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Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Produktionseigenschaften
eines ölführenden Horizontes Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei
der Gewinnung von Öl aus einem ölführenden Horizont bei der Primär- und Sekundärproduktion
und betrifft insbesondere Verfahren zurVerbesserung der Erdölgewinnung unter Verwendung
elektrisch entzündbarer explosiver Gase im Ölhorizont selbst. Erdöl ilndet sich
meist in Verbindung mit Sandstein- oder porösen Kalksteinschichten, die zwischen
undurchi,issigei, Schichten von Schiefer od. dgl. vorhanden Bind. In den meisten
iündigen Ölfeldern, insbesondere Lq den tieferen ölfündigen Horizonten enthält das
Öl
unterschiedliche Mengen leichterer gasförmiger Kohlenwasserstoffe, wie
Methan, Äthan, Propan usw.. die einerseits als freie Gase in Berührung mit dem
Öl als sogenannte Gaskapp,- auftreten oder in dem Öl selbst (-clöst
sind. Wenn ein unter Druck stehender öltündiger Sandhorizont angebohrt wird, dann
wird das Öl gewöhnlicherweise dadurch gewonnen, daß es unter dem Expansionsdiuck
der Gase des ölfündigen Horizontes an die Oberfläche gepreßt wird, -unabilängig
davon, ob die Gase selbst frei oder in dem #üssigcn Öl gelöst sind. Die Gewinnung
aus Ölsonden erfolgt daher zweckmäßigerweise so lange mit Hilfe des innerhalb des
Ölsandes herrschenden Druck-es. bis das meiste mit dem Öl verbundene Gas
austritt und der das Öl an die Oberfläche treibende Druck verbraucht ist.
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Alsdann kann mit dem Pumpen des öles begonnen werden, um weiterhin
Öl zu gewinnen. Während des Pur-npvorgangs entweicht das gemeinsam mit dem
Öl
auftretende Gas weiterhin zusammen mit dem geförderten Öl.
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Sobald die Primärproduktion unwirtschaftlich wird, werden all-emein
Sekundärverfahren zur weiteren Laaerstättenentölung angewandt. Zu diesem Zweck leitet
man im allgemeinen an ausgewählten Bohrlöchern Luft, Gas, Wasser oder Lösungsmittel
usw. ein, die den ölsand durchdringen und dadurch weiteres Rohöl in Richtung auf
die noch fließenden ölsonden drücken, worauf dieses durch Pumpen oder durch Eigenströmung
gewonnen werden kann. Die zur Wiederunterdrucksetzung des ölsandes verwendeten Medien,
wie Gas, Luft usw., treten zusammen mit dem geförderten Öl aus und können
dabei noch mehr flüchtige Bestandteile des restlichen öles aufnehmen und mitreißen,
wodurch diese aus der Sonde abgezogen werden. Am Ende einer solchen mit künstlichem
Druck arbeitenden Periode, unabhängig davon, ob das Ölfeld mit Wasser gespült wurde
oder nicht, verbleibt eine große Menge Öl, oftmals mehr als die Hälfte des
ursprünglich als vorhanden festgestellten öles als Restölbestand innerhalb des Horizontes.
Neuerdings hat das Problem der Gewinnung dieser Restölbestände zunehmend an Bedeutung
gewonnen, nicht -nur wegen des hohen Verbrauchs von Ei'döj und Erdölprodukten, sondern
auch wegen der immer geringer werdenden Zahl von neuentdeckten Öllagerstätten.
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Es ist auch bereits bekannt. daß man solches Öl
hioch dadurch
gewinnen kann, daß man den ölfändigen Sandschichten in den Erdformationen Wärme
zuführt. Durch Erwärmung des Ölsandes kann man die Viskosität der schwereren Kohlenwasserstoffe,
die die Pcien des Sandes verstopfen, verringen, wodurch das Öl leichter aus
dem ölsand heraus und durch diesen hindurch fließt. Zusätzlich dazu hat eine solche
Erwärmung die Folge, daß die leichter flüchtigen Kohlenwasserstoffe in dem Sand
zur Unterstützung ihrer Wanderung durch den Sand hindurch destilliert werden.
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Zahlreiche Verfahren sind bisher vorgeschlagen worden. um eine Erwärmung
des ölsandes zu bewirken. So hat man beispielsweise einen Teil des Restöles in dem
Sand verbrannt (indem man dem Ölsand Luft unter Druck zugeführt hat oder indem man
Luft in Kombination mit einem brennbaren Gas eingeleitet hat, um die Verbrennung
einzuleiten und aufrechtzuerhalten). Außerdem hat man erhitzte gasförmige
Verbrennungsprodukte
durch den ölsand hindurchgeleitet, um diesen zu erwärmen.
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Diese Verfahren haben jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen. So ist
es beispielsweise bei jedem unmittelbaren und fortdauernden Verbrennen eines Teiles
des Restölbestandes eines ölhorizontes schwierig, das Ausmaß der Verbrennung zu
steuern. Außerdem ist eine Untertageverbrennung schwierig aufrechtzuerhalten, zudem
wird dabei auch ein beträcht-Ücher Teil des öles selbst verbrannt. Zusätzlich dazu
wird eine solche Verbrennung üblicherweise nur in einer ganz begrenzten Zone vorgesehen,
wobei teure Bohrlochgeräte und Zusatzeinrichtungen zum Einleiten der Verbrennung,
Aufrechterhalten der Verbrennung und der Gewinnung des Erdöles erforderlich sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Behandluno, eines ölsandes zur Verbesserung der ölproduktion durch Wiederunterdrucksetzen
und Erwärmen des ölsandes zu schaffen.
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Durch das neue Verfahren soll insbesondere eine Behandlung eines großen
Bereichs eines ölhorizontes möglich werden, in der der innere Druck und die Temperatur
des Ölsandes erhöht, die Viskosität des im Sand enthaltenen öles herabgesetzt und
dadurch die ölproduktion verbessert oder gefördert werden kann.
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Nach dem neuen- Verfahren soll die Erhöhun- des Druckes und der Temperatur
in einem ölhorizont durch die Detonation eines explosiven Gasgemisches in einem
ausgedehnten Teil des ölhorizontes erreicht werden. Gleichzeitig wird dadurch eine
bessere Regelung der Sperrwirkung der Wachse und asphaltartigen Produkte möglich,
so daß damit eine freiere ölströmung nach den ölfördernden Bohrlöchern möglich wird.
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Ein weiteres Merkmal des neuen Verfahrens zur Verbesseruna der Erdölgewinnung
aus ölfündigen Horizonten besteht darin, daß innerhalb des ölhorizontes der Druck
bei hoher Temperatur erhöht wird. Zu diesem Zweck sind jedoch nur sehr wenige Apparaturen
erforderlich. Außerdem ist es auch nicht notwendig, ständig ein brennbares Gas oder
Gasgemisch in den ölhorizont einzuleiten oder eine Verbrennung innerhalb des ölfündigen
Horizontes aufrechtzuerhalten.
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Diese und andere Merkmale der Erfinduncr ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
zeigen. Dabei sind in den verschiedenen Teilen der Zeichnungen gleiche Teile mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In den Zeichnunn zeigt Fig. 1 eine Querschnittsansicht
einer Erdformation mit einem darin eingelagerten Ölhorizont mit der zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten Vorrichtung# die in Bohrlöchern angebracht
ist, die den ölhorizont durchdringen, Fia. 2 eine Seitenansicht einer zum Durchführen
der Erfinduno, verwendeten Elektrode.
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Mit 10 ist die Oberfläche einer Erdformation 11 bezeichnet,
die sich über einer ölführenden Formation 12 und einer Hangorendschicht
13 aus undurchlässigem Schiefer od. dgl. befindet.
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B,2i 14 ist ein- erstes Bohrloch gezeigt, das durch die Erdforrnation
11 und die Hangendschicht 13 und durch den Horizont 12 hindurch bis
zur Liegendschicht des Horizontes 12 gebohrt ist. Das Bohrloch muß jedoch nicht
den ganzen Horizont 12 durchdrin,-en. Der bestimmende Faktor dafür, ob das Bohrloch
in den Horizont 12 hineingetrieben wird, besteht darin, daß eine ausreichend große
Wandfläche des Bohrlochs innerhalb des ölhorizontes zur Verfügung stehen muß, um
eine ausreichende gewünschte Menge Gas je Zeiteinheit in den Horizont hineinzuleiLen
oder um dem einzuleitenden Gas Zutritt zu einer bestimmten durchlässigen Schichtung
oder Zone des Horizontes zu schaffen. Solche Schichten oder Zonen können durch übliche
Bohrkernuntersuchungen festgestellt werden. Der obere Abschnitt des Bohrloches 14
bis zum Horizont 12 kann einen größeren Durchmesser aufweisen als das Bohrloch in
dem Horizont selbst oder auch den gleichen Durchmesser. Wird die Bohrlochverrohrung
in das Bohrloch 14 eingesetzt, bevor die Bohrung in den Sand hinein weitergeführt
wird, dann wird der ölfündige Sand durch die Verrohrung des größeren Bohrlochs hindurch
erbohrt. Die Verrohrung 15 wird von der Oberfläche der Erde mindestens bis
auf die Oberseite des ölhorizontes 12, vorzugsweise aber eine geringe Strecke in
den Ölhorizont 12 hinein abgesenkt. Liegen oberhalb des ölhorizontes irgendwelche
Erdformationszonen, die abgedichtet werden müssen, um das Durchsickern von Formationsflüssigkeiten
in das Bohrloch hinein zu verhindern, dann können diese in üblicher Weise abgedichtet
und auszementiert werden. Falls die Gefahr eines Durchsickerns von Horizontflüssigkeit
in durchlässige Zonen oberhalb der Erdformation besteht, kann die Verrohrung
15 erforderlichenfalls abgedichtet werden, um ein solches Einsickern und
solche Leckverluste zu vermeiden. Die Verrohrung 15 erstreckt sich ununterbrochen
vom ölhorizont 12 bis an die Erdoberfläche und weist eine Einlaßrohrleitung
16 mit einem Ventil 17 auf. Ein Luft- oder Gaskompressor
18 Üblicher Bauart ist an der Leitung 16 angeschlossen. Die Verrohrung
15 ist an ihrer Oberseite durch einen Verrohrungskopf 19 üblicher
Bauart dicht verschlossen. Selbstverständlich ist der übliche Rohrstrang mit den
zugehörigen Flüssigkeitspumpen zum Hochpumpen der Flüssigkeit aus dem ölhorizont
12 durch den Verrohrungskopf hindurch dicht einsetzbar. Diese übliche Bohrlochausrüstung
ist nicht gezeigt. Rechts und links in Fig. 1 sind Produktionsbohrlöcher
gezeigt. Das rechts liegende Bohrloch wird zunächst beschrieben, wobei bemerkt wird,
daß der Bohrlochabschluß und die Vorrichtungen bei dem links gezeigten Bohrloch
identisch sind. Identische Teile, die bei beiden Bohrlochabschlußeinrichtungen vorhanden
sind, tragen in der linken Seite der Fig. 1 das gleiche, jedoch einfach gestrichene
Bezugszeichen. Das Bohrloch 20 wird mindestens bis auf die Oberseite und, falls
erwünscht, durch den ölfündigen Horizont hindurch oder in den Horizont 12 bis zu
einer gewünschten Tiefe eingetrieben. Falls es erwünscht ist, die Verrohrung 21
des Bohrloches 20 in das Bohrloch einzusetzen, bevor der Horizont 12 angebohrt wird,
dann wird das Bohrloch in dem Horizont 12 durch die Verrohrung 21 hindurch gebohrt.
Die Verrohrung 21 erstreckt sich mindestens bis zur Oberfläche des Ölhorizontes
12 und vorzugsweise eine kurze Strecke in diesen Horizont hinein. Die Verrohrung
21 kann insbesondere in der Nachbarschaft des Horizontes 12 aus elektrisch isolierendem
Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff. bestehen oder mit einer elektrisch
isolierenden Umhüllung 22 aus Isolierband oder einem anderen Isolier
Tnaterial
umgeben sein, das um die Verrohrung herumgewickelt oder heruingeformt ist, so daß
sich an der Außenseite der Verrohrung eine Schicht aus isolierendem Kunststoff ergibt.
Die Verrohrung 21 kann in gleicher Weise wie die Verrohrung 15 in irgendeinem
Teil ihrer gesamten Länge von der Erdoberfläche bis zum Horizont 12 abgedichtet
oder zementiert sein, um das Durchsickern von Formationsflüssigkeiten in das Bohrloch
oder das Durchsickern von Horizontflüssigkeit in die Formation zu verhindern. Die
Verrohrung 21 weist einen Verrohrungskopf 23 und eventuell eine Rohrleitung
24 mit einem Ventil 25 zur Regelung der hindurchfließenden Strömung auf.
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Ein hohles, elektrisch leitendes Metallrohr 26 erstreckt sich
durch den Verrohrungskopf 25 hindurch in den Horizont 12 bis auf eine gewünschte
Tiefe. Ein Isolator 27 dient der elektrischen Isolierung des Rohres
26 vom Verrohrungskopf 23, während elektrisch isolierende Zentrierringe
28 aus geeignetem Material, wie Kunststoff oder Gummi, in Abständen über
die Länge des Rohres 26 angebracht sind, um jeden elektrischen Kontakt zwischen
dem Rohr 26
und der Verrohrung 21 zu verhindern. Die Zentrierringe
28 müssen insbesondere in der Nähe der Verbindungsstellen der Verrohrung
und des Rohres 26
angebracht werden. Das Rohr 26 weist vorzugsweise
eine elektrisch isolierende Manschette 29 aus Kunststoff oder Isolierband
auf, die seine gesamte Länge innerhalb der Verrohrung 21 umgibt. In jedem Fall erstreckt
sich aber eine solche isolierende Manschette vom unteren Ende des Rohres
26 im Horizont 12 bis zu einer Höhe oberhalb des im Bohrloch 20 zu erwartenden
Flüssigkeitsspiegels. Eine Rohrleitung 30 und ein Ventil 30a, das die Strömung
durch die Rohrleitung regelt, sowie eine Pumpe 31 üblicher Bauart sind mit
der Oberseite des Rohres 26 oberhalb des Verrohrungskopfes 23 verbunden.
Eine Ausführungsform einer Elektrode zum Zuführen von Strom in einer relativ flachen
Formation ist in Verbindung mit dem unteren Ende des Rohres 26 gezeigt und
steht in Kontaktberührung mit der Bohrlochwand innerhalb des ölfündigen Horizontes
in einer gewünschten Tiefe. Die gelochten Elektrodenschalen 32 werden durch
eine Feder 32 auseinandergedrückt und sind mit dem Rohr 26 über Blattfedern
32 b verbunden. Die Spiralfeder 32 a kann so konstruiert sein,
daß sie beim Einführen der Elektrode in das Bohrloch zusammengedrückt und arretiert
ist und nachher innerhalb des ölführenden Horizontes freigegeben wird.
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Ein elektrischer Anschluß 33 am oberen Ende des Rohres
26 dient zum Anschluß eines Kabels 34 üb-
licher Art nach einer schematisch
bei 35 gezeigten Stromquelle, die vorzugsweise eine Wechselstromquelle ausreichender
Stromstärke und ausreichender Spannung ist. Geeignete Generatoren und Transformatoren
üblicher Bauart ;n Verbindung mit einem elektrischen Kraftleitungsnetz oder einer
anderen Kraftquelle der erwünschten Größe und Stärke können verwendet werden. Die
hier beschriebene Vorrichtung und der Bohrlochabschluß haben den Zweck, eine von
der Stromquelle 35 über die Leiter 34 und 34', die Anschlüsse 33 und
33' nach den Rohren 26 und 26' führende Stromführung zu schaffen,
wodurch der Strom ohne Lichtbogenbildung zu den Elektrodenanschlüssen im ölführenden
Horizont geleitet wird. Die Anwesenheit irgendwelcher einen Kurzschluß verursachenden
Flüssigkeiten oder Gase in den Verrohrungen 21 und 21' ist, wie bereits erwähnt,
dadurch ausgeschaltet, daß eine geeignete Abschirmun- und Isolierung der verschiedenen
Leiter und Verrohrungen über ihre Länge vorgesehen ist, um alle Kurzschlüsse oder
Lichtbogenbildungen zu vermeiden. Ein Metallkontakt zwischen dem Rohr
26 und der Verrohrung 21 kann nicht zugelassen werden. Es muß weiterhin erwähnt
werden, daß dann, wenn die Gefahr einer Lichtbogenbildung oder eines Stromflusses
zwischen den Elektroden32 und 32' und der Verrohrung 15 besteht, die
Verrohrung 15 entsprechend isoliert oder abgeschirmt werden muß, um einen
solchen Nebenschluß zu vermeiden.
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Die USA.-Patentschrift 2 795 279, die ein Verfahren zum Herstellen
einer unterirdischen elektrisch leitenden Verbindung und ein Verfahren zur Elektrokarbonisierung
von Mineralbrennstoffen betrifft, offenbart ein Verfahren zum Einleiten eines elektrischen
Stromes durch brennstoffhaltige Schichten mit ausreichend hoher Spannung und Stromstärke,
um jeden nur möglichen auftretenden Widerstand zu überwinden, wodurch die Temperatur
bis auf einen Punkt steigt# bei dem sich die Kohlenwasserstoffe zersetzen. Bei dieser
Temperatur von mehr als 300'C bildet i sich eine Verkokungszone, wodurch
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden aeschaffen wird.
Dieses bekannte Verfahren soll nun c
im Gegensatz zu dem neuen Verfahren betrachtet
werden, um dadurch zu einer besseren Unterscheidung der Natur des neuen Verfahrens
zu kommen.
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Ganz allgemein gesprochen befaßt sich die vorliegende Erfindung mit
dem Einleiten eines Gases oder Gasgemisches durch ein Bohrloch, wie z. B. 14, das
von der Erdoberfläche in den Ölhorizont 12 und mit einem über dem Druck des ölhorizontes
liegenden Druck und in so großer Menge eingeleitet wird, daß ein im wesentlichen
durchgehender Gaskörper gebildet wird, der das Bohrloch 14 innerhalb des
öl-
fündigen Horizontes umgibt. Dieser Gaskörper muß eine so große Ausdehnung
und Oberfläche haben, daß er auch die beiden Bohrlöcher 20 und 20' innerhalb seines
Umfan-es umfaßt. Wenn das Gas als ein eleschlossener Gaskörper innerhalb des Ölhorizontes
g gebildet ist, muß dieser Körper an Ort und Stelle durch Zufuhr einer ausreichend
großen Wärmemenae entzündbar sein. Diese eine Detonation des Gases bewirkende Energie
wird durch das Hindurchleiten eines Stromes zwischen den beiden Eleküroden
32 und 32' zugeführt, die mit dem ölführenden Horizont innerhalb des
Umfanges des Gaskörpers in Berührung sind. Der elektrische Strom muß eine so hohe
Spannung und eine so hohe Stromstärke aufweisen und für so lange Dauer aufrechterhalten
werden, daß im wesentlichen der ganze Gaskörper an Ort und Stelle innerhalb des
ölfündigen Horizontes zur Explosion gebracht wird.
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Zur Bildung eines explosiblen Gaskörpers innerhalb des Ölhorizontes
lassen sich zwei verschiedene Wege einschlagen. Einmal kann ein vorbereitetes Gasae
, misch, das unter den im ölhorizont herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen
explosibel ist, zur Bildung des Gasköri)ers in das Bohrloch 14 einge g pum
- pt werden. Somit wird also das explosible Gemisch aus sauerstoffhaltigem
und brennbarem Gas heraesteilt, bevor es in den Horizont eingeleitet wird. Andererseits
ist es auch möglich, nur ein sauerstoffhaltiges Gas in den Horizont hineinzupumpen,
das, wenn es mit den Kohlenwasserstoffbestandteilen des
öihorizontes
vermischt wird, ein explosibles Gemisch ergibt. Wie bereits erläutert, ist üblicherweise
eine "roße 13 Zahl leichter Kohlenwasserstoffe, z. B. die Paraffine Methan, Äthan
und Propan, verschiedene ungesättigte Kohlenwassersttoffe, Ringverbindungen im ölsand
enthalten. Die Zusammensetzung eines gegebenen Horizontes läßt sich mehr oder weniger
genau durch eine Bohrkemanalyse ermitteln, bevor das Gas in den Horizont eingeleitet
wird. Als sauerstoffhaitige Gase- kommen insbesondere Luft, Sauerstoff oder Mischun-en
von Luft und Sauerstoff in Frage.
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Um das Ausmaß der Detonation und den genauen Zeitpunkt der Detonation
zu bestimmen, sind Druckmeßgeräte üblicher Bauart (nicht gezeigt) an den Strömungsleitunaen
24', 24 und 16 angebracht, um ,jede Druckänderung innerhalb des ölfündigen
Horizontes anzuzeigen. Das elektrische Potential an den Eiektroden wird bis zu der
gewünschten Höhe gesteigert, während jdleichzeitig die Druckmeßgeräte überwacht
werden, um zu bestimmen, wann die Detonation stattfindet. Gemäß der derzeitigen
Kenntnis und Untersuchungen wird die Detonation durch einc Reihe von ganz kleinen
Lichtbögen ausgelöst, die zwischen Stromlinien verschiedenen Potentials über-Cr-Chen,
die zwischen den beiden Elektroden innerhalb des Horizonies aufgel g baut, wurden.
Das explosible Gemisch liegt dabei zwischen den einzelnen Sandkörnern und Teilchen
innerhalb des ölführenden Horizontes, so daß die Explosion durch den Horizont selbst
gedämpft wird. Die eigentliche Wirkung der Explosion besteht dann darin, daß der
Gesamtenergieinhalt des Horizontes selbst, der von der Art des hier betroffenen
Horizontes abhängt. erhöht wird, wobei es sich dab--i um eine Erhöhung des Druckes
und der Temperatur sowie der Herabsetzung der Ölviskosität handeln kann. Es kann
dabei insbesondere dann, wenn nur das Oxydationsmittel, also der Sauerstoff c-der
die Luft, in die Formation eingeleitet wird, erforderlich sein, durch Versuche den
Druck und den Detonationsg#ad bei sich ändernden Strömen zu 1-estimmein, urr iestzustellen,
ob noch zusätzlich Gas eiii2elleitet werden muß, bis ein explosibles Gemisch erzielt
ist. Währzrid sich die Detonationswirkungen etwas über die der Strornzuführung dienenden
Bohr-20 und 26' hinaus erstrecken, werden doch die Haup-,wirkunaen zwischen diesen
beiden Bohrlöchern auftreten. Außerdem sollen die der Gaseinleitun- und
C
der die der SItro-.iizuiCilirur#- dienenden Bohrlöcher Z'
derart verteil;
angeordnet werden, daß man dadurch aroße Flächen und Zonen überdecken kann. Diz-Pevofz"ig-te
Auslührungsfor in und zypische Anordnung wird jedoch derart sein, daß die Bohrung
zur Ein!.-itun- des Gases in der Mitte zwischen mindes-ens zwei mit Elektroden versehenen
Bohrlöchern oder in Abständen von diesen angeordnet ist. Bezüglich der elektrischen
Energie sei bemerkt, daß ein aus--eichend -roßos Potential vorhanden siz#in muß,
um ein System von kleinen Lichtbögen zwischen den einzelnen Stro-iiiinien in dern
ölführenden Horizont zu erzeugen, welche durch das Potentialfeld -aufgebaut -,7#,7urden.
Auf keinen Faii darf jedoch die Stromspannung so weit erhöht werden, daß -eine elektrisch
leilende Verbindung zwilschen den beiden Elektroden entsteht, wie dies in der oben-Mannten
USA.-Patentschrift beschrieben ist. Dies muß auf jeden Fall da-
durch vermieden
werden, daß man eine übürmäßige Spannung an schmalflächigen Elektroden mit der sich
dabei ergebenden Aufheizwirkung in der unmittelbaren Umgebung dieser Elektroden
vermeidet. E-in Anzeichen für eine erfolgreiche Erhöhung des Druckes durch die Explosion
innerhalb des ölhorizontes ist eine erhöhte ölförderung in den der Ölförderung dienenden
Bohrungen 20 und 20'. Diese Flüssigkeit wird vorzugsweise durch das Rohr
26 herausgepumpt, obgleich es in manchen Fällen, insbesondere in flachen
Feldern in Betracht kommt, daß die erhöhte Energie innerhalb des ölhorizontes das
Öl ohne zusätzliches Pumpen aus den Rohren 24 und 24' herausdrückt. Dies
ist jedoch nicht so eiwünscht, da dabei zu rasch und zuviel Energie aus dem Horizont
aballführt wird.
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Die Verteilung des explosiblen Gaskörpers hängt' von dem Durchlässigkeitsgrad
in dem Horizont und im Ölfeld und der Menge des verwendeten Gases ab. Jedenfalls
muß das Gas mit ausreichend hohem Druck und ausreichend,- großer Menge zugeführt
werden, um einen im wesentlichen ununterbrochenen Gaskörper zu bilden, der die beiden
Elektroden 32
und 32' miteinander verbindet. Je größer die Gasmenge
ist, um so größer ist die im Horizont durch die Explosion frei werdende Energie.
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Es ist daher erwünscht, den Horizont in der geviiinschten, mit Energie
anzureicheinden Zone bis zu dem maximal möglichen Gasdruck zu füllen. Die Lage der
Elektroden innerhalb des Horizonies relativ zur Lage des Gaskörpers ist nicht von
beso-iderer Bedeutung, da die Stromlinien dazu neigun. sich durch den Florizont
hindurch auszubreiL#,n. EITI wesentliches Kriterium ist es jedoch, daß ein ausreichend
hoher Strom durch den Gas#körper hindurchfließt, um eine Detonation zu bewirken.
Wenn man somit innerhalb des Horizontes in einer bestiiri.mie.i Zone mit einer relativ
niedrigen Zündtemperatur eine brennbare Mischung schafft und einen ausreiche-id
hohen Strom hindurchleitet, daß die Potentialdifferenz zwischen den einzelnen Stromlinien
ausreichead hoch ist, um eine Reihe von Liclitbö#i.,ün zwisch-m dein Sa)idizörn,-rii
zu bilden, dann wird des ölführenden Horizontes eine abgedäminte vusgelöst. in manchen
ölführenden Horizonten, insbesonderc in solchen, bei denen eine ausgesprochene Ti7,2:inun2
zwisChen Gas j--,id öl, zwischen 1;;iasser und Öl odür Gas, Wasser und
Öl besieht, kann es erwünscht sein, dcn Ciaskörper und die wasserführenden
Zonen de-Horizontes gegen Produlktionsbereiche in den Bohrlöchern 20 und 29' abzudichten.
Bzi Abweseahch scicher aus-esprochener T- reppuno, der Flüs,-zipireite-i-j, in dem
Horizont ist keine besondere Abdich;ung oder Isdiierung der Zonen des Horizonies
erfoider-]ich.
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Es ist dabei von großer Bedeutung' daß ein Stromübergang mit Ausnahme
an den Elekiroden verrnic--'en wird. Um dies sicherzustellen. sind die veis,##hiedenen
Isolierungen einschließlich der Isolierung der Verrohrungen 21-, 21', der Rohre
26 und 26', der Verrohrung 15 usw. vorgesehen. Jede Flüssigkeit -wischen
i. den der Stror-rizuführ-ancr dienenden Rohrei und der Verrohrung g in den Bohrlöchern
muß dabei in die Überlegungen zur Vermeidung eines Kurzschlusses oder einer Lichtbogeübildung
einbezogen worden. Die Isoiation muß in jed-,m Falle so dick und so wiiz-zam ausgeführt
sein, daß sie die auftretenden Sig-#?iinun,o,ren und Ströme aushält. Daher kann
beispielsweise die Isolation der äußeren Verrohrung21
als siliziumhaltiger
Kunststoff, als Isolierband oder in manchen Fällen als Kunststoff- oder Glasfaserrohr
ausgeführt sein.
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Es kann von Vorteil sein, wiederholt innerhalb des gleichen Horizontes
eine oder mehrere Extraladungen explosiblen Gases zur Detonation zu bringen, sofern
es erwünscht sein sollte, die in der gerade behandelten Zone vorhandene Gesamtenergie,
die zur Verfügung steht, noch weiter zu erhöhen. Somit kann nach einer ersten Explosion,
wenn der Druck der Temperatur oder das Fließen der Quelle nicht den Erwartungen
entspricht, eine zweite Ladung eines explosiblen Gasgemisches oder nur eines sauerstoffhaltigen
Gases zur Mischung mit den Kohlenwasserstoffen des Horizontes zur Bildung eines
explosiblen Gasgemenges in das Bohrloch und in den Horizont mit ausreichend großer
Menge eingeleitet werden, so daß erneut ein Gaskörper gebildet wird, der eine Verbindung
mit den beiden der Stromzuführung dienenden Bohrlöchern herstellt. Wiederum wird
die Stromstärke so lange erhöht, bis eine zweite Detonation erzielt wird. Dieses
Verfahren kann, falls erforderlich, immer wieder durchgeführt werden, um die erwünschten
Wirkungen in dem Bohrloch erneut hervorzurufen. In solchen Fällen besteht auch die
Möglichkeit, die erforderlichen Gasgemische in Ab-
hängigkeit von den Veränderungen
innerhalb des Horizontes zu ändern. Zusätzlich dazu ist zu beachten, daß der erforderliche
Strom sich ändern kann, wenn die Eigenschaften des Horizontes selbst beeinflußt
werden.
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Ein sehr wichtiger Verfahrensschritt befaßt sich mit dem Einleiten
eines inerten, nicht brennbaren Gases in die Verrohrung 15, nachdem eine
erste Ladung mit ausreichender Menge und mit einem ausreichend hohen, über dem Druck
des Horizontes selbst liegenden Druck eingeleitet worden ist, um damit alles explosible
Gas in die Formation hineinzutreiben. Außerdem kann die Verschlußkappe
19 des zur Gaseinleitung dienenden Bohrlochs 14 so konstruiert sein, daß
sie bei einem vorbestimmten Druck oder dann, wenn ein solcher Druck überschritten
wird, über ihre ganze Querschnittsfläche aufreißt. Zusätzlich dazu wird vorgeschlagen,
eine ausreichend große Menge eines inerten Gases, wie z. B. Stickstoff, in die Verrohrungen
21 und 21' einzuleiten, um diese beiden Verrohrungen von dem explosiblen Gasgemisch
frei zu halten. Wenn man auf diese Weise das Volumen der Verrohrung und des Bohrloches
frei von explosiblen Gasen hält, während gleichzeitig das explosible Gasgemisch
nur innerhalb des Horizontes selbst liegt, erhält man einen noch besseren Schutz
der Bohrlochabschlüsse und trägt mit dazu bei, daß die Detonation nur innerhalb
des ölsandes selbst abläuft, wo sie erwünscht ist. Zusätzlich dazu können überdruckventile
üblicher Bauart an den Verrohrungen 21 und 21' als zusätzlicher Schutz für die Bohrlochabschlüsse
vorgesehen sein.
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Ein typisches Beispiel eines brennbaren Gases, das hier verwendbar
ist, sei Methan genannt. Methan mit Luft oder Sauerstoff bildet ein geeignetes explosibles
Gasgemisch. Andere Gasgemische, die verwendet oder im ölhorizont erzeugt werden
können, sind Gemische aus Luft oder Sauerstoff mit Äthan, Propan, Butan und Naturgas.
Die folgende Tabelle des US-Bureau of Mines, Bulletin Nr.
279, 1939, von
C o w a r
d and
J o n e s über die »Grenzen der Brennbarkeit
von Gasen und Dämpfen«, gibt die Explosionsgrenzen dieser bestimmten Gase und außerdem
von Benzindämpfen bei Normaltemperatur und Normaldruck in Luft an.
| Volumprozent |
| Methan ................... 5,24 bis 14,02 |
| Äthan .................... 3,22 bis 12,45 |
| Propan ................... 2,37 bis 9,50 |
| Butan .................... 1,86 bis 8,41 |
| Naturgas ................. 4,85 bis 13,75 |
| Benzin ................... 1,40 bis 6,50 |
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Elektrode dargestellt, wie sie in
einer mächtigeren Formation als der in Fig.
1 gezeigten Formation verwendet
wird. Diese Elektrode ist daher als punktförmige Elektrode und nicht als geschlitzte
Rohrelektrode aufgebaut. Das Rohr
39 ist über den Kupplungsflansch 40 mit
dem Elektrodenrohr 41 verbunden. Eine Anzahl rechteckiger Platten
36 ist
mit dem Rohr 41 durch hohle Leitungen
37 verbunden. Andererseits können auch
an den Platten
36 Spiralfedern
38 angebracht sein, die in den Leitungen
37 Regen, wodurch die Platten federnd gegen die Bohrlochwand gedrückt werden.
Im vorliegenden Fall berühren die Elektrodenplatten die Bohrlochwand innerhalb eines
einzigen Bogens von
1801.