DE4307334C2 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Impfgut für eine verbesserte Erdölgewinnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage, mit denen an der Erdöllagerstätte im Rahmen eines Fermentationsprozesses ein hochwertiges mikrobiologisches Impfgut zur verbesserten Erd­ ölgewinnung hergestellt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß man zur Erhöhung der Erdölausbeute Mikroorganismen zusammen mit geeigneten Nährmedien, beispiels­ weise Melasse, in Erdöllagerstätten injiziert, so daß es dort zu einem Gärprozeß kommt. Hierbei entstehen Substanzen, wie organi­ sche Säuren, Alkohole, oberflächenaktive Substanzen, Biogase. Diese Wirksubstanzen tragen in wesentlichem Maße zur Verbesserung der Desorption des Erdöles von Trägergestein, der Erweiterung der Fließwege, dem Anschluß nicht entölter Matrixpartien an das Kluftsystem, der Mobilität des Erdöles und der Erhöhung des Schichtdruckes bei.

Zwecks Erzeugung eines die Mikroorganismen enthaltenen Impfgutes wird erst in einem Nährmediumaufbereiter ein Nährmedium aufberei­ tet, welches ein zuckerhaltiges Medium, wie Melasse, einen pH- Wert-Regler, wie Natriumlauge, verschiedene Nährsalze und Wasser enthält. In einem Fermentor wird dieses Nährmedium mit Bakterien geimpft, und es schließt sich jetzt ein Fermentationsprozeß an.

Das entstehende Fermentationsprodukt wird als Impfgut zusammen mit einem Nährmedium in die Injektionssonden der Erdöllagerstät­ te injiziert.

Von Nachteil ist bei diesem Verfahren, daß es bei der Nährmedien­ aufbereitung zu einem Wachstum der in dem Anmischwasser, Melasse usw. vorhandenen anaeroben Bakterien kommt, die verstärkt in den Fermentor gelangen, was der Wirksamkeit des Impfgutes abträglich ist. Die chargenweise Zuführung des Nährmediums in den Fermentor, obwohl es relativ kurzzeitig kontinuierlich erfolgt, führt dazu, daß das Wachstum der geimpften Bakterien unkontinuierlich er­ folgt, auch wenn pH-Wert-Regulatoren dies etwas eindämmen. Die im Nährmedium vorliegende Bakterienkeimzahl ist nicht genau festleg­ bar, so daß das hergestellte Impfgut Qualitätsunterschiede be­ sitzt, was sich negativ bei der Erdölgewinnung auswirkt. Die An­ lagen zur Herstellung des Impfgutes befinden sich nicht vor Ort, und so muß das Impfgut mehr oder weniger weit zu den Injektions­ sonden transportiert werden, und hierbei kommt es wieder zu einem unkontrollierten Wachstum der Bakterien und zu einer Verringerung ihrer Vermehrungsfähigkeit, z. B. durch Autolyse und Versporung. Auch sind keine geeigneten Ausrüstungen zur Herstellung größerer Mengen von nährstoffhaltigem Injektionsmedium und zum Verpressen von Impfgut und Injektionsmedium vor Ort vorhanden.

Es steht die Aufgabe, ein Verfahren, das die kontinuierliche Her­ stellung eines qualitativ gleichbleibenden Impfgutes vor Ort ge­ stattet, und eine entsprechende Anlage zur Durchführung des Ver­ fahrens zu entwickeln.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß den Ansprüchen.

Bei dem Verfahren erfolgt in bekannter Weise die Aufbereitung des Nährmediums durch Zusammenführen und Mischen von Wasser, Nährsal­ zen, einem zuckerhaltigen Medium und einem pH-Wert-Regulator. Durch den pH-Wert-Regulator wird die chemische Sterilisation des Nährmediums durchgeführt, und zwar so, daß alle Bakterien abge­ tötet werden. Bei der Vermehrung des Impfgutes im Fermentor wird ein Verfahren der kontinuierlichen Kultur von Bakterien ange­ wandt. Hierbei wird die Zuführung des Nährmediums in den Fermen­ tor automatisch durch die Aktivität der Bakterien selbst gesteu­ ert, das heißt, es strömt in Abhängigkeit von der durch die Bak­ terien gebildeten Säuremenge kontinuierlich eine geregelte Nähr­ medienmenge zu. Die Bakterienkultur wird im Fermentor in einer logarithmischen Wachstumsphase gehalten.

Das hergestellte Impfgut strömt dann kontinuierlich in einen Vor­ ratsbehälter, in welchem es weiter durch pH-Wert-Regelung in der Wachstumsphase gehalten wird. Das durch den Fermentationsprozeß entstehende Gas wird als Schutzgas zur Mediumaufbereitung zurück­ geführt und bewirkt hier mit eine aseptische Mediumaufbereitung.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens enthält alle üblichen Anlagenteile für die Nährmedienaufbereitung und Fermentation ein­ schließlich Dampferzeugung, Wasseraufbereitung, Pumpen, Armatu­ ren, Meß- und Regelungseinrichtungen.

Alle Anlagenteil befinden sich in Containern, wobei die Anlagen­ teile für die Nährmediumaufbereitung in einem Container und die Anlagenteile für die Fermentation einschließlich der notwendigen Dampferzeugung und Wasseraufbereitung in einem weiteren gekoppel­ ten Container untergebracht sind. Die Container sind zweckmäßi­ gerweise auf Schlitten montiert und lassen sich somit auch auf unwegsamem Gelände auf dem Erdölfeld von Bohrloch zu Bohrloch leicht bewegen.

Der Anlagenteil für die Nährmediumaufbereitung besteht aus zwei Mediumaufbereitern, die wechselweise geschaltet sind und somit einen kontinuierlichen Nährmediumzufluß in dem Feldfermentor ga­ rantieren. Die Mediumaufbereiter besitzen eine Pendelleitung zum Feldfermentor für das als Schutzgas wirkende Fermentationsgas zwecks aseptischer Nährmediumaufbereitung. Weiterhin befindet sich zwischen ihnen und dem Feldfermentor eine automatische Wech­ selschaltung von Impfgut und Nährmediumdosierung.

Dem Feldfermentor mit Impffermentor ist ein Vorratsbehälter nach­ geordnet, der das kontinuierlich zufließende Impfgut aufnimmt, eine Lebenserhaltung der Bakterienkultur und diskontinuierliche Abgabe des Impfstoffes vor Ort in die Injektionssonde ermöglicht.

Das Verfahren und die Anlage bewirken, ein qualitativ gleichblei­ bendes Impfgut in großer Menge vor Ort herzustellen und sofort in die Injektionssonde einzutragen. Das Verfahren der kontinuierli­ chen Kultur des Impfgutes gewährleistet, daß sich die Bakterien ständig in der aktiven Wachstumsphase befinden, was dann eine schnelle Vermehrung der Bakterien in der Erdöllagerstätte si­ chert. Die Anlage ist relativ klein, benötigt nur einen Wasser- und Elektroenergieanschluß, und sie läßt sich leicht auf dem Erd­ ölfeld auch bei ungünstigem Gelände von Sonde zu Sonde bewegen.

Das Verfahren und die Anlage sollen nochmals an einem Ausfüh­ rungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt die Anlage in den Containern, welche sich wiederum auf Schlitten befinden.

Der Übersichtlichkeit halber wurde auf die Darstellung von Pum­ pen, Steuer- und Regelungseinrichtungen, Mischstrecke, verschie­ dene Leitungsführungen usw. verzichtet.

Der Container I enthält alle Anlagenteile zur Aufbereitung des Nährmediums, welches für den Fermentationsprozeß, der wiederum in dem Teil der Anlage, der im Container II montiert ist, abläuft. Für die Nährmediumaufbereitung kommen zwei Nährmediumaufbereiter 1a; b unterschiedlicher Größe zur Anwendung, die wechselweise schaltbar sind. Diese Nährmediumaufbereiter 1a; b werden von Was­ ser A, Melasse B, Nährsalzlösung und pH-Wert-Regulator gespeist. In einem Lösebehälter 2a wird Polyphosphat und Ammoniumchlorid durch Wasser A, welches vorher gefiltert und enthärtet wurde, ge­ löst und die entstandene Lösung wechselweise den Nährmediumaufbe­ reitern 1a; b zugeführt.

Als pH-Wert-Regulator kommt gelöstes Natriumhydroxid zum Einsatz, was im Lösebehälter 2b hergestellt wird. Es erfolgt jetzt eine chemische Sterilisation des Nährmediums durch die Einstellung ei­ nes pH-Wertes auf 11-12, wodurch in den Nährmediumaufbereitern 1a; b bei einer vorgegebenen Einwirkungszeit von ca. 1 Stunde die unerwünschten Bakterien abgetötet werden. Der größere der beiden Nährmediumaufbereitern wird nachts und der kleinere am Tag unter Rührung anaerob unter Vorhandensein einer Fermentationsgas­ schicht, die als Schutzschicht wirkt, zwecks Sterilhalten des Nährmediums betrieben. Kontinuierlich fließt jetzt Nährmedium in den Feldfermentor 3.

Der Feldfermentor 3 ist vor Beginn jeder Injektionsperiode neu anzufahren. Hierzu ist es erforderlich, das im Feldfermentor 3 bereitete sterile Nährmedium mit der Bakterienkultur Clostridium anzuimpfen. Die entsprechende Anzuchtkultur wird in einem kleinen Impffermentor 4 hierfür hergestellt.

Der für die Sterilfahrweise der Fermentoren notwendige Dampf wird durch einen Dampferzeuger 5 gewonnen, und das sowohl für die Dampferzeugung als auch für die Nährmediumaufbereitung in einer vorgegebenen Qualität erforderliche Wasser wird in der Wasser­ aufbereitung 8 regeneriert.

Nachdem im Feldfermentor 3 unter Rührung und Einstellung des pH- Wertes des Fermentationsproduktes der gewünschte Clostridengehalt eingestellt wurde, wird auf automatische Nährmediumdosierung um­ gestellt. Diese Nährmediumdosierung wird durch die Aktivität der Clostriden selbst gesteuert. Die Clostriden bilden während ihres Wachstums organische Säuren, welche den pH-Wert in Abhängigkeit von der Zahl der Zellen senken. Bei Unterschreiten des variabel vorgegebenen Grenz-pH-Wertes wird über eine Pumpe Nährmedium ab­ gefordert. Das Nährmedium wiederum enthält eine bestimmte Menge an Natriumhydroxid, das nach Rezepten mit der Melassemenge abge­ stimmt ist. Das alkalische Nährmedium neutralisiert die Säure im Feldfermentor 3 und schaltet bei Überschreiten des Grenzwertes die Nährmediumpumpe ab. Dieser sich wiederholende Vorgang gewähr­ leistet die Produktivität des Feldfermentors 3 von beispielsweise 10 m³/Tag, das Halten des Clostridenwachstums und den vorgegebe­ nen Zellgehalt.

Während des Fermentationsprozesses entsteht ein Fermentationsgas, welches u. a. Kohlendioxid und Wasserstoff enthält. Es eignet sich als Schutzgas für eine sterile Nährmediumaufbereitung und wird deshalb über eine Pendelleitung zu den Nährmediumaufberei­ tern 1a; b geleitet.

Das hergestellte Impfgut C selbst gelangt über einen Überlauf vom Feldfermentor 3 in einen Vorratsbehälter 7. An diesem werden die Clostriden durch pH-Wert-Regelung in ihrer Aktivität optimal erhalten. Zur gegebenen Zeit erfolgt dann ein Eintragen des Impf­ gutes C in die Injektionssonde der Erdöllagerstätte. Das erfolgt im Wechsel mit einem melassehaltigen Injektionsmedium, das in ei­ ner im Container II untergebrachten und nicht dargestellten Mischstrecke aus Melasse B und Wasser A hergestellt wird. Eine automatische Steuerung gewährleistet dabei ein konstantes Mi­ schungsverhältnis im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 90. Eine nachgeschal­ tete Injektionspumpe gestattet das Verpressen von Impfgut C und Injektionsmedium auch bei hohen Lagerstättendrücken.

Bezugszeichenliste

I, II - Container
1a; b - Nährmediumaufbereiter
2a; b - Lösebehälter
3 - Feldfermentor
4 - Impffermentor
5 - Dampferzeuger
6 - Wasseraufbereiter
7 - Vorratsbehälter
A - Wasser
B - Melasse
C - Impfgut

Claims (7)

1. "Verfahren zur Herstellung von Impfgut für eine verbesserte Erdölgewinnung, bei welchen das Impfgut durch Fermentation einer Bakterienkultur in einem aufbereiteten Nährmedium hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Impfgut am Bohrloch in einem Feldfermenter erzeugt wird,
daß die kontinuierliche Zuführung des Nährmediums in den Fermenter durch die Aktivität der Bakterien selbst gesteuert,
daß die Bakterienkultur in logarithmischer Wachstumsphase gehalten wird,
daß das Impfgut aus dem Feldmermenter in einen Vorratsbehälter gelangt und durch pH-Regelung in seiner Aktivität optimal erhalten bleibt und in diesem Zustand in die Erdöllagerstätte eingebracht wird und
daß das anfallende Fermentationsgas zur Steuerung der anaeroben Bedingungen zur Nährmedienaufbereitung rezyklisiert wird."

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das bevorratete Impfgut durch Steue­ rung des Fermentationsprozesses am Leben gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sterilisation des Nährmediums mit­ tels eines chemischen Verfahrens so erfolgt, daß die Aktivi­ tät der Bakterien im Fermentor nicht beeinträchtigt wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, be­ stehend aus Nährmediumaufbereitung und Fermentation sowie sonstigen für den Betrieb der Anlage notwendigen Teilen, wie Dampferzeugung, Wasseraufbereitung, Pumpen, Armaturen, Meß- und Regelungseinrichtungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlage in Containern (I; II) ist, wobei sich in einem Container (I) alle Anlagenteile zur Nähr­ medienaufbereitung mit zwei wechselweise zu fahrenden Nähr­ medienaufbereitern (1a; b) und in einem weiteren Container (II) die Anlagenteile zur Fermentation mit einem Feld- und Impffermentor (3; 4) sowie Impfgutvorratsbehälter (7) befin­ den, wobei vom Feldfermentor (3) eine Fermentationsgas-Pen­ delleitung zu beiden Nährmedienaufbereitern (1a; b) führt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Container (I; II) auf Schlit­ ten befinden.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Container (II) mit der Dampferzeu­ gung (5) bestückt ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraufbereitung (6) im Container (II) untergebracht ist.