DE1231192B - Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag;

E21b

Deutsche Kl.: 5 a - 43/24

1231192
S 99695 VI a/5 a
27. September 1965
29. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer permeablen, kohlenwasserstofführenden Lagerstätte, in die mindestens eine Sonde für das Einleiten von Stoffen und mindestens eine Sonde für die Förderung niedergebracht sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Förderung von Kohlenwasserstoffen aus einer permeablen, kohlenwasserstofführenden Lagerstätte, indem mindestens ein heißes fließfähiges Medium durch eine oder mehrere Sonden in die Lagerstätte eingeleitet und die Kohlenwasserstoffe durch eine oder mehrere Bonrungen aus der Lagerstätte gefördert werden. Die Wärme des fließfähigen Mediums wird zum Teil an einen Teil der Lagerstätte und die darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe abgegeben und verringert so deren Viskosität, wodurch die Förderung der Kohlenwasserstoffe beschleunigt wird.

Die Erfindung hat zum Ziel, die Leistung einer solchen Förderung durch heiße fließfähige Medien ao zu erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus einer permeablen, kohlenwasserstoffführenden Lagerstätte, in die eine oder mehrere Sonden für das Einleiten von Stoffen, d. h. Einpreßsonden und eine oder mehrere Fördersonden reichen, sieht vor, daß mindestens ein heißes fließfähiges Medium durch die Einpreßsonden in die Lagerstätte eingeleitet und das Erdöl aus dieser Lagerstätte gefördert wird, wobei nach dem Durchbruch des fließfähigen Mediums an der Fördersonde der Druck im Porenraum des von dem fließfähigen Medium berührten Teiles der Lagerstätte gegenüber dem Druck in dem Porenraum der restlichen Lagerstätte verringert wird.

Die Bezeichnung »heißes fließfähiges Medium« bedeutet ein fließfähiges Medium, dessen Temperatur höher ist als die Temperatur der Lagerstätte, in die es eingeleitet werden soll.

Bei den bekannten Verfahren werden, da der Druck des eingeleiteten flüssigen Mediums höher ist als der ursprüngliche Lagerstättendruck, die Kohlenwasserstoffe aus der erwärmten Zone der Lagerstätte zum Teil über die Fördersonde(n) hinausgetrieben und können dann nicht wiedergewonnen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch wird der Druck innerhalb des erwärmten Teils der Lagerstätte nach dem Durchbruch des fließfähigen Mediums gegenüber dem in der restlichen Lagerstätte herrschenden Druck verringert, so daß die Kohlenwasserstoffe nicht aus dem Bereich getrieben werden, der durch die Einpreßsonden und Fördersonden begrenzt wird.

Verfahren zur Gewinnung
von Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt

Johannes van Lockeren, Rijswijk (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. September 1964 (39 511)

Statt dessen fließen Kohlenwasserstoffe aus anderen Teilen der Lagerstätte in diese Zone verringerten Drucks und werden dann durch die Fördersonde gefördert. Mit Hilfe des neuen Verfahrens wird so pro Fördersonde eine größere Menge an Erdöl gewonnen.

Als heißes fließfähiges Medium wird in diesem Verfahren vorzugsweise Naßdampf, gesättigter oder überhitzter Dampf verwendet.

Der Dampf kann gegebenenfalls mit Gasen oder mit Flüssigkeiten, z. B. mit heißem oder kaltem Wasser, vermischt werden, um seine Förderleistung zu erhöhen.

Der Druck innerhalb der Poren des vom heißen fließfähigen Medium berührten Teiles der Lagerstätte wird nach dem Durchbruch des heißen fließfähigen Mediums in die Fördersonde dadurch verringert, daß der Fließwiderstand in dem Teil der Lagerstätte, der die Fördersonde umgibt und/oder der Fließwiderstand am Auslaß der Fördersonde verringert und/oder indem die Pumpgeschwindigkeit einer in der Fördersonde vorhandenen Pumpe erhöht wird.

Der Druck innerhalb des Porenraums des Teiles der Lagerstätte, der durch das heiße, fließfähige Medium berührt wird, kann auch dadurch abgesenkt werden, daß die Einleitungsgeschwindigkeit von Stoffen durch die Einpreßsonde verringert wird.

Gegebenenfalls können diese Maßnahmen gleichzeitig ergriffen werden.

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Der erfindungsgemäße Gedanke kann auf verschiedene Art und Weise in die Praxis umgesetzt werden. Einige Merkmale werden im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine permeable, kohlenwasserstofführende Lagerstätte, in die eine Einpreßsonde und eine Fördersonde vorgetrieben sind;

F i g. 2 zeigt die Anordnung mehrerer Einpreß-

und durch die Einpreßsonde4 in die Lagerstätte! injiziert wird. Der Dampfdruck ist beim Eintritt in die Lagerstätte 1 höher als der im Porenraum dieser Lagerstätte herrschende Druck. Der Dampf treibt einen Teil der Kohlenwasserstoffe aus der Lagerstätte 1 zur Fördersonde 5 und drückt sie durch die Sonde 5 in die Leitung 8 mit dem Ventil 9. Während dieses Vorgangs kondensiert sich der größere Teil des injizierten Dampfes und bildet eine Kondensa-

sonden und Fördersonden in einer Lagerstätte, die io tionsfront. Die Lage dieser Front wird in Fig. 1 erfindungsgemäß ausgebeutet werden soll; durch Stellung 10 kurz nach Beginn des Arbeitsvor

ganges und durch Stellung 11 zu einem etwas späteren Zeitpunkt wiedergegeben.

Um eine hohe Fördergeschwindigkeit zu erzielen,

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung von Sonden in einer Lagerstätte, die erfindungsgemäß ausgebeutet werden soll;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine permeable, 15 wird das Ventil9 vollständig geöffnet, so daß der kohlenwasserstofführende Lagerstätte, die eine un- Fließwiderstand so klein wie möglich gehalten wird.

Die Fördergeschwindigkeit kann weiterhin dadurch erhöht werden, daß das Erdöl in bekannter Weise

g, durchlässige Schicht oder Schliere enthält.

In Fig. 1 wird die kohlenwasserstofführende Lagerstätte 1 von oben durch eine undurchlässige

aus der Sonde 5 herausgepumpt wird. Die Geschwin-

den sind ausgebaut, verrohrt und enthalten die entsprechenden Zu-- :irad Ableitungen sowie weitere Ausrüstungen, die sieh; aus dem Verwendungszweck ergeben. Die üblichen Maßnahmen, wie z. B. Wärme-

Schicht 2 und von-unten durch eine ebenfalls ui- ^ao digkeit, mit welcher das Erdöl aus der Lagerstätte durchlässige Schicht 3 begrenzt. Eine Einpreßsonde 4 durch eine in der Fördersonde 5 vorhandene Pumpe ist durch die Schicht 2 in die Lagerstätte 1 nieder- herausgepumpt wird, beeinflußt den Druck in der gebracht. In einiget'Entfernung von dieser Sonde Lagerstätte 1.

befindet sich eine zweite Sonde 5, die bestimmungs- Nach einer gewissen Zeit beginnt der Dampf in

gemäß als Fördersonde verwendet wird. Beide Son- 25 das Förderloch durchzubrechen. Die Grenzfläche,

die sich dann zwischen der Dampfzone und der Zone, in welcher der Porenraum der Lagerstätte zum größeren Teil mit Erdöl gefüllt ist, ergibt, wird durch die Linie 12 angezeigt. Nach diesem Durch-

behandluhg oder sogenannte »Fracs-Behandlungen, 30 bruch kann eine zu starke Dampfförderung durch können in der Sondeund in der umgebenden Schicht Verminderung der Entnahmegeschwindigkeit verhinvorgenommen werden, um die Ergiebigkeit der
Lagerstätte zu erhöhen. Alle Bohrlochausrüstungen
sind ebenso wie die--Zementmäntel, die die Rohrstränge umgeben, der Einfachheit halber aus den 35
Zeichnungen fortgelassen. Gegebenenfalls kann die
Fördersonde bis in dje Schicht 3 hinabreichen, wobei
die Förderrohre in der Sonde dann so angeordnet

sind, daß sich die darin enthaltenen Öffnungen unter

dert werden, wozu die Pumpgeschwindigkeit in der Sonde 5 herabgesetzt oder das Ventil 9 gedrosselt wird.

Unmittelbar nachdem der Dampf, zwischen den beiden Sonden 4 und 5 an der Kondensationsfront 12 entlangströmt oder einige Zeit danach wird der Druck in dem Teil der Lagerstätte, der von dem Dampf berührt wird, allmählich gesenkt bis unter

der Sohle der Lagerstätte 1 befinden. So wird eine 40 den Druck, der in dem übrigen Teil der Lagerstätte flüssige Abdichtung^ zwischen dem Porenraum der herrscht. In der Praxis bedeutet dies, daß der Injektionsdruck des Dampfes, der nach dem Austritt des Dampfes aus der Sonde 4 und nach dem Eintritt in

die Lagerstätte 1 gemessen wird, geringer ist als der

den. Diese Leitung steht ihrerseits in Verbindung mit einer im Bild nicht" gezeigten Bezugsquelle für das heiße fließfähige Medium, z. B. einem Boiler oder

Lagerstätte und dem Innenraum der Förderrohranlage erhalten, wodurch das Entweichen des Dampfes an die Erdoberfläche beschränkt wird.

Der Bohrlochkopf der Einpreßsonde 4 ist mit der 45 ursprüngliche Lagerstättendruck, vorausgesetzt, daß Leitung 6, in die ein Ventil 7 eingebaut ist, verbun- der Druck außerhalb der Dampfzone nicht erhöht

wird, bevor der Durchbruch stattgefunden hat. Unter dem ursprünglichen Lagerstättendruck wird der Druck verstanden, der im Porenraum der Lagerstätte

einem Ofen, der Dampf und/oder heißes Wasser er- 50 vor Beginn der Dampfinjektion herrscht, zeugt. Der Bohrlochkopf der Fördersonde 5 ist durch Das, was bisher über die verschiedenen Drucke

die Leitung 8 mit einem im Bild nicht gezeigten Sam- gesagt wurde, gilt auch, wenn an Stelle von Dampf meltank für das geförderte Erdöl verbunden. In die ein beliebiges anderes heißes, fließfähiges Medium, Leitung 8 ist ein Ventil 9 eingebaut. z. B. heißes Wasser, zur Durchführung des erfin-

Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren als 55 dungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, heißes fließfähiges Medium Dampf verwendet wird, Der erwünschte Druckabfall im Porenraum der

so kann dies überhitzter Dampf, gesättigter Dampf Lagerstätte, der von dem heißen fließfähigen Medium oder Naßdampf sein. Da die Vorrichtung zur Dampf- berührt wird, resultiert aus einer Verringerung der erzeugung per se bekannt sind, werden sie nicht im Injektionsgeschwindigkeit dieses heißen fließfähigen einzelnen beschrieben. Der Dampf kann gegebenen- 60 Mediums, indem z. B. der Fließwiderstand im falls mit anderen fließfähigen Medien vermischt wer- Ventil 7 erhöht wird, und/oder aus einer Abnahme den, die entweder gasförmig wie z. B. Luft oder flüs- des Fließwiderstandes in dem die Fördersonde 5 umsig wie z. B. Wasser sind. gebenden Teil der Lagerstätte, indem z. B. die Lager-

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer statte um die Sonde 5 herum aufgebrochen wird, wo-Anordnung der Sonden, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, 65 durch ein horizontaler Bruch auf einem niedrigen

folgendermaßen durchgeführt:

Als heißes fließfähiges Medium wird Dampf verwendet, der durch die Leitung 6 mit dem Ventil 7

Niveau in der Lagerstätte entsteht, oder am Ausfluß der Sonde 5, indem z. B. das Ventil 9 weiter geöffnet oder die Pumpgeschwindigkeit der Förderpumpe,

wenn eine solche in der Fördersonde 5 vorhanden ist, gesteigert wird. Vorzugsweise wird das Ventil 7 allmählich gedrosselt und das Ventil 9 allmählich geöffnet oder die Förderpumpenleistung gesteigert, bis der erforderte Druckabfall in der heißen Zone der Lagerstätte erreicht worden ist.

Es kann auch die Dampfinjektion in die Lagerstätte 1 nach dem Dampfdurchbruch unterbrochen werden, worauf der Druck im Porenraum der heißen Zone der Lagerstätte abfällt, weil das Ventil 9 offengelassen oder sogar weiter geöffnet wird. Nachdem der gewünschte Druckabfall im Porenraum erreicht worden ist, wird die Dampfinjektion durch die Einpreßsonde 4 mit solcher Geschwindigkeit wieder aufgenommen, daß der Druck in der heißen Lagerstättenzone niedriger bleibt als der Druck im Porenraum der restlichen Lagerstätte.

Die Grenzfläche zwischen der Dampfzone und der Zone, in welcher der Porenraum der Lagerstätte zum größeren Teil mit Erdöl gefüllt ist, wandert zwischen den Sonden 4 und 5 aus der Stellung 12, die dem Augenblick unmittelbar nach dem Durchbruch des Dampfes entspricht, zur Stellung 13 und anschließend, während die Einleitung von heißem fließfähigem Medium durch die Sonde 4 und die Erdölförderung durch die Sonde 5 fortgesetzt wird, in die Stellungen 14, 15 und 16. Ein mögliches Weiterwandern dieser Grenzfläche in den Teil der Lagerstätte, der von der Sonde 4 aus gesehen jenseits der Sonde 5 liegt, wird durch die Linien 13', 14', 15' und 16' angezeigt. Diese Linien geben zusammen mit den Linien 13, 14, 15 und 16 die Lage der Grenzflächen der Dampfzone in den verschiedenen Verfahrensstufen an.

Als Folge des Druckabfalls im Porenraum der erhitzten Zone der Lagerstätten 1 fließt das Erdöl aus dem kalten Teil der Lagerstätte zu der heißen Zone.

Die Fließgeschwindigkeit hängt weiter von der Wärmemenge ab, die von der heißen Zone an die kalte Zone abgegeben wird. Die Grenzfläche zwischen der Dampfzone und der Zone, in welcher der Porenraum der Lagerstätte zum größeren Teil mit Erdöl gefüllt ist, findet eine Gleichgewichtslage, die z. B. durch Linie 16' angegeben wird.

Der Druckabfall in Richtung auf die Fördersonde bewirkt, daß das Erdöl aus einem weiten, die Fördersonde umgebenden Bereich gefördert werden kann.

Das Erdöl wird aus der Lagerstätte 1 mit Hilfe bekannter Verfahren durch die Sonde 5 gefördert.

Wenn in der durchlässigen Lagerstätte 1 Schichten auftreten, die vollständig oder fast vollständig undurchlässig sind, wie z.B. bei 20 in Fig. 4 gezeigt wird, wird die Fördersonde 5 vorzugsweise durch diese Schicht hindurchgetrieben und öffnet sich erst auf einem Niveau unterhalb dieser Schicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit derselben Wirksamkeit zur Förderung von Erdöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, in die mehrere Einpreßsonden und/oder mehrere Fördersonden niedergebracht sind, angewendet werden. Wie z.B. in F i g. 2 gezeigt wird, können die Sonden so angeordnet sein, daß die Einpreßsonden 4 in einer Reihe 17 liegen, während die Fördersonden 5 in ein oder zwei Reihen 18 und/oder 19 parallel zur Reihe 17 liegen.

In einer weiteren Anordnung gemäß F i g. 3 können die Fördersonden 5 um eine zentral gelegene Einpreßsonde 4 herum angeordnet sein. Der Bereich, innerhalb dessen die Kohlenwasserstoffe nach Durchführung des Verfahrens gefördert worden sind, wird in Fig. 2 und Fig. 3 in lateraler Richtung schematisch durch die Linien 16' angegeben. Selbstverständlieh kann an Stelle der im Bild gezeigten sechs Fördersonden eine beliebige andere Zahl von Fördersonden um eine einzelne Einpreßsonde herum angeordnet sein, oder die im Bild gezeigte Anordnung von Sonden in demselben Bereich verdoppelt oder

ίο verdreifacht werden, um Kohlenwasserstoffe aus einer einzelnen Lagerstätte zu fördern. Gegebenenfalls wird die Anordnung so getroffen, daß sich die äußersten Grenzflächen 16', die sich bei den verschiedenen Durchführungen des Verfahrens ausbilden, nicht überschneiden.

Der Zufluß des Erdöls aus der Zone außerhalb der Grenzfläche 16' zu der oder den Fördersonden kann gegebenenfalls dadurch unterstützt werden, daß fließfähige Triebmedien durch Einpreßsonden, die sich in der Zone außerhalb der Grenzlinie 16' befinden, eingeleitet werden. Diese fließfähigen Medien, wie z. B. heißes oder kaltes Wasser, Luft oder Dampf, erhöhen den Druck in besagter Zone und bewirken dadurch den Zufluß des Erdöls zu der oder den Fördersonden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Erdöl infolge des niederen Druckes, der innerhalb der heißen Fließzone herrscht, aus der Lagerstätte zur Fördersonde hin fließen.

Dies ist genau das Gegenteil von dem, was bei den bisher bekannten Gewinnungsverfahren mit Hilfe von heißen fließfähigen Medien passiert. Bei diesen fließt das heiße, fließfähige Medium, das mit einem Druck eingeleitet wird, der höher ist als der Lager-Stättendruck, horizontal von den Einpreßsonden zu den Fördersonden, wodurch ein Teil des zwischen den Fördersonden und um diese herum vorhandenen Erdöls in die Lagerstätte zurückgedrängt und daraus nicht mehr wiedergewonnen werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fließt das Erdöl sowohl aus den Teilen der Lagerstätte, die zwischen den Fördersonden liegen, als auch aus dem Teil, der außerhalb der Begrenzung durch die Fördersonde liegt, zu diesen hin. Beim Vergleich mit bekannten und gebräuchlichen Verfahren ergibt sich der Vorteil, daß man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gleich große Gebiete mit einer geringeren Zahl von Sonden ausbeuten kann, und dies bedeutet eine erhebliche Verringerung der Bohrkosten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Kohlen-Wasserstoffen aus einer permeablen, kohlenwasserstofführenden Lagerstätte, in die mindestens eine Einpreßsonde und mindestens eine Fördersonde niedergebracht sind und in die ein heißes fließfähiges Medium eingeleitet und aus welcher die Kohlenwasserstoffe durch die Fördersonde gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Durchbruch des heißen fließfähigen Mediums zu der Fördersonde der Druck in dem Porenraum des Teiles der Lagerstätte, der von dem fließfähigen Medium berührt wird, unter den Druck abgesenkt wird, der im Porenraum der restlichen Lagerstätte herrscht.

2. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Porenraum des Teiles der Lagerstätte, der von dem heißen fließfähigen Medium berührt wird, dadurch herabgesetzt wird, daß der Fließwiderstand in dem die Fördersonde umgebenden Teil der Lagerstätte und/oder am Auslaß der Fördersonde vermindert und/oder die Pumpgeschwindigkeit einer in der Fördersonde angeordneten Pumpe erhöht wird.

3. Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Porenraum des Teiles der Lagerstätte, der von dem heißen fließfähigen Medium berührt wird, dadurch abgesenkt

wird, daß die Einpreßgeschwindigkeit in die Einpreßsonde vermindert wird.

4. Verfahren zur Gewinnung von
Wasserstoffen nach Anspruch 1 bis 3,
gekennzeichnet, daß jede Fördersonde
darin enthaltenen Produktionsrohre
Schicht unter der kohlenwasserstofführenden Lagerstätte vorgetrieben werden, so daß die Öffnung der Produktionsrohre auf einem Niveau unter der Sohle der kohlenwasserstofführenden Lagerstätte liegt.

Kohlendadurch und die in die

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 3 182721.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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