DE3833619C2 - Verfahren zur Förderung schwefelhaltiger Fluide aus unterirdischen Vorratsstätten und Strahlpumpeinrichtung hierfür - Google Patents
Verfahren zur Förderung schwefelhaltiger Fluide aus unterirdischen Vorratsstätten und Strahlpumpeinrichtung hierfürInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 2 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung der Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Gewinnung aus und Untersuchung von
unterirdischen Lagerstätten, die Hydrogensulfide und
andere mit ihnen gemeinsam auftretende Fluidkomponenten,
wie z. B. Kohlenwasserstoffe, CO₂ und N₂ sowie
insbesondere diejenigen, die physikalisch gelösten
Schwefel oder chemisch gebundenen Schwefel (d. h.
Hydrogenpolysulfide) enthalten oder in denen Schwefel
als elementarer Schwefel in festem oder flüssigem
Zustand in einem Lagerstättenfluid vorkommt, enthalten,
bestehen Schwierigkeiten insofern, als innerhalb des
Fluides Schwefelablagerungsprobleme auftreten und andere
Produktionsschwierigkeiten infolge der hohen Viskosität
dieser Bohrlochfluide vorhanden sind, so daß
Schwefelablagerungsprobleme in den oberirdischen
Ausrüstungen, den Verrohrungen, dem Bohrloch, der Zone
benachbart des Bohrloches und innerhalb der Lagerstätte
bzw. des Reservoirs aufgetreten sind. Es ist bekannt,
daß der Schwefelanteil, der in dem sauren Gas bzw.
schwefelhaltigen Gas vorhanden ist, mit der
Konzentration an H₂S zunimmt. Auch die Bildung von
Hydraten und Korrosionsproblemen sind während der
Untersuchung von Bohrlöchern im Zusammenhang mit
derartigen Lagerstätten aufgetreten.
Wenn das Lagerstätten- bzw. Vorratsstättenfluid, das
Hydrogensulfide enthält, die Formation verläßt und das
Förderrohr heraufströmt, tritt normalerweise eine
allmähliche Temperaturabnahme verbunden mit einer
Druckabnahme auf. Die Fluidströmungskurve wird in einem
Phasen-Verhaltensschaubild nach Fig. 1 durch die
Linie a symbolisiert. Außerdem wird das Problem dann
auch noch komplizierter, wenn das Bohrloch nicht
natürlich bzw. selbsttätig strömt, sondern eine
künstliche Fördereinrichtung noch in bestimmter Tiefe in
Abhängigkeit von den spezifischen Umständen erforderlich
ist. Die Ablagerung bzw. Abscheidung von elementarem
Schwefel kann infolge von Änderungen in der
physikalischen Lösungsfähigkeit des Schwefels in dem
Lagerstättenfluid als Ergebnis von Veränderungen in
Temperatur und Druck während der Förderung auftreten.
Schwefel kann auch aus dem Zerfall von Polysulfiden im
Ergebnis hauptsächlich der Veränderung des
Gleichgewichtes zwischen Hydrogenpolysulfid und
Hydrogensulfid, das in dem Reservoir bzw. dem Vorrat
existiert, freigesetzt werden. Weitere Faktoren, wie
z. B. der Wasseranteil, können dieses Gleichgewicht
ebenfalls beeinflussen. Diese Phänomene können zu
Strömungsbeschränkungen und -einschränkungen bzw.
-widerständen in den in den Ausrüstungen an der
Oberfläche in der Verrohrung, dem Bohrloch, dem Bereich
benachbart zum Bohrloch und in der Lagerstätte bzw. dem
Reservoir selbst führen. Wenn die Strömungskurve, die
in dem oben gezeigten Phasenverhaltensdiagramm
dargestellt ist, in den Zweiphasenbereich eintritt
(insbesondere wenn die Kurve die Siedepunktkurve
schneidet) könnte die Schwefelablagerung sich durch
Abkühlungseffekte verstärken, die bei einem
Zweiphasen-Strömungszustand auftreten.
Nachfolgend wird der industrielle Stand der Technik
erläutert und es wird auf verschiedene Patente Bezug
genommen, die Bezug zu dem Problem der Abscheidung bzw.
Ablagerung oder Niederschlag von Schwefel haben.
Eine typische Abwärtsbohrloch-Konfiguration, die bei
Bohrlöchern benutzt wird, die einer Schwefelablagerung
unterliegen, ist aus drei parallelen Rohrsträngen
gebildet worden: einem Heizstrang, um ein heißes Fluid
in dem Rohr nach unten und durch eine Ringummantelung
bzw. ein Ringgehäuse nach oben umzuwälzen, einen
Einspritzstrang zum Umwälzen von erhitzten Fluiden, wie
z. B. Öl oder einem Lösungsmittel und einem Förderstrang,
durch das die Lagerstättenfluide mit den eingespritzten
Fluiden so vermischt werden und zur Oberfläche gefördert
werden. Temperatur und Druck werden nicht adäquat
beibehalten, um eine Schwefelablagerung in der
Perforations- bzw. Siebzone bis zum Bohrlochkopf zu
verhindern. Die aus dieser Situation entstehenden Folgen
sind Zusetzen der Verrohrung, Zusetzen der Ausrüstungen
an der Oberfläche und Strömungswiderstände. Folglich ist
es für Fluide, die von dem perforierten Bereich durch
eine speziell entworfene
Bohrlochkomplettierungsausrüstung zu dem Bohrlochkopf
strömen, als vorteilhaft angesehen worden, eine
Strömungsbahn bzw. -kurve zu vermeiden, die durch den
Zweiphasenbereich eines Phasendiagramms führt. Dieses
Ziel ist mit der typischen Abwärtsbohrlochgestaltung,
die vorher beschrieben wurde, schwierig zu erreichen.
Ein weiterer Nachteil dieser Konfiguration für ein
Abwärtsbohrloch resultiert aus der Notwendigkeit
komplizierter Ausrüstungen an der Oberfläche, um drei
unterschiedliche Fluide, nämlich Heizstrangfluide,
erhitzte Einspritzstrangfluide und die Fluide aus dem
Produktions- bzw. Förderstrang zu handhaben und zu
behandeln.
Für eine Verrohrung mit kleinem Durchmesser ist ein
einzelner Verrohrungsstrang und ein Packer (Abdichtung
gegen Futterrohr) mit einem chemischen Einspritzventil,
installiert oberhalb des Packers, verwendet worden.
Diese Bohrlochkonfiguration verhindert jedoch nicht die
Schwefelablagerung in dem Strahlrohr bzw. der
Saugleitung und in dem Rohr unterhalb des Packers und
beseitigt auch nicht die Möglichkeit einer Milderung
bzw. Einschränkung der Korrosion unterhalb des Packers.
In einer weiteren Abwärtsbohrloch-Konfiguration wurde
die Einspritzung des Inhibitors bzw. negativen
Katalysators oder Passivators durch den Packer
ausgeführt. Die Chemikalien wurden von der Erdoberfläche
durch den Ringraum mit einer chemischen
Einspritzventilanordnung und durch den Packer nach unten
gepumpt. In ähnlicher Weise wurde vorgeschlagen, daß die
Schwefellösungsmittel durch das vorerwähnte Ventil
eingespritzt werden könnten, unter Verwendung des
Ringraumes als Leitung. Diese Bohrlochgestaltung hat den
Nachteil, daß der Ring bzw. Ringspalt oder Ringraum mit
den einzuspritzenden Chemikalien gefüllt werden muß,
wobei das Ringvolumen in einigen Fällen 100 m³
überschreitet. Hydrattemperaturerniedriger wurden durch
eine separate chemische Einspritzverrohrung nach unten
eingespritzt, wobei diese Verrohrung mit der
Hauptförderverrohrung in einer Tiefe von ungefähr 950 m
verbunden war.
Die US-PS 3 39 373 (C. H. Kuo et al.) schlägt das
Einspritzen von erhitztem Fluid mischbar mit dem
Lagerstättenfluid in dem Bohrloch oberhalb eines
Packersatzes über dem perforierten Bereich vor, um
Schwefel zu lösen, wenn das beheizte Fluid und das
Lagerstättenfluid in dem Rohr nach oben gefördert
werden, so daß mögliche Schwefelablagerungen in der
Verrohrung oberhalb des Packers beseitigt werden. Dieses
Verfahren hat die folgenden Nachteile: die Einspritzung
von mischbarem Fluid erhöht den hydrostatischen
Fluidgradienten und übt so einen höheren Rückdruck auf
die Formation aus und vermindert nachfolgend die
Einströmung von der Lagerstätte bzw. dem Reservoir in
das Förderrohr. In den Fällen, in denen das
Lösungsmittel für eine Wiederverwendung regeneriert
werden soll, ist eine Trennausrüstung erforderlich, die
die Betriebskosten erhöhen kann. Auch dieses Verfahren
führt nicht zu einer Entfernung von Schwefel, der sich
unterhalb des Packers, d. h. der Abdichteinrichtung im
Bohrloch abgesetzt haben kann.
Die CA-PS 9 53 643 (J. R. Eickmeier) schlägt vor die
Schwefelabscheidung durch Umwälzen eines heißen Fluides
(d. h. vom Dampf) nach unten über einen isolierten
Rohrstrang bis zum Rohrmantelabschnitt des Förderringes
zu vermindern, um die Temperatur der Fluide in dem
Förderrohr von außen zu erhöhen. In diesem Patent wird
festgestellt, daß es bevorzugt ist, gleichzeitig ein
heißes Öl in das erzeugte bzw. geförderte Fluid
benachbart zu dem Förderabschnitt einzuspritzen, unter
Verwendung einer separaten Verrohrung, um abgelagerten
Schwefel zu lösen und/oder eine Schwefelablagerung an
der Innenseite des Förderrohrstranges durch das
Vermischen des heißen Öles mit dem erzeugten bzw.
geförderten Fluid zu verhindern. Infolgedessen hat
dieses Patent den Nachteil, daß es die Verwendung von
drei Rohrsträngen erfordert, eines Heizstranges, eines
Förderstranges und eines Einspritzstranges für das heiße
Öl, zusammen mit all den erforderlichen Ausrüstungen an
der Oberfläche, um diese drei unterschiedlichen Arten
von Fluiden zu handhaben, nämlich Dampf, heißes Öl und
die geförderten Fluide. Der Unterschied zwischen dem
Stand der Technik, der eingangs erläutert wurde, und der
CA-PA 9 53 643 besteht in der Länge des Heizstranges und
des umgewälzten Fluides. In der CA-PS 9 53 643 wird in der
Hauptsache Dampf zirkuliert und der Heizstrang erstreckt
sich nach unten bis zum Packer, während in dem eingangs
dargelegten Stand der Technik der Heizstrang kürzer ist
und in der Hauptsache heißes Öl oder heißes Wasser
umgewälzt bzw. zirkuliert wird.
1962 bohrte, komplettierte und testete der Vorgänger der
Firma Canterra Energy Ltd. (CEL), Texas Gulf Sulfphor
Company Inc., ein Sauergas- bzw. Schwefelgasbohrloch
5-23-30-11 W5M Panther River. Die obige Bohrung bzw. das
obige Bohrloch (Fig. 2) gibt ein Beispiel der
Schwefel-Verstopfungsprobleme, die in Bohrungen
aufgetreten sind, die nach dem Stand der Technik
ausgerüstet waren. Ein Fördertest wurde vom 11.
Dezember 1962 bis zum 19. Januar 1963 ausgeführt. Die
Hauptcharakteristika der abbaufähigen Formation sind
nachfolgend angegeben:
abbaubare Formation | |||||||||
Wabamun | |||||||||
Tiefe | |||||||||
3261,4 bis 3272,6 m | |||||||||
Formationsdruck | 25 932 kPa @ | Formationstemperatur | 79,4°C @ | Gaszusammensetzung | 68,0% H₂S, 9,4% CO₂ @ | (Mol-%) | 21,4% CH₄ und 1,2% N₂ @ | Schwefelanteil | 9,5-13,0 kg/1000 SCM (Stand·m³) |
Das Bohrloch war mit einem Heizstrang 23 von 42 mm
Durchmesser, 912 m Länge und mit einem Verrohrungsstrang
9 von 73 mm Durchmesser ausgerüstet, wobei letzterer sich
bis auf das Niveau der Durchbrüche bzw. Perforationen in
3271,7 m Tiefe erstreckte. Eine Permanentabdichtung
(Packer) 18 wurde oberhalb der abbaubaren Formation 10
eingesetzt. Die 73-mm-Verrohrung war innenwandungsseitig
mit Kunststoff beschichtet, um die Rohrrauhigkeit
zu vermindern und eine Schwefelablagerung bzw. einen Aufbau
von Schwefel an den Verrohrungswandungen zu vermeiden.
Die Wabamun-Zone war perforiert bzw. mit Durchbrüchen
versehen und angeregt, worauf sich der Beginn des
Produktionstests anschloß.
Die Lagerstätten- bzw. Reservoirfluide strömten von den
Perforationen bzw. dem Siebteil in das Saugrohr 8 und
durch die Förder-Verrohrung 9 nach oben zur Oberfläche.
Diese Fluide kühlten sich während ihrer Aufwärtsströmung
durch das Bohrloch ab. Die Fluide wurden indirekt
beheizt, wenn sie das Niveau des Heizstranges 23 (bei
912 m) erreichten, und die Fluidtemperatur über die
Hydratbildungstemperatur zu erhöhen. Unter diesen
Bedingungen konnte das Bohrloch nur zeitweilig und
sporadisch betrieben und fluiddurchströmt werden,
nämlich für insgesamt 44 Stunden während einer
10tägigen Periode. Die Spitzenströmungsmenge betrug
lediglich 42 000 Standard m³ pro Tag (SCM/Tag) und
dauerte nur 3 Stunden. Die Durchschnittsmenge war
weniger als 24 000 SCM/Tag. Typischerweise war es
erforderlich, das Bohrloch nach 3 Stunden Fluidströmung
stillzulegen, da die abnehmenden Strömungsmengen eine
zunehmende Bohrloch-Schwefelverstopfung anzeigten.
Schwefelbrücken in Tiefen von 632,4 bis 2 682,1 m wurden
in drei getrennten Fällen festgestellt. Zwei
Behandlungen mit
Kohlenstoff-Disulfid-Schwefellösungsmittel waren
erforderlich.
Später wurde in einer zweiten Stufe des Tests
Verrohrungsstrang 3 mit einem Außen-Durchmesser von 48,3 mm
konzentrisch in der 72-mm-Verrohrung installiert, der
sich bis in eine Tiefe von 3176,3 m erstreckte.
Kohlenstoffdisulfid, Dieselkraftstoff, Stickstoff und
Methanol wurden periodisch nach unten durch den Ringraum
bzw. Ringspalt zwischen der 73-mm-Verrohrung und der
48,3-mm-Verrohrung eingespritzt. Die eingespritzten
Fluide vermischten sich mit den Lagerstättenfluiden am
Boden der inneren 48,3-mm-Verrohrung in 3176,3 m Tiefe.
All diese Fluide wurden in der inneren 48,3-mm-Verrohrung
nach oben gefördert. Das Bohrloch arbeitete wiederum
sporadisch für eine Gesamtzeit von 20 Stunden über eine
8tägige Periode mit einer durchschnittlichen
Fördermenge von 32 000 SCM/Tag. Die meisten
Betriebsperioden wurden infolge der Anzeige von
Schwefelablagerungen im Bohrloch und Hydratbildung im
inneren Strang auf weniger als 3 Stunden begrenzt.
Infolge der Probleme mit der Schwefelablagerung, die
während der Tests auftraten, wurde das Bohrloch 1963
aufgegeben, bis die Technologie sich auf einen Stand
entwickelt haben würde, der den Abbau einer solchen
Lagerstätte bzw. eines solchen Reservoirs möglich
erscheinen lassen würde.
Strahlpumpen sind angewandt worden, um die Förderung aus
Öl- und Wasserbohrlöchern zu verbessern, ebenso wie sie
für die Entwässerung von Gasbohrlöchern verwendet
wurden. Die Anwendung von Strahlpumpen in Bohrungen, in
denen das Gas Hydrogensulfid unter Anwesenheit von
Kohlendioxid enthält, wurde durch die Canterra Energy
Ltd. (CEL) iniziiert. Die nachfolgende Beschreibung des
Standes der Technik und die zugehörigen Patente
betreffen die Anwendung derartiger Strahlpumpen.
Die CA-PS 11 79 251 (Canalizo) befürwortet die Anwendung
einer Gegenströmungs-Strahlpumpe und beschreibt ihren
Aufbau ohne Hinweise auf Probleme der Förderung aus
Bohrlöchern infolge von Schwefelablagerungen. Dieses
Patent empfiehlt kein bestimmtes Arbeitsfluid.
Die US-PS 38 87 008 (Canfield) empfiehlt die Verwendung
einer Gegenstrom-Strahlpumpe, um Flüssigkeiten, im
Prinzip Wasser, aus Gasbohrungen zu fördern, die infolge
der Anwesenheit einer flüssigen Phase nicht strömen
können. Diese Technik erwähnt nicht die Schwierigkeiten,
die mit der Schwefelablagerung verbunden sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Förderung schwefelhaltiger Fluide aus
unterirdischen Vorratsstätten sowie eine
zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete
Strahlpumpeneinrichtung anzugeben, bei dem bzw. bei der
Probleme der
Schwefelablagerung überwunden sind, so daß es möglich
ist, auch bisher nicht förderwürdige Vorräte zu
erschließen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 und
hinsichtlich der Vorrichtung durch eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 18.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche:
Durch die Erfindung wird ein hervorragendes System zur Förderung von Fluiden aus unterirdischen Lagerstätten bzw. Reservoirs, die Hydrogensulfid enthalten, geschaffen und insbesondere wird ein System zur Ausbeutung von Reservoirs bzw. Lagerstätten angegeben, die Hydrogensulfid und Schwefel, der physikalisch gelöst, chemisch gebunden (d. h. Hydrogenpolysulfide) oder der als elementarer Schwefel in festem oder flüssigem Zustand in dem Lagerstätten- bzw. Reservoirfluid vorkommt, geschaffen, wobei bei einem derartigen System Schwierigkeiten, die üblicherweise im Hinblick auf das Phänomen der Schwefelablagerung und/oder Förderprobleme infolge der hohen Viskosität des Bohrlochfluides im wesentlichen vermieden werden. Die Gesamtausbeute aus den vorerwähnten Resourcen wird durch Verwendung einer Strahlpumpeinrichtung erhöht bzw. verbessert, die einen zusätzlichen Druck, Wärme und Lösungsmittel für die Verhinderung der Schwefelablagerung während des Hubförderns des geförderten Fluides zur Erdoberfläche schaffen bzw. heranführen kann.
Durch die Erfindung wird ein hervorragendes System zur Förderung von Fluiden aus unterirdischen Lagerstätten bzw. Reservoirs, die Hydrogensulfid enthalten, geschaffen und insbesondere wird ein System zur Ausbeutung von Reservoirs bzw. Lagerstätten angegeben, die Hydrogensulfid und Schwefel, der physikalisch gelöst, chemisch gebunden (d. h. Hydrogenpolysulfide) oder der als elementarer Schwefel in festem oder flüssigem Zustand in dem Lagerstätten- bzw. Reservoirfluid vorkommt, geschaffen, wobei bei einem derartigen System Schwierigkeiten, die üblicherweise im Hinblick auf das Phänomen der Schwefelablagerung und/oder Förderprobleme infolge der hohen Viskosität des Bohrlochfluides im wesentlichen vermieden werden. Die Gesamtausbeute aus den vorerwähnten Resourcen wird durch Verwendung einer Strahlpumpeinrichtung erhöht bzw. verbessert, die einen zusätzlichen Druck, Wärme und Lösungsmittel für die Verhinderung der Schwefelablagerung während des Hubförderns des geförderten Fluides zur Erdoberfläche schaffen bzw. heranführen kann.
Das Strahlpumpensystem bzw. die Strahlpumpeneinrichtung
schafft eine Einrichtung zum Erhalten eines Abziehens
des Formationsdruckes und gestattet die Ausbeutung von
Reservoirs bzw. Lagerstätten, die Hydrogensulfid
(Schwefelwasserstoff) enthalten. Dies wird durch
Verwendung eines Arbeitsfluides erreicht, das durch einen
unabhängigen Strömungskanal nach unten und durch eine
Düsenanordnung innerhalb der Strahlpumpe gepumpt wird.
Nach dem Passieren der Düse tritt das Arbeitsfluid in
eine Mischkammer mit einer hohen Geschwindigkeit und
vermindertem Druck ein, derart, daß es die produzierten
bzw. zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid
(Schwefelwasserstoff) enthalten, mitreißt. Anschließend
strömen die vermischten Fluide durch die Verengung und
anschließend in den Diffusor, wo die Geschwindigkeit der
Fluide abnimmt und der Druck auf einen Wert oberhalb
desjenigen zunimmt, der in der Mischkammer und in dem
Abbaubereich (Förderintervall) auftritt. Dieser Druck
ist ausreichend, um die vermischten Fluide aus der
Strahlpumpe auszustoßen und sie zu veranlassen, durch
die Förderverrohrung zur Oberfläche zu strömen. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsfluid der
Strahlpumpe, das in das Bohrloch eingespritzt wird,
erhitzt.
Ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein
Packer bzw. eine Abdichtung im Bohrloch bzw. Futterrohr
zur Isolation der Formation vom oberen Teil der
Verrohrung bzw. des Futterrohres, die ein permanentes
Saugrohr oder ein Durchstich-Saugrohr aufweist und
Strömungsverbindungen für die Verrohrung zum Einspritzen
von Chemikalien aufnimmt. Auf diese Weise ist ein sehr
wirksames System zur Zirkulation und Umwälzung von
Chemikalien, speziell von Schwefellösungsmitteln in die
Bohrlochkonfiguration integriert, die es gestattet, die
Abscheidung von Schwefel zu verhindern, oder die die
Einspritzung einer Chemikalie oder eines
Chemikaliengemisches entlang des oder in den
perforierten Bereich gestattet, wenn dies erforderlich
ist. Die Chemikalienmischung kann eine oder mehrere der
nachfolgenden Komponenten enthalten:
Schwefellösungsmittel, Korrosionsverhinderer,
Hydrattemperaturabsenkungsmittel.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die
Strahlpumpe Teil einer doppelten bzw. dualen
Bohrloch-Verrrohrungskonfiguration. Ein Rohrabschnitt ist
für die Produktion bzw. Förderung (Strahlpumpen)
vorgesehen und würde aus einem Paar paralleler oder
konzentrischer Rohrstränge bestehen. Der zweite oder
Hilfsrohrabschnitt ist für eine multifunktionale
Verwendung gedacht, typischerweise für die Erhitzung des
Bohrloches und könnte aus einem einzigen Rohrstrang oder
einem Paar Rohrstränge bestehen, die konzentrisch oder
parallel angeordnet sind. Dieses System kann an jede Art
von Bohrlochausrüstung angepaßt werden, wie z. B. eine
Futterrohrbohrung, eine offene Bohrung, eine vertikale,
geneigte oder horizontale Bohrung. Typische Förder- bzw.
Produktionsprobleme, wie z. B. Schwefelabscheidung,
Hydratbildung und Korrosion werden vermindert oder ganz
beseitigt. Es gestattet die Anwendung
verschiedenartigster Techniken, wie z. B. der
bodenseitigen Bohrlocherhitzung anstelle der
herkömmlichen Oberflächenerhitzung, natürliche
Abströmung des Fördergutes, künstliche Hubförderung und
vollständige Tiefenzirkulation von unterschiedlichen
heißen Fluiden und Lösungsmitteln, eine zyklische,
intermittierende oder pulsierende Produktion und
Förderung verbunden mit Anregungstechniken, wie z. B.
Säureanreichern, Brechen,
Einspritzen von heißen Fluiden in die Formation oder
eine Kombination dieser Techniken sowie
Aufrechterhaltung des Lagerstätten- bzw.
Reservoirdruckes für einen höheren Ausbeutefaktor. Im
Rahmen dieses Systems können Reservoirfluide durch
Erhöhen der Boden-Bohrlochtemperatur durch die Anwendung
eines beheizten Bohrloches gefördert
werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte eine
elektrische Beheizung durch Heizeinrichtungen, die durch
Kabel mit Energie versorgt werden oder einen
konzentrischen Rohrstrang angewandt werden, der eine
Bohrung mit einem elektrischen Schaltkreis bildet. Auf
diese Weise wird die Bohrloch-Fluidtemperatur erhöht
werden, ohne daß der übliche separate Heizstrang
erforderlich ist. Das Heizsystem sollte zusätzliche
Wärme erzeugen, um die Fluide in dem Temperaturbereich
zu halten, der in Übereinstimmung mit der Löslichkeit
des Schwefels und dem Phasenverhalten bzw. der
Phasenumwandlung für das jeweils spezielle
Bohrungs-Lagerstättensystem gewählt wurde (vgl. auch die
Beispielskurven b′ und c in Fig. 1).
Um die Rolle des Temperaturprofiles bzw. der
Temperaturverteilung in dem Bohrungs-Reservoir-System zu
verstehen, ist es nötig darauf hinzuweisen, daß unter den
Faktoren, die für die Schwefellöslichkeit eine Rolle
spielen, die Temperatur insofern bedeutend ist, als
höhere Temperaturen die Löslichkeit des Schwefels in der
H₂S-Fraktion des geförderten Fluides
erhöhen. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß
dann, wenn die Temperatur des Fluides oberhalb des
Schmelzpunktes des Schwefels liegt, wobei sich dies mit
der Fluidzusammensetzung ändert, eine Schwefelabscheidung
in flüssiger Form auftreten kann. Ein Bohrloch-Heizprozeß
für Hydrogensulfid-Fluide, die dem Problem der
Schwefelablagerung und/oder Fördergeschwindigkeiten
infolge der hohen Viskosität des Bohrungsfluides
ausgesetzt sind, könnte die Bildung von festem Schwefel
verhindern und die Viskosität des flüssigen Schwefels
innerhalb bestimmter Temperaturbereiche vermindern.
Außerdem könnten Bohrloch-Heizeinrichtungen, die in
geeigneter Weise innerhalb der Bohrung verteilt bzw.
angeordnet sind die Hydratbildung verhindern. Dieses
System gestattet es für die Erhitzung des Lagerstätten-
bzw. Reservoirbereiches benachbart zu der Bohrlochbohrung
mit Heizeinrichtungen zu beheizen, die im Stand der
Technik bekannt sind. Die Bohrlochsohlenheizung könnte mit
Perioden der Einspritzung, der Förderungsunterbrechung
oder einer pulsierenden Förderung kombiniert werden,
wobei kurze Perioden der Einspritzung oder Förderung die
Stopperioden unterbrechen.
Die Erlangung der Betriebsdaten, des technologischen
Hintergrundes und der Ermittlung der speziellen Parameter
für die Realisierung der Erfindung und ihrer Anwendung
schließen das Studium des Phasenverhaltens bzw. der
Phasenumwandlung für die vorerwähnten Fluide sowie
weitere Kenntnisse ein, wie z. B. betreffend: die
Schwefellöslichkeit, die Schwefellösungsmittel, die
Hydratbildung, die Korrosion, die
Rohrströmungsverhältnisse, die künstliche Hubförderung,
die Verrohrung und die Futterrohrauskleidung des
Bohrloches und die Optimierung der
Verarbeitungsausrüstungen an der Erdoberfläche für die
betreffenden Bedingungen, einschließlich des
Temperatureinflusses der Heizsystemoptimierung, der
Kernverschiebung, der rechnerischen Simulation der
Leistungsfähigkeit des Reservoirs bzw. des
Lagerstättenvorrates und der
Druckaufrechterhaltungsverfahren ebenso wie die
zugehörigen Gesichtspunkte, die normalerweise bei der
Ausarbeitung einer Ausbeutungsstrategie für ein Reservoir
bzw. eine Lagerstätte dieses Types berücksichtigt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der vorstehenden
Ausführungsbeispiele und der Zeichnungen
näher erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 ein dimensionsloses Druck-/Temperatur-Diagramm,
das die verschiedenen Druck-/Temperatur-Kurven für
Hydrogensulfidfluide zeigt, die aus einem unterirdischen
Reservoir an die Erdoberfläche gefördert werden.
Beispielhaft ist auch eine Phaseneinhüllende für ein
typisches Hydrogensulfid-Reservoirfluid in Abhängigkeit
von möglichen Druck- und Temperatur-Bedingungen am
Bohrungskopf für ein entsprechendes Produktions- bzw.
Förderverfahren gezeigt. Die Phaseneinhüllende für den
Zweiphasenbereich wird durch die Siedepunktkurve und die
Taupunktkurve bestimmt.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer
Bohrloch-Verrohrungskonfiguration, die in der Bohrung TGS
Panther River 5-23-30-11 W5M 1962-23 verwendet wurde, um
die Bohrung nach dem Stand der Technik herzustellen.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer
Bohrloch-Verrohrungskonfiguration nach einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4A, 4B, 4C, 4D und 4E eine Reihe von schematischen
Darstellungen, die die Anordnung einer
Gegenstromstrahlpumpe in konzentrischen und parallelen
Verrohrungskonfigurationen mit und ohne
Chemikalieneinspritzung in den unteren Bereich eines
Bohrloches zeigt.
Fig. 4F eine Einzelheit betreffend einen Längsschnitt im
Bereich einer Strahlpumpe der Verrohrungsanordnung gemäß
Fig. 4E.
Fig. 5 ein Blockschaltbild betreffend die Ausrüstungen an
der Erdoberfläche und ein Verfahren für die
Konditionierung von geförderten bzw. erzeugten
Hydrogensulfid-Reservoirfluiden, um diese als
Strahlpumpen-Arbeitsfluid oder Schwefellösungsmittel
wiederzuverwenden und diese wieder in ein Bohrloch, das
erfindungsgemäß ausgerüstet ist, einzuspritzen.
Fig. 6A und 6B schematische Darstellungen weiterer
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die die
Ausgestaltung des Bohrloches mit und ohne
Chemikalieneinspritzung in das Bohrloch zeigen, wobei
eine Gegenstrom-Strahlpumpe in einer konzentrischen
Verrohrungskonfiguration angeordnet ist und eine durch
eine elektrische Leitung mit Energie versorgte
elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung in dem Rohrende
eines konzentrischen Hilfsrohrstranges angeordnet ist.
Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E eine Reihe schematischer
Darstellungen, die die Anordnung einer
Gegenstrom-Strahlpumpe in einer konzentrischen Verrohrung
zeigen mit einer oder mehreren elektrischen
Heizeinrichtungen im Bohrungsendbereich, die in dem
Produktions- bzw. Förderrohrstrang oder in dem Rohrende
eines konzentrischen Hilfsrohrstranges angeordnet sind
und durch eine elektrische Schaltung mit Energie versorgt
sind, die zwischen den konzentrischen Verrohrungssträngen
angeordnet bzw. ausgebildet ist, zeigen.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das Hauptausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
baut auf der Verwendung eines Strahlpumpsystems auf, das
im praktischen Einsatz in der Bohrung 5-23-30-11 W5M
Panther River erprobt wurde und das die Produktion bzw.
Förderung des Reservoirfluids gestattete, das 28% H₂S
sowie weitere Bestandteile enthielt, wie sie in der
Beschreibungseinleitung erläutert wurden. Wie ebenfalls
eingangs erwähnt, konnte jedoch diese Bohrung,
ausgerüstet nach dem Stand der Technik, nicht
kontinuierlich arbeiten.
Gemäß Fig. 3 wurde erfindungsgemäß die Bohrung unter
praktischer Anwendung einer Strahlpumpeneinrichtung wie
folgt ausgerüstet:
- - einer konzentrischen, doppelten Rohrkonfiguration mit einer Innenverrohrung 3 mit einem Durchmesser von 60,3 mm und einer äußeren Verrohrung 9 mit einem Durchmesser von 101,6 mm,
- - einer Bohrungs-Dichtungsanordnung 10 mit einer Permanentdichtung 10 für getrennte Fluidkanäle für die Produktion bzw. Förderung sowie für die Einspritzung, die es gestatten, durch die Dichtungsanordnung eine kontinuierliche chemische Einspritzung vorzunehmen, wobei das Packer-Endrohrstück so angeordnet ist, daß die eingespritzten Chemikalien quer durch die Förder- bzw. Produktionszone 1 geführt werden, wobei sie sich mit den geförderten, bzw. erzeugten Fluiden vermischen,
- - einem gekapselten Rohr 13 für die Einspritzung von Chemikalien, das an dem äußeren Verrohrungsstrang mit zwei unabhängigen Leitungen angebracht ist, eine Leitung 13 für die chemische Einspritzung (Schwefellösungsmittel/Korrosionsverhinderer) und die zweite Leitung für die Überwachung des Bohrlochsohlendruckes, wobei beide Leitungen mit einem Einspritzkopf für die Chemikalien an der Packer- bzw. Dichtungsanordnung verbunden sind, so daß die Funktion jeder Leitung gewechselt werden kann,
- - einer Strahlpumpenanordnung, bestehend aus einer Bohrlochsohlen-Strahlpumpe 4, betätigt durch ein Arbeitsfluid, das in den Ringraum zwischen dem 60,3-mm- Rohrstrang 3 und dem 101,6-mm-Rohrstrang eingespritzt wird und mit einer Ausrüstung an der Erdoberfläche für die Trennung des Arbeitsfluides von den Reservoirfluiden und für die Wiedereinspritzung des Arbeitsfluides. Ein aufrechtstehendes bzw. Permanentventil 12 ist unterhalb der Strahlpumpe 4 eingesetzt, um es den Fluiden der Formation zu gestatten, in der Verrohrung aufzusteigen und zugleich eine Abwärtsströmung sämtlicher Fluide zu verhindern. Die Reservoirfluide werden durch die Wirkung des Arbeitsfluides in die Strahlpumpe gezogen und aus der Strahlpumpe 4 mit erhöhtem Druck ausgestoßen.
- - Das Arbeitsfluid wurde erhitzt, um eine Hydratbildung zu verhindern und um einen Heizstrang zu ersetzen. Unterschiedliche Antriebs- bzw. Arbeitsfluide wurden verwendet, wie: Kondensat, Dimethyldisulfid (DMDS) und ein Gemisch dieser beiden Komponenten. Die erfindungsgemäße Ausführungsform umfaßt ferner Korrosionsüberwachungsvorrichtungen in Form von zwei Sätzen von Korrosionskörpern, einer unterhalb des Permanentventiles 12 angebracht, der andere an der Erdoberfläche installiert und mit elektronischen Sensoren für die Korrosionsauffassung. Die Korrosionskörper, die verwendet wurden, waren 20 mm × 50 mm × 5 mm Teile des Rohrmaterials, die an Körperhaltern befestigt waren, die aus der Bohrung entnommen werden konnten. An der Erdoberfläche wurde eine Ausrüstung für die Trennung und analytische Erfassung bzw. Messung der verschiedenen Fluidkomponenten verwendet.
Infolge der entfernten Anordnung der Bohrung war ein
unterirdisches Sicherheitsventil (SSSV) nicht
erforderlich, jedoch könnte ein unterirdisches
Sicherheitsventil entweder vom Kugelventiltyp oder vom
Ventilklappentyp in dem Rohrsystem zwischen der
Strahlpumpe 4 und der Stelle installiert werden, an der
die Fluide bei 1 aus der Formation in die Verrohrung
eintreten. Die Entscheidung, ob ein Sicherheitsventil
verwendet wird oder nicht, wäre auf der Grundlage
spezieller Sicherheitserfordernisse und der
Regelungsanforderungen zu treffen.
Mit der Strahlpumpeneinrichtung 4 nach der vorliegenden
Erfindung konnte die Bohrung kontinuierlich über einen
Zeitraum von 21 Tagen planmäßig betrieben werden, wobei
dieser Zeitraum eine Entgasungs- bzw. Reinigungsperiode
enthielt, in der beträchtliche Wassermengen erzeugt bzw.
gefördert wurden. Die Gasförderung variierte von 40 000
bis 80 000 SCM (Standard m³) pro Tag mit einem
Spitzenwert der Erzeugungsmenge von 104 000 SCM/Tag,
abhängig vom ausgewählten Druck am Kopf des Bohrloches.
Temperaturen am Bohrungskopf von 30°C bis 35°C wurden
aufrechterhalten.
Die Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Strahlpumpeneinrichtung ist eine bisher nicht erreichte
technische Lösung, die zum erstenmal die Erzeugung bzw.
Förderung von saurem bzw. schwefelhaltigem Gas mit einer
hohen Hydrogensulfidkonzentration, Kohlendioxid, Methan
und Stickstoff ermöglicht, bei dem das Phänomen der
Schwefelablagerung eine bedeutende Rolle spielt.
Die Strahlpumpe 4 arbeitet nach dem Venturi-Prinzip. Die
Venturi-Düse der Strahlpumpe 4 wird dadurch betrieben,
daß das Antriebs- bzw. Arbeitsfluid durch eine Düse und
in einen Kanal eingespritzt wird, um sich mit den Fluiden
zu vermischen, die aus der Formation erzeugt bzw.
gefördert werden. Das Steuer- bzw. Arbeitsfluid strömt
mit einer hohen Geschwindigkeit durch den Mischkanal und
veranlaßt den Aufbau eines niedrigen Druckes bzw.
Unterdruckes, der die erzeugten bzw. zu fördernden Fluide
ansaugt. Das Arbeitsfluid behält eine hohe
Geschwindigkeit bei, wenn es durch die Engstelle 43 (Fig. 4F)
strömt und reißt die erzeugten bzw. zu fördernden
Fluide mit und vermischt sich mit ihnen. Die vermischten
Fluide verlassen die Engstelle 43 mit hoher
Geschwindigkeit und treten in einen Diffusor 44 ein. Die
Fluide verlangsamen sich, wenn sie sich durch den
Diffusor bewegen und nehmen einen Druck entsprechend der
Bernoulli′schen Gleichung an. Die Strahlpumpe 4, die in
dem praktischen Test verwendet wurde, war die größte
Strahlpumpe, die innerhalb des ausgewählten Rohrs 4
eingesetzt werden konnte. Der maßgebende
Gestaltungsfaktor für die Verwendbarkeit einer
Strahlpumpe für saures Gas bzw. schwefelhaltiges Gas ist
das Verhältnis der Düsenfläche zum Querschnitt der
Engstelle.
Ein Flächenverhältnis von Düse zu Engstelle von 0,4 wurde
verwendet. Düsen- und Engstellenkombinationen mit einem
größeren Düsen-/Engstellen-Verhältnis von bis zu 0,517
können üblicherweise für eine hohe Wirksamkeit verwendet
werden, jedoch ist der Bereich der Effizienz bzw. hohen
Effektivität eng und begrenzt den Arbeits- bzw.
Einsatzbereich der Pumpe. Düsen-/Engstellen-Kombinationen
mit einem kleineren Verhältnis von Düsen- zu
Engstellenfläche wie 0,144 können verwendet werden und
arbeiten in einem breiten Bereich von Einsatzbedingungen,
die Spitzeneffizienz kann jedoch bei etwa 8% liegen.
Eine ökonomische Strahlpumpenanwendung erfordert eine
Maximierung der Durchförderung von Reservoirfluiden und
eine Minimierung der Menge oder des Druckes an
Arbeitsfluid-Einspritzung. Im Ergebnis dessen ist nach
Abschluß der Feldversuche festgestellt worden, daß ein
höherer Durchsatz an Reservoirfluiden durch die
Strahlpumpe höhere Arbeitsfluid-Umwälzgeschwindigkeiten
bzw. -mengen erfordert. Höhere
Arbeitsfluid-Zirkulationsgeschwindigkeiten verursachen
extreme Druckanstiege, wenn das Arbeitsfluid durch die
Düse 42 (Fig. 4F) der Strahlpumpe 4 strömt. Daher sollte
die Düse 42 der Strahlpumpe 4 so groß wie praktisch
möglich sein, wobei zu berücksichtigen ist, daß der
Durchmesser der Engstelle 43 und des Diffusers 44
vergrößert werden muß, um das Flächenverhältnis zwischen
der Düse und der Engstelle in dem vorerwähnten Rahmen zu
halten. Es wird gefunden, daß die Maximalgröße des
Diffusers 44 durch die Größe des Rohres begrenzt ist, die
ihrerseits durch die Größe des Futterrohres 2 in der
Bohrung bzw. die Bohrungswandung oder durch die Größe der
Ausrüstung, die in dem Futterrohr bzw. innerhalb der
Bohrungswandung installiert werden muß, begrenzt ist.
Während der Feldversuche wurde ein Kondensatöl als
Arbeitsfluid verwendet. Das Kondensatöl arbeitete
angemessen, war jedoch geringfügig kompressibel.
Inkompressible Fluide arbeiten besser für den Zweck als
Arbeitsfluide als dies bei kompressiblen Fluiden der Fall
ist. Fluid mit einem hohen Schwefel-Wasserstoffanteil
bzw. Hydrogensulfidanteil ist ausreichend inkompressibel,
wenn das Fluid, das durch die Strahlpumpe 4 strömt, in
einem Druck- und Temperaturregime außerhalb des
Zweiphasenbereiches und oberhalb des kritischen
Kondensationsdruckes (Fig. 1) gehalten wird.
Eine Vielzahl von Fluiden und Gemischen kann als
Energie- bzw. Arbeitsfluid für die Strahlpumpe 4 verwendet
werden. Einige mögliche Arbeitsfluide sind Wasser,
Kohlenwasserstoffgemische, Leichtöle,
Kohlenwasserstoffkondensat, Alkohole, konditionierte bzw.
vorbehandelte Hydrogensulfid-Reservoirfluide und
spezielle Schwefellösungsmittel, wie z. B.
Dimethyldisulfid (DMDS) oder andere Dialkyldisulfide.
Einige dieser Fluide, die als Arbeitsfluid ausgewählt
werden können, oder diesem zugefügt werden können,
enthalten Hydrattemperaturerniedriger,
Korrosionsinhibitoren bzw. -verzögerer, Benetzungsmittel
bzw. oberflächenaktive Substanzen,
viskositätsreduzierende Mittel und spezielle
Schwefellösungsmittel, wie z. B. Dimethyldisulfid (DMDS)
oder andere Dialkyldisulfide. Unabhängig davon, was für
ein Arbeitsfluid gewählt wird, sollte dieses frei von
Teilchen oder Ablagerungen sein, die sich innerhalb des
Einspritzkanals oder der Düse 42 der Strahlpumpe 4
ablagern könnten.
Bei der Auswahl eines Arbeitsfluides, insbesondere von
Leichtölen, ist es wichtig, die Schwefeltrageigenschaften
und -fähigkeiten sowie das Phasenverhalten bzw. die
Phasenumwandlung des neuen Fluides, das entsteht, wenn
das Arbeitsfluid mit den erzeugten bzw. zu fördernden
Hydrogensulfid (Schwefelwasserstoff) enthaltenden
Reservoirfluiden vermischt wird. Die geeigneten
Arbeitsfluide haben die Fähigkeit, den Schwefel in Lösung
gehen zu lassen und ihn auf diese Weise zu tragen oder
die helfen, jedweden abgeschiedenen Schwefel in der Art
einer Aufschlämmung oder einer wäßrigen Emulsion zur
Erdoberfläche zu tragen. In einigen Anwendungen kann das
Arbeitsfluid so gewählt werden, daß die Phasentrennung
des Mischfluides, die auftritt, wenn bei bestimmten
Druck- und Temperaturparametern bzw. -bedingungen das
Fluidgemisch in den Zweiphasenbereich eintritt, eine
flüssige Fraktion bildet, die besonders reich an
Hydrogensulfid bzw. Schwefelwasserstoff ist, derart, daß
die Schwefeltragfähigkeit des neuen Gemisches die
Gesamt-Schwefeltragfähigkeit des Arbeitsfluides und der
Hydrogensulfid enthaltenden Reservoirfluide vor dem
Vermischen übersteigt. Das Phasenverhalten bzw. die
Phasenumwandlung des Mischfluides ist ebenfalls wichtig,
da es die zu erwartenden Korrosionsmechanismen
beeinflußt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer
Strahlpumpanordnung können Fluide aus der Formation, die
einen hohen H₂S-Anteil aufweisen, an der Erdoberfläche
behandelt und konditioniert werden, so daß elementare
Schwefel und einige leichte Kohlenwasserstoffe entfernt
werden. Das aufbereitete Formationsfluid wird
anschließend in das Bohrloch nach unten rezirkuliert, um
als Arbeitsfluid oder als Schwefellösungsmittel verwendet
zu werden. Die Verwendung von Wasser als Arbeitsfluid
kann für einige spezielle Anwendungen erwogen bzw.
vorgesehen werden, wenn geeignete Materialauswahl- und
Korrosionspassivatorprogramme verfügbar sind.
Die Vorteile des vorerwähnten Strahlpumpensystems, die in
einem Feldtest durch CEL untersucht wurden, bestehen in
folgendem:
- - In der Bohrung können vollständige Fluide einschließlich neutralisierender Fluide, schwere Lösungsmittel, die mit gelöstem Schwefel belastet sind und Arbeits- bzw. Energie- oder Steuerfluide, die einen hydrostatischen Druck, der höher als der Strömungsdruck an der Bohrungssohle ist, ausüben, aus der Bohrung nach oben gefördert werden.
- - Der Druck und die Temperatur der erzeugten bzw. geförderten Fluide, die Schwefelwasserstoff bzw. Hydrogensulfid enthalten, kann in dem Rohr erhöht werden und somit kann die Schwefeltragfähigkeit der Reservoirfluide erhöht werden, wodurch eine Schwefelablagerung und ein Verstopfen in dem Rohr vermieden wird.
- - Durch Erhitzen des Arbeitsfluides wurde die Hydratbildung beseitigt und ein Heizstrang war nicht erforderlich.
- - Die Verwendung eines unabhängigen, gekapselten Rohres für die Einspritzung von Chemikalien erlaubt eine ideale Dosierung und Einbringung von Schwefellösungsmitteln und von Korrosionspassivatoren im Bereich der Perforationen zur Einströmung der Reservoirfluide.
- - Die Anwendung einer unabhängigen Bohrloch-Drucküberwachung erlaubt eine kontinuierliche Überwachung der Bohrung während der Förderung.
- - Die gezielte Anordnung des Saugrohres bzw. Anschlußrohrstückes am Boden der Produktionszone und die Einspritzung des Lösungsmittel-/Passivatorgemisches an der Oberseite der Produktionszone stellt sicher, daß alle Perforationen angemessen gewaschen werden und für die Produktion offen sind, so daß eine Schwefelablagerung in diesem Bereich vermieden wird.
- - Durch die hydrostatische Säule aus Arbeitsfluid in der Bohrung und durch die Möglichkeit der Umwälzung des Arbeitsfluides, um Gas aus dem Rohr herauszutreiben, wird eine wirksame Steuerung sichergestellt.
- - Die Umwälzung des Arbeitsfluides führt zu einem Stützsystem für die Entfernung jedweden Schwefels, der aus den Reservoirfluiden in dem Rohr ausgefallen sein könnte.
Alternative Bohrlochkonfigurationen für Bohrungen, die
mit der Strahlpumpeneinrichtung nach der vorliegenden
Erfindung ausgebeutet werden sollen, sind in Fig. 4A, 4B,
4C, 4D und 4E wie folgt dargestellt:
- - Fig. 4A zeigt ein Strahlpumpensystem in einer konzentrischen Rohrkonfiguration ohne Rohr für die Einspritzung von Chemikalien,
- - Fig. 4B zeigt ein Strahlpumpensystem in einer konzentrischen Rohrkonfiguration mit einem Rohr für die Einspritzung von Chemikalien,
- - Fig. 4C zeigt ein Strahlpumpensystem mit einer parallelen Rohrkonfiguration ohne chemische Einspritzung,
- - Fig. 4D zeigt ein Strahlpumpensystem mit paralleler Rohrkonfiguration mit chemischer Einspritzung, und
- - Fig. 4E zeigt ein Strahlpumpensystem mit paralleler Rohranordnung und mit einem Arbeitsfluidbypass.
Die Einspritzung von Chemikalien über eine unabhängige
Chemikalien-Einspritzleitung kann für verschiedenste
Zwecke einschließlich der Einspritzung von
Hydrattemperaturerniedrigern, Korrosionspassivatoren,
Schwefellösungsmitteln und für eine
Bohrungsdrucküberwachung durch ein inertes Gas (Edelgas)
in der Art eines Perlrohres verwendet werden. Wenn die
Leitung zur Einspritzung von Chemikalien für die
Einspritzung eines Schwefellösungsmittels verwendet wird,
führt diese Leitung zu einem zusätzlichen Verfahren bzw.
einer Ergänzung des Verfahrens zur Verhinderung der
Schwefelablagerung. Dies ist insbesondere nützlich
während eines Anfahrens der Bohrung, der Reinigung und
weiterer flüchtiger bzw. vorübergehender
Strömungsbetriebszustände. Diamethyldisulfid (DMDS) wurde
als hervorragendes Schwefellösungsmittel vorgestellt, das
geeignet ist, über ein Chemikalien-Einspritzsystem
eingespritzt zu werden, wenn es mit einem geeigneten
Korrosionspassivator (Inhibitor) vermischt wurde. Andere
Dialkyldisulfide können ebenfalls als
Schwefellösungsmittel verwendet werden.
Die Leitung bzw. das Rohr 13 für die Einspritzung von
Chemikalien kann aus miteinander verschraubten
Rohrsektionen bestehen, die miteinander verbunden sind,
um sich von der Erdoberfläche bis auf das Niveau des Packers
bzw. der Ringdichtung 10 zwischen dem Mantel bzw.
Futterrohr 2 und der Verrohrung (3, 9) zu erstrecken oder
es kann aus einem kontinuierlichen Rohr bestehen.
Üblicherweise haben die miteinander verschraubten
Rohrsektionen einen Außendurchmesser, der 19 mm
übersteigt. Das durchgehende Rohr 13 hat üblicherweise
einen Außendurchmesser von 19 mm oder weniger. Wenn dies
gewünscht wird, kann mehr als ein Strang eines
kontinuierlichen Rohres 13 für die Injektion von
Chemikalien in der Bohrung installiert werden. Mehrere
Stränge kontinuierlicher chemischer Einspritzrohre können
gekapselt in einem Mantel bzw. in einer Umhüllung aus
Elastomeren bzw. aus Kunststoff angeordnet werden. In
jedem Fall sollte sich der unabhängige Kanal für die
Einspritzung von Chemikalien durch die Ringdichtung 10
zwischen dem Rohrmantel 2 und dem Rohr 9 hindurch
erstrecken. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die Chemikalieneinspritzung so ausgelegt, daß die
Chemikalien in einer Weise kanalisiert werden, daß sie den
gesamten produktiven Bereich 1 überdecken, um die
Chemikalien mit dem Hydrogensulfid bzw.
Schwefelwasserstoff enthaltenden Reservoirfluiden zu
vermischen, bevor ein Eintritt in das Saugrohr bzw. das
Rohrendstück 8 erfolgt. Die Anwendung der Erfindung
umfaßt auch die Behandlung bzw. Konditionierung der
Fluide der Formation aus saurem Gas bzw. schwefelhaltigem
Gas, für die Zwecke der Wiedereinspritzung in die Bohrung
als Strahlpumpen-Antriebs/Arbeitsfluid und/oder
Schwefellösungsmittel, obwohl die Anwendung der Erfindung
nicht hierauf beschränkt ist.
Das Ziel des Behandlungsschrittes bzw. der
Konditionierstufe besteht darin, den Schwefel aus den
Bohrungsfluiden zu entfernen, um ein entschwefeltes hoch
H₂S-konzentriertes Fluid in die Bohrung zu rezyklisieren
und ein saures Gas bzw. schwefelhaltiges Gas zu erzeugen,
das für die wirtschaftliche Verarbeitung bzw. Verwendung
geeignet ist.
Bohrungen, die Hydrogensulfid bzw. Schwefelwasserstoff
und Schwefel, der physikalisch gelöst, chemisch gebunden
oder als elementarer Schwefel in festem oder flüssigem
Zustand existent ist, enthalten, und die nach der
vorliegenden Erfindung ausgerüstet sind, erfordern große
Mengen entschwefelter Hochhydrogensulfide als
Schwefellösungsmittel, und benötigen einen Recycling-
bzw. Aufarbeitungsprozeß für das Reservoirfluid. Ein
Beispiel eines solchen Recyclingverfahrens für das
Reservoirfluid, und zwar für ein Reservoir bzw. eine
Lagerstätte, die 90% H₂S enthält, ist in Fig. 5 gezeigt.
Der Recyclingprozeß bzw. das Aufarbeitungsverfahren
arbeitet wie folgt:
- - Die erzeugten Fluide verlassen den Bohrungskopf und gehen durch einen Drosselungs-Baderhitzer hindurch,
- - Die Fluide werden erwärmt und entspannt,
- - Die Fluide strömen zu einem Behandlungskessel, der bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Schwefel betrieben wird und mit einem Druck, der ausreichend niedrig ist, um den Schwefel aus dem Gas austreten zu lassen,
- - der flüssige Schwefel wird aus dem Behandlungskessel entfernt, durch einen Entgaser hindurchgeführt und als elementarer Schwefel in flüssiger oder fester Form gespeichert. Das Gas, das aus dem Entgaser entnommen wird, wird durch einen Verdichter hindurchgeführt, um auf den Leitungsdruck aufgeladen bzw. verdichtet zu werden, wie dies erforderlich ist.
- - Das entschwefelte saure Gas, das als Antriebs- bzw. Arbeitsfluid für die Strahlpumpe 4 oder als Schwefellösungsmittel verwendet werden soll, wird aus dem Behandlungskessel abgezogen, durch eine Kühleinrichtung hindurchgeführt und zu einer Pumpe geleitet. Die Pumpe erhöht den Druck des entschwefelten sauren Fluides auf ein Niveau, das für die Einspritzung in die Bohrung als Arbeitsfluid oder Schwefellösungsmittel geeignet ist.
- - Der restliche Anteil an entschwefeltem Sauergas wird aus dem Behandlungskessel durch eine separate Leitung abgezogen, durch eine Drosselung für eine Druckverminderung auf den Leitungsdruck hindurchgeführt und wird zu einem Gaswerk oder einer anderen Einrichtung abgeleitet.
Der Betriebsdruck des Behandlungskessels bzw. -behälters
sollte unter Berücksichtigung des Phasenverhaltens bzw.
der Phasenumwandlung und der Schwefeltragkapazität der
Reservoirfluide ebenso wie unter Berücksichtigung des
Druckes im Bohrungskopf, des Leitungsdruckes
(Rohrleitungsdruck) und des Wiedereinspritzdruckes
optimiert werden. Die Entschwefelung der erzeugten bzw.
geförderten Formationsfluide wird noch vollständiger,
wenn der Behandlungskessel auf einem niedrigen Druck
betrieben wird und auch die Möglichkeit bzw. das
Potential weiterer Schwefelausfällung in der Rohrleitung
dieser Ausrüstung vermindert wird. Eine nahezu 100%ige
Entschwefelung des Gases ist jedoch unter
Berücksichtigung und in Abhängigkeit des jeweils
ursprünglichen Schwefelsättigungsniveaus für eine
adäquate Leistungsfähigkeit als Schwefellösungsmittel
oder um weitere Schwefelausfällungen in dem Rohrsystem zu
beseitigen, nicht erforderlich.
Ein Betrieb des Behandlungskessels bzw. -behälters bei
hohem Druck und eine hiermit verbundene Erreichung einer
nur Teilentschwefelung der geförderten Bohrungsfluide hat
den Vorteil der Beibehaltung eines hohen Druckes zur
Förderung innerhalb des Rohrsystems und zur Verminderung
des Druckanstieges, der zwischen der Einspritzpumpe,
verbunden mit der Bohrung und der Bohrung erforderlich
ist. Die Vorteile der Konservierung des Druckes des
entschwefelten Hoch-Hydrogensulfidfluides müssen mit der
Zunahme der Einspritzgeschwindigkeiten und -mengen des
Schwefellösungsmittels und der Zunahme des Risikos von
Schwefelausfällungen für die jeweils spezifischen
Bohrungsparameter miteinander verglichen bzw.
gegeneinander abgewogen werden, um den bevorzugten
Betriebsdruck für den Behandlungskessel auszuwählen.
Die Behandlung bzw. Konditionierung der
Sauergas-Formationsfluide für die Wiedereinspritzung in
eine Bohrung als Arbeits- bzw. Antriebsfluid einer
Strahlpumpe oder als Schwefellösungsmittel, wie oben
beschrieben, ist für eine Bohrung mit jedweder
H₂S-Konzentration anwendbar. Sie ist jedoch am
leichtesten ausführbar, wenn die H₂S-reiche flüssige
Phase ohne Abkühlung des Fluids auf eine Temperatur
unterhalb der Umgebungstemperatur oder der
Hydrattemperatur für das Fluid erhalten werden kann.
Üblicherweise ist der Behandlungsprozeß bzw.
Konditionierungsprozeß akzeptabel für Sauergas-Bohrungen
mit einem H₂S-Abteil, der 50% übersteigt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
zumindest eine im unteren Bereich des Bohrloches
befindliche Bohrloch-Heizeinrichtung einbezogen, die
entweder in dem Produktions- bzw. Förderrohr oder in
einem Hilfsrohr parallel zu dem Produktions- bzw.
Förderrohr angeordnet ist. Entsprechende Ausgestaltungen
sind in den Fig. 6A bis 7E dargestellt.
Die Vorteile einer Heizquelle in der Bohrung,
insbesondere in deren unterem Endbereich, sind
folgende:
- - Beseitigung der Notwendigkeit, einen kurzen oder langen, herkömmlichen Heizstrang und zugehörige Ausrüstungen an der Oberfläche für eine Heißfluid-Umwälzung vorzusehen,
- - Beseitigung der Notwendigkeit, große Mengen von Heißfluiden umzuwälzen, mit denen beabsichtigt wird, den elementaren Schwefel zu lösen und die Schwefelablagerung zu vermindern,
- - beträchtliches Vermindern der Anforderungen an Lösungsmittel, die einen Hauptkostenpunkt bei der Förderung bzw. Produktion bilden und Möglichkeit, die Notwendigkeit für ein Lösungsmittel in einigen Fällen ganz zu beseitigen (einschließlich der Beseitigung des Schwefellösungsmitteltransportes, der Einspritzung und der Regeneration),
- - Beitrag zu einer optimalen Verfahrensführung für die Förderung bzw. Produktion durch Erwärmen des erzeugten bzw. geförderten Fluides auf eine vorbestimmte Temperatur,
- - Möglichkeit der Beheizung der Bohrung vor der Produktion bzw. Förderung und/oder Möglichkeit intermittierender Heizung bzw. Produktion (Förderung), wenn erforderlich,
- - Zuführung von Wärme zu dem Produktionsbereich bzw. Einförderbereich 1 während der Förderung bzw. Produktion, während der Anregung, während der Einspritzung, während einer Unterbrechung oder einer gepulsten Unterbrechung und in jedem Betriebszustand, wenn es erforderlich ist,
- - Wegfall spezieller Anforderungen an den Ringraum, der somit mit einem geeigneten Passivatorfluid oder mit Stickstoff gefüllt werden kann, welcher als Wärmeisoliermittel für den Rohrstrang verwendet werden kann oder für die Hubförderung des Gases oder andere künstliche Hubsysteme verwendet werden kann, die ein umgewälztes Fluid erfordern.
Bei einer Bohrlochbeheizung unter Verwendung eines
elektrischen Kabels sind die Heizeinrichtungen vom
Kabeltyp aufnehmbar und in ein Sitzprofil eingesetzt, daß
in dem Hilfsrohr installiert ist. Die
Bohrlochheizeinrichtungen können jederzeit mit einem
Kabel verbunden sein, das in dem Hilfsrohrstrang verläuft
und können vollständig von dem Hydrogensulfidfluid
isoliert sein. Bohrlochkonfigurationen, die
Heizeinrichtungen vom Kabeltyp verwenden, sind in
Verbindung mit einer Strahlpumpe 4 in den Fig. 6A und 6B
dargestellt.
Bei dieser Art der Bohrlochbeheizung kann der vorerwähnte
Hilfsrohrstrang verwendet werden für:
- - Die Einspritzung eines beliebigen Materials, um Schwefel zu lösen, für die Abschwächung der Hydratbildung und für die Korrosionsbekämpfung; ein oder mehrere Seitentaschenmantelrohre bzw. Futterrohre könnten eingesetzt werden, um die gleichzeitige Einspritzung von Fluiden und die Beheizung zu gestatten, wenn erforderlich,
- - die Beobachtung/Überwachung der Bohrlochsohlenbedingungen, wie z. B. Druck, Temperatur und Dichte,
- - die Wartung des elektrischen Kabels, ohne das Herausziehen des Rohres,
- - die Zirkulation und Neutralisierung der Bohrung,
- - für einen wechselnden Förder- bzw. Produktionsstrang unter bestimmten Umständen.
Alternativ hierzu kann die Bohrloch-Heizeinrichtung auch
durch eine elektrische Schaltung zwischen
unterschiedlichen konzentrischen Rohrsträngen, wie oben
erwähnt, mit Energie versorgt werden. Bei dieser Art von
Bohrlochheizung kann eine konzentrische
Hilfsrohranordnung ebenfalls verwendet werden
und kann die gleichen Mehrfachfunktionen ausführen, wie
dies bei einer Konfiguration aus einem einzigen Hilfsrohr
18 der Fall ist. Die Vorteile einer konzentrischen
Hilfsrohranordnung 18, 19 sind praktisch die gleichen,
wie die Vorteile mit einem einzigen Hilfsrohr 18, wie
oben erläutert. Im Falle der konzentrischen
Doppelanordnung durch die Hilfsrohre 18, 19 wird der
zusätzliche Vorteil erreicht, daß die Übertragung des
elektrischen Stromes über konzentrische Rohre erfolgt,
anstelle über ein Kabel, wobei dieser Vorteil
insbesondere dann in Erscheinung tritt, wenn die
Verwendung eines elektrischen Kabels Schwierigkeiten
verursacht. Der elektrische Strom fließt durch die Rohre
und kann ebenfalls eine vorteilhafte Beheizung und
Erwärmung der Rohre selbst bewirken.
Bohrlochkonfigurationen, bei denen eine elektrische
Schaltung zwischen konzentrischen Rohrsträngen 18, 19
erfolgt, sind beispielhaft in den Fig. 7A, 7B, 7C, 7D
und 7E der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Die
Zentrierung und Beabstandung des konzentrischen Rohres 18
in dem äußeren Rohr 19 erfolgt jeweils über elektrisch
isolierende Zentrierringe 20. Selbstverständlich bestehen
die Rohre 18, 19 aus elektrisch leitendem Material.
Obwohl in den vorangehenden Darlegungen nur zwei Arten
eines Heizsystems erläutert wurden, eines, das über ein
Kabel betrieben wird und ein weiteres, das über
konzentrische Rohre betrieben wird, ist diese Erfindung
nicht nur auf die Anwendung derartiger Heizsysteme
beschränkt. Für den Fachmann ist deutlich, daß unter
entsprechender Anpassung eine Vielzahl geeigneter
Heizsysteme zur Beheizung eines Bohrloches verfügbar
sind.
Das Verfahren für die Förderung bzw. Erzeugung von Gas
aus Vorräten, die Hydrogensulfid (Schwefelwasserstoff)
enthalten und das durch die vorliegende Erfindung
geschaffen wird, hat folgende hervorragende Merkmale:
- A. Die Produktions- bzw. Förderbohrungen sind mit einer Strahlpumpe versehen und enthalten eine Doppelrohr-Bohrungsausrüstung ohne herkömmlichen separaten Heizstrang, wobei ein Rohrstrang (isoliert oder nicht isoliert) hauptsächlich für die Produktion bzw. Förderung zur Verfügung steht. Der zweite Rohrstrang (isoliert oder nicht) kann für folgende Zwecke verwendet werden: Bereitstellung einer Heizung für die geförderten bzw. produzierten Fluide, Bereitstellen eines Zuganges zum Einspritzen irgendeiner Art von Fluid, einschließlich unterschiedlicher Arten von Lösungsmitteln, Korrosionsverzögerern und Hydrattemperaturerniedrigern, Bereitstellen einer Leitung für Zirkulationszwecke, wenn erforderlich, für einen wechselnden Produktions- bzw. Förderstrang, wenn erforderlich, und für die Bereitstellung eines Zugangs zu Bohrloch-Beobachtungseinrichtungen mit oder ohne entsprechendes Auslesen der Daten an der Oberfläche.
- B. Die Strahlpumpeneinrichtung gestattet die Verwendung verschiedener Arten von Arbeits- oder Förderfluid einschließlich aufbereiteter Hydrogensulfid- bzw. Kohlenwasserstofffluide, für die ein spezielles Verarbeitungsschema verwendet wird, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wurde.
- C. Das Verfahren ist flexibel und gestattet eine zyklische, intermittierende pulsierende oder kontinuierliche Ausbeutung im Bereich der Förderzone 1 des Reservoirs.
- D. Das Verfahren gestattet die Durchführung periodischer Stimulations-/Produktions- bzw. Förderzyklen, wobei für die Stimulation geeignete Fluide vom Heißlösungstyp mit entsprechenden Zusätzen für die Zurückdrängung nachteiliger Phänomene, wie z. B. der Hydratbildung oder der Korrosion verwendet werden, wenn saure Fluide erzeugt bzw. gefördert werden. Auch könnte ein hydraulisches und/oder Druck-Aufbrechen erfolgen, unter Verwendung entsprechender heißer Fluide für die jeweiligen speziellen Formationen, wie z. B. kohlensaurer Salze (carbonats), Sandsteine. Auch könnte die Einspritzung heißer Lösungsmittel in Verbindung mit Säureanreicherung oder Säureaufspaltung die Vorteile der Stimulation in Karbonatformationen erhöhen. Durch die Erfindung wird es auch möglich, den Reservoirbereich benachbart zur Bohrlochbohrung zu erhitzen mit Heizeinrichtungen, die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese Bohrlochsohlenbeheizung kann mit Betriebsweisen oder Zeiträumen der Einspritzung, der Produktion bzw. der Förderung, der Unterbrechung oder der gepulsten Unterbrechung, bei der kurze Perioden der Einspritzung oder Produktion (Förderung) die Abschaltperioden unterbrechen, kombiniert werden. Das Verfahren kann das Tieflochbohren, die Ausrüstung und die Ausbeutung eines offenen oder mit einem Futterrohr versehenen Bohrlochs erleichtern und ist insbesondere besser als dies bei herkömmlichen Systemen der Fall ist an spezielle geneigte oder horizontale Bohrungen angepaßt und beseitigt den herkömmlichen Heizstrang.
Es ist selbstverständlich, daß alle erforderlichen
Sicherheitsbestimmungen und Standards ebenfalls angewandt
werden, und ebenfalls spezielle Verfahrens-,
Materialspezifizierungs- und Qualitätssicherungsprogramme
ausgeführt und angewandt werden, um sicherzustellen, daß
die Betriebsweisen in sorgfältiger und sicherer Weise für
diesen neuen Typ eines
Bohrloch-Reservoir-Ausbeutungssystems programmiert,
gestaltet und durchgeführt werden.
Aufstellung der Bezugszeichen, die in den Fig. 2 bis 4,
6 und 7 verwendet sind:
1 Produktionsbereich, d. h. Bereich der Einströmung des
produzierten bzw. zu fördernden Fluids aus dem
Reservoir in die Bohrung.
2 Bohrungsmantel, Auskleidung oder Futterrohr des Bohrloches,
3, 3a Produktionsrohr oder Förderrohr,
4 Strahlpumpe mit
41 Ringdichtungen
42 Düse
43 Kragen bzw. Engstelle
44 Diffuser bzw. Streuabschnitt, bezüglich der vorgenannten Einzelheiten der Strahlpumpe vgl. Fig. 4F
5 Weg bzw. Kanal des Antriebs- bzw. Arbeitsfluides für die Strahlpumpe 4
6 Weg bzw. Kanal der zu fördernden Reservoirfluide
7 Weg bzw. Kanal der vermischten Fluide (Reservoir plus Arbeitsfluide)
8 Saugrohr bzw. Rohrendstück
9 äußeres Rohr
10 Ringdichtung gegen den äußeren Rohrmantel 2
11 Ringdichtung zwischen den konzentrischen Rohren 3 und 9, die innerhalb des Rohrmantels 2 vorgesehen sind,
12 Rohrrückschlagventil
13 Rohr für die Einspritzung von Chemikalien (gekapselt oder makkaronisch)
14 paralleles Arbeits- bzw. Antriebsfluid-Einspritzrohr für die Strahlpumpe 4 (vgl. Fig. 4C bis 4E)
15 Arbeitsfluid-Querverbindungsvorrichtung zur Einförderung des Arbeitsfluides in die Strahlpumpe 4 (vgl. Fig. 4C, 4D, 4E)
16 Energieversorgungskabel für die Heizeinrichtung 17 (vgl. Fig. 6A, 6B)
17 elektrische Heizeinrichtung im Bereich der Bohrlochsohle, die kabelversorgt ist (vgl. Fig. 6A, 6B)
18 Hilfsrohr, insbesondere für die Aufnahme eines Heizelementes 17 (vgl. Fig. 6A, 6B, 7A, 7B)
19 äußeres Hilfsrohr der konzentrischen Doppelrohranordnung 18, 19 für die Stromführung zu der elektrischen Heizeinrichtung 21 über eine elektrische Schaltung, die die konzentrischen Rohre 18, 19 als Stromführungsleitungen einbezieht
20 elektrisch isolierende Zentrierelemente, die elektrisch isolierte Anordnung des Innenrohres 18 im Außenrohr 19 der doppelkonzentrischen Rohranordnung 18, 19 gewährleisten
21 elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung vom Durchflußtyp
22 elektrische Kontakteinrichtung zwischen dem Innenrohr 18 und dem Außenrohr 19 (vgl. Fig. 7A, 7B; die entsprechenden, den Bezugszeichen 18 bis 21 zugehörigen Darstellungen sind in den Fig. 7A, 7B, teilweise auch 7C, 7D, 7E zu entnehmen, wobei bei den Fig. 7C bis 7E eine Anordnung gewählt wurde, bei der die Förderrohranordnung 3, 9 gemäß Fig. 3, Fig. 4A, 4B mit der Beheizungsanordnung gemäß Fig. 7A, 7B kombiniert ist
23 Heizstrang (vgl. Fig. 2)
24 Seitentaschen-Einspritzrohrabschnitte für die Einspritzung von Chemikalien zu Wasch- oder Passivationszwecken (vgl. Fig. 3)
25 Arbeitsfluid- bzw. Antriebsfluid-Bypasseinspritzeinheit (vgl. Fig. 4E).
2 Bohrungsmantel, Auskleidung oder Futterrohr des Bohrloches,
3, 3a Produktionsrohr oder Förderrohr,
4 Strahlpumpe mit
41 Ringdichtungen
42 Düse
43 Kragen bzw. Engstelle
44 Diffuser bzw. Streuabschnitt, bezüglich der vorgenannten Einzelheiten der Strahlpumpe vgl. Fig. 4F
5 Weg bzw. Kanal des Antriebs- bzw. Arbeitsfluides für die Strahlpumpe 4
6 Weg bzw. Kanal der zu fördernden Reservoirfluide
7 Weg bzw. Kanal der vermischten Fluide (Reservoir plus Arbeitsfluide)
8 Saugrohr bzw. Rohrendstück
9 äußeres Rohr
10 Ringdichtung gegen den äußeren Rohrmantel 2
11 Ringdichtung zwischen den konzentrischen Rohren 3 und 9, die innerhalb des Rohrmantels 2 vorgesehen sind,
12 Rohrrückschlagventil
13 Rohr für die Einspritzung von Chemikalien (gekapselt oder makkaronisch)
14 paralleles Arbeits- bzw. Antriebsfluid-Einspritzrohr für die Strahlpumpe 4 (vgl. Fig. 4C bis 4E)
15 Arbeitsfluid-Querverbindungsvorrichtung zur Einförderung des Arbeitsfluides in die Strahlpumpe 4 (vgl. Fig. 4C, 4D, 4E)
16 Energieversorgungskabel für die Heizeinrichtung 17 (vgl. Fig. 6A, 6B)
17 elektrische Heizeinrichtung im Bereich der Bohrlochsohle, die kabelversorgt ist (vgl. Fig. 6A, 6B)
18 Hilfsrohr, insbesondere für die Aufnahme eines Heizelementes 17 (vgl. Fig. 6A, 6B, 7A, 7B)
19 äußeres Hilfsrohr der konzentrischen Doppelrohranordnung 18, 19 für die Stromführung zu der elektrischen Heizeinrichtung 21 über eine elektrische Schaltung, die die konzentrischen Rohre 18, 19 als Stromführungsleitungen einbezieht
20 elektrisch isolierende Zentrierelemente, die elektrisch isolierte Anordnung des Innenrohres 18 im Außenrohr 19 der doppelkonzentrischen Rohranordnung 18, 19 gewährleisten
21 elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung vom Durchflußtyp
22 elektrische Kontakteinrichtung zwischen dem Innenrohr 18 und dem Außenrohr 19 (vgl. Fig. 7A, 7B; die entsprechenden, den Bezugszeichen 18 bis 21 zugehörigen Darstellungen sind in den Fig. 7A, 7B, teilweise auch 7C, 7D, 7E zu entnehmen, wobei bei den Fig. 7C bis 7E eine Anordnung gewählt wurde, bei der die Förderrohranordnung 3, 9 gemäß Fig. 3, Fig. 4A, 4B mit der Beheizungsanordnung gemäß Fig. 7A, 7B kombiniert ist
23 Heizstrang (vgl. Fig. 2)
24 Seitentaschen-Einspritzrohrabschnitte für die Einspritzung von Chemikalien zu Wasch- oder Passivationszwecken (vgl. Fig. 3)
25 Arbeitsfluid- bzw. Antriebsfluid-Bypasseinspritzeinheit (vgl. Fig. 4E).
Claims (30)
1. Verfahren zur Förderung von Fluiden, die Schwefel und
Hydrogensulfid enthalten, aus einem unterirdischen
Reservoir, das diese Fluide enthält, über eine Bohrung, die
in das Reservoir eindringt, wobei Hydrogensulfid als
Hydrogensulfid und/oder in Form einer oder mehrerer
chemischer Verbindungen vorliegt, die zerfallen, um
Hydrogensulfid freizusetzen, und wobei die Bohrung mit einem
Förderbereich in Kontakt mit den Fluiden, die gefördert
werden sollen, versehen ist, gekennzeichnet durch die
folgenden Verfahrensschritte:
- a) Installieren einer Strahlpumpe (4) in der Bohrung nahe des Einförderbereiches (1), wobei die Strahlpumpe (4) einen Einlaß für das Fluid, das gepumpt werden soll, aufweist, einen Einlaß für ein Arbeits- oder Antriebs-Fluid aufweist und einen Auslaß besitzt, und die Strahlpumpe (4) so angeordnet ist, daß ihr Einlaß für das Fluid, das gepumpt werden soll, in Kontakt mit den Fluiden ist, die gefördert werden sollen,
- b) Vorsehen einer direkten Fluidverbindung von dem Auslaß der Strahlpumpe (4) zu dem Kopf der Bohrung,
- c) Vorsehen einer direkten Fluidverbindung von dem Bohrungskopf zu dem Einlaß an der Strahlpumpe (4) für das Arbeits- bzw. Trägerfluid, und
- d) Zuführen des Arbeits- oder Trägerfluids von dem Bohrungskopf zu der Strahlpumpe (4), um die Strahlpumpe (4) anzutreiben und hierdurch ein Gemisch aus Arbeitsfluid und den Fluiden, die aus dem Reservoir gefördert werden sollen, durch den Auslaß der Strahlpumpe (4) hindurch zur Erdoberfläche zu führen.
2. Verfahren zur Förderung von Fluiden, die Hydrogensulfid
und Schwefel enthalten, wobei diese Fluide zur Abscheidung
von Schwefel neigen und Produktions- bzw.
Förderschwierigkeiten infolge ihrer hohen Viskosität
verursachen, aus einem unterirdischen Reservoir, das diese
Fluide enthält, über eine Bohrung, die in das Reservoir
eindringt, wobei die Bohrung mit zwei unabhängigen
Fluidströmungswegen versehen wird, nämlich einem
Fluidströmungsweg für die Einspritzung eines Arbeits- bzw.
Trägerfluids und einen zweiten für die Förderung der
Reservoirfluide, gemischt mit dem Arbeitsfluid,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Versehen der Bohrung mit einer Strahlpumpe (4), wobei die Strahlpumpe (4) im unteren Endbereich der Bohrung in betrieblicher Verbindung mit den Fluidströmungswegen (5, 7) in der Bohrlochbohrung ist,
- b) Einspritzen des Arbeitsfluids in den zuerst erwähnten Fluidströmungsweg (5) in der Bohrung und anschließend in die Strahlpumpe (4), und
- c) Antreiben der Strahlpumpe (4) mit dem eingespritzten Arbeitsfluid, wobei die Strahlpumpe (4), die durch das eingespritzte Arbeitsfluid angetrieben wird, die zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid und Schwefel enthalten, von dem Reservoir zur Erdoberfläche durch den zweiten Fluidströmungsweg (7) nach oben fördert und Schaffen von solchen Temperatur-, Druck- und Strömungsbedingungen, daß der Schwefel in den Fluiden entweder physikalisch gelöst oder chemisch gebunden ist, so daß eine Schwefelablagerung aus den Fluiden im wesentlichen verhindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die weiteren
Schritte:
- a) Versehen der Bohrung mit zwei konzentrischen Rohrsträngen (3, 9) in der Bohrlochbohrung, um zwei unabhängige Fluidströmungswege (5, 7) zu schaffen, einen (5) für die Einspritzung eines Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4) und einen zweiten (7) für die Förderung der Reservoirfluide, vermischt mit dem Arbeitsfluid,
- b) Versehen der Bohrung mit einer Strahlpumpe (4), wobei die Strahlpumpe (4) im Bereich der Bohrungssohle innerhalb des inneren Rohrstranges (3) angeordnet ist, um die Fluide zur Erdoberfläche durch den inneren Rohrstrang (3) nach oben zu fördern,
- c) Versehen der Bohrung mit einer Ringdichtung (10) zwischen dem Mantel (2) und der Verrohrung innerhalb der Bohrlochbohrung oberhalb des produktiven Einströmbereiches (1) von dem unterirdischen Reservoir her,
- d) Einspritzen des Arbeitsfluides in den Ringraum zwischen den konzentrischen Rohrsträngen (3, 9), und
- e) Antreiben der Strahlpumpe (4) mit dem eingespritzten Arbeitsfluid, wobei das von der Erdoberfläche her eingespritzte Arbeitsfluid in die Strahlpumpe (4) von dem inneren Ringraum zwischen den beiden konzentrischen Rohrsträngen (3, 9) her eintritt, die durch das eingespritzte Arbeits- bzw. Trägerfluid angetriebene Strahlpumpe (4) die zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid bzw. Schwefelwasserstoff und Schwefel enthalten, aus dem Reservoir durch den inneren Rohrstrang (3) hindurch zur Erdoberfläche fördert und Ausbilden derartiger Temperatur-, Druck- und Strömungsbedingungen, daß der Schwefel entweder in den Fluiden physikalisch gelöst oder chemisch gebunden ist, so daß eine Schwefelablagerung aus den Fluiden im wesentlichen verhindert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die weiteren
Schritte:
- a) Versehen der Bohrung mit zwei parallelen Rohrsträngen (3a, 14) in dem Bohrloch, um zwei unabhängige Fluidströmungswege (5, 7) auszubilden, einen (7) für die Förderung der Reservoirfluide, vermischt mit dem Arbeitsfluid, und einen weiteren (5) für die Einspritzung des Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4),
- b) Versehen der Bohrung mit einer im Sohlenbereich der Bohrung angeordneten Strahlpumpe (4) in einem ersten der parallelen Rohrstränge (3a, 14), wobei dieser erste Rohrstrang (3a) unterhalb der Strahlpumpe (4) für den Eintritt von Reservoirfluid offen ist und sich bis zur Erdoberfläche kontinuierlich fortsetzt,
- c) Erstrecken des zweiten Rohrstranges (14) von der Erdoberfläche her und kommunizierendes Verbinden desselben mit dem ersten Rohrstrang (3a) auf dem Niveau der Strahlpumpe (4),
- d) Erstrecken des ersten Rohrstranges (3a) bis unterhalb der kommunizierenden Verbindungsstelle mit dem zweiten Rohrstrang (14) bis zu einer Ringdichtung (10 bzw. 11) zwischen dem Mantel (2 bzw. 13) und dem Rohr (3 bzw. 14),
- e) Einspritzen des Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4) in die Bohrung über einen (14) der beiden parallelen Rohrstränge (3, 9),
- f) Antreiben der Strahlpumpe (4) mit dem eingespritzten Arbeitsfluid, wobei das Arbeitsfluid in die Strahlpumpe (4) von dem einen (3a, 14) der beiden parallelen Rohrstränge (3a, 14) eintritt und die Strahlpumpe (4) durch das eingespritzte Arbeitsfluid angetrieben wird, um die produzierten bzw. zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid und Schwefel enthalten, aus dem Reservoir zur Erdoberfläche hubzufördern, und Schaffen solcher Temperatur-, Druck- und Strömungsbedingungen, daß der Schwefel in diesen Fluiden entweder physikalisch gelöst oder chemisch gebunden ist, so daß eine Schwefelablagerung aus den Fluiden im wesentlichen verhindert wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid ein Material ist, das aus
einer Gruppe ausgewählt ist, die gemischte Kohlenwasserstoffe,
ein Leichtöl, ein Kohlenwasserstoffkondensat, Wasser entweder
mit oder ohne beigefügte oberflächenwirksame Stoffe enthält, ein
Schwefellösungsmittel, Dimethyldisulfid und Hydrogensulfid
enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die
Verfahrensschritte:
- 1) Abdichten des Ringraumes zwischen den konzentrischen Rohrsträngen (3, 9), für die Rückführung des Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4), vermischt mit den zu fördernden Fluiden durch den Ringraum, der zwischen den zwei konzentrischen Rohrsträngen (3, 9) gebildet ist,
- 2) Versehen der Bohrung mit einer Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr bzw. Mantel (2) und der Verrohrung, die in der Bohrlochbohrung installiert ist, und zwar oberhalb des produktiven Einsaugbereiches (1), der mit dem unterirdischen Reservoir verbunden ist,
- 3) Versehen der Bohrung mit einem Endrohrstück (8) in Verbindung mit dem inneren konzentrischen Rohr und Erstrecken dieses Ansatzrohrstückes bzw. Ansaugrohres (8) bis unter die Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr (2) und der Verrohrung, wobei das Endrohrstück (8) entweder mit einem der Rohrstränge (3, 9) verbunden oder von diesen getrennt ist,
- 4) Versehen der Bohrung mit einem getrennten Rohr (13) zum Einspritzen von chemischen Stoffen innerhalb des Ringraumes zwischen dem Mantel bzw. Futterrohr (2) und der Verrohrung und Verbinden des oberirdischen Bereiches mit dem Raum unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem Futterraum (2) und der Verrohrung,
- 5) Einspritzen des Arbeitsfluides in den inneren Rohrstrang (3), und
- 6) Einspritzen eines Schwefellösungsmittels nach unten in das separate Einspritzrohr (13) für chemische Stoffe und Ermöglichen, daß das eingespritzte Schwefellösungsmittel unterhalb der Ringrichtung (10) zwischen der Verrohrung und dem Mantel bzw. Futterrohr (2) zirkuliert, wodurch das Schwefellösungsmittel sich mit den zu fördernden Fluiden aus dem Reservoir vermischt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die
Verfahrensschritte:
- a) Versehen der Bohrung mit zwei parallelen Rohrsträngen (3a, 14) in der Bohrlochbohrung, um zwei unabhängige Fluidkanäle (5, 7) zu bilden, von denen einer (7) für die Förderung der Reservoirfluide, vermischt mit dem Arbeitsfluid, vorgesehen ist und der andere (5) für die Einspritzung des Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4) vorgesehen ist,
- b) Versehen der Bohrung mit einer Strahlpumpe (4) im unteren Rohrbereich in einem ersten (3a) der parallelen Rohrstränge (3a, 14), wobei dieser erste Rohrstrang (3a) unterhalb der Strahlpumpe (4) für den Eintritt von Reservoirfluid offen ist und sich bis zur Erdoberfläche erstreckt,
- c) Erstrecken des zweiten Rohrstranges (14) von der Erdoberfläche nach unten und kommunizierendes Verbinden desselben mit dem ersten Rohrstrang (3a) auf dem Niveau der Strahlpumpe (4),
- d) Verlängern des ersten Rohrstranges (3a) bis unterhalb der Verbindung mit dem zweiten Rohrstrang (14) bis zu einer Ringdichtung (10) zwischen dem ersten und zweiten Rohrstrang (3a, 14),
- e) Versehen der Bohrung mit einem Saugrohr bzw. Rohrendstück (8) in Verbindung mit der Rohranordnung und Erstrecken des Rohrendstückes bzw. Saugrohres (8) nach unten bis unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem Mantel (2) und der Verrohrung (3a, 14), wobei dieses Ansaugrohr bzw. Rohrendstück (8) entweder mit dem einen Rohrstrang (3a) verbunden ist oder von diesem getrennt ist,
- f) Versehen der Bohrung mit einem getrennten Einspritzrohr (13) für chemische Stoffe innerhalb des Ringraumes zwischen dem Futterrohr (2) und den parallelen Rohrsträngen (3a, 14) und Verbinden des oberirdischen Bereiches mit dem Raum unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr (2) und der Verrohrung,
- g) Einspritzen des Arbeitsfluides über einen (14) der beiden parallelen Rohrstränge (3a, 14),
- h) Einspritzen eines Schwefellösungsmittels durch das separate Einspritzrohr (13) für die Einspritzung chemischer Stoffe und Gewährleisten, daß das eingespritzte Schwefellösungsmittel in dem Raum unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr (2) und der Verrohrung zirkuliert, wodurch das Schwefellösungsmittel sich mit den zu fördernden Fluiden aus dem Reservoir vermischt, und
- i) Antreiben der Strahlpumpe (4) mit dem Arbeitsfluid, wobei
das Arbeitsfluid in die Strahlpumpe (4) eintritt und durch
eine Düse (42) in eine Mischkammer bei hoher Geschwindigkeit
und vermindertem Druck einströmt, derart, daß es die zu
fördernden Fluide, die Hydrogensulfid enthalten, mitreißt,
worauf die vermischten Fluide durch die Engstelle (43) der
Strahlpumpe (4) und anschließend in den Diffuser (44)
strömen, wo die Geschwindigkeit der Fluide vermindert ist
und der Druck auf einen Wert oberhalb desjenigen in der
Mischkammer erhöht wird, der ausreichend ist, um die
vermischten Fluide aus der Strahlpumpe (4) auszuwerfen und
sie zu veranlassen, zur Erdoberfläche zu strömen, wobei die
Strahlpumpe (4) zusätzlichen Druck, Wärme und Lösungsmittel
für die Verhinderung von Schwefelablagerung während des
Hubförderns der erzeugten Fluide zur Erdoberfläche vorsieht,
wobei das Hydrogensulfid mit Schwefel physikalisch gelöst oder chemisch gebunden ist oder als elementarer Schwefel in festem oder flüssigem Zustand in den Fluiden existiert.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ansaugrohr bzw. Rohrendstück (8) sich bis zu einer Tiefe
unterhalb des niedrigsten Punktes des Eintrittsbereiches (1) für
die Reservoirfluide in die Bohrung erstreckt und das
Schwefellösungsmittel in den Raum zwischen dem Futterrohr (2)
und dem Rohrendstück (8) in einer Tiefe oberhalb des höchsten
Punktes des Eintrittsbereiches (1) der Reservoirfluide in die
Bohrung eingespritzt wird, derart, daß das Schwefellösungsmittel
sich mit den zu fördernden Reservoirfluiden vermengt und
anschließend nach oben durch das Rohrendstück (8) gefördert
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ansaugrohr bzw. Rohrendstück (8) oberhalb des höchsten Punktes
des Eintrittsbereiches (1) der Reservoirfluide in der
Bohrungslochbohrung endet und das Schwefellösungsmittel in den Raum
unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr oder
Mantel (2) und der Verrohrung über eine Verlängerung des
Einspritzrohres (13) für chemische Stoffe bei einer Tiefe
unterhalb des untersten Punktes des Eintrittsbereiches (1) für
das Reservoirfluid in die Bohrlochbohrung eingespritzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein zusätzlicher, separater Einspritzrohrstrang (13)
für chemische Stoffe in dem Ringraum zwischen Außenmantel (2)
und der Verrohrung installiert ist und den oberirdischen Bereich
mit dem Raum unterhalb der Ringdichtung (10) zwischen dem
Außenmantel (2) und der Verrohrung (8, 9) verbindet, derart, daß
jeder der zusätzlichen, separaten Einspritzrohrstränge (13) für
chemische Stoffe für zusätzliche chemische Einspritzungen, zur
Überwachung des Druckes im Bereich der Bohrungshöhle, zur
Einspritzung von ausgewählten Chemikalien und als Ersatzrohr für
ein weiteres, separates Einspritzrohr (13) für Chemikalien
verwendet werden kann.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 10, gekennzeichnet durch den Schritt der Installation
einer Strömungssteuervorrichtung (12) unterhalb der Strahlpumpe
(4), um zu verhindern, daß Fluide aus der Verrohrung nach außen
treten.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge (3a, 14)
voneinander und/oder von jedwedem weiteren Rohrstrang in der
Bohrung elektrisch isoliert sind und zumindest eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung (21) unterhalb der Strahlpumpe (4)
angeordnet ist, wobei die zumindest eine elektrische
Heizeinrichtung (21) im unteren Bereich der Bohrung durch einen
elektrischen Stromkreis mit Energie versorgt wird, der zwischen
den Rohrsträngen (3a, 14) und unter Benutzung dieser Rohrstränge
(3a, 14) als Stromleiter verwendet wird.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge (3a, 14)
elektrisch voneinander und von jedem weiteren Rohrstrang in der
Bohrung isoliert sind und zumindest eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung (21) über der Strahlpumpe (4)
angeordnet ist, wobei die zumindest eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung durch einen elektrischen Schaltkreis
mit Energie versorgt wird, der zwischen den Rohrsträngen (3a,
14) ausgebildet ist.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge (3a, 14)
voneinander und von jedem weiteren Rohrstrang in der Bohrung
elektrisch isoliert sind und zumindest eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung unterhalb der Strahlpumpe (4)
installiert ist und zumindest eine elektrische
Bohrloch-Heizvorrichtung oberhalb der Strahlpumpe (4)
installiert ist, derart, daß sämtliche Heizeinrichtungen (21)
durch einen elektrischen Schaltkreis mit Energie versorgt
werden, der zwischen den Rohrsträngen (3a, 14) ausgebildet ist.
15. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (21)
durch zumindest ein elektrisches Kabel von der Erdoberfläche her
mit Energie versorgt wird, das von außen an einem oder mehreren
der Rohrstränge (3a, 14) angebracht ist.
16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein
Hilfsrohrstrang (18) in der Bohrlochbohrung parallel zu den
Rohrsträngen (3a, 14) angebracht ist und sich durch die
Ringdichtung (10) zwischen dem Außenmantel (2) und der
Verrohrung hindurch erstreckt, wobei sich durch diesen
Hilfsrohrstrang (18) eine elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung
(17) erstreckt, die durch ein elektrisches Kabel (16), das
innerhalb des Hilfsrohres (18) verläuft, mit Energie versorgt
wird, wobei diese elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung (17) in
dem Endrohrstück des Hilfsrohres (18) in einer Tiefe nahe dem
Einströmbereich (1) der Reservoirfluide angeordnet ist.
17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche
1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Paar von
Hilfsrohrsträngen (18, 19), die voneinander und von jedwedem
weiteren Rohrstrang (3, 9) in der Bohrung elektrisch isoliert
sind und in einer einzigen konzentrischen Gesamtkonfiguration
angeordnet sind, vorgesehen ist, wobei diese Gesamtkonfiguration
sich parallel zu den anderen Rohrsträngen (3, 9) in der Bohrung
erstreckt, sowie durch die Ringdichtung (10) zwischen dem
Futterrohr bzw. Außenmantel (2) und der Verrohrung zusammen mit
einer Endrohrstückanordnung (8) hindurchgeht, in der zumindest
eine elektrische Bohrloch-Heizeinrichtung (21) angeordnet ist,
die durch einen elektrischen Schaltkreis, etabliert zwischen den
Hilfsrohrsträngen (18, 19) mit Energie versorgt ist.
18. Strahlpumpeneinrichtung für die Förderung von Fluiden, die
Hydrogensulfid und Schwefel enthalten, aus einem unterirdischen
Reservoir, das diese Fluide enthält, über eine Bohrung, die in
das Reservoir eindringt, wobei die Fluide zur
Schwefelabscheidung neigen oder zu Förderschwierigkeiten infolge
ihrer hohen Viskosität, zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch:
- a) eine Einrichtung (3, 3a, 9, 14), die innerhalb der Bohrlochbohrung des Bohrloches angeordnet ist und zwei unabhängige Fluidströmungswege (5, 7) zu bilden, von denen der eine (5) für die Einspritzung eines Arbeitsfluides für eine Strahlpumpe (4) vorgesehen ist und ein zweiter (7) für die Förderung der Reservoirfluide, gemischt mit dem Arbeitsfluid, vorgesehen ist, und
- b) eine Strahlpumpe (4), die im unteren Bohrungsbereich innerhalb der Bohrlochbohrung des Bohrloches angeordnet ist, betrieblich mit der Einrichtung (3, 3a, 9, 14) zur Schaffung von zwei unabhängigen Fluidströmungswegen (5, 7) verbunden ist, wobei die Strahlpumpe (4) durch ein Arbeitsfluid angetrieben wird, das in diese über einen der Fluidströmungswege (5) eingespritzt wird und die wirksam ist, um die zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid und Schwefel enthalten und mit dem Arbeitsfluid vermischt sind, von dem Reservoir zur Erdoberfläche zu fördern, während im wesentlichen eine Schwefelablagerung aus den Fluiden verhindert ist.
19. Strahlpumpeneinrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet
durch:
- a) eine konzentrische doppelte Rohrkonfiguration (3, 9), die innerhalb der Bohrlochbohrung angeordnet ist und einen inneren Rohrstrang (3) und einen äußeren Rohrstrang (9) aufweist, wobei die Rohrstränge (3, 9) zwei unabhängige Fluidströmungskanäle (5, 7) begrenzen, wobei der äußere Rohrstrang (9) für die Einspritzung eines Arbeitsfluides vorgesehen ist und der innere Rohrstrang (3) für die Förderung von Reservoirfluiden, vermischt mit einem Arbeitsfluid, vorgesehen ist,
- b) eine Strahlpumpe (4), die im unteren Bereich des Bohrloches innerhalb des inneren Rohrstranges (3) angeordnet ist, um die Fluide durch den inneren Rohrstrang (3) hindurch zur Erdoberfläche zu fördern, wobei die Strahlpumpe (4) durch das eingespritzte Arbeitsfluid betrieben wird und wirksam ist, um die zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid und Schwefel enthalten sowie mit dem Arbeitsfluid vermischt sind, von dem Reservoir zur Erdoberfläche nach oben zu fördern, wobei eine Schwefelabscheidung aus den Fluiden verhindert wird,
- c) eine Bohrloch-Packeranordnung mit einer Ringdichtung (10) zwischen dem äußeren Futterrohr (2) und der Verrohrung, die in der Bohrlochbohrung installiert ist, wobei die Ringdichtung (10) oberhalb des Einströmbereiches (1) der Reservoirfluide von dem unterirdischen Reservoir her angeordnet ist, und
- d) ein Ventil (12), das unterhalb der Strahlpumpe (4) eingesetzt ist, um es den Fluiden der Formation zu ermöglichen, in der Verrohrung aufzusteigen und eine Abwärtsströmung sämtlicher Fluide zu verhindern.
20. Strahlpumpeneinrichtung nach Anspruch 8 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß eine gekapselte Einspritzrohranordnung für
chemische Stoffe mit zumindest zwei unabhängigen Leitungen
vorgesehen ist, wobei die eine (13) für die chemische
Einspritzung und die zweite für die Überwachung eines
Bohrlochsohlendruckes vorgesehen ist, und daß beide Leitungen
mit einem Einspritzkopf für Chemikalien an der Packer- bzw.
Dichtungsanordnung (10) zwischen der Verrohrung und dem
Futterrohr (2) kommunizierend verbunden sind, derart, daß die
Funktion jeder der Leitungen gewechselt werden kann.
21. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen
Hilfsrohrstrang (18), der in der Bohrlochbohrung parallel zu den
konzentrischen Rohrsträngen (3, 9) angeordnet ist und sich durch
die Ringdichtung (10) zwischen der Verrohrung und dem äußeren
Futterrohr (2) hindurch erstreckt, durch das eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung (17, 21) durch ein
Energieversorgungskabel mit Energie versorgt wird, wobei die
Heizeinrichtung (21) in dem Rohrendstück des Hilfsstranges (18)
in einer Tiefe nahe dem Einströmbereich (1) für die
Reservoirfluide angeordnet ist.
22. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahlpumpe (4) ein Düsenflächen-/Engstellenflächen-Verhältnis
im Bereich von 0,144 bis 0,517 aufweist, wobei dieses
Verhältnis vorzugsweise 0,4 beträgt.
23. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Korrosions-Überwachungsvorrichtung vorgesehen ist.
24. Strahlpumpeneinrichtung nach Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Korrosionsüberwachungsvorrichtung einen
ersten Satz Korrosionskörper umfaßt, die unterhalb des Ventils
(12) angeordnet sind und einen zweiten Satz Korrosionskörper
umfaßt, die an der Erdoberfläche installiert sind.
25. Strahlpumpeneinrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet
durch:
- a) zwei parallele Rohrstränge (3a, 14), die in der Bohrlochbohrung angeordnet sind, wobei einer der Rohrstränge (3a) für die Förderung der Reservoirfluide, gemischt mit dem Arbeitsfluid, vorgesehen ist und der andere (14) für die Einspritzung des Arbeitsfluides für die Strahlpumpe (4) dient,
- b) eine Strahlpumpe (4), die im unteren Bohrungsbereich in einer der Rohrstränge (3) installiert ist, wobei die parallelen Rohrstränge (3a, 14) in der Bohrung auf dem Niveau der Strahlpumpe (4) kommunizierend verbunden sind, so daß sichergestellt ist, daß zwei unabhängige Fluidströmungswege (5, 7) existieren, wobei der eine Rohrstrang (3a) unterhalb der Strahlpumpe (4) für den Eintritt von Reservoirfluid offen ist und sich kontinuierlich bis zur Erdoberfläche erstreckt,
- c) einen zweiten Rohrstrang (14), der sich von der Erdoberfläche nach unten erstreckt und mit dem ersten Strang (3a) auf dem Niveau der Strahlpumpe (4) so verbunden ist, daß das Arbeitsfluid zu der Strahlpumpe (4) zugeführt wird,
- d) wobei die Strahlpumpe (4) durch das eingespritzte Arbeitsfluid betrieben wird und wirksam ist, um die zu fördernden Fluide, die Hydrogensulfid und Schwefel, gemischt mit dem Arbeitsfluid, enthalten aus dem Reservoir zur Erdoberfläche hubzufördern, während sie eine Ablagerung von Schwefel aus den Fluiden verhindert,
- e) eine Bohrloch-Packeranordnung mit einer Ringdichtung (10) zwischen dem Bohrungsmantel (2) und der Verrohrung, die in der Bohrlochbohrung installiert ist, wobei sich die Ringdichtung (10) oberhalb des produktiven Einströmbereiches (1) der Reservoirfluide von dem unterirdischen Reservoir her befindet, und
- f) ein Ventil (12), das unterhalb der Strahlpumpe (4) eingesetzt ist, um zu gestatten, daß die zu fördernden Fluide in der Verrohrung (3) nach oben steigen und das eine Abwärtsströmung dieser Fluide verhindert.
26. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß
ein gekapseltes Einspritzrohr für Chemikalien (13) innerhalb der
Bohrung installiert ist und den Bohrungskopf mit der
Packeranordnung verbindet, wobei das gekapselte Einspritzrohr
für die Chemikalien eine Mehrzahl von Leitungen umfaßt,
zumindest eine für die Einspritzung von Chemikalien und die
verbleibenden Leitungen für andere Zwecke, wobei zumindest eine
dieser Leitungen für die Überwachung des Bohrsohlendruckes
vorgesehen ist und sämtliche Leitungen zwischen dem Futterrohr
(2) und der Verrohrung derart abgedichtet sind, daß die Funktion
jeder der Leitungen austauschbar ist.
27. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß
ein zusätzlicher Rohrstrang (18) in der Bohrlochbohrung parallel
zu den anderen beiden Rohrsträngen (3, 9) angeordnet ist und
sich durch die Ringdichtung (10) zwischen dem Futterrohr (2) und
der Verrohrung hindurch erstreckt, wodurch eine elektrische
Bohrloch-Heizeinrichtung (21) durch ein Stromkabel mit Energie
versorgt werden kann, wobei die Heizeinrichtung in dem
Endrohrstück in einer Tiefe nach dem produktiven Einströmbereich
(1) der Reservoirfluide angeordnet ist.
28. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahlpumpe (4) ein Verhältnis von Querschnittsfläche der
Düse (42) zur Querschnittsfläche der Engstelle (43) im Bereich
von 0,144 bis 0,517 und vorzugsweise von 0,4 aufweist.
29. Strahlpumpeneinrichtung nach zumindest einem der
vorhergehenden Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Korrosionsüberwachungsvorrichtung vorgesehen ist.
30. Strahlpumpeneinrichtung nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Korrosionsüberwachungsvorrichtung einen
ersten Satz von Korrosionskörpern, angebracht unterhalb des
Ventiles (12), und einen zweiten Satz von Korrosionskörpern,
angebracht im oberirdischen Bereich, aufweist.
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