines so genanten „WellPads” derart verteilt, dass die einzelnen elektrischen Module für die EM-SAGD-Stromversorgung versorgt werden. Die EM-SAGD-Module versorgen insbesondere Induktoren, welche als spezielle Leitungen im Erdreich des Reservoirs angeordnet sind und über welche durch Wechselstromverluste eine zusätzliche Aufwärmung des Erdreiches erfolgt, was zu einer Optimierung der Bitumenproduktion führt.
Mit der Erfindung kann die Bitumenproduktion einer vorhandenen SAGD-Anlage mit so genannten „Well pairs”, bei denen ein Paar aus einem Dampfinjektionsrohr („injector well”) und einem zugeordneten Drainage-Bitumenproduktionsrohr („producer well”) oder kurz „Förderrohr” besteht, in beachtlichem Maß verbessert werden. Über das Förderrohr, das horizontal unter dem Induktor liegt wird das Bitumen-Wasser-Gemisch gefördert.
Das Verhältnis zwischen aufgebrachter elektrischer Energie auf den Induktor und der damit in das Reservoir eingebrachten Energie und dem Dampf ist gleich dem Verhältnis der Erzeugung aus Turbinengenerator sowie dem Abhitzekessel, welcher der Gasturbine nachgelagert ist. Entsprechendes gilt für den separat feuerbaren Dampfkessel der Dampfturbine. Das Verhältnis beträgt in beiden Fällen typischerweise 1:3. Die Leistung für ein Wellpair kann dabei bei etwa 1 MW elektrischer Heizleistung sowie zwischen 3 und 4 MW Dampfleistung liegen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das geförderte Bitumen-Wasser-Gemisch in einer Aufbereitungsanlage gereinigt und das Wasser entfernt. Das gewonnene Wasser wird kesseltauglich dem Speisewassersystem zugeführt. Das Bitumen wird transport- bzw. raffinerietauglich behandelt, d. h. getrocknet und gesäubert. Unverdünntes Bitumen wird abgezweigt um dieses in der Industriegasturbine oder im gefeurten Dampfkessel zu verbrennen. Hierzu ist es notwendig, das Bitumen auf ca. 110°C aufzuheizen, um es in eine hinreichend niedrige Viskosität zu überführen.
Speziell bei Verwendung einer Gasturbine ist es zwar für das Anfahren aus dem Kaltstart notwendig, vorübergehend konventionelles leichtes Heizöl zu verwenden. Nach dem erreichen einer ausreichenden Brennkammertemperatur und nach dem Aufheizen des Bitumens, welches aus einem Teilstrom des Dampfes aus dem Abhitzekessel erfolgen kann, kann das Brennstoffversorgungssystem („Fuel skid”) der Gasturbine auf Bitumenverbren nung umgestellt werden. Soll die Turbine abgestellt werden, so ist vorher zurück auf Heizölbetrieb zu stellen, so dass sämtlicher Bitumen aus den Zuleitungen zu den Brennern gespült ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.
Es zeigen
1 perspektivisch einen Teil einer Ölsandlagerstätte, die Mittel für das bekannte SAGD-Verfahren aufweist und in die weitere Mittel zur induktiven Beheizung des Reservoirs eingebracht sind,
2 eine erste Ausführungsform der anlagentechnischen Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung einerseits und Dampferzeugung andererseits und
3 eine zweite Ausführungsform der anlagentechnischen Mittel zur Erzeugung elektrischer Leistung einerseits und Dampferzeugung andererseits.
In den Figuren haben gleiche Einheiten gleiche Bezugszeichen. 2 und 3 werden so weit zusammen beschrieben, dass deren Unterschiede deutlich werden.
In der 1 ist ein Teil einer Ölsandlagerstätte dargestellt, die sich einige hundert Meter unter Tage befinden kann.
Entsprechend dem in der älteren, nichtvorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung AZ 10 2007 040 605.5 vorbeschriebenen Stand der Technik beinhaltet 1 in einer Elementarzelle 100 eines Reservoirs einen Dampfinjektor mit einem Injektionsrohr 101 und ein Produktionsrohr 102 für die Bitumen-/Schwerstöl-Produktion mit gleichzeitiger Wasserrückführung. Insbesondere für eine induktive Heizung sind separate Leitun gen 10, 20 als Induktoren vorhanden, die entweder untertage oder übertage über eine Schleife 25 geschlossen sind. Weitere Zellen 100', 100'' ... des Reservoirs sind entsprechend ausgelegt.
Anhand der 2 sind die unterschiedlichen Betriebsmittel zur Realisierung eines kombinierten EM-SAGD-Verfahrens mit induktiver Beheizung verdeutlicht:
In 2 ist eine Gasturbine mit einem Kompressor mit 1 bezeichnet. Die Gasturbine 1 kann eine übliche Industrieturbine sein, die mit unterschiedlichen Brennstoffen befeuerbar ist. Rückseitig ist ein Lufteinlass vorhanden und seitlich eine Zuführung für einen Brennstoff.
Der Gasturbine 1 ist ein elektrischer Generator 2 nachgeschaltet, wobei Gasturbine 1 und Generator 2 mechanisch gekoppelt sind. Vom Generator 2 wird eine Schaltanlage bzw. elektrischen Verteilereinheit 3 zur Leistungsverteilung angesteuert. Vo der Einheit 3 zur elektrischen Leistungsverteilung wird eine allgemeine Verteiler- und Sammlereinheit 4 für die Verteilung von Dampf und Strom einerseits und für das Einsammeln des Produktes andererseits angesteuert. In der Fachwelt eine solche Einrichtung 4 allgemein als „WellPad” bezeichnet.
Von der Verteilereinheit 4 werden die einzelnen in den Zellen 100, 100', 100'', ... aus 1 befindlichen „Wellpairs” aus jeweils einem Rohrpaar mit Injektorrohrleitung 101 angesteuert. Es wird eine Verteilung der Energie in Form von Dampf einerseits und in Form von elektrischer Leistung andererseits vorgenommen.
Das WellPad 4 beinhaltet dazu eine nicht im Einzelnen dargestellte Dampf-Sammelschiene, eine elektrische Schaltanlage und eine Aufnahmeeinrichtung für das geförderte Produkt Damit sind Mittel zur Steuerung des Materialflusses bei der Förderung des Bitumens und/oder Schwerstöls einschließlich des rückgeführten Wassers realisiert. Bezugszeichen 8, 8', 8'' ... stellen Umrichter für die Wechselstromversorgung dar, welche von der Schaltanlage gespeist wird.
In der Versorgungseinheit mit den Betriebsmitteln ist weiterhin eine Vorrichtung zur Separierung des geförderten Bitumens/Schwerstöls vom rückgeführten Wasser vorhanden, die mit 13 bezeichnet ist. Darin kann gleichermaßen eine Einheit zur Behandlung und Wiederaufbereitung des rückgeführten Wassers integriert sein, wobei weiterhin eine Einheit 14 zur Zu- und Wegführung des Wassers vorhanden ist. Das aufbereitete Wasser kann dann gleichermaßen zur Dampferzeugung verwendet werden und wird mittels einer Pumpe 15 mit Motor 15' dem Abhitzekessel 16 zur Erzeugung von Dampf zugeführt. Der so erzeugte Dampf gelangt über eine Ventilanordnung 22 in die Verteilereinheit 4. Über interne Verteilerschienen wird die elektrische Leistung und der Dampf an die entsprechenden Ausgänge der Verteilereinheit 4 gegeben.
Mit 17 ist in 2 ein Speicher für das geförderte Bitumen und/oder Schwerstöl bezeichnet, von dem insbesondere eine Abgangsleitung zu Aufbereitungs- und Raffinierungszwecke des geförderten Produktes weggeht. Ein kleiner Teil des geförderten Bitumens und/oder Schwerstöl wird über eine Wärmetauschereinheit 18 geführt, die einen Ausgang zur Beheizung der Gasturbine 1 hat.
Anhand 3 werden zu 2 alternative bzw. ergänzende Betriebsmittel zur Realisierung eines kombinierten SAGD-Verfahrens und elektrischer Beheizung, insbesondere induktiver Beheizung, verdeutlicht:
in 3 ist eine Dampfturbine mit 11 bezeichnet. Die Dampfturbine 11 ist eine spezifische Industrieturbine, die ausschließlich mit Dampf betreibbar ist. Der Dampfturbine 11 ist ein elektrischer Generator 2 nachgeschaltet, wobei Dampfturbine 11 und Generator 2 mechanisch gekoppelt sind. Vom Generator 2 wird wiederum die Einheit 3 zur elektrischen Leis tungsverteilung sowie eine allgemeine Verteiler- und Sammlereinheit 4 für die Verteilung von Dampf und Strom einerseits und für das Einsammeln des Produktes andererseits angesteuert, die oben bereits als „WellPad” definiert wurde.
Von der Verteilereinheit 4 werden die einzelnen „Wellpairs” aus jeweils einem Rohrpaar angesteuert, über das eine Verteilung der Energie in Form von Dampf einerseits und in Form von elektrischer Leistung andererseits vorgenommen wird.
Das WellPad 4 beinhaltet dazu eine nicht im Einzelnen dargestellte Dampf-Sammelschiene, eine elektrische Schaltanlage und eine Aufnahmeeinrichtung für das geförderte Produkt. Damit sind Mittel zur Steuerung des Materialflusses bei der Förderung des Bitumens und/oder Schwerstöls einschließlich Wasser realisiert. Bezugszeichen 8 stellt eine Betriebseinheit für die Stromversorgung dar, welche von der Schaltanlage gespeist wird.
In der Versorgungseinheit mit den Betriebsmitteln ist weiterhin eine Vorrichtung zur Separierung vom geförderten Bitumen-/Schwerstöl vom rückzuführenden Wasser vorhanden, die mit 13 bezeichnet ist. Darin ist gleichermaßen eine Einheit zur Behandlung und Wiederaufbereitung des Wassers integriert, wobei mit 14 das Speisewassersystem bezeichnet ist.
Mit 17 sind in 2 und 3 Speicher bzw. Lager für das geförderte Bitumen und/oder Schwerstöl bezeichnet, von dem insbesondere eine Abgangsleitung zu Aufbereitungs- und Raffinierungszwecke weggeht. Ein bestimmter Teil des geförderten Bitumens und/oder Schwerstöl wird über eine Einheit 18 geführt, und dient der Dampfzeugung im Kessel, d. h. gleichermaßen Dampf für das SAGD-Verfahren und Dampf zur Erzeugung von elektrischer Leistung in der Dampfturbine zwecks induktiver Beheizung der Lagerstätte.
Die beiden Verfahrenskonzepte unterscheiden sich also speziell in der Auslegung der Industrieturbine: Eine Gasturbine ist mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar, wobei mit der anfallenden Abwärme der Dampf für das SAGD-Verfahren erzeugt wird. Eine Dampfturbine kann dagegen nur mit Dampf betrieben werden, der zunächst in einem Boiler durch elektrisches Erhitzen von Wasser erzeugt wird.
In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird eine Anlage mit 50 Wellpairs zugrunde gelegt, um ca. 50.000 bl Bitumen pro Tag zu produzieren. Es werden drei Gasturbinen mit je 17 MW elektrische Leistung verwendet. Jedes Wellpair benötigt 1 MW elektrische Energie und 3 ... 4 MW Dampf. Der für den Eigenbedarf zum Betrieb der Anlage benötigte Strom und Dampf wird abgezweigt. Bei Ausfall einer Gasturbine wird der Stromverbrauch für die Bitumenproduktion gesteuert reduziert und entsprechend ebenfalls die zu verteilende Dampfmenge verteilt.
Insgesamt erfolgt bei beiden Ausführungsbeispielen die Erzeugung der zur Förderung notwendige Energie durch Verbrennung von gefördertem Bitumen oder Schwerstöl in einem autarken, in sich geschlossenen Kreislauf. Zur Verbrennung wird das Bitumen oder ein Bitumen-Gemisch bestehend aus Bitumen/Leichtöl oder Bitumen/Lösungsmittel verwendet, wobei als Lösungsmittel Naphta verwendet wird. Sofern als Industrieturbine eine Gasturbine verwendet wird, kann eine Brennstoff-Aufbereitung vor den Brennkammern der Gasturbine dafür sorgen, dass durch Aufheizung des Brennstoffes auf bis zu 150°C eine hinreichende Viskosität erreicht ist die Einspritzung in die Brennkammern erfolgen kann. Es können Separatoren und Filter in der Brennstoffaufbereitung verwendet werden, die Schwermetalle, Asche und sonstige Partikel ausbringen. Es kann auch ein Destiller vorgeschaltet sein, dessen Destillat der Brennstoff-Aufbereitung der Industrieturbine zugeführt wird, wobei die schwereren Polyaromate, d. h. Asphaltene, dem produzierten Bitumen, welcher als Produkt zur Raffinerie transportiert wird, zugesetzt wird. Anstelle eines Destillers kann ein sog. Cracker vorgesehen sein, der langkettige Kohlenwasserstoffe bis zu einem tauglichen Brennstoff degradiert.
Bei beiden im Einzelnen beschrieben Anlagenschemata ist wesentlich, jeweils einen in sich geschlossenen, autarken Kreislauf zur Bitumen-/Schwerstölförderung zu realisieren, der keine zusätzliche externe elektrische Energieversorgung benötigt. Damit ist man von vorhandenen Netzen unabhängig, so dass die gesamte Anlage mobil und an wechselnden Einsatzorten eines Ölsand- bzw. Ölschiefervorkommens mit jeweils bereits vorhandener SAGD-Förderanlage einsatzfähig ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007008292 A1 [0003]
- DE 102007036832 [0003]
- DE 102007040605 [0003, 0027]
- DE 102007040607 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Suncor's Milleneum Project aus „Canadas Oilsands and Heavy Oil”, April 2000, http://www.centreforenergy.com/documents/187.pdf – S. 23 [0006]

Claims

Verfahren zur Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, bei dem die Viskosität des Schwerstöls 'in situ' erniedrigt wird, wozu der Lagerstätte Energie in Form von die Lagerstätte durchströmenden Dampf einerseits und elektrischer Leistung zur induktiven und/oder resistiven Beheizung andererseits zugeführt wird, mit folgenden Maßnahmen: – die Energie zur Erzeugung des Dampfes und gleichermaßen zur elektrischen Beheizung wird dezentral am Ort der Fördereinrichtungen erzeugt, – dazu wird ein Teil des geförderten Bitumens und/oder Schwerstöls zum Betreiben einer Industrieturbine mit angekoppeltem Generator verwendet, – wobei einerseits der der Industrieturbine nachgeschaltete Generator die elektrische Leistung zur Beheizung liefert und andererseits ein der Industrieturbine zugeordneter Kessel zur Dampferzeugung durch Verdampfung von Wasser dient.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der elektrischen Leistung einerseits und des Wasserdampfes andererseits etwa 20% des geförderten Bitumens und/oder Schwerstöls eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte elektrische Leistung und der Wasserdampf im Verhältnis von etwa 1:4 bezüglich des Energieinhaltes erzielt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung und Einsatz des Bitumens und/oder Schwerstöls in einem autarken geschlossenen Kreislauf erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbrennung Bitumen oder ein Bitumen-Gemisch bestehend aus Bitumen/Leichtöl oder Bitumen/Lösungsmittel (Naphta) ver wendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Industrieturbine eine Gasturbine verwendet wird, mit der unterschiedliche gasförmige Brennstoffe verbrennbar sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennstoff-Aufbereitung vor den Brennkammern der Gasturbine dafür sorgt, dass durch Aufheizung des Brennstoffes auf bis zu 150°C eine solche Viskosität des Brennstoffes erreicht wird, welche die Einspritzung in die Brennkammern erlaubt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Industrieturbine eine Dampfturbine verwendet wird, die mit dem aus der Bitumen-/Schwerstöl-Verbrennung erzeugten Dampf betreibbar ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Separatoren und Filter zur Brennstoffaufbereitung verwendet werden, die Schwermetalle, Asche und sonstige Partikel ausbringen
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Destiller vorgeschaltet ist, dessen Destillat der Brennstoff-Aufbereitung der Industrieturbine zugeführt wird, wobei die schwereren Polyaromate (Asphaltene) dem produzierten Bitumen, welcher als Produkt zur Raffinerie transportiert wird, zugesetzt wird
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Destillers ein Cracker vorgesehen wird, der langkettige Kohlenwasserstoffe bis zu einem tauglichen Brennstoff degradiert.
Anlage zur Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, die zur Verminderung der Viskosität des Schwerstöls beheizt wird, wozu Wasserdampf ei nerseits in die Lagerstätte eingeleitet und durchgeleitet wird und wozu die Lagerstätte zusätzlich elektrisch beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Industrieturbine (1, 11) mit nachfolgendem elektrischem Generator (2) vorhanden ist, wobei die Industrieturbine (1) mit dem Bitumen und/oder Schwerstöl beheizbar ist, das aus der unterirdischen Lagerstätte (100) gefördert wird.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Industrieturbine eine Gasturbine (1) ist.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Industrieturbine eine Dampfturbine (11) ist.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberirdische Zwischenlager (17) für das geförderte Bitumen und/oder Schwerstöl vorhanden ist.
Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zwischenlager (17) eine Einrichtung zur Trennung des Wasser-Bitumen-/-Schwerstöl-Gemisches und zur Behandlung des Bitumens und/oder Schwerstöls vorgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltanlage (4) zur Ansteuerung der elektrischen Heizeinrichtung (8, 10, 20, 25) vorhanden ist.
Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung aus wenigstens einem Induktor (10, 20, 25) besteht, der als geschlossene elektrische Schleife zueinander in der Lagerstätte (100) geführt sind.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieturbine (1, 11) ein Abhitzekessel (16) als Wärmespeicher zugeordnet ist, dessen gespeicherte Wärme zur Verdampfung von Wasser dient.
Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass die Industrieturbine (1, 11) einschließlich Generator (2) und Abwärmespeicher (16) sowie die Versorgungseinheiten für die Dampfbereitungseinrichtungen (16, 16') und die Induktoren (10, 20, 25) einen vernetzten Kreislauf bilden.
Anlage nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch einen autarker Betrieb bei der Versorgung der Industrieturbine (1, 11) mit gefördertem Bitumen und/oder Schwerstöl.
Anlage nach Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, dass die Industrieturbine (1, 11) heizungsbedarfsgerecht geregelt wird, indem der zur Aufwärmung des Reservoirs notwendige Wärme in einem Regelungseinrichtung errechnet wird und der für die Industrieturbine (1, 11) einschließlich Elektrizitäts- und Dampferzeugung notwendige Brennstoff zugeführt wird.
Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Industrieturbine (1, 11) soviel Dampf erzeugt wird wie für den Prozess notwendig und dass die überschüssige elektrische Leistung in das Netz gespeist wird.
Betriebsverfahren für eine Anlage nach Anspruch 12 oder einem der Ansprüche 13 bis 23, mit einer Industriegasturbine, separaten Speichern für leichtes Heizöl sowie für Bitumen und/oder Schwerstöl und zugehörigen Zuleitungen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – die Industrieturbine wird zunächst mit konventionellem leichtem Heizöl angefahren – nach dem Anfahren wird Bitumen und/oder Schwerstöl in die Industrieturbine eingespeist und – es wird die Verbrennung von Bitumen und/oder Schwerstöl zur Erzeugung elektrischer Leistung einerseits und Dampf andererseits genutzt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass Bitumen und/oder Schwerstöl aus dem Zwischenspeicher verwendet wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abstellen der Industrieturbine (1, 11) auf Heizölbetrieb umgestellt und das Bitumen und/oder Schwerstöl aus allen Zuleitungen gespült wird.