DE4035063A1 - Methanisierungsanlage zur erwaermung von erdoel in erdoellagerstaetten - Google Patents
Methanisierungsanlage zur erwaermung von erdoel in erdoellagerstaettenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Methanisierungs
anlage zur Erhitzung eines Wärmeträgers, der zur
Erdölförderung in eine Erdöllagerstätte zur Erwär
mung des Erdöls injiziert wird. Die Methanisierungs
anlage weist einen Dampfrefomierungsreaktor auf,
der als Erzeuger für ein methanisierbares, Kohlen
monoxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas
dient, das in einer Synthesegasleitung zu einem Me
thanisierungsreaktor geführt wird, der untertage
im Bereich der Erdöllagerstätte angeordnet ist. Im
Methanisierungsreaktor ist ein Wärmetauscher zur
Erhitzung des Wärmeträgers vorgesehen, der erhitzte
Wärmeträger wird über Wärmeträgerleitungen in die
Erdöllagerstätte eingeführt. Das im Methanisierungs
reaktor entstandene Produktgas wird nach Wärmeaus
tausch mit dem Wärmeträger in einer Produktgaslei
tung vom Methanisierungsreaktor zum Dampfrefomie
rungsreaktor zurückgeführt. Vor Erreichen des Dampf
reformierungsreaktors strömt das Produktgas noch
über einen Kondensator, in dem sich das Produktgas
im Wärmeaustauscher mit zum Methanisierungsreaktor
strömenden Synthesegas bis auf oder unter Kondensa
tionstemperatur von im Produktgas enthaltenden Was
serdampf abkühlt.
Eine Methanisierungsanlage dieser Art zur tertiären
Erdölgewinnung ist aus DE-PS 36 12 946 C2 (PT 1 809)
bekannt. Der in die Erdöllagerstätte zu injizierende
Dampf wird bei der dort beschriebenen Methanisie
rungsanlage in einem Methanisierungsreaktor erzeugt,
der sich untertätig im Bereich der Erdöllagerstätte
am Ende eines ausgekleideten Bohrlochs befindet,
durch die die Versorgungsleitungen einerseits für
den Methanisierungsreaktor (die Synthese- und Pro
duktgasleitung sowie die Wasserleitung) führen, in
dem aber auch die elektrischen Versorgungsleitungen
z. B. für die Pumpen verlegt sind. Je nach Ausdeh
nung der Lagerstätte ist eine entsprechend große
Zahl solcher Bohrlöcher erforderlich. Als Richtwert
kann man davon ausgehen, daß die Bohrlöcher in
einem Bohrlochraster im Abstand von etwa 120-170 m
angeordnet sind. Neben diesen Bohrlöchern sind
noch sogenannte Produktionsbohrungen abzuteufen,
über die das in der Erdöllagerstätte durch Erwärmen
verflüssigte Erdöl abgepumpt wird.
Die hohe Anzahl der Bohrlöcher und Produktionsboh
rungen ist mit einem entsprechenden hohen finanziel
len Aufwand verbunden. Es ist aber auch mit unerwar
teten lokalen Störungen in der Erdöllagerstätte zu
rechnen, so daß sich eine einmal ausgewählte Posi
tion für ein Bohrloch und für die im Bohrloch ange
ordnete Methanisierungsanlage oder der Bohrlochab
stand im Bohrlochraster für ein optimales Ausbeuten
des Erdöllagers als ungünstig herausstellt. Störun
gen oder Inhomogenitäten innerhalb der Erdöllager
stätte lassen sich von der Erdoberfläche nur unbe
friedigend erfassen. In den Bohrlöchern sind Repa
raturen an Komponenten nur sehr aufwendig und kost
spielig zu beheben. Eine Überwachung des unterir
dischen Methanisierungsreaktors ist nur schwierig
möglich. Da die Erwärmung der Erdölschichten von
dem enwähnten, relativ weitmaschigen Bohrlochraster
ausgeht, ist eine intensive gleichmäßige Beheizung
der gesamten Erdöllagerstätte nicht erreichbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methanisierungs
anlage zu schaffen, bei der die Vielzahl der von
der Erdoberfläche ausgehend ausgeführten Bohrlöcher
und Produktionsbohrungen sowie die weiteren, vor
stehend genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer
Methanisierungsanlage der eingangs genannten Art
durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Danach wird in Schichthöhe benachbart zur
Erdöllagerstätte ein Grubenraum zur Unterbringung
des Methanisierungsreaktors angeordnet. Der Gruben
raum ist über einen von der Erdoberfläche befahrba
ren Schacht erreichbar und derart dimensioniert,
daß der Methanisierungsreaktor und am Methanisie
rungsreaktor angeschlossene Komponenten beispiels
weise zu Inspektions- und Reparaturarbeiten begeh
bar sind. Vom Methanisierungsreaktor im Grubenraum
ausgehend werden Wärmeträgerleitungen in die Lager
stätte eingeleitet. Der Verlauf der Wärmeträgerlei
stungen innerhalb der Lagerstätte kann parallel zur
Lagerstättenebene oder in einem für die Erdölgewin
nung günstigem Winkel angeordnet sein. Die Wärme
trägerleitungen weisen über die Erdöllagerstätte
verteilte Injektionsöffnungen (Perforationen) zur
Zuführung des Wärmeträgers in die Erdöllagerstätte
auf. Über die Länge der Wärmeträgerleitungen ver
teilt ergeben sich somit eine Vielzahl von Austritts
möglichkeiten für den Wärmeträger unmittelbar in
die Erdölschicht. In vorteilhafter Weise entsteht
bei dieser Ausbildung der Methanisierungsanlage ein
von einem zentralen Methanisierungsreaktor im Gru
benraum ausgehendes unterirdisches Verteilungsnetz
für den Wärmeträger, das der notwendigen Erwärmung
der Erdöllagerstätte in einfacher Weise anpaßbar
ist. Störungen geologischer Art können durch ent
sprechendes Verlegen von Wärmeträgerleitungen aus
dem Grubenraum hinaus berücksichtigt werden. Auch
läßt sich jederzeit unvorhergesehenen lokalen Er
wärmungsbedingungen durch Ab- oder Zuschalten von
Wärmeträgerleitungen ohne hohen Aufwand Rechnung
tragen.
Es ist vorteilhaft, den Grubenraum in geringem Ab
stand von der Erdöllagerstätte anzuordnen. Aufgrund
der geologischen Verhältnisse kann es nach Patent
anspruch 2 auch zweckmäßig sein, vom Grubengebäude
aus begehbare Strecken aufzufahren, in diese die
Warmeträgerleitungen zu verlegen und von verschie
denen Stellen in den Strecken ausgehend die Wärme
trägerleitungen dann in die Erdöllagerstätte selbst
einzuleiten.
Soll die Anzahl der von der Erdoberfläche ausgehen
den Schächte möglichst gering gehalten werden, ist
es nach Patentanspruch 3 vorteilhaft, vom Gruben
raum Richtstrecken ausgehen zu lassen, die unterir
disch Zugang zu weiteren Grubenräumen geben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh
rungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
im einzelnen:
Fig. 1 Prinzipsskizze einer Methanisierungs
anlage zur Erdölförderung mit einem
über einen befahrbaren Schacht zu
gänglichen Grubenraum,
Fig. 2 Grundriß der Methanisierungsanlage
nach Fig. 1 auf der Solentiefe des
Grubenraums.
Die Zeichnung zeigt in schematische Darstellung eine
Methanisierungsanlage zur Erdölförderung mit einer
Dampfrefomierungsanlage 1, die als Erzeuger von me
thanisierbarem, Kohlenmonoxid und Wasserstoff ent
haltenden Synthesegas dient. Die Dampfrefomierungs
anlage 1 ist auf der Erdoberfläche angeordnet. Von
der Dampfrefomierungsanlage führt eine Synthesegas
leitung 2 durch einen Schacht 3 zu einem Methani
sierungsreaktor 4, der in einem unterirdischen Gru
benraum 5 installiert ist. Der Schacht 3 ist befahr
bar ausgebaut, symbolisch ist hierzu in Fig. 1 ein
Schachtturm 6 für eine Personen- und Lastförderan
lage 7 dargestellt. Der Grubenraum 5 ist begehbar.
Neben der Synthesegasleitung 2 und der Förderanla
ge 7 verlaufen im Schacht sämtliche Versorgungslei
tungen für die Methanisierungsanlage, wie z. B. Spei
sewasserleitung und Elektroleitungen. Diese Versor
gungsleitungen sind in der Zeichnung gemeinsam mit
Bezugszeichen 8 bezeichnet. Im Schacht 3 ist aber
auch eine Produktgasleitung 9 zur Rückführung des
im Methanisierungsreaktor 4 gebildeten Produktgases
zur Dampfreformierungsanlage 1 sowie eine Erdölför
derleitung 10 zum Abpumpen des pumpfähig gemachten
Erdöls verlegt. Eine Förderpumpe 11, die im Gruben
raum 5 angeordnet ist, drückt das aus einer Erdöl
lagerstätte 12 über Produktionsleitungen 13 geför
derte Erdöl in die Erdölförderleitung 10.
Der Grubenraum 5 ist in der Tiefe der Erdöllager
stätte 12 und benachbart zu ihr angeordnet. Vom Gru
benraum 5 gehen Strecken 15 aus, in denen Wärmeträ
gerleitungen 16 zum Transport eines Wärmeträgers
verlaufen, der zur Erwärmung der Erdölschicht über
Wärmeträgerleitungen 16a in die Erdöllagerstätte
12 eingeführt wird.
Im Ausführungsbeispiel wird über die Wärmeträgerlei
tungen 16 Dampf in die Erdöllagerstätte 12 eingelei
tet. Der Dampf wird aus Speisewasser gebildet, das
über zumindest eine Speisewasserleitung durch den
Schacht 3 zu einem Wärmetauscher 17 des Methanisie
rungsreaktors 4 strömt. Die Verdampfungswärme zur
Verdampfung des Speisewassers wird aus der frei wer
denden Energie bei der Methanisierung des Synthese
gases im Methanisierungsreaktor gewonnen.
Die Wärmeträgerleitungen 16a weisen für den Eintritt
des Dampfes in die Erdöllagerstätte Injektionöffnun
gen (Perforationen) 18 auf. Die Injektionöffnungen
18 können je nach Anforderung verschieden gestaltet
sein, beispielsweise je nach Beschaffenheit der Erd
ölschicht und notwendiger Wärmezufuhr verschieden
dicht angeordnet sein. Als Verbindungskanäle zwi
schen Wärmeträgerleitung und Erdölschicht sind die
Perforationen den jeweiligen Verhältnissen anpaß
bar.
Vom Grubenraum 5 als zentralem Raum oder von Strek
ken 15 ausgehende Bohrungen für die Wärmeträgerlei
tungen 16a können eine Länge von bis zu 600 m und
mehr aufweisen. Mit einer einzigen untertätigen Me
thanisierungsanlage ist daher eine erhebliche Aus
dehnungen der Erdöllagerstätte erfaßbar. Die Boh
rungen für die Wärmeträgerleitungen 16a lassen sich
in ihrer horizontalen Ausdehnung mit einem geringe
ren Aufwand ins Erdbereich einbringen als abgelenkte
Bohrungen von Überträge aus. Auch lassen sich je
nach sich veränderndem Zustand der Erdöllagerstätte
noch nachträglich Strecken und Wärmeträgerleitungen
zum Einführen von Dampf in die Erdölschicht anlegen.
In Fig. 1 und 2 ist dargestellt, daß der Gruben
raum 5 über eine unterirdisch verlaufende Richt
strecke 19 mit einem weiteren Grubenraum 20 verbun
den ist. Im Ausführungsbeispiel ist dort ein wei
terer Methanisierungsreaktor 21 mit Wärmetauscher
22 zur Erzeugung von Dampf installiert. In der
Richtstrecke 19 ist eine zum Methanisierungsreaktor
führende Synthesegasleitung und ein Produktgas zu
rückleitende Produktgasleitung verlegt, in der
Zeichnung sind diese Leitungen nicht eingezeichnet.
Ausgehend vom Grubenraum 20 verlaufen wieder Strek
ken 23 mit Wärmeleitungen 24, 24a zum Transport von
Dampf in die Erdöllagerstätte 12. Alle Wärmeträger
leitungen 16, 16a und 24, 24a sind so verlegt, daß
die Erdöllagerstätte in ihrer gesamten Ausdehnung
mit einer zur Erwärmung der Erdölschicht ausreichen
den Dampfmenge beschickbar ist.
Claims (3)
1 Methanisierungsanlage zur Erhitzung eines Wärmeträ
gers, der zur Erdölförderung in eine Erdöllagerstät
te zur Erwärmung des dort lagernden Erdöls injiziert
wird, mit einem als Erzeuger für ein methanisierba
res, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes
Synthesegas dienenden Dampfrefomierungsreaktor, mit
einer das Synthesegas zu einem Methanisierungsreak
tor, der untertage im Bereich der Erdöllagerstätte
angeordnet ist, führenden Synthesegasleitung, mit
einem Wärmetauscher im Methanisierungsreaktor zur
Erhitzung des über Wärmeträgerleitungen in die La
gerstätte einführbaren Wärmeträgers, sowie mit
einer vom Methanisierungsreaktor zum Erzeuger des
Synthesegases zurückgeführten Produktgasleitung,
die über einen Kondensator geführt ist, in dem das
Produktgas im Wärmeaustausch mit zum Methanisierungs
reaktor strömenden Synthesegas bis auf oder unter
Kondensationstemperatur von im Produktgas enthal
tenen Wasserdampf abgekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Methanisierungsreaktor (4) in einem begeh
baren Grubenraum (5) eingesetzt ist, der annähernd
in Schichthöhe benachbart zur Erdöllagerstätte (12)
angeordnet und über einen befahrbaren Schacht (3)
erreichbar ist, und daß die Wärmeträgerleitungen
(16a) vom Methanisierungsreaktor (4) ausgehend
der Ausbreitung der Lagerstättenebene (12′) ent
sprechend verlaufen und über die Erdöllagerstätte
(12) verteilte Injektionsöffnungen (18) zur Zufüh
rung des Wärmeträgers in die Erdöllagerstätte auf
weisen.
2. Methanisierungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß vom Grubenraum (5) Strecken (15, 19, 23) zur
Verlegung Wärmeträgerleitungen (16) ausgehen.
3. Methanisierungsanlage nach Ansprurch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß vom Grubenraum (5) zumindest eine Richtstrecke
(19) zu einem weiteren Grubenraum (20) führt.
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ID=6417627
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-
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- 1990-11-05 DE DE19904035063 patent/DE4035063A1/de active Granted
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