Opis patentowy opublikowano: 30.08.1977 89539 MKP E21b 43/24 Int. Cl2. E21B 43/242 89 539 przemieszczane sa do otworów produkcyjnych z których wydobywane sa na powierzchnie. W procesie spalania biegnacym inwersyjnie, front spalania tworzony jest w sasiedztwie otworów lub otworu produkcyjnego. W miare wprowadzenia gazu podtrzymujacego spalanie poprzez otwór wtryskowy, front spalania przemieszcza sie przeciwpradowo w stosunku do wprowadzonego gazu, w kierunku otworu wtryskowego. Proces spalania in situ, zarówno prosty jak i inwersyjny uzyteczny jest zwlaszcza przy wydobywaniu gestych, ciezkich odmian ropy naftowej, takich jak lepki olej naftowy i ciezkie smolopodobne weglowodory wystepujace w smolistych piaskach. W procesie spalania in situ, w wyniku ogrzania, lepkosc smolopodobnych weglowodorów wystepujacych w zlozu w stanie stalym lub pólplynnym, ulega wyraznemu zmniejszeniu i staja sie one podobne do zwyklej ropy naftowej.Spalanie in situ moze byc równiez stosowane do uzyskiwania weglowodorów z naftowych lupków bitumicznych.Po przejsciu frontu spalania przez zloze zostaje zmagazynowana w nim duza ilosc ciepla. Juz uprzednio stwierdzono, ze wydajnosc calego procesu moze byc podwyzszona w ten sposób, ze po spalaniu in situ,v wprowadza sie do zloza wode, która odbiera cieplo od goracych skal zbiornika. Goraca woda i para transportowana nastepnie poprzez strefe spalania ogrzewa formacje polozone przed nia. W sposobie którego dotyczy wynalazek, odzyskiwanie ciepla od goracych skal zbiornika zawierajacego weglowodory, np. rope, polega na tym ze nastepuje rozklad ropy i powstaja pewne naftowe rozpuszczalniki które paruja, przenosza cieplo i powoduja zmniejszenie lepkosci ropy przed frontem, nastepujace zarówno w wyniku ogrzania jak i dzialania rozpuszczajacego.Z ciezkiej ropy i smoly pochodzacej ze smolistych piasków uzyskuje sie w czasie rafinacji pewna ilosc naftowego koksu. Material ten jest stosowany do opalania ma jednakze te wade, ze ma postac proszku i wymaga specjalnych urzadzen zarówno do transportu jak i do spalania. Ropa uzyskiwana ze smolistych piasków odprowadzana jest do destylarni koksu. Jednakze caly koks nie jest wykorzystywany. Pozostalosci koksu stwarzaja problem zwiazany z zanieczyszczeniem duzej powierzchni. W istocie przepisy panstwowe czesto nakladaja obowiazek zakopywania tych odpadów, jak i zazieleniania zniszczonych terenów. Wiekszosc rafinerii wytwarza koks który ma niska wartosc handlowa.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wydobycia weglowodorów z podziemnego zloza, który pozwala uniknac operacji koksowania ropy na powierzchni.Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wydobywania weglowodorów z podziemnego zbiornika do którego siegaja oddalone od siebie otwory wtryskowe i produkcyjne, w których koks wytwarzany jest w zlozu, co pozwala obnizyc koszt i zwiekszyc wydajnosc produkcji ropy. Zadanie to osiagniete zostalo wedlug wynalazku w ten sposób, ze po odprowadzeniu weglowodorów ze zloza przerywa sie wprowadzanie do zloza gazu podtrzymujacego spalanie i wprowadza sie do otworu wtryskowego wydobyte uprzednio weglowodory, które w zetknieciu z ogrzanym zlozem rozkladaja sie na frakcje lekkie i ciezkie oraz koks, przy czym ten ostatni odklada sie w zlozu, a nastepnie odprowadza sie z otworu produkcyjnego lekkie frakcje weglowodorów.Uzyskiwanie weglowodorów ma gestosc poczatkowa 15° AP1 lub mniej.W mysl wynalazku, koks osadzajacy sie w zlozu zostaje wykorzystany jako paliwo w kolejnym cyklu procesu spalania do ponownego ogrzania zloza, a lekkie frakcje weglowodorów ponownie wtryskuje sie do zloza, celem dalszego wzbogacenia.Wynalazek obejmuje równiez wzbogacanie ropy pochodzacej z innych zródel, przy wykorzystaniu podziemnego zbiornika po operacji spalania in situ. Poniewaz w wyniku zetkniecia ropy z goracym zbiornikiem nastepuje rozdzielenie'jej na frakcje lekkie i ciezkie, uzyskiwane sa bardziej pozadane frakcje lzejsze.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie przy wykorzystaniu dowolnego ukladu otworów wtryskowych i produkcyjnych. Uklad produkcyjny i wtryskowy moze zawierac jeden lub wiecej otworów laczacych podziemny zbiornik z powierzchnia. Produkcyjne i wtryskowe otwory moga byc usytuowane wedlug dowolnego wzoru. Na przyklad przy stosowaniu procesu spalania w kierunku na wprost, moze byc przyjety uklad w którym szereg otworów produkcyjnych i wtryskowych jest w rzedy oddalone od siebie w kierunku poziomym. Przykladem innego wzoru jest uklad tak zwany kolowy, w którym otwór wtryskowy umieszczony Jest centralnie, zas szereg otworów produkcyjnych umieszczonych Jest wokól niego. Typowym wzorem kolowym stosowanym w inwersyjnym procesie spalania Jest uklad piecio, siedmio, I dziewiecto punktowy.Powyzsze i inne wzory znane sa fachowcom, a szczególowy ich opis znajduje sie w publikacji Uren, L.C., Petroleum Production Engineering Oil Field Exploltation, 2nd Edition, McGraw, Hill Book Company Incorporated, New York and London, 1939. Chociaz wzory opisane w wymienionej publikacji dotycza metody opartej na wtlaczaniu wody do zloza, moga one byc stosowane w opisanym powyzej procesie.Na ogól szybkosc uzyskiwania efektów znanymi termicznymi technikami wydobywania ropy Jest niewielka. Stanowi to powazny problem w odleglych obszarach, gdzie do transportowania lub wzbogacanie89539 3 niezbedne sa rurociagi i/lub rafinerie ulokowane w miejscu wydobycia ropy. Aby rurociagi lub rafinerie byly oplacalne niezbedne jest wydobycie 15 900 m3 ropy dziennie. Poniewaz nie Jest mozliwe natychmiastowe uzyskanie wydobycia wynoszacego 15 900m3 dziennie, niezbedne Jest tymczasowe skladowanie ropy lub zapewnienie transportu samochodowego co czesto jest tak kosztowne, ze przekresla oplacalnosc.W rozwiazaniu wedlug wynalazku wykorzystane jest zloze do przechowywania wytworzonej ropy naftowej przy równoczesnym oddzielaniu z niej lzejszych frakcji, tak ze moga one byc latwo przesylane rurociagiem nawet w chlodnym klimacie. Czynnik ten pozwala znacznie zredukowac koszt budowy i eksploatacji rafinerii.Terenami na których prawdopodobnie mozna by zastosowac rozwiazanie wedlug wynalazku sa na przyklad zloza smolistych piasków w Athabasca w Kanadzie. Koszt budowy i eksploatacji urzadzen jest tam znacznie wyzszy niz na innych terenach gdyz niezbedny jest transport rurociagami, zas wzbogacana ropa moze byc pompowana przez rurociagi. Ulokowanie rafinerii w bardziej dogodnym miejscu pozwolilo by znacznie podwyzszyc ekonomicznosc calej inwestycji.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w dowolnym systemie uzyskiwania ropy, gdy zachodzi potrzeba wzbogacania ropy do wyzszej ciezkosci okreslanej w stopniach API lub nizszej lepkosci, przed transportowaniem jej rurociagiem. Chociaz wynalazek nie jest ograniczony do tego rodzaju zastosowan, oczywiste jest, ze najbardziej wygodne i prawdopodobne jest jego zastosowanie przy uzyskiwaniu ciezkich odmian ropy zwlaszcza w chlodnym klimacie. Ropa naftowa o ciezkosci okolo 15 API i nizszej, ma na ogól zbyt duza lepkosc dla transportu rurociagiem i najprawdopodobniej nadaje sie do wzbogacania przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku. Nalezy wziac pod uwage, ze wartosc ta podana jest tylko przykladowo anie w celu okreslenia granic stosowania wynalazku.W typowym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku, weglowodór wtryskiwany po operacji spalania in situ moze stanowic ropa naftowa uzyskiwana z tego samego zbiornika. Przy zastosowaniu tej metody cykl wtryskiwania moze byc powtarzany, dopóki ropa nie osiagnie wymaganej ciezkosci, okreslanej w stopniach API i/lub lepkosci, a nastepnie moze byc transportowana do miejsca przeznaczenia. W innym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku zbiornik szczególnie odpowiedni do stosowania spalania in situ moze byc wykorzystywany do usuwania ciezkich frakcji z ropy wymagajacej tej operacji, pochodzacej z innych zbiorników. Uniknac wiec mozna stosowania napowierzchniowych rafinerii do wzbogacania ciezkiej ropy.Operacja spalania in situ w procesie wykorzystujacym sposób wedlug wynalazku przeprowadzana jest konwencjonalnymi metodami przy wykorzystaniu znanych technik. Na przyklad gaz podtrzymujacy spalanie, przykladowo tlen zawarty w powietrzu wprowadzany jest do otworów lub otworu produkcyjnego i przetlaczany poprzez zloze w kierunku otworów produkcyjnych. Nastepnie wywolywany jest zaplon zawartych w zbiorniku weglowodorów i tlenu i w tym momencie front spalania zaczyna sie rozprzestrzeniac poprzez zloze w kierunku otworów produkcyjnych. W trakcie operacji spalania in situ powstale cieplo powoduje obnizenie lepkosci znajdujacych sie w zbiorniku weglowodorów które przemieszczane sa w kierunku otworów produkcyjnych gdzie zostaja one wydobyte. Po operacji spalania in situ, w zlozu pozostaje znaczna ilosc energii cieplnej.Dotychczas po operacji spalania in situ do otworów produkcyjnych wprowadzana byla ciecz, np. woda, a cieplo zmagazynowane w zlozu powodowalo zamiane wody w pare, która przemieszczajac sie nastepnie w zlozu pozwalala uzyskac zwiekszenie wydobycia. W sposobie wedlug wynalazku do zloza zamiast wody wprowadzane sa weglowodory, korzystnie uzyskana wczesniej ropa naftowa. Zaleznie od skladu chemicznego tych weglowodorów, nastepuje pod wplywem ciepla ich rozklad na szereg produktów takich jak gaz i lekkie ciecze o niskiej lepkosci które latwo przemieszczaja sie w kierunku otworów produkcyjnych oraz koks naftowy, który osadza sie w skalach zloza tworzac zapas paliwa do nastepnej operacji spalanie in situ, która prowadzona jest w sposób opisany wczesniej. Cykl ten moze byc powtarzany dopóki zasadniczo cala Ilosc ciezkich weglowodorów, takich jak koks nie zostanie przetworzona w gaz i/lub ciecze o niskiej lepkosci. W kolejnych cyklach jako wtryskiwane weglowodory wykorzystuje sie rope uzyskana po kazdym cyklu spalania in situ. Na koniec, po wzbogaceniu cale] ilosci ciezkich posiadajacych mala ruchliwosc weglowodorów I uzyskaniu gazu lub cieczy o malej lepkosci, zastosowac mozna ciecz wypierajaca do usuwania pozostalosci cieczy o duzej ruchliwosci ze zloza i przemieszczaniu jej do otworów produkcyjnych.W calkowitym procesie uzyskana ropa wzbogacana jest in situ. Jedna z metod dzialania opiera sie na kolejnym wtryskiwaniu calej uzyskanej ropy dopóki nie zostanie ona wzbogacona do wymaganego stopnia. Dla potrzeb transportu okretowego waznymi wlasciwosciami beda gestosc (wyrazona w API) lub lepkosc (nizsza wartosc). Wybrane wartosci zalezne sa od wymagan rafinerii lub odpowiedniego stopnia lepkosci niezbednego do transportu przez rurociag.Calkowity opisany powyzej proces pozwala wyeliminowac napowierzchniowe koksowanie uzyskanej ciezkiej ropy takiej Jak np. ropy pochodzacej ze smolistych piasków i pozwala wyeliminowec kosztowne i duze zbiorniki zastepujac je podziemnym zbiornikiem który stanowia gorace skaly zloza. Wyeliminowane zostaja4 89 539 ftalowe zbiorniki. Uzyskuje sie wyzsza wydajnosc termiczna ze wzgledu na dobre wlasciwosci izolacyjne przylegajacych do zbiornika formacji geologicznych.Przedmiot wynalazku przedstawiony jóst w przykladzie zastosowania na rysunku, który przedstawia schemat typowego przebiegu procesu.Zawierajacy rope zbiornik 10 polaczony jest z powierzchnia ziemi otworem wtryskowym 11 i otworem produkcyjnym 12. Otwory wiertnicze polaczone sa ze zbiornikiem poprzez otwory 13 w obudowie otworów wiertniczych, Pomiedzy otworami przemieszczany jest front spalania 14. Front spalania utworzony jest w wyniku wprowadzenia gazu zawierajacego tlen, doprowadzanego do otworu wtryskowego 11 poprzez przewód . Zawarte w zbiorniku weglowodory zapalane sa w znany sposób, przy czym wprowadzenie gazu jest nadal kontynuowane. Przed frontem spalania 14 znajduje sie obszar 16 w którym znajduje sie ropa naftowa oraz gazowe produkty spalania. Spalanie in situ, powoduje wzrost temperatury w zbiorniku i obnizenie lepkosci ropy w obszarze 16 a w rezultacie przemieszczanie jej w kierunku otworu produkcyjnego 12 skad ropa jest usuwana.Uzyskana ropa przechowywana jest na powierzchni w celu pózniejszego wprowadzenia do zbiornika. Po uzyskaniu temperatury zloza wystarczajacej do spowodowania termicznego rozkladu ropy wstrzymuje sie doprowadzanie powietrza i poprzez przewód 17 oraz otwór 11 wprowadza sie rope. Ropa wprowadzana zostaje do zbiornika w obszarze 18, znajdujacym sie poza frontem spalania 14. W obszarze tym panuje podwyzszona temperatura w wyniku przejscia frontu spalania.W miare wypelniania goracego zbiornika wtryskiwana ropa nastepuje termiczne krakowanie, w wyniku czego calkowity sredni ciezar czasteczkowy ropy naftowej zostaje obnizony. Bardzo ciezkie skladniki ropy takie jak koks, osadzaja sie w utworach zloza. Lzejsze skladniki ropy naftowej przemieszczane sa poprzez zloze do otworu produkcyjnego 12. Nastepnie wznawia sie doprowadzenie powietrza, w znany sposób inicjuje zaplon ciezkich koksopodobnych produktów rozkladu termicznego ropy i proces powtarza sie. PL