DE1571201A1 - Verfahren zur Ausbeutung von Bitumen-Lagerstaetien durch Aufbereitung der Lagestaette und Untertagevergasung - Google Patents

Description

17»7»1961

Verfahren zur Ausbeutung von Bitumen-Lagerstfttten duroh Aufbereitung der Lagerstätte und Untertagevergasung

Wenn man von der Gewinnung im Bergbauverfahren absieht« werden die Inhaltsetoffe bituminöser Lagerβtatten, deren Bitumenanteil feet, evtle auoh hoohvieltoe oder erstarrt ist, duroh Teilverbrennung, Entgasung und Vergasung ausgebeutet _o Bekannte Verfahren sind die In-situ-Verbrennung, das Elektrolink-Verfahren, oder aur Vorbereitung der Lagerstätte für die Verbrennung bew_a Erwärmung die Ausnutzung vorhandener CJrubenausbauten und das ftrao*Verfahren but Bildung von Bissen·

Sie Hauptmenge des Bitumens wird hierbei in font von GO und CjO₂ gewonnen. Bin grosser Waohteil der genannten Verfahren liegt nun darin, dass bei der Vergasung die Temperatur in der Vergasungszone selten über 500 - 700° ansteigt, woduroh das Verhältnis von CO zu CO₂ naoh der COg-Seite hin versohoben wird* Der Vergasungsproeeps müsste also bei wesentlieh höheren Temperaturen, beispielsweise zwischen 750 und 900°, betrieben werden, un duroh Verschiebung des Öleloh« gewiphtet 00/CO₂ einen höheren Anteil an 00 en erhalten»

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Voraussetzung aur Durchfilhrung dieser Uhtertage-Vergasungsprozesse ist die Sohaffung von Klüften oder Rissen but Erreichung einer gewissen Durchlässigkeit der Lagerstätte. Diese Arbeiten werden von Bohrungen oder Bergwerksauebauten usw, aus durchgeführt. lan erstrebt diese Durchlässigkeit in möglichat waagreohter Hicbtung duroh Anwendung von Pressluft, Sauerstoff* oder Wasserstrahl, Richtbohrungen oder Rydrolinking swisohen Bohrungen oder, Schächten, von denen einerseits die Verbrennung eingeleitet und die Vergasung durchgeführt und andererseits die gewonnenen Produkte nach über Tage geleitet werden»

Obwohl es auch bekannt ist, von einer einzigen Bohrung aus mit zwei ineinander angeordneten Bohrtouren die Zufuhr von Wärmeenergie bzw» Verbrennungsluft und die Ableitung der Verbrennungsprodukt« durchzuführen, leitet man im allgemeinen durch eins Bohrung, bzw. eint Reihe von Bohrungen, die erforderHohen Mittel ein und führt von einer in geeignetes Abstand niedergebrachten Bohrung bzw. Bohrungereihe die Produkte über Tage, wobei auoh die Verbrennungeriohtung in der Lagerstätte für kurit oder längere Zeit umgekehrt werden kann· *"'"'"

Man ist bestrebtf durch die In-situ-Verbrennung und Vergasung eine Art ueneratorgasprozess in der Lagerstätte ' durchzuführen. Bs ist einleuchtend, dass es sehr schwierig ! ist, die Bedingungen für die verwiokeltmVergasung»- _i und Reduktionsprozeaee in eins» nioht zugänglichen u&d ' schwer «b&rensbarsn Lagerstättenbezirk «it seine« festliegenden Material in günstiger Weise einzustellen und 2u regulieren. Wie die durchiohoittliohen Analysen »eigen, j haben die geförderten Generatorgase einen sehr geringen Heizwert. laoh dsr Bourdonardsehen Reaktion müssen die mittleren Vergasungstemperatures unttr ca. 700° liegen, da das Verhältnis CO/COg fast immer kleiner als 1 ist»

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Daher let es auch kaum möglioh, durch Zuführung τοη Wasserdampf den endothermen Wassergasprozees eu betreiben, da die fallende Temperatur die Reaktion in gleicher Weise, wie die COg-Reduktion, sum Abbruch bringt. Aue den praktischen Erfahrungen geht hervor, dasa es nicht genügt, eine durchlässige Zone «a sohaffen und aneohlieesend eine Teilverbrennung dee Lagerstatten» inhaltes durchzuführen, da eine günstige Temperatur» rerteilung nur an kleinen Partien und nicht an einem grossen Querschnitt zu erreichen ist,

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines- Untertagegenerators, bei dem Temperaturen bis 900° erreicht werden, durch Verwendung von aus einem Atomreaktor stammender Wärme,.die nach Art eines Wärmeschlagea zur Anwendung gelangt. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den Untertagegenerator mit einer oder mehreren örtlich genau geplanten vorgewärmten Zonen eu betreiben· Bei den bisherigen, obengenannten Verfahren werden Temperaturen erreicht, dl· im Mittel meistens unter 700° liegen. Das in den gewonnenen Glasen bestehende Gleichgewicht liegt vorwiegend auf Seite des Kohlendioxyds und der Heizwert eines solchen Gases,mit Einschluss des Entgasungsgaees,liegt im allgemeinen bei 500 - 800 kcal. Höhere Temperaturen und bessere Heizwerte kann man erhalten, wenn man die in-sltu-Verbrennung mit Sauerstoff anstatt mit Luft betreibt„ Für die Präzis scheidet diese Arbeitsweise bei Untertagegeniratoren jedoch aus wirtschaftlichen Gründen aus.

Zur Erzeugung vorgewärmter Zonen wird der zu behandelnde Abschnitt, wie Figur 1 zeigt, durch eine Mehrzahl von Bohrungen aufgeschlossen, die in sogenannten Behandlungsbohrungen Bg und Riasleitbohrungen Bg^ unterschieden werden. Xn die Behändlungsbohrungen wird ein Reaktor

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eingeführt und in Betrieb gesetzt. Die dabei entwickelte Wärme wird von einem Medium aufgenommen, das beispielsweise aus Kohlenwasserstoffen und/oder Wasser oder sonstigen Stoffen, die als Wärmeträger dienen können, besteht. Der Druck im Wärmeaustauscher dee Reaktors muss so gross sein, dass das gebildete Dampfgemisch zusammen mit dem Entgasungsprodukt in die Formation eindringt« Der Druck bewirkt eine zunächst mehr oder weniger starke ZerreisBung der Formation, die eich konzentrisch um die Bohrung ausbreitet und die Temperatur der Dämpfe leitet hierbei die Entgasung des Lagerstatteninhaltes ein, wodurch zusätzlich eine durchlässige Porosität in der Lagerstätte entsteht« Das Eindrücken des Mediums wird längere Zelt fortgesetzt, bis aus dem Druckverlauf in Abhängigkeit von der ermittelten Struktur der jeweiligen Lagerstätte ersehen werden kann, dass Rissbildung und Erwärmung mit teilweiser Entgasung in einem Umkreis um die Behandlungebohrung eingetreten let, dessen Radius von Struktur, Mächtigkeit und geologischen Faktoren der zu behandelnden Lagerstätte beeinflusst wird«

Nachdem die Zuführung von Wärmeträgermedium abgebrochen wurde, wird in den bisher als Leistungsfaktor gefahrenen Reaktor der gesteuerte nukleare Zerfall in einen ungesteuerten Zerfall übergeführt. Hierdurch wird die Rissbildung in dem vorbereiteten Lagerstättenmaterial wesentlioh vergrössert. Die in der Hähe der Behandlungebohrung stehenden Rissleitbohrungen, durch die saueretoffhaltige Stoffe in die Lagerstätte gedrückt worden sind und, die eine Sprengstoffladung enthalten, werden zu gleicher Zeit wie die Behandlungsbohrung zur Sprengung gebracht, wodurch die Riese von der Behandlungsbohrung auf die Rlssleitbohrungen hin gelenkt werden,, ,

Durch die Behändlungsbohrung wird nach vollzogener · Sprengung Luft eingepresst, die die Verbrennung des Lager-

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atätteninhaltes bewirkte Die entstehenden Ent- und Vergasungsprodukte werden durch die Riseleitbohrungen nach über Tage geleitete

Wenn der ao behandelte Teilgenerator des ühtertagegeneratora, der ale Randgenerator bezeichnet werden kann, praktisch alle Yer- und Entgasungsprodukte abgegeben hat, wird das an diesen Generator angrenzende Riesleitfeld Rry mit zwei oder mehr Riseleitbohrungen mit der heissen Luft erwärmt, die in dem Generator und/öder der Riesleitbohrungen des Randgeneratore eingeleitet und unter Tage vorgewärmt wurde« Beim Durohleiten dieser heiBsen Luft wird das Bitumen dee Rlssleitfeldes ent- und vergast und die hier entstehenden Produkte werden duroh die RlBsleitbohrungen do« Riesleitfelde* abgeleitete

Der Untertagegenerator Gp eetst eioh auseer dem Randgenerator Gn (eiehe figur 1) nooh au· weiteren Generatoren, dem Zentralgenerator G. und dea Randübergangegenerator G«« zusammen. Zu gleioher Zeit und in der gleichen Weise wie die Behandlungabohrung des Randgeneratora werden auch die Behandlungsbohrungen dea Zentralgenerators und des Randtibergangegeneratora in Betrieb genommen. Daa bedeutet, dass auch in deren Behandlungebohrungen daa Wärme- , trägermedium in die Reaktoren eingeführt und dort erhitzt wird, dass duroh die weitere Ausbreitung der erzeugten Dampfwelle eine Entgasung und damit Foröemaohung des Lageratätteninhaltee eintritt» dass duroh den Serknall des Atomreaktors In den Behandlungsbohrungen und der Sprengsätze in den Riseleitbohrungen die Lagerstätte weiter zerrissen wird und dass durch die Einführung τοη Luft durch die Bohrungen eine Ent* und Vergasung bewirkt wirdo

Eine beispielsweise Anordnung von Behandlungsbohrungen und Riesle it bohrungen τοη Untertagegeneratoren ist aus

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der Figur 1 ersiohtlioh. Bine andere Anordnung teigt figur 2»

Die gesamte Lagerstätte ist in entsprechend viele Untertage-Generatoren dieser Art in Längsrichtung der Hauptachse und parallel dazu aufgeteilt. Sollen in der Längeriohtung liegende Untertage-Generatoren in Betrieb genommen werden, so erfolgt der Obergang von einem Untertage-Generator zum nächsten durch den sogenannten Randübergangsgenerator, in der Zeichnung ale Gg» bezeichnet« Wird in der Längsrichtung der Hauptsache der zweite Untertage-Generator später gezündet, so beginnt auch dieser mit einem normalen Grenzgenerator. Die Uatertage-Generatoren, deren Hauptachse parallel zu der Achse des ersten Generators verläuft, sind durch das Richtfeld R₉ voneinander getrennt. Das Riohtfeld ist nur

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schwach und unvollkommen mit Rissen durchsetzt und vermeidet, dass bereits am Anfang der Betriebezeit ein Strömungsdurchbruch zwisohen den einzelnen Grenzgeneratoren erfolgt.

Bei besonders geeigneten Bitumina, die beispielsweise leicht Risse in sich entstehen lassen, kann alt weniger Behändlungabohrungen pro Flächeneinheit ausgekommen werden, wie es beispielsweise in ?ig. 2 dargestellt ist«.

Die Zahl der Behandlungsbohrungen und der Riesleitbohrunfen, deren Anordnung in Bezug auf die Behandlungsbohrung und ihr Abstand voneinander richtet sich auch nooh nach folgenden Überlegungens Zähe Lagerstättenbitunina benötigen kleinere Abstünde, spröde Bituraina dagegen erlauben grössere ,'betende, eine grössere Lagers ta ttenmächti^teit erlaubt ebenfalls growers Abstände, da die Sprengwirkungen in den Behandlung·· und den Riselsitbohnaigen grOeser gewrthlt werden können. Dunne und sprude Deokgebirge verlangen wieder kleineren Abstand» Die genauen Abstände lassen sich

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daher in der Praxis immer nur nach Auswertung der lontroilbohrungen in der Lagerstätte mit ihrem Deckgebirge festlegen»

Vorstehende Überlegungen für die BohrloohsabstUnde müssen auch mit herangezogen werden, um den Zeitpunkt der Sprengung zu enitteln«,

Die Luft, die in der letzten Phase des Prozesses eingeführt wird, wird mit einem Kompressor eingeleitet, sodass durch Drosselung an den Gasaustrittabohrungen ein überdruck .in dem Untertage-Generator entsteht,,

Liegen in einem Gebiet mehrere Flöze übereinander, so müssen in der Nähe dieser Lagerstätten zum Sohutz der Bohrrohrtour über diesen Bohrrohren Gleitschuhe in dem Deckgebirge oder dem Zwischenmittel vorgesehen werden, die beim Eintreten der Senkungserscheinungen eine gewisse relative Bewegung des (itbirgee zu der Rohr tour zulassen,, Da beim Zerknall des Reaktors die Bohrrohre in der Höhe des Reaktors zerstört werden, müssen sie durch Verstärkunfsringe im richtigen Abstand von den einzelnen Flözen der Reaktoren SollbrucheteIlen erhalten, damit an diesen Stellen der runde Querschnitt der Rohre erhalten bleibt« Nach .jeder Sprengung werden in die Rohrtouren leicht zerbohrbare Liner eingebaute

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Claims (1)

1. RA. 496 671-a 8Ji

   Patentanspruch

   ▼erfahren zum weitgehenden HereInbring«η.τοη untertägiger Bitumiha, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Behändlungebohrung Bg ein Reaktor eingebracht' und in Betrieb g«sezt wird, dass ein Wärmeträgermedinm unter Druck Tön Über Tage in diese Bohrung geleitet wird, die die rom Heaktor abgegebene Wärmeenergie aufnimmt und an die Lagerstätte weiterleitet, wodurch die Lagerstätte durch Rissbildung und teilweise Entgasung aufgelockert bzw« porös gemacht wird, dass ansohliessend in den bisher als Leietungsreaktor betriebenen Reaktor der gesteuerte nukleare Zerfall in einen ungesteuorten Zerfall übergeführt und gleichzeitig in der Nähe der Behandlungsbohrühg stehenden Rissleitbohrung Bg₁^, in die vorher C^-haltige 8toffe eingebracht wurden, Sprengladungen zur Explosion gebrafctot werden, die die duroh die Sprengung der Behandlunßsbohrung gebildeten Risse auf sich ziehen und erweitern, dass duroh die Bthandlungsbohrung Luft eingepresst, daduroh eine Verbrennung der Bitumina in der Lagerstätte eingeleitet und durch die Riesleitbohrungen Ent- und Tergasungeprodukte nach über Tage ausgeführt werden_o

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