DE1245290B

DE1245290B - Process for the extraction of petroleum from oil shale

Info

Publication number: DE1245290B
Application number: DEE30880A
Authority: DE
Inventors: John Lynn Dougan
Original assignee: Equity Oil Co
Current assignee: Equity Oil Co
Priority date: 1966-01-19
Filing date: 1966-01-19
Publication date: 1967-07-27

Description

Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus ölschiefer Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus Ölschiefer durch Wärmebehandlung und thermische Trennung der förderbaren Bestandteile. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Ölschiefer in seiner natürlichen unterirdischen Lage, d. h. in situ, wobei das Verfahren auch bei Durchführung in einer Reaktionsdruckkammer Vorteile bietet. In jedem Fall weisen die abgetrennten Bestandteile eine höhere Qualität auf, als sie mit bekannten Verfahren erreicht werden kann.Method for extracting petroleum from oil shale The invention relates to a method for extracting petroleum from oil shale by heat treatment and thermal separation of the extractable components. In particular, the invention relates to a method of treating oil shale in its natural subterranean position, i.e. h . in situ, the method also offering advantages when carried out in a reaction pressure chamber. In any case, the separated constituents are of a higher quality than can be achieved with known methods.

Bereits seit langem hat man nach einem wirksamen und wirtschaftlichen Verfahren zur Gewinnung von Erdölbestandteilen aus Ölschiefern gesucht. Wegen der hohen Kosten einer bergmännischen Gewinnung von ölschiefer für eine nachfolgende Behandlung hat man in manchen Fällen eine thermische Trennung des organischen Anteils von Ölschiefer in situ versucht. Hierbei ist .die Zufuhr von Wärme in den unterirdischen Horizont und die Förderung der abgetrennten Bestandteile über Tage erforderlich.It has long been looking for an effective and economical Process for the extraction of petroleum components from oil shale wanted. Because of the high costs of mining oil shale for a subsequent one In some cases, treatment involves a thermal separation of the organic component Tried from oil shale in situ. Here is .the supply of heat in the underground Horizon and the conveyance of the separated components above days are required.

Die meisten vorgeschlagenen In-situ-Verfahren betrafen zum Teil oder vollständig die Verbrennung eines Teils der kohlenstoffhaltigen Bestandteile des Ölschiefers, die als Kerogen bekannt sind, wodurch ein Großteil oder die Gesamtheit der Abtrennwärrne geliefert wird. Hierfür wurden Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gas zusammen mit Heizelementen in den Horizont eingeführt, wobei durch die Heizelemente die Temperatur eines Teils des Ölschiefers auf den Zündpunkt angehoben wurde.Most of the proposed in-situ procedures were in part or completely burn some of the carbonaceous constituents of the Oil shale, which are known as kerogen, which makes up much or all of it the separating heat is supplied. For this purpose air or an oxygen-containing Gas is introduced into the horizon along with heating elements, being through the heating elements the temperature of part of the oil shale has been raised to the point of ignition.

In einigen Sonderfällen wurde vorgeschlagen, nicht brennbares Heißgas als Wärmeträger in den Horizont einzuleiten. In diesen Fällen muß der betreffende Lagerhorizont entweder bereits an sich porös sein, wie im Fall der porösen Teersande es Athabasca-Bezirks in Kanada und im Gegensatz zu nichtporösen ölschiefern (vgl. P e 1 z e r, USA.-Patentschrift 3 040 809), oder der Vorschlag ging dahin, den undurchlässigen Lagerhorizont durch Explosionen aufzubrechen (vgl. H o o v e r et a1, USA.-Patentschrift 1422 204). In anderer Weise benutzt man mit Vorteil die natürliche poröse Schichtung in solchen Horizonten (vgl. Hunt i n g t o n , USA.-Patentschrift 2969226) oder das Eintreiben von Strömungswegen für die Durchleitung eines Gasstroms durch den Horizont (vgl. Kiel, USA.-Patentschrift 2 974 937).In some special cases it has been suggested to introduce non-combustible hot gas into the horizon as a heat transfer medium. In these cases, the storage horizon in question must either be inherently porous, as in the case of the porous tar sands of the Athabasca district in Canada and in contrast to non-porous oil shales (cf. P e 1 zer, US Pat. No. 3,040,809), or the suggestion was to break up the impermeable storage horizon by explosions (cf. H oover et al, USA.-Patent 1422 204). In another way, one uses with advantage the natural porous stratification in such horizons (cf. Hunt ington, USA.-Patent 2969226) or the driving of flow paths for the passage of a gas flow through the horizon (cf. Kiel, USA.-Patent 2 974 937).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das universell anwendbar ist und von den genannten Nachteilen frei ist.The object of the invention is to create a method that is universal is applicable and is free from the disadvantages mentioned.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in den möglichst ungestört in situ liegenden, undurchlässigen Ölträger eine ausreichende Menge Erdgas mit Methan als Hauptbestandteil und mit genügender Temperatur und genügendem Druck eingeleitet wird, damit infolge eines kombinierten thermischen und Lösungseffektes organische Bestandteile aus dem mit dem Erdgas in Berührung kommenden Ölträger freigesetzt werden und damit das Erdgas den Ölträger d'urchdringt und normalerweise abgeschlossene Bereiche desselben zugänglich macht, so daß die organischen Bestandteile desselben gewonnen werden können.This is achieved according to the invention in that in the possible Undisturbed in situ, impermeable oil carrier a sufficient amount of natural gas with methane as the main component and with sufficient temperature and pressure is initiated so as a result of a combined thermal and dissolving effect organic components are released from the oil carrier that comes into contact with the natural gas and thus the natural gas penetrates the oil carrier and is normally closed Areas of the same makes accessible, so that the organic constituents of the same can be won.

Das Erdgas bringt die zur Abtrennung des Kerogens erforderliche Wärme in den Horizont und nimmt die verdampften Bestandteile aus dem Horizont mit sich fort. Da dieses Erdgas keine Komponenten enthält, die die durch die Abtrennung des Kerngens frei gewordenen Bestandteile verunreinigen könnten und Wärme mit größerem Wirkungsgrad als andere benutzbare Gase überträgt, ist Erdgas ein ideales Trägergas für die Abtrennbestandteile. Dadurch wird der Heizwert der geförderten Gase nicht vermindert, und es führt eine ausreichende Wärmemenge mit sich, so daß die gewünschte Trennung bewirkt werden kann. Die Zersetzungstemperatur des Erdgases selbst (zwischen 500 und 700° C, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung) liegt niedrig genug, so daß ein unerwünschter Abbau des Trägergesteins vermieden ist (eine Zersetzung von erdalkalischen Karbonaten erfolgt erst oberhalb 700° C). Außerdem ist es sehr vorteilhaft, daß Erdgas im wesentlichen sauerstofffrei ist und auf das Kerngen nicht oxydierend wirkt. Ein weiterer durch die Verwendung von Erdgas als Wärmeträger erreichter Vorteil ist eine Lösungsmittel abstoßende Wirkung. Das Gas dient als Lösungsmittel für das thermisch abgetrennte Kerogen und wirkt auf den Ölschiefer lösungsmittelabstoßend, indem es in die an sich vorhandenen Poren (obgleich man ölschiefer im allgemeinen als undurchlässig ansieht, weist er oft sehr kleine Poren und Haarspalte auf) oder im Laufe des Verfahrensgangs künstlich entstehende Poren eindringt (infolge der auslösenden und korrodierenden Wirkung des Trägergases und des abgetrennten Gases). Das Erdgas wird unter einem Druck zwischen etwa 10 und 35 kg/cm2 eingepreßt.The natural gas provides the heat required to separate the kerogen into the horizon and takes the evaporated components with it from the horizon away. Since this natural gas does not contain any components that would be affected by the separation of the Kerngens could contaminate released components and heat with larger Transmits efficiency than other usable gases, natural gas is an ideal carrier gas for the separation components. As a result, the calorific value of the gases conveyed is not reduced diminished, and it carries a sufficient amount of heat with it, so that the desired Separation can be effected. The decomposition temperature of the natural gas itself (between 500 and 700 ° C, depending on the composition) is low enough so that undesired degradation of the carrier rock is avoided (decomposition of alkaline earth carbonates only takes place above 700 ° C). It is also very beneficial that natural gas is essentially free of oxygen and does not oxidize the core gene works. Another through the use of natural gas as a heat transfer medium the advantage achieved is a solvent-repellent effect. The gas serves as a Solvent for the thermally separated kerogen and acts on the oil shale solvent-repellent by injecting it into the existing pores (although one Oil shale is generally regarded as impermeable, it often has very small pores and hairline cracks) or artificially created pores in the course of the process penetrates (due to the releasing and corrosive effect of the carrier gas and of the separated gas). The natural gas is under a pressure between about 10 and 35 kg / cm2 pressed in.

Ein Kennzeichen der Erfindung liegt in der periodischen Druckänderung des lösenden Trägergases, wodurch man eine Pulsationswirkung des Gases auf den behandelten ölschieferhorizont erhält. Wenn der Druck vermindert wird, können Gase und Dämpfe aus der Schieferschicht austreten; wenn der Druck ansteigt, wird das lösende Trägergas in alle Lücken gepreßt, die bei :der Abtrennung des Kerogens und beim Entweichen der entstehenden Gase und Dämpfe entstanden sind. Dadurch wird der thermisch behandelte Ölschiefer periodisch gereinigt, wozu in vorteilhafter Weise das den Ölschiefer beheizende Gas dient. Nach der Erfindung ergibt sich zwischen dem Gas und dem Ölschiefer ein so inniger Kontakt, wie er nach bekannten Verfahren nicht erreicht werden konnte.A characteristic of the invention is the periodic change in pressure of the dissolving carrier gas, whereby a pulsating effect of the gas on the treated oil shale horizon. When the pressure is reduced, gases and vapors can occur emerge from the slate layer; as the pressure increases, the solvent becomes the carrier gas pressed into all the gaps that occurred during: the separation of the kerogen and the escape the resulting gases and vapors have arisen. This will make the thermally treated Oil shale cleaned periodically, including the oil shale in an advantageous manner heating gas is used. According to the invention there is between the gas and the oil shale such an intimate contact that could not be achieved by known methods.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsform erläutern, im einzelnen beschrieben. Es stellt dar F i g.1 eine schematische, perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht nach der Linie 2-2 in F i g. 2 zur Erläuterung einer typischen Gesamteinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Ölschiefer in situ, F i: g. 2 die Anordnung im Grundriß, F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 einen Teil der Anordnung sowie der Auslegung der Bohrlöcher nadh F i g. 2 in vergrößertem Maßstab mit Angabe der Bohrlochauskleidungen, der unterirdischen Strömungskanäle und des anfänglichen Gasbeströmungsbereiches, F i g. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Erdgasdurchflußmenge, bezogen auf Atmosphärendruck, der Temperatur des geförderten Gases und Dampfes und der in den behandelten Ölschieferhorizont eingespeisten Energie, F i g. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Erdgasdurchflußmenge, bezogen auf Atmosphärendruck, der Temperatur des geförderten Gases und Dampfes und der Ölschiefermenge, die auf eine Trenntemperatur von 500° C erhitzt werden kann, und F i g. 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Erdgasströmungsmenge, bezogen auf Atmosphärendruck, der Temperatur des geförderten Gases und Dampfes und der durch die Kerogentrennung freigesetzten Methanmenge.The method according to the invention will now be described with reference to Drawings explaining the preferred embodiment, described in detail. It shows FIG. 1 a schematic, perspective, partially sectioned View along line 2-2 in FIG. 2 to explain a typical overall facility for carrying out the method according to the invention on an oil shale in situ, F i: g. 2 the arrangement in plan, F i g. 3 shows a partial section along line 3-3 in Fig. 1 on an enlarged scale, FIG. 4 part of the arrangement as well as the Design of the boreholes nadh F i g. 2 on an enlarged scale with details of the borehole linings, the underground flow channels and the initial gas flow area, F i g. 5 is a graph showing the relationship between natural gas flow rate, based on atmospheric pressure, the temperature of the gas and steam conveyed and the energy fed into the treated oil shale horizon, FIG. 6 a graphic Representation of the relationship between the natural gas flow rate, based on atmospheric pressure, the temperature of the produced gas and steam and the amount of oil shale that is on a separation temperature of 500 ° C. can be heated, and FIG. 7 a graphic Representation of the relationship between the natural gas flow rate, based on atmospheric pressure, the temperature of the gas and steam conveyed and that caused by the kerogen separation amount of methane released.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Einpressung von Erdgas in einen unterirdischen Ölschieferhorizont und zur Gewinnung der Bestandteile. Vorzugsweise werden , jedoch nach der Erfindung eine oder mehrere Förderbohrungen derart niedergebracht, daß sie ein Einpreßbohrloch am Fuß des zu behandelnden Teils des ölschieferhorizonts schneiden. Die Bohrlöcher werden verrohrt und bis auf die Teufe des zu behandelnden Horizontes wärmeisoliert, bleiben jedoch innerhalb des zu behandelnden Bereichs urausgekleidet, so daß das heiße Erdgas ungehindert aus dem Einpreßböhrloc'h in das bzw. die Förderbohrlöcher strömen kann und in innige Berührung mit den freigelegten Oberflächen des Ölschiefers innerhalb des behandelten Bereichs kommt.There are several ways to inject natural gas into one underground oil shale horizon and for the extraction of the components. Preferably are, however, according to the invention, one or more production wells are sunk in such a way that that they have an injection borehole at the foot of the part of the oil shale horizon to be treated cut. The boreholes are cased and down to the depth of the area to be treated Horizons are thermally insulated but remain within the area to be treated originally lined so that the hot natural gas can flow unhindered from the Einpreßböhrloc'h in that or the production wells can flow and in intimate contact with the exposed Surfaces of the oil shale come within the treated area.

Eine vorteilhafte Verteilung der Bohrlöcher, die zwanglos zu einer Fortsetzung der Arbeiten in wirtschaftlicher Weise führt, ist in den F i g. 1 bis 3 in Verbindung mit einer ölschieferlagerstätte 10 beschrieben, die von wertlosem Deckgebirge 11 überdeckt ist.An advantageous distribution of the boreholes, which easily leads to a continuation of the work in an economical manner, is shown in FIGS. 1 to 3 in connection with an oil shale deposit 10 which is covered by worthless overburden 11.

Durch das Deckgebirge wird eine Einpreßbohrung 12 bis auf eine Teufe 10 a innerhalb des Lagerhorizontes niedergebracht, wodurch die Untergrenze der Ausbeutungszone des Ölschiefers festgelegt ist und wodurch jede möglicherweise vorhandene Wasser= ansammlung vermieden wird. In einem derartigen Fall ist eine Teufe von 300 m und mehr nicht ungewöhnlich, je nach den Gegebenheiten der betreffenden Lagerstätte.Through the overburden, a press-in bore 12 is sunk down to a depth 10 a within the camp horizon, whereby the lower limit of the exploitation zone of the oil shale is determined and any possible water accumulation is avoided. In such a case, a depth of 300 m and more is not uncommon, depending on the conditions of the deposit concerned.

In einem sechseckförmigen Raster werden konzentrisch und symmetrisch in bezug auf die Einpreßbohrung sechs Förderböhrungen 13 niedergebracht. Dieselben verlaufen über den Großteil ihrer Länge parallel zu der Einpreßbohrung, doch sie haben schräg gegeneinandergeneigte Fußabschnitte 13a, die sich fußseitig schneiden und einen ungehinderten Strömungsmittelaustausch ermöglichen.In a hexagonal grid will be concentric and symmetric With respect to the injection bore, six production bores 13 are sunk. The same run parallel to the press-fit bore for most of their length, but they do have foot sections 13a which are inclined towards one another and which intersect on the foot side and allow unimpeded fluid exchange.

Diese sechseckförmige Anordnung macht eine wirtschaftliche Ausdehnung der Arbeiten in jeweils aufeinanderfolgenden Sechseckgruppen möglich, wie es in den F i g. 2 und 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Solche Gruppen bestehen aus den Einpreßbohrlöchern 12A, 12B, 12C ... und Förderbohrlöchern 13A, 13B, 13C ; . ., wobei jede folgende Gruppe je zwei Förderbohrlöcher der zuvor ausgebeuteten Gruppe benutzt.This hexagonal arrangement makes it possible to economically expand the work in successive groups of hexagons, as shown in FIGS. 2 and 4 is indicated by dashed lines. Such groups consist of injection wells 12A, 12B, 12C ... and production wells 13A, 13B, 13C; . ., each subsequent group using two production wells from the previously exploited group.

Das Einpreßbohrloch 12 und die Förderbohrlöcher 13 jeder Sechseckgruppe besitzen je eine doppelwandige Auskleidung von der Oberfläche bis zu einer Teufe, die mit der Obergrenze 10b des Ölschieferlagerhorizonts zusammenfällt (vgl. im einzelnen die Auskleidungen 14 und 15 in F i g. 3 und den Ausbeutungsbereich 16 in F i g. 1). Zwischen die beiden Auskleidungen ist eine geeignete Warmisolierung eingefüllt. Die Größe des Ringraumes zwischen den beiden Auskleidungen ist in jedem Fall dadurch bestimmt, daß ein zu großer Wärmeverlust des durch die innere Auskleidung strömenden !heißen Strömungsmittels ausgeschaltet wird. Bei einer typischen Ausführungsform sind die Bohrlöcher jeweils in Abständen von 6 m angeordnet. Für die äußere Auskleidung benutzt man Stahlfutterrohre mit einem Durchmesser von etwa 50 cm und für die innere Auskleidung Stahlfutterro'hre mit einem Durchmesser von etwa 6,5 cm.The injection well 12 and the production wells 13 of each hexagonal group each have a double-walled lining from the surface to a depth which coincides with the upper limit 10 b of the oil shale deposit horizon (cf. in detail the linings 14 and 15 in Fig. 3 and the exploitation area 16 in Fig. 1). Suitable thermal insulation is filled between the two linings. The size of the annular space between the two linings is determined in each case by eliminating excessive heat loss from the hot fluid flowing through the inner lining. In a typical embodiment, the boreholes are each arranged at intervals of 6 m. Steel casing pipes with a diameter of about 50 cm are used for the outer lining and steel casing pipes with a diameter of about 6.5 cm for the inner lining.

Wie bereits erwähnt, wird Erdgas in die Trennzone eingepreßt, das als Heizmedium für den Ölschiefer sowie als Trägerströmungsmittel für die Trennbestandteile dient. Deshalb ist über Tage eine geeignete Einrichtung für die Gaskompression, Erhitzung und für :das Einpressen sowie eine geeignete Einrichtung für die Abscheidung der Förderprodukte vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Erdgas aus einem geeigneten Vorratsbehälter, beispielsweise einem nicht dargestellten Speichertank, über eine Leitung 18 und ein überbrückungsventi119 in einen Kompressor 20 eingespeist. Nach entsprec'hender Kompression, normalerweise auf etwa 35 kg/ cm2, gelangt es in einen vorzugsweise gasbefeuerten Ofen 21. wo es einen geeigneten, nicht dargestellten Wärmeaustauscher durchströmt und auf eine Einpreßtemperatur oberhalb 350° C erhitzt wird (die minimale optimale Trenntemperatur für Kerogen), was genügend unterhalb seiner eigenen Zersetzungstemperatur (in den meisten Fällen etwa 500° C) liegt, so daß es stabil bleibt. Sodann wird es unter Druck durch die Leitung 15a in die Innenauskleidung 15 des Einpreßbohrlochs eingeleitet.As already mentioned, natural gas is injected into the separation zone, which serves as a heating medium for the oil shale and as a carrier fluid for the separation components. For this reason, a suitable device for gas compression, heating and for: pressing in as well as a suitable device for separating the conveyed products is provided above ground. In the embodiment shown, the natural gas is fed into a compressor 20 from a suitable storage container, for example a storage tank (not shown), via a line 18 and a bridging valve. After corresponding compression, normally to around 35 kg / cm2, it is placed in a preferably gas-fired furnace 21.Where it flows through a suitable heat exchanger, not shown, and is heated to an injection temperature above 350 ° C (the minimum optimal separation temperature for kerogen) which is sufficiently below its own decomposition temperature (in most cases around 500 ° C) that it remains stable. It is then introduced under pressure through line 15a into the inner lining 15 of the injection well.

Das unter Druck stehende, heiße Erdgas strömt abwärts in den nicht ausgekleideten Fußteil 12a des Einpreßbo'hrlochs sowie in die nicht ausgekleideten Fußteile 13 a der Förderbohrlöcher 13, wobei es die anstehenden ölschieferflächen der nicht ausgekleideten Bohrlochabschnitte berührt.The pressurized, hot natural gas flows downwards into the not lined foot part 12a of the Einpreßbo'hrlochs as well as in the unlined Foot parts 13 a of the production wells 13, it being the pending oil shale surfaces touches the unlined borehole sections.

Man läßt eine genügende Menge des heißen komprimierten Erdgases einströmen (in Abhängigkeit von der Durchflußkapazität der inneren Auskleidung 15, der Tiefe der BQhrlöch-er, der Länge und Durchmesser der nicht ausgekleideten Teile 12 a und 13 a und des Eingangsdruckes), die zur Erhitzung einer Oberflächenschicht des Ölschiefers auf die Abtrenntemperatur des enthaltenen Kerogens, d. h. zwischen 330 und 550° C, ausreicht. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß die Wärmekapazität von Erdgas bei 500° C 0,505 kcal/kg beträgt und daß zur Erwärmung von 1 kg Ölschiefer um 1° C unter Normalbedingungen 0,392 kcal erforderlich sind. Es ist wichtig, daß die genannte Wärmekapazität etwa zweieinhalbmal so groß wie die jedes anderen verwertbaren Gases ist. Außerdem ist Erdgas im wesentlichen sauerstofffrei und hinsichtlich Kerogen chemisch träge.A sufficient amount of the hot compressed natural gas is allowed to flow in (depending on the flow capacity of the inner lining 15, the depth the BQhrloch-er, the length and diameter of the unlined parts 12 a and 13 a and the inlet pressure), which are used to heat a surface layer of the oil shale the separation temperature of the contained kerogen, d. H. between 330 and 550 ° C, is sufficient. In this context it should be noted that the heat capacity of natural gas at 500 ° C is 0.505 kcal / kg and that to heat 1 kg of oil shale by 1 ° C under normal conditions 0.392 kcal are required. It is important that the named heat capacity about two and a half times as large as that of any other usable Gas is. In addition, natural gas is essentially free of oxygen and with regard to kerogen chemically inert.

Experimentell konnte gezeigt werden, daß die optimale Temperatur für die Kerogentrennung und für die schnelle Austreibung der Trennbestandteile etwa bei 440° C liegt. Damit man diese Temperatur innerhalb des Lagerhorizonts erreicht, wird das Erdgas normalerweise mit einer Temperatur von 500° C eingepreßt.It has been shown experimentally that the optimal temperature for the kerogen separation and for the rapid expulsion of the separating constituents, for example is 440 ° C. In order to achieve this temperature within the storage horizon, the natural gas is normally injected at a temperature of 500 ° C.

Man erkennt, daß die genaue Einpreßtemperatur, der Druck und die Einpreßmenge von den Umständen eines jeden Einzelfalls abhängen und d'aß in Verbin-dung mit den seismischen Befunden auf Grund der verfügbaren Messungen für die betreffende Lagerstätte und der jeweiligen Einzelheiten Berechnungen durchgeführt werden müssen.It can be seen that the exact injection temperature, the pressure and the injection quantity depend on the circumstances of each individual case and d'ass in connection with the seismic findings based on the available measurements for the deposit concerned and the respective details calculations need to be performed.

In jedem Fall wird die thermische Trenn- und Lösungswirkung des heißen Trägererdgases und des um die abgetrennten Gas- und Dampfbestandteile vermehrten Trägerströmungsmittels auf die anstehenden Flächen der nicht ausgekleideten Bohrlochteile 12a und 13a die ausgebeuteten Teile des Ölschiefers zum Abspringen bringen, so daß frischer Ölschiefer für die Behandlung freigelegt wird, oder diesen Ölschiefer durchlässig machen, so daß sich die Behandlung in die von dem Bohrloch abgelegenen Teile hinein ausbreitet, jeweils in Abhängigkeit von -dem Aufbau des Trägergesteins.In any case, the thermal separation and dissolving effect of the hot Carrier natural gas and the increased by the separated gas and steam components Carrier fluid on the abutting surfaces of the unlined wellbore parts 12a and 13a bring the exploited parts of the oil shale to pop off, so that fresh oil shale is exposed for treatment, or this oil shale is permeable make so that the treatment extends into the parts remote from the borehole spreads, in each case depending on the structure of the carrier rock.

Auf diese Weise werden die Kerogenanteile des behandelten ölschieferbereichs fortgesetzt auch außerhalb von den nicht ausgekleideten Bohrlochabschnitten 12a und 13a abgetrennt, wie dies bei 16a in F i g. 4 angedeutet ist. Der Ölschiefer in diesem Horizont wird somit vollständig in situ behandelt.In this way, the kerogen fractions of the treated oil shale area are removed continued also outside of the unlined borehole sections 12a and 13a separated as shown at 16a in FIG. 4 is indicated. The oil shale in this horizon is thus treated completely in situ.

Das Trägererdgas strömt zusammen mit den abgetrennten Dämpfen und Gasen durch die Förderbohrlöcher 13 in Sammelleitungen 22 und durch in diese Leitungen eingeschaltete Kondensatoren 23 zur Kondensation der abgetrennten Dämpfe. Das Trägererdgas strömt durch die Leitung 24 in den Kompressor 20, den Wärmeerzeuger 21, die Leitung 15a zurück und in das Einpreßbohrloch 1.2 ein, womit sich der Kreislauf schließt. Die verflüssigten Trennprodukte fließen durch Leitungen 25 und 26 zu Speichertanks 27 und 28.The carrier natural gas flows together with the separated vapors and gases through the production wells 13 in collecting lines 22 and through condensers 23 connected in these lines for condensation of the separated vapors. The carrier natural gas flows through the line 24 into the compressor 20, the heat generator 21, the line 15a back and into the injection well 1.2, which closes the circuit. The liquefied separation products flow through lines 25 and 26 to storage tanks 27 and 28.

Die Erdgaszuführleitung 18 mündet unmittelbar in den nicht dargestellten Gasbrenner des Ofens 21 und speist die Ofenfeuerung. Sobald sich jeweils die Menge des Trägererdgases .durch Methan und andere Trennbestandteile des Kerogengehalts des behandelten Ölschiefers genügend vermehrt 'hat, wird das überbrükkungsventil 19 geöffnet, damit :ein Teil des Gases als Brennstoff in dem Ofen verbrannt werden kann.The natural gas supply line 18 opens directly into the gas burner, not shown, of the furnace 21 and feeds the furnace. As soon as the amount of carrier natural gas has increased sufficiently through methane and other separating components of the kerogen content of the treated oil shale, the bypass valve 19 is opened so that: A part of the gas can be burned as fuel in the furnace.

Um eine maximale Berührung zwischen dem heißen Erdgas und dem Kerogenanteil des Ölschiefers zu erhalten, benutzt man nach einem Merkmal der Erfindung eine Pulsationswirkung des in den Bohrlöchern befindlichen Gases. Dies kann durch periodische Abbremsung und Beschleunigung ,des Kompressors in bestimmten Zeitintervallen zwischen einigen Minuten und einer oder mehreren Stunden erreicht werden. Andererseits ist ein öffnen und Schließen nicht dargestellter Ventile an den Mündungen der Förderbohrlöcher 13 in derartigen Zeitintervallen möglich. Die pulsierenden Druckänderungen können in weitem Umfang in Abhängigkeit von den jeweiligen Verhältnissen schwanken. Eine Änderung von etwa 3.50 kg/cm2 sollte in den meisten Fällen ausreichen.To ensure maximum contact between the hot natural gas and the kerogen content To obtain the oil shale, a pulsation effect is used according to a feature of the invention of the gas in the boreholes. This can be done through periodic braking and acceleration, of the compressor at certain time intervals between some Minutes and one or more hours. On the other hand, there is an opening and closing valves, not shown, at the mouths of the production wells 13 possible in such time intervals. The pulsating pressure changes can vary widely depending on the respective circumstances. One Change of around 3.50 kg / cm2 should be sufficient in most cases.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Ausbeutung einer jeden aufeinanderfolgenden Sechseckgruppe unter Anwendung eines konstanten Gaseinpreßdrucks besteht darin, daß zunächst die Ventile aller Förderbohrlöcher geschlossen sind und so lange geschlossen gehalten werden, bis der nicht dargestellte Druckmesser den gewünschten Maximaldruck anzeigt. Dann wird das Ventil eines Förderbohrloches 13 geöffnet, damit ein Teil des Trägererdgases und der mitgeführten Dampfbestandteile aus der Bohrlochanordnung ausströmen kann.A preferred method of exploiting each sequential Hexagon group using a constant gas injection pressure consists in that initially the valves of all production wells are closed and so long closed be held until the pressure gauge, not shown, the desired maximum pressure indicates. Then the valve of a production well 13 is opened so that a part the carrier natural gas and entrained steam components from the downhole assembly can flow out.

Sobald der Druck um einen vorgegebenen Betrag abfällt, wird das Ventil geschlossen, und der Druck steigt wieder auf den genannten Maximalwert an. Dann wird das Ventil des nächstfolgenden Förderbohrloches geöffnet, und so fährt man in Umfangsrichtung der Förderbohrlöcher fort, bis der Kerogenanteil der Behandlungszone der betreffenden Sechseckgruppe erschöpft ist.As soon as the pressure drops by a predetermined amount, the valve will closed, and the pressure rises again to the stated maximum value. then the valve of the next production well is opened, and so you go in the circumferential direction of the production wells until the kerogen fraction of the treatment zone the hexagon group in question is exhausted.

Wenn die Bohrlöcher für die folgende Sechseckgruppe gebohrt werden, braucht man nur die geneigten Fußabschnitte 13 a der beiden vorhandenen, für die weitere Benutzung bestimmten Förderbohrlöcher niederzubringen. Diese geneigten Fußabschnitte werden jeweils in geeigneter Richtung niedergebracht, so daß sie das Einpreßbohrloch der neuen Gruppe schneiden.When drilling the holes for the following group of hexagons, you only need the inclined foot portions 13 a of the two existing ones for further use of certain production wells. These sloping foot sections are each brought down in a suitable direction so that they the Einpreßbohrloch of the new group.

Die Darstellung der F i g. 5 dient zur Bestimmung der Wärmemenge in kcal/ Tag, die in die Behandlungszone des Ölschiefers eingebracht werden muß, wenn die Abgabetemperatur des Trägergases beim Verlassen der genannten Zone und die Einströmungsmenge in m3/Tag bekannt sind. Diese Werte können selbstverständlich durch Verwendung geeigneter Meßgeräte über Tage leicht festgestellt werden. Wenn also das Trägergas den Lagerhorizont mit einer gemessenen Temperatur von 315° C verlassen würde und die Durchflußmenge durch das Einpreßbohrloch auf etwa 8,5 - 104 m3/Tag eingestellt würde, würde auf den ölschieferlagerhorizont eine Wärmemenge von 1.3,2- 10s kcal übertragen.The representation of the F i g. 5 is used to determine the amount of heat in kcal / day to be introduced into the oil shale treatment zone if the Discharge temperature of the carrier gas when leaving said zone and the inflow amount are known in m3 / day. These values can of course be changed by using suitable ones Measuring devices can easily be determined above days. So when the carrier gas hits the storage horizon with a measured temperature of 315 ° C and the flow rate through the injection borehole would be adjusted to around 8.5-104 m3 / day, would on transferring an amount of heat of 1.3.2-10s kcal to the oil shale storage horizon.

Das Schaubild nach F i g. 6 dient zur Bestimmung derjenigen Ölschiefermenge, die unter der Annahme auf eine Temperatur von 500° C erhitzt werden kann, daß die auf den Ölschiefer übertragene Wärmeenergie innerhalb der betreffenden Ausbeutungszone begrenzt bleibt. Wenn die Ausgangstemperatur des Trägergases und die einströmende Durchflußmenge gemessen werden, kann man aus dem Schaubild die Ölschiefermenge entnehmen. Wenn beispielsweise das Trägergas den ölschieferhorizont mit einer Temperatur von 315° C verläßt und die Durchflußmenge an dem Einpreßbohrloch auf etwa 11,3.104 m3/Tag gehalten wird, würden etwa 62 m3 Ölschiefer von 15° C auf 500° C erhitzt.The diagram according to FIG. 6 is used to determine the amount of oil shale which can be heated to a temperature of 500 ° C assuming that the Thermal energy transferred to the oil shale within the relevant exploitation zone remains limited. When the outlet temperature of the carrier gas and the incoming The flow rate can be measured, the amount of oil shale can be taken from the diagram. For example, if the carrier gas hits the oil shale horizon at a temperature of 315 ° C and the flow rate at the injection well to about 11.3.104 m3 / day is held, around 62 m3 of oil shale would be heated from 15 ° C to 500 ° C.

Das Diagramm der F i g. 7 gibt an, wieviel m3/Tag Methan aus dem abgetrennten Kerogen gewonnen werden, wenn dieselbe Temperatur und Durchflußmenge wie zuvor erwähnt gemessen wird.The diagram of FIG. 7 indicates how many m3 / day of methane from the separated Kerogen can be obtained when the same temperature and flow rate as mentioned before is measured.

Abgesehen von geringen Schwankungen der Erdgaszusammensetzung von Bohrung zu Bohrung kann man folgende durchschnittliche Zusammensetzung angehen: Methan .............. 91,60/e Athan . . . . . . . . . . . . . . . 4,90/0 Propan .............. 1,1% Butan . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 % Stickstoff . . . . . . . . . . . . 11711/0 Kohlendioxid ........ 0,11% Die oxydierende Wirkung infolge des sehr geringen Kohlendioxidanteils kann vernachlässigt werden.Apart from slight fluctuations in the composition of the natural gas from borehole to borehole, the following average composition can be approached: Methane .............. 91.60 / e Athan. . . . . . . . . . . . . . . 4.90 / 0 Propane .............. 1.1% Butane. . . . . . . . . . . . . . . 0.5% Nitrogen. . . . . . . . . . . . 11711/0 Carbon dioxide ........ 0.11% The oxidizing effect due to the very low carbon dioxide content can be neglected.

Das Erdölkondensat, das man als Ausscheidungsprodukt des Verfahrens eihält, zeigt unter den Schieferölen ausgezeichnete Eigenschaften. So betrug die API-Schwere bei 15° C für ein in einem Probelauf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenes Erdölerzeugnis 29,5, wobei Erdgas mit einem Druck von 21 kg/cm2 verwendet wurde, wogegen normalerweise die API-Schwere von Schieferöl bei 15° C unter 20 liegt.The petroleum condensate, which is seen as a waste product of the process contains excellent properties among shale oils. So it was API gravity at 15 ° C for a test run according to the method according to the invention recovered petroleum product 29.5, using natural gas at a pressure of 21 kg / cm2 whereas the API gravity of shale oil is normally less than 20 at 15 ° C.

In Fällen, wo bergmännisch gewonnener Ölschiefer in einem Reaktionsdruckgefäß behandelt wird, an Stelle einer Behandlung in situ, ist der Verfahrensgang im wesentlichen gleichbleibend, soweit die Verwendung von Erdgas als Trägerströmungsmittel für die Erhitzung und für die Mitnahme der jeweiligen Kerogenabtrennprodukte in Frage steht. Zunächst wird eine ölschiefermenge in das Reaktionsgefäß eingegeben, dasselbe wird dicht verschlossen, und Erdgas wird unter Druck in innige Berührung mit dem Ölschiefer eingepreßt, wobei die Entnahme von Gas mit den zugehörigen Abtrennbestandteilen entweder kontinuierlich oder periodisch innerhalb der durch einen Minimaldruck gegebenen Grenzen entnommen wird. Das Erdgas wird sodann nach Auszug der Abtrennbestandteile in den Kreislauf wieder zurückgeschickt. Eine Pulsationswirkung des Trägerströmungsmittels ist auch hier entsprechend anwendbar.In cases where mined oil shale is in a reaction pressure vessel is treated, rather than in situ treatment, the process flow is essentially constant insofar as the use of natural gas as a carrier fluid for the Heating and for taking the respective kerogen separation products with you. First, an amount of oil shale is put into the reaction vessel, the same becomes tightly sealed, and natural gas is under pressure in intimate contact with the oil shale pressed in, the removal of gas with the associated separation components either continuously or periodically within the range given by a minimum pressure Limits is taken. The natural gas is then after extracting the separating components sent back into the cycle. A pulsating effect of the carrier fluid is also applicable here accordingly.

Claims

Claims: 1. Process for the extraction of petroleum from a normally impermeable oil carrier in situ, in particular made of oil shale, marked d u r c h, .that in the impermeable oil carrier, lying in situ as undisturbed as possible, a Sufficient amount of natural gas with methane as the main component at an elevated temperature and elevated pressure is introduced that as a result of a combined thermal and the dissolving effect of organic constituents from coming into contact with the natural gas Oil carriers are released and the natural gas penetrates the oil carrier and normally closed areas of the same makes accessible and that the organic components the same can be obtained.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the natural gas is pulsed into the oil carrier.

3. Procedure after a of claims 1 and 2, characterized in that the released organic Components that are carried along by the natural gas are separated from the same and that the residual gas is at least partially reintroduced into the circuit.

4. The method according to claim 1, characterized in that at least six production wells lie concentrically and symmetrically in a hexagonal shape around a press-in borehole, that the corresponding groups of boreholes are sunk one after the other and that the groups mentioned are each put into operation one after the other, with one shared two production wells from the previous group.

5. The method according to claim 4, characterized in that the boreholes are insulated to the depth of the oil carrier upper edge against heat loss. References considered: U.S. Patent Nos. 3,040,809, 2,974,937, 2,969,226, 1,222,204 .