DE3543827A1 - Oel-gewinnungsverfahren - Google Patents
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Description
Mobil Oil Corporation
New York N. Y. ( V. St. A.)
Öl-Gewinnungsverfahren.
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbringung bzw. Gewinnung von öl aus unterirdischen Öltragenden Formationen
und insbesondere auf ein thermisches Öl-Gewinnungsverfahren, bei dem ein In situ-Verbrennungsverfahren eingesetzt wird.
Bei der Gewinnung von Erdöl aus unterirdischen Lagerstätten ist es für gewöhnlich möglich, lediglich einen Teil
des Öls zu gewinnen, welches sich ursprünglich an Ort und Stelle in der Lagerstätte befand, wenn die sog. primären
Gewinnungsmethoden eingesetzt werden, d.h. Methoden, die die Formationsenergie zur Ölproduktion einsetzen. Eine
Vielzahl von zusatz—liehen Gewinnungsverfahren, die allgemein
als verbesserte oder weiterentwickelte öl-Gewinnungsverfahren
bezeichnet werden, sind eingesetzt worden, um den Anteil des gewonnenen Öls zu erhöhen. Bei diesen Verfahren wird der
Lagerstätte zusätzliche Energie hinzugeführt, um eine Antriebskraft
für die Erhöhung des gewonnenen ölanteils zu schaffen. Thermische Gewinnungsverfahren, beispielsweise in situ-Verbrennung
(Feuer-Flutungsverfahren) sind eine Art ölgewinnungsverfahrens
dieser Art und diese Verfahren sind insbesondere zweck-
mäßig für die Gewinnung von schwerem oder viskosem Erdöl in Lagerstätten aus Teersanden oder aus anderen Lagerstätten,
welche auf andere Art und Weise nicht wirtschaftlich abgebaut
werden können. Die am weitesten verbreitete an situ-Verbrennungstechnik
ist das gleichzeitige Verbrennungsverfahren oder das
Vorwärtsverbrennungsverfahren, bei welchem eine Injektionssonde
und eine Produktionssonde ±n die unterirdische ölhaltige Formation
eingebracht werden und die Kohlenwasserstoffe in der Formation um die Injektionssonde herum gezündet werden.
Ein sauerstoff haltiges Gas, beispielsweise Luft,:ait Sauerstoff
angereichtertt» Luft oder im wesentlichen reiner Sauerstoff, wird
dann in die Formation durch die Injektionssonde eingegeben, um den Verbrennungsvorgang der Kohlenwasserstoffe in der
Formation zu unterstützen. Eine Verbrennungsfront wird in der Formation um die Injektionssonde herum erzeugt und wenn
der Verbrennungsvorgang fortfährt, schreitet diese Front durch die Lagerstätte in Richtung auf die Produktionssonde
fort. Der Verbrennungsfront läuft eine Zone mit hoher Temperatur voraus, die für gewöhnlich als Retortenzone bezeichnet
wird und in welcher das Lagerstättenöl erwärmt wird, um eine Viskositätsverringerung herbeizuführen, und in welcher das
öl verschiedenen thermischen Prozessen unterworfen wird, beispielsweise
einer Destillation und einem Crack-Vorgang. Flüssige Kohlenwasserstoffe unter Einschluß von erwärmtem
oder erhitztem Rohöl und die Destillations- und Crackprodukte des Rohöls, werden dann in Richtung auf die Produktionsbohrung
bewegt, von welcher aus sie an die Oberfläche gefördert werden können.
Kohlendioxid wird als eines der Verbrennungsprodukte erzeugt, und die VerbrennungsfrontSschreitet durch die Formation
fort, wobei das erzeugte Kohlendioxid durch die Formation in Richtung auf die Produktionssonde verdrängt wird und da
es in Richtung auf die Produktionssonde bewegt wird, löst es sich in dem Lagerstättenöl und verringert dessen Viskosität
und erhöht infolgedessen die Mobilität des Öls. Demzufolge sind eine Anzahl von unterschiedlichen Wirkungen vorhanden,
welche zu einer verbesserten Ölgewinnung während der Durchführung dieses Verfahrens beitragen, unter Einschluß der
thermischen Viskositätsverringerung, der Destillation, des Crackens und der Kohlendioxidlösung. Weil diese Effekte insbesondere
nützlich sind, wenn das Rohöl in der Lagerstätte ein viskoses schweres öl ist, hat es sich empfohlen, die In situ-Verbrennung
bei Lagerstätten einzusetzen, beispielsweise in Teersanden, welche diese Art von öl enthalten.
Um den volumetrischen Flutwirkungsgrad des Verfahrens zu erhöhen, ist es erwünscht, die Verbrennungsfront durch die
Formation in einer gleichförmigen Art und WEise hindurch vorzubewegen,
vorzugsweise so, daß die Front während ihres Fortschreitens
von der Injektionssonde in Richtung auf die Produktionssonde
vertikal ausgerichtet bleibt, jedoch ist es aus einer Anzahl von Gründen in der Praxis unwahrscheinlich, daß dieser ideale
Zustand erreicht wird. Erstens tendiert das Sauerstoff enthaltende Gas dahin, in die Formation in der Art von engen, fingerartigen
Bereichen einzudringen, in welchen die Verbrennung vor der Hauptverbrennungsfront voranschreitet. Falls diese Finger
rasch in Richtung auf die Produktionssonde vordringen, können sie einen Weg bilden, über den Sauerstoff direkt von der Injektionssonde
zur Produktionssonde strömt, ohne daß es irgendeinen bemerkenswerten Anteil an der Verbrennung in der Formation
erbringt. Außerdem rufen diese fingerartigen Bereiche in der Verbrennungsfront Instabilitäten hervor, die den Fortschritt
der Front weniger gleichmäßig und vorhersehbar machen, wie dies erwünscht wäre. Ein anderes Problem liegt darin, daß die Verbrennungsfront
dahin tendiert, sich schneller im oberen Bereich der Lagerstätte als im unteren Bereich fortzubewegen, weil das
sauerstoffhaltige Gas, die Verbrennungsprodukte und die Kohlenwasserstoffe,
die durch den Vorgang freigesetzt werden, dahin tendieren, eine geringere Dichte zu haben als das Rohöl in der
Lagerstätte. Demzufolge steigen sie auf und bewegen sich im oberen Bereich der Lagerstätte, während das nicht beeinflußte
Rohöl im unteren Bereich der Lagerstätte verbleibt, insbesondere in dem Bereich der Produktionssonde. Weil diese Probleme dahingehend
wirken, den volumetrischen Flutwirkungsgrad des Verfahrens zu verringern, d. h. den Wirkungsgrad, mit welchem das Öl aus
der Lagerstätte verdrängt wird, wäre es erwünscht, die Verbrennungsfront
zu stabilisieren und deren Fortbewegungsvorgang durch die Lagerstätte in ihrem Charakter besser vorhersehbar und gleichförmiger
zu machen.
Es ist gefunden worden, daß die Verbrennungsfront stabilisiert werden kann und die Verdrängung des Öls aus der Lagerstätte
verbessert werden kann, indem eine zyklische Veränderung des Anteils des sauerstoffhaltigen. Gases realisiert wird, welches
in die formation eingegeben wird. Der Anteil des sauerstoffhaltigen Gases wird von der notwendigen Menge her periodisch
verringert, die erforderlich ist, um den Fortbewegungsvorgaag
der Verbrennungsfront durch die Formation aufrechtzuerhalten,
und zwar auf einen gering:erenAnteil, nämlich typischerweise
5 bis 20 % der Normalmenge, so daß, während die Verbrennung aufrechterhaltenn bleibt, die Front sich stabilisiert und
die vertikale Gleichförmigkeit so verbessert wird, daß eine bessere Verdrängung des Öls erhalten wird. Die Verringerung
des Sauerstoffstromes verringert die Gassättigung in der Formation und ermöglicht, daß der Flüssigkeits- oder Gasstrom
dadurch zur Produktionssonde sich erhöht, so daß eine Verbesserung
des Gewinnungsverfahrens folgt.
Gemäß der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus unterirdischer, ölhaltiger Formation geschaffen
worden, welches einen in situ-Verbrennungsvorgang einsetzt, in
welchem ein sauerstoffhaltiges Gas durch eine Injektionssonde
in die Formation eingeleitet wird, um eine Verbrennungsfront zu bilden und aufrechtzuerhalten, welche durch die Formation von
der Injektionsbohrung in Richtung auf die Produktionssonde fortschreitet,
aus welcher das Öl gefördert wird, die Injektionsmenge des sauerstoffhaltigen Gases wird immer dann reduziert,
wenn dies notwendig ist, um die Verbrennungsfront im Laufe ihres Fortschreitens von der Injektions- in Richtung auf die
Produktionssonde zu stabilisieren. Wenn sich die Front stabilisiert hat, kann die Einführung des sauerstoffhaltigen Gases
mit der ursprünglichen Menge wieder aufgenommen werden, so daß die Front fortfährt, durch die Formation weiter vor zuschreiten.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte, senkrechte Querschnittsansicht einer Öllagerstätte, in welcher ein in situ-Verbrennungs-Gewinnungsverfahren
stattfindet.
Fig. 2 ist eine vereinfachte, senkrechte Querschnittsansicht
der Lagerstätte, die die Einwirkung der Verringerung der Sauerstoffeinführung zeigt.
Das gegenwärtige in situ-Verbrennungsverfahren ist
insbesondere bei der Gewinnung von viskosen, schweren Ölen nützlich, beispielsweise für viskoses Petroleum-Rohöl,
welches beispielsweise eine Dichte von 0,966 ( API 15) oder niedriger hat oder bei schweren viskosen, teerähnlichen
Kohlenwasserstoffen, welche in Teersanden vorhanden sind, obgleich das Verfahren auch bei anderen Ölen eingesetzt
werden kann. Die das Öl enthaltene Formation wird durch eine oder mehrere Injektionsbohrungen und eine oder mehrere
Produktionsbohrungen durchsetzt, welche sich von der Oberfläche der Erde in die Lagerstätte erstrecken. Die Produktionssonden
werden jeweils in einem horizontalen Abstand bzw. zu der Injektionssonde versetzt angeordnet, wobei
sowohl die Injektions- als auch die Produktionssonden in einem Muster angeordnet weren, welches für das
Terrain und andere Faktoren zweckmäßig ist. Beispielsweise können die Bohrungen in einem linienförmigen
Muster angeordnet werden, in welchem eine Anzahl von Injektionssonden und Produktionssonden in Reihen ausgerichtet
werden, die im Abstand voneinander angeordnet sind.
Als Alternative könnte auch eine Anzahl von Produktionssonden um eine zentrale Injektionssonde angeordnet werden, oder eine
Anzahl von Injektionssonden könnte um eine zentrale Produktions·
bohrung angeordnet werden. Typisch für in Reihen angeordnete Bohrungen sind Muster mit 5, 7, 9 und 13 Punkten
oder deren umgekehrte Formationen. Diese und andere Muster sind für sich bei in situ-Verbrennungsverfahren bekannt.
Zur Vereinfachung der Darstellung wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf lediglich eine Injektionsbohrung
und eine Produktionsbohrung in dem Gewinnungsmuster beschrieben, jedoch kann im praktischen Einsatz des Verfahrens
eine andere Zahl von Injektions- und Produktionssonden, wie oben beschrieben, verwendet werden.
Ein gasförmiges Oxidationsmittel wird in die Formation
durch die Injektionssonde eingeleitet, um den Verbrennungsvorgang zu unterstützen. Dieses Oxidanz ist ein molekulares
sauerstoffhaltiges Gas, beispielsweise Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder im wesentlichen reiner Sauerstoff,
von denen der reine Sauerstoff bevorzugt wird, weil er eine rasche Verbrennung der Kohlenwasserstoffe in dem Rohöl bewirkt,
das Volumen des Gases verringert, welches eingegeben werden muß und die Zufuhr von inerten, unlöslichen Gasphasen,
wie beispielsweise Stickstoff, in die Lagerstätte vermeidet, was ansonsten mit dem Kohlendioxid in den Verbrennungsprodukten
in demPcrenhohlraum im Behälter konkurrieren würde. Falls mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet wird, enthält
diese vorzugsweise wenigstens 75 Vol. % Sauerstoff.
Eine Verbrennung in der Ölformation wird um die Injektionssonde
eingeleitet und die fortgesetzte Einführung des Oxidanz bewirkt eine Verbrennungsfront, welche durch die
formation in Richtung auf die Produktionssonde fortschreitet. ■
Wenn die Verbrennungsfront durch die Formation fortschreitet, werden gasförmige Verbrennungsprodukte, im wesentlichen Kohlendioxid
und Wasser, durch die Formation vor der Verbrennungsfront und der erhitzten Retortenzone, wenn diese voranschreiten,
verdrängt. Wie bereits oben erwähnt, durchläuft das Rohöl in der Lagerstätte eine thermische Verringerung seiner Viskosität,
und zwar zusammen mit anderen Vorgängen, wie Destillation und Cracken, was zu verschiedenen niedrigviskosen Kohlenwasserstoffen
führt, die in die Formation vor der Verbrennungszone freigegeben werden. Zusammen mit den Verbrennungsprodukten
werden diese in Richtung auf die Produktionssonde gedrückt und wirken daher als Heizmittel und Verdrängungsflüssigkeit. Das
durch den Verbrennungsvorgang erzeugte Kohlendioxid tendiert dahin,
in den verschiedenen Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, die
in der Lagerstätte vorhanden sind, in Lösung zu gehen, und erzeugt
auf diese Art und Weise eine Phase niedriger Viskosität mit verbesserter Mobilität, wobei diese leicht in Richtung auf die
Produktionssonde verdrängt werden kann.
Das Einführen des Oxidanz durch die Injektionssonde und
das Ausbringen des Öls und weiterer Flüssigkeiten aus der Produktionssonde erzeugt einen Druckgradienten in der Formation,
wobei ein höherer Druck im Bereich der Injektionssonde und ein relativ geringer Druck um die Produktionssonde
vorhanden ist. Dieser Druckgradient ist einer der Faktoren, welche die Instabilitäten in der Verbrennungsfront verstärken,
weil der unter hohem Druck stehende Sauerstoff hinter der Front dazu tendiert, in den Bereich des niedrigen Drucks
in der Umgebung der Produktionssonde einzudringen, insbesondere in Bereiche von gerinaerer Permeabilität in der
Formation. Auf diese Art und Weise werden finger- oder streifenartige Bereiche in der Formation erzeugt, durch
welche der Sauerstoff rasch hindurchtreten kann, wodurch die Verbrennung in den Bereichen, die diese streifenartigen Bereiche
unmittelbar umgeben, verstärkt wird, ohne jedoch ein breites, ebenes Fortschreiten der Verbrennungsfront zu fördern.
Falls eine ausreichende Anzahl dieser streifenartigen Bereiche bis zur Produktionssonde vordringen würde, wird ein Weg mit
hoher Durchdringbarkeit direkt zwischen der Injektions- und
der Produktionssonde hergestellt, den der Sauerstoff ohne mit einem bemerkenswerten Grad die Verbrennung in der
Formation zu fördern, durchläuft, was.,zu Verlusten an Sauerstoff
in dem Verfahren führt. Weil zusätzlich der Sauerstoff, die gasförmigen Verbrennungsprodukte und die niedrigviskosen
Ölphasen allgemein, eine geringere Dichte als das ursprüngliche Rohöl haben, tendieren sie dazu,in der Lagerstätte während
ihrer Bewegung in Richtung auf die Produktionssonde nach oben aufzusteigen. Wenn dieser Vorgang fortschreitet, hat dies
die Wirkung, eine allgemein nach oben gerichtete Bewegung der Verbrennungsfront und ihrer Produkte in der Lagerstätte zu bewirken,
so daß ein Teil des Rohöls in der Formation in Form eines Bypasses umgangen wird, es sei denn, es werden Vorkehrungen
getroffen, um diese Situation zu korrigieren. Dieses vertraute Problem wird mit dem Schlagwort "Override" bezeichnet.
Es ist nun gefunden worden, daß, falls die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz zyklisch oder periodisch verringert
wird, die Verbrennungsfront stabilisiert wird und die Verdrängung verbessert wird. Dies kann unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 erklärt werden, in welcher ein senkrechter Schnitt einer unterirdischen Formation gezeigt ist, in welcher
ein in situ-Verbrennungsvorgang durchgeführt wird. In der Fig. 1 ist die ölhaltige Formation 10 mit einer Injektionssonde 11 und einer Produktionssonde 12 durchbracht worden,
ο welche sich in die Formation von der Erdoberfläche her durch die
darüber liegende Schicht 13 erstrecken. Das gasförmige Oxidanz wird durch die Injektionssonde 11 eingeführt und verläßt die
Injektionssonde durch Perforationen 14 und tritt in die Fornation 10 ein.
Das Oxidanz geht dann durch die Formation hindurch, bis es den Bereich erreicht, wo die Verbrennungsfront 15 sich in ^
Richtung auf die Produktionssonde 12 vorbewegt. Die Verbrennungsprodukte unter Einschluß des aus der Formation gelösten Öls ·.
treten dann in die Produktionssonde durch Perforationen 16 ein. Viie aus der Fig. 1 zu sehen, erstreckt sich die Verbrennungsfront
15 in unregelmäßiger Art und Weise von der Injektionssonde
in Richtung auf die Produktionssonde 12 mit einer Gesamttendenz,
die unteren Bereiche der Formation, welche sich näher an der Produktionssonde 12 befinden, zu übergehen. Zusätzlich bildet
sich eine Anzahl von finger- oder streifenförmigen Bereichen,
in welchen Sauerstoff in der Formation rasch in einer Anzahl von engen Kanälen eindringt,Um die Verbrennungsfront zu stabilisieren,
wird die Menge des eingegebenen Oxidanz periodisch verringert, üblicherweise auf einen Wert von 5 bis 25%, vorzugsweise
auf 5 bis ~\5% der normalen Einspritzmenge, so daß der
Fortschritt der Verbrennungsfront durch die Formation überwacht und korrigiert wird. Wenn dies stattfindet, verringert
sich der Druckgradient in der Formation, der Druck normalerweise von dem Bereich der Injektionssonde in Richtung
auf die Produktionssonde abnimmt, und zwar so, daß er verringert
jr5 oder sogar teilweise umgekehrt wird, so daß eine umgekehrte ■'
— "1
ι .
Ütrömungsnoigung Ln dor Formation aufgebaut wird. Wenn dies
stattfindet, strömen die Formationsflüssigkeiten, die in der Lagerstätte vor der Verbrennungsfront vorhanden sind, in Richtung
auf die Front zurück und treten in den Bereich ein, der diese umgibt, so wie dies durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigt
ist. Auf diese Art und Weise wird die Front zurückge-*·
drängt, um sie in eine mehr oder weniger senkrechte, ebene Konfiguration zurückzubringen, während die Formationsflüssigkeiten
zur gleichen Zeit in die durchgebrannten streifenförmigen Bereiche einzudringen, die durch die Ausbreitung oder
den Verlauf des Sauerstoffs in der Formation vor der Verbrennungsfront gebildet worden sind. Auf diese Art und Weise
wird nicht allein der allgemeine Aufbau der Verbrennungsfront
in eine bessere vertikale Form gebracht, um eine größere Ausbeute zu erzielen, sondern auch ein Rückwärtsstrom der Formationsflüssigkeiten entsteht, wodurch die durchgebrannten fingerförmigen
Bereiche zusammenfallen, wenn der Druck in der abgebrannten Zone sich verringert und sich mit dem in der umgebenden
Formation ausgleicht.
Weil die Verbrennungsfront durch einen rückwärts gerichteten
Strom an Formationsflüssigkeiten stabilisiert wird, wird das Verfahren am besten in Formationen arbeiten, welche durch
eine äußere Quelle unter Druck gesetzt werden, beispielsweise durch Wasserdruck, was dazu führt, daß d?r Formationsdruck auf
seinem ursprünglichen Wert gehalten wird, wenn die Flüssigkeiten durch die Produktionssonde abgezogen werden oder bei Vorgängen,
wo der gleiche Effekt durch Wasserinjektion erhalten wird. Jedoch werden durch das Verfahren auch dann Verbesserungen in
der Formation erzielt, wenn diese nicht von außen her unter Druck gesetzt wird. Der frontale Stabilisierungsvorgang kann
so oft durchgeführt werden, wie dies notwendig ist, um den Verbrennungsvorgang zu verbessern. Die Häufigkeit, mit welcher er
durchgeführt wird, wird von dem Fortschritt bei der Ölgewinnung abhängen, und dies wiederum hängt von einer Anzahl von Faktoren,
unter Einschluß der Verteilung der Durchdringbarkeit der Formation, der Dicke und des Produktionsintervalls, den
Abständen der Sonden, der eingeführten Menge des Oxidanz,
der Ölsättigung, des Lagerstättendrucks und dergl. ab. Das
FortschiSLten des Verbrennungsvorganges kann durch überwacht
werden, daß aus der Produktionssonde austretende Verbrennungsprodukte überwacht werden und die Produktionsmenge
an Öl und anderen Flüssigkeiten periodisch gemessen wird. Falls der Anteil an Kohlendioxid in den gasförmigen Verbrennungsprodukten
bei einem lediglich kleinen Anteil an Kohlenmonoxid relativ hoch ist, kann angenommen werden,
daß die Verbrennung ganz allgemein eine hohe Qualität hat. Falls Mengen von Sauerstoff, der nicht reagiert hat, in
dem geförderten Gas gefunden werden, kann dies dahingehend ausgelegt werden, daß fingerartige oder streifenartige
Bereiche von Sauerstoff die Formation vor der Hauptverbrennungsfront
durchdrungen haben, so daß der Sauerstoff die Produktionsbohrungen vor der Hauptfront erreicht. Die Produktionsmenge
an Öl zeigt, ob tatsächlich eine Verschiebung und Verdrängung des Öls durch den Verbrennungsvorgang
auftritt. Falls beispielsweise gefunden wird, daß lediglich ein begrenztes Ansprechen auf eine Verbrennung mit hoher
Qualität stattfindet, kann dies darauf zurückgeführt werden, daß die Verbrennungsfront durch das verdrängte Öl, wie dies
in Fig. 1 gezeigt ist, umgangen wird, wobei die Verbrennungsfront das Öl übergreift, welches in den unteren Bereichen
der Lagerstätte verbleibt. Falls angenommen wird, daß dies stattfindet, kann es zweckmäßig sein, die Verbrennungsfront
zu stabilisieren, indem der Sauerstofffluß für eine bestimmte Zeitspanne verringert wird, bis eine gleichmäßigere Vertikalkonfiguration
der Front erreicht wird. Wenn dies durchgeführt worden ist, kann die volle Höhe des Sauerstoffflusses wieder
eingestellt werden, so daß erneut das Fortschreiten der Verbrennungsfront durch die Formation stattfindet, dieses Mal jedoch
mit einer mehr oder weniger vertikalen Konfiguration der Front, so daß der volumetrische Flutwirkungsgrad verbessert wird
Zu diesem Zeitpunkt sollte festgestellt werden, daß die Ölgewinnung erhöht worden ist, was anzeigt, daß ein geringerer Teil
der Formation in Form eines Bypasses umgangen wird. Sie Einführung
von Gas bzw. Sauerstoff mit der vollen Höhe kann fortgeführt werden, bis die Überwachung des Fördervorganges anzeigt,
daß wiederum eine Frontstabilisierung notwendig ist. Im allgemeinen
kann die Stabilisierung der Verbrennungsfront auf diese Art und Weise über eine Zeitspanne erreicht werden, die
sich üblicherweise von einer Woche bis zu vier Wochen erstreckt, obwohl dies von einer Anzahl von Faktoren abhängig ist, wie u. a
von der Dicke des Produktionsintervalls, der Porosität der Formation, der Viskosität des Rohöls und dergl., was zeigt,
daß die Stabilisierung der Front in jedem Fall empirisch festgelegt werden sollte. Falls Luft als Oxidanz verwendet
wird, können diese Zeitspannen wegen der größeren Gasmenge, die nötig ist, um die gleiche Intensität der Verbrennung zu
erbringen, langer dauern. In diesem Fall können die Zeitspannen verringerter Gaszufuhr länger sein, üblicherweise
bis zu 6 Monaten.
Der Verbrennungsvorgang kann auch als ein nasser Verbrennungsvorgang
durchgeführt werden, in welchem Dampf oder Wasser zusammen mit dem gasförmigen Oxidanz eingeführt wird,
um den Wärmeübergang zur Formation und zu dem in ihr enthaltenen Rohöl zu verbessern. Dies ist jedoch nicht wesentlich
für den Vorgang. Die nasse Verbrennung ist insbesondere in Formationen erwünscht, welche nicht von außen her unter Druck
stehen, um das Flüssigkeitsgleichgewicht in der Lagerstätte wieder herzustellen.
Wenn die Injektionsmenge des Oxidationsmittels verringert
wird, verringert sich die Gassättigung in der Formation und die mit dieser einhergehende Erhöhung in der Sättigung der
Flüssigkeit (Öl, Wasser) führt zu einer Erhöhung der Menge an produzierten Flüssigkeiten. Zur gleichen Zeit wird die
Flüssigkeitssättigung in den Bereichen wieder hergestellt, wo der Sauerstoff in die Lagerstätte vor der Hauptverbrennungsfront
eingedrungen ist. In dieser Hinsicht ist der Effekt des Stabilisationsvorganges ähnlich zu dem
des WAG - Verfahrens, bei welchem Gas und
Wasser sich abwechseln, bei welchem das Eindringen des Kohlendioxidgases in die ölgesättigten Formationensporen
durch den nachfolgenden Wasserschwall vergrößert wird, allerdings mit der Ausnahme, daß im vorliegenden Fall das Eindringen
des Gases durch eine in Rückwärtsrichtung stattfindende Strömung in die Brennzone verstärkt wird. Wenn die Menge
des eingeführten Oxydationsmittels wieder erhöht wird, können sich die Instabilitäten in der Front wieder aufbauen,
jedoch nicht notwendigerweise an der gleichen Stelle, jedoch wird in der Zwischenzeit die Ölströmung zur Produktionsbohrung
durch die verringerte Gasströmung erleichtert.
Die Erfindung wird anhnad des nachfolgend aufgeführten Beispiels erläutert.
Eine in situ-Verbrennung wurde in einer ölhaltigen Formation mit den nachfolgenden Eigenschaften durchgeführt:
Bereich 7,0 acres= 2,8 ha
Nettomächtigkeit 40 %
Porosität 30 %
ÖlSättigung 40 %
Spez. Sauerstoffbedarf 2.0 MMSCF/acre-ft = 4,5 9m3
Spez. Kraftstoffbedarf 200.0 BBLS/acre-ft =25,7 l/ia3
Vorhandene Ölsättigung 930.0 BBLS/acre-ft =119,7 l/n3
Insgesamt eingeleitete Sauer-
stoffmenge 34.0 MMSCF = 0,9-1O6 m3
Gesamtvolumen 280.0 acre-ft = 0,35-1O6 m3
BrennstoffSättigung 8.6 VoI.-%
Die in situ-Verbrennung unter Verwendung von Sauerstoff als
Oxidanz ist bis zu einem Punkt vorangeschritten, an welchem ungefähr
21 χ 103 m3 ( 17 acre-ft) ausgebrannt worden sind und ungefähr
1,9 χ 1O6 1 öl ( 12.000 BBLS ) thermisch verdrängt worden
ist, wobei 6,1% des Mustervolumens abbrannten. An diesem Punkt war der erzeugte Kohlendioxidgehalt ungefähr bei
8Q%, wobei 2,5% Kohlenmonoxid vorhanden waren. Dieses hohe Kohlendioxid/Kohlenmonoxid-Verhältnis zeigt an, daß
ein Verbrennungsvorgang mit hoher Qualität erhalten werden konnte, jedoch daß geringe Mengen von Sauerstoff, der nicht
reagiert hat, und zwar für einige der Produktionssonden bis
zu 10% in dem erzeugten Gas, vorhanden war. Jedoch konnte keine bemerkenswerte Erhöhung der ölproduktion festgestellt
werden, was anzeigt, daß aus der Formation verdrängtes Öl von dem Verbrennungsvorgang in Form eines Bypasses, wie in
Fig. 1 gezeigt, umgangen wurde.
Die Sauerstoffzuführmenge wurde auf 6,8 χ 103 m3/Tag
(240 MSCF/day) auf 0,57 χ 103 m3/Tag ( 20 MSCF/day) für
zwei Wochen verringert, um die Front zu stabilisieren und um die Verdrängung zu verbessern, wobei zu diesem Zeitpunkt der
Sauerstoffgehalt auf 1% oder weniger mit einer darauffolgenden
Erhöhung der Produktionsmenge von ungefähr 60% verringert wurde. Nachdem dies durchgeführt worden war, wurde die eingeführte
Sauerstoffmenge auf ihren Anfangswert von 6,8 χ 103 m3/Tag
( 240 MSCF/day ) erhöht.
Claims (1)
- HAMBURG DIPL-ING. J. GLAESERMÜNCHEN DR. E. HILTLDR. E. WIEGAND (1932-1980)DIPL-ING. W. NIEMANN 0937-1982) DR. M. KÖHLER (19Ä5-1984)KDNIGSTRASSE 28D-2000 HAMBURGTELEFON (040) 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX 212979 KARP D TELEFAX (040) 3 80 92 8811. Dezember 1985Patentansprüche1. Verfahren zur Gewinnung von öl aus einer ölhaltigen unterirdischen Lagerstätte, die durch mindestens eine Injektionssonde und mindestens eine Produktionssonde durchsetzt ist, aufweisend die folgenden Stufen:1. Anlegen einer Verbrennungsfront in der Lagerstättein der Nähe der Injektionssonde durch Einleiten einer in situ-Verbrennung in die Lagerstätte.2. Einführen eines gasförmigen Oxidanz in die Lagerstätte durch die Injektionssonde, um die in situ-Verbrennung zu unterstützen,3. Verringerung der Menge, mit welcher das gasförmige Oxidanz in die Formation durch die Injektionssonde eingeführt wird, um die Verbrennungsfront zu stabilisieren,4. Erhöhung der Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz in die Lagerstätte durch die Injektionssonde und5. Gewinnung von Flüssigkeiten unter Einschluß von Öl aus der Produktionssonde.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung und die Erhöhung der Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz zyklisch durchgeführt wird, um die Verbrennungsfront periodisch zu stabilisieren.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Oxidanz Sauerstoff aufweist.4. Verfahren nach einem der Aj^prüche 1 bis 3, dadurch gegekennzeichnet, daß die Lagerstätte von außen her unter Druck gehalten wird.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz auf einen Betrag verringertwird, bei welchem Formationsflüssigkeiten aus dem Bereich vor der Verbrennungsfront in Richtung auf die Verbrennungsfront zurückströmen.6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz auf 5 bis 25% der Menge vor der Verringerung herabgesetzt wird.7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz auf 5 bis 15% der Menge vor der Verringerung herabgesetzt wird.8. Verfahren zur Gewinnung von öl aus einer ölhaltigen unterirdischen Lagerstätte, die durch mindestens eine Ir.jektions- und eine Produktionssonde durchsetzt ist, in-dem ein gasförmiges Oxidanz durch die Injektionssonde eingeführt wird, um eine in situ-Verbrennung in der Lagerstätte mit einer Verbrennungsfront zu unterstützen, die von der Injektionssonde in Richtung auf die Produktionssonde fortschreitet, um Öl aus der Formation in Richtung auf die Produktionssonde zu verdrängen und öl aus der Productionssonie zu fördern, „ dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz zyklisch verändert wird, um die Verbrennungsfront zu stabilisieren.9. Verfahren nach Anspruch.?,dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz zyklisch auf einen unteren Wert verringert wird, clie Verbrennungsfront zu stabilisieren und dann auf einen höheren Wert erhöht wird.10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz auf 5 bis 25% der Menge vor der Verringerung herabgesetzt wird.11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz auf 5 bis 25% der Menge vor der Verringerung herabgesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsmenge des gasförmigen Oxidanz nach der Verringerung auf den Wert vor der Verringerung erhöht wird.13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Oxidanz Sauerstoff enthält bzw. umfaßt.14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formation von außen her unter Druck gehalten wird.15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formation von außen her durch Wasser unter Druck gehalten wird.
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