DES0032453MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 4. März 1953 Bekanntgemacht am 21. Juni 1956Registration date: March 4, 1953. Advertised June 21, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Ölen und Gasen aus »unkonsolidierten«, bituminösen, geologischen Vorkotnmen. Mit dem Ausdruck »unkonsolidiert« soll verstanden werden, daß ein fester Zusammenschluß der einzelnen Teile oder Partikel des Vorkommens nicht eingetreten ist. Ein Beispiel für ein solches bituminöses Vorkommen bildet der Ölsand oder »Teersand«, der unter anderem in ungewöhnlich großen Massen in Alberta im westlichen Kanada anzutreffen ist. Die bituminöse Substanz, die sich zwischen den einzelnen Sandkörnern befindet, ist dickflüssig und von teerartiger Beschaffenheit. Gewöhnlich ist jedes Sandkorn von einer dünnen Wasserhaut umgeben, außerhalb welcher das öl eine das Wasser einschließende Hülle bildet. Wegen seiner Schwerflüssigkeit hat' sich das Öl bisher nicht in wirtschaftlich lohnender Weise gewinnen lassen. Man hat beispielsweise Versuche in der Form einer Extraktion mit Lösungsmitteln oder eines Auswaschens mit heißem Wasser angestellt, dabei aber gefunden, daß die durch die Zähflüssigkeit gekennzeichnete Struktur der geologischen Formation ein Durcharbeiten der Masse unmöglich macht.The invention relates to a method for extracting oils and gases from "unconsolidated", bituminous, geological deposits. The expression "unconsolidated" is intended to mean that a permanent union of the individual parts or particles of the occurrence did not occur is. An example of such a bituminous occurrence is the oil sands or "tar sand", the is to be found among other things in unusually large numbers in Alberta in western Canada. the bituminous substance, which is located between the individual grains of sand, is viscous and of tarry texture. Usually every grain of sand is surrounded by a thin layer of water, outside of which the oil forms a shell enclosing the water. Because of its heavy fluidity The oil has not yet been able to be extracted in an economically viable manner. Man has for example attempts in the form of an extraction with solvents or a washout employed with hot water, but found that the one characterized by the viscosity Structure of the geological formation makes it impossible to work through the mass.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches es ermöglicht, in großgewerblichem Maßstab durch Erhitzung in situ, d. h. unmittelbar in den ölführenden Vorkommen an ihrer natürlichen Lagerstätte,The invention relates to a method which makes it possible to carry out on a large commercial scale In situ heating, d. H. directly in the oil-bearing deposits at their natural deposit,

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die zähflüssige, teerartige Substanz zu wertvollen Ölen und Gasen umzuwandeln oder zu verkracken. Dies wird im wesentlichen dadurch erzielt, daß die Erhitzung des Vorkommens an einer Stelle, die an eine andere geologische Schicht angrenzt, in der sich Gasdurchlässe zu von der Erhitzungsstelle getrennt niedergebrachten Sammellöchern bilden können, derart eingeleitet \vird, daß dieser Teil des Vorkommens zuerst Verschwelungstemperatur erreicht und die hierbei gebildeten Gase durch die in oder an der angrenzenden Schicht entstehenden Gasdurchlässe zu den Sammellöchern strömen.to convert the viscous, tar-like substance into valuable oils and gases or to crack it. This is essentially achieved by the heating of the deposit at a point which is at another geological layer is adjacent, in which gas passages are separated from the heating point can form drained collecting holes, introduced in such a way that this part of the Occurrence, the carbonization temperature is reached first and the gases formed in the process are replaced by the in or gas passages arising on the adjoining layer flow to the collecting holes.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben, und dabei werden auch weitere die Erfindung kennzeichnende Merkmale angegeben.The invention will now be described with reference to the drawings, for example illustrated embodiments are described in more detail, and further the invention are thereby also identifying features indicated.

Fig. ι ist ein lotrechter Schnitt durch verschiedene Erdschichten, unter welchen sich ein ölsandlager befindet und in welche Organe zur. Durchführung des Verfahrens niedergebracht worden sind; die Figur ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab längs der Linie I-I der Fig. 2, die ihrerseits einen Teil des auszubeutenden Gebiets in Draufsicht zeigt;Fig. Ι is a vertical section through various Layers of the earth under which there is an oil sands deposit and in which organs to. Implementation of the proceedings have been brought down; the figure is a section on an enlarged scale Scale along the line I-I of Fig. 2, which in turn shows part of the area to be exploited in plan view;

Fig. 3 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig. 1 gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; FIG. 3 is a section similar to FIG. 1 according to a modified embodiment of the invention;

Fig. 4 bis 6 zeigen elektrische Heizelemente, die in die Bodenschichten niedergebracht sind und neben denen Temperaturskalen gemäß drei wahlweisen Ausführungsmöglichkeiten eingezeichnet sind;Figs. 4 to 6 show electrical heating elements which are buried in the soil layers and next to which temperature scales are drawn according to three optional design options are;

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein Gebiet, das Gegenstand einer Entgasung mit Hilfe der in der Fig. 3 veranschaulichten Heizelemente ist; die letztgenannte Fig. 3 ist ihrerseits ein Schnitt-im vergrößerten Maßstabe längs der Linie III-III der Fig. 7;FIG. 7 is a top plan view of an area subject to degassing using the method shown in FIG Figure 3 is the illustrated heating elements; the last-mentioned Fig. 3 is in turn a section-in enlarged Scale along the line III-III of the Fig. 7;

Fig. 8 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teils eines umgrenzten Körpers von Erdschichten, der Gegenstand der Entgasung mittels Erhitzung gemäß der Erfindung ist;Fig. 8 is a perspective view of a portion of a delimited body of strata of the earth, the Is the subject of degassing by means of heating according to the invention;

Fig. 9 ist ein lotrechter Schnitt' durch Erdschichten, in welche ein kombiniertes Gefrier- und Heizelement niedergebracht ist;Fig. 9 is a vertical section through layers of earth in which a combined freezing and Heating element is brought down;

Fig. 10 schließlich ist ein lotrechter Schnitt durch verschiedene Erdschichtformationen, aus deren bituminöser Formation eine Gewinnung von öl und Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgenommen wird.Finally, FIG. 10 is a vertical section through various earth layer formations, from whose bituminous formation an extraction of oil and Gas is made according to a further embodiment of the invention.

In den Zeichnungen bezeichnet 10 ein oberstes Lager aus Muttererde und Kies, das im vorliegenden Fall auf einem Lager 12 eines nicht brennstoff haltigen Gesteins, wie Kalkstein, ruht. Letzteres ist seinerseits einer Schicht der bituminösen, unkonsolidierten Formation, wie Öl- öder Teersand, welcher einer Pyrolyse unterworfen werden soll, überlagert. Unter der Schicht 14 befindet sich ein Lager 16, das eine konsolidierte, schieferartige Beschaffenheit hat, indem es z. B. aus übereinandergelagerten, gegebenenfalls schwach brennstoff haltigen Schichten mit Haupterstreckung in waagerechter Richtung besteht. Am Übergang zwischen den beiden Lagern 14 und 16 kann sich ein dünneres Lager 18 vorfinden, das; im wesentlichen aus erodiertem oder zertrümmertem, z. B. sandführendem Tonschiefer besteht. Die.verschiedenen in der Erdkruste befindlichen geologischen Formationen können jeden beliebigen anderen Aufbau aufweisen, beispielsweise einen solchen, bei dem das Ölsandlager bis zur Erdoberfläche hinauf reicht oder nur von einer Schicht sandiger oder kiesiger Beschaffenheit überlagert ist.In the drawings, 10 denotes an uppermost store made of mother earth and gravel, which in the present case Case rests on a bearing 12 of a non-fuel-containing rock, such as limestone. The latter is in turn, a layer of the bituminous, unconsolidated formation, such as oil or tar sand, which is to be subjected to pyrolysis, superimposed. Under the layer 14 is a Bearing 16, which has a consolidated, slate-like texture by being e.g. B. from superimposed, If necessary, layers with low fuel content with the main extension in a horizontal position Direction exists. At the transition between the two bearings 14 and 16, a find thinner bearing 18 that; essentially of eroded or shattered, e.g. B. sand-bearing Slate is made of. The different Geological formations in the earth's crust can have any other structure have, for example one in which the oil sands deposit extends up to the surface of the earth or is only covered by a layer of sandy or gravelly texture.

Gemäß der Erfindung werden im Erdboden Löcher 20 bis in die unter dem Ölsand 14 gelegene Gesteinsart 16 getrieben. In diese· Löcher werden Rohre 22 eingesetzt, die an ihren in dem Gestein 16 gelegenen Ende zur Lochwandung abdichtende Flansche 24 aufweisen. Über diesen Flanschen kann ein Dichtungsmittel 26 angebracht werden, und der Zwischenraum zwischen dem Rohr und der Lochwandung oberhalb des Dichtungsmittels wird durch Einschütten eines körnigen Stoffes 28, wie Quarzsand, ausgefüllt. Eine Reihe derartiger Rohre ist in der Fig. 2 durch eine sie verbindende, strichpunktierte Linie angedeutet. In Abstand von dieser Linie befinden sich in der gleichen Weise eingesetzte und abgedichtete Rohre 30. Wenn nun ein die Verbrennung unterstützendes Mittel, wie Sauerstoff oder Luft, durch die Rohre 22 unter einem Druck eingeleitet wird, der größer ist als die Belastung durch die Bodenschichten oberhalb der Schicht 16, wird letztere waagerecht aufgespaltet, so daß die Bodenschichten angehoben werden und sich ein Spalt 32 bildet, der sich bis zum Rohr 30 hin erstreckt. Versuche haben ergeben, daß ein derartiger Spalt in Alaunschiefer z. B. sich über einen längeren Abstand von der Gaszufuhrstelle erstrecken kann, etwa über einen Umkreis mit einem Halbmesser von 50 bis 100 m und mehr. In der einen oder anderen Weise, z. B. durch Erhitzung mittels elektrischer Widerstände, z. B, der unten näher beschriebenen Art, wird im Lager 14 eine Verbrennung eingeleitet. Eine Entzündung des Brennstofflagers kann auch schließlich mit Hilfe des in das Rohr 22 eingeleiteten. Sauerstoffgases od. dgl. herbeigeführt werden, z. B. durch eine plötzliche Drucksteigerung und die hierdurch hervorgerufene Wärmeentwicklung. Die Verbrennungsgase gelangen durch den Spalt 32 von Zuleitrohren 22 zu den Ableitrohren 30. Die Formation 16 bietet entweder in sich selbst bereits eine Verbindung für das Gas und das Öl zwischen dem Ölsand 14 und einer Sammelstelle, oder es kann in diesen Zustand versetzt werden, sofern es organische Substanz enthält, die verbrannt wird. Der Ölsand ist in seinem ursprünglichen Zustand schwer durchdringlich für Gase, wird aber durch die Umwandlung der dickflüssigen teerartigen Substanz in leichtflüssiges öl und Gase porös. Ein Verfahren zur Erzielung dieser Wirkung ist Gegenstand des Patents 937 842. Die Vergasung wird durch eine zweckmäßig bemessene Sauerstoffzufuhr und dadurch erzielte Verbrennung organischer Substanz erhalten, welche somit sozusagen auf die Pyrolyse folgt. In demAccording to the invention, holes 20 are made in the ground up to the one below the oil sand 14 Rock type 16 driven. Pipes 22 are inserted into these holes, which are attached to their in the rock 16 have located end to the hole wall sealing flanges 24. About these flanges a sealant 26 may be attached, and the space between the pipe and the Hole wall above the sealant is by pouring a granular substance 28, such as Quartz sand, filled in. A row of such tubes is shown in FIG. 2 by a dash-dotted line connecting them Line indicated. At a distance from this line are inserted in the same way and sealed pipes 30. If now a combustion assisting agent such as oxygen or air through which tubes 22 is introduced at a pressure greater than the load through the soil layers above the layer 16, the latter is split horizontally so that the Soil layers are raised and a gap 32 is formed which extends up to the pipe 30. Tests have shown that such a gap in alum shale z. B. over a longer period of time Can extend distance from the gas supply point, for example over a radius with a radius from 50 to 100 m and more. In one way or another, e.g. B. by heating by means of electrical Resistors, e.g. B, of the type described in more detail below, is a combustion in camp 14 initiated. An ignition of the fuel store can also ultimately with the help of the in the pipe 22 initiated. Oxygen gas od. The like. Be brought about, z. B. by a sudden Pressure increase and the resulting heat development. The combustion gases arrive through the gap 32 from supply pipes 22 to the discharge pipes 30. The formation 16 either already offers a connection for itself the gas and oil between the oil sands 14 and a collection point, or it can be in this state if it contains organic matter that is incinerated. The oil sands are in his original state difficult to penetrate for gases, but becomes through the conversion of the viscous tar-like substance in liquid oil and gases porous. One method of achieving this Effect is the subject of the patent 937 842. The gasification is measured by an expedient Oxygen supply and thereby achieved combustion of organic matter obtained, which thus, so to speak, follows pyrolysis. By doing

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Ausmaß, wie sich die Wärme von unten nach oben im ölsandlager ausbreitet, gerät die zuvor gasdichte Paste, als welche sich der ursprüngliche Ölsand darstellt, auf die Pyrolysetemperatur (3oo.bis 400⁰) und wird unter Abgabe von Gas in eine poröse, gasdurchlässige Masse umgewandelt, durch die das Gas in Richtung ,zu den Gasableitrohren entströmt. Nach Schaffung eines porösen Körpers zwischen den Zuleit- und den Ableitrohren kann der ursprünglich eingesetzte Überdruck erheblich gesenkt werden.The extent to which the heat spreads from the bottom to the top in the oil sand store, the previously gas-tight paste, as which the original oil sand appears, reaches the pyrolysis temperature (300 to 400 ⁰ ) and, with the release of gas, becomes a porous, gas-permeable mass converted through which the gas flows out in the direction of the gas discharge pipes. After creating a porous body between the supply and discharge pipes, the overpressure originally used can be reduced considerably.

Durch Niederbringen der Ableitrohre 30 in das unter dem Ölsand liegende poröse Lager 16 erhält man um die Zutrittsmündung jedes Rohres eine Art Sieb, das den Ölsand daran hindert, in das Rohr einzudringen und es zu verstopfen. Dieses Sieb oder Filter erstreckt sich über eine größere waagerechte Fläche, über welcher der Ölsand liegt. Hierdurch erhalten die im ölsand erzeugten Gase einen unbehinderten Auslaß. Entsprechendes gilt auch für die Zuleitrohre 22.By lowering the discharge pipes 30 into the porous bearing 16 located under the oil sands a kind of sieve is placed around the inlet opening of each pipe to prevent the oil sands from entering the Penetrate the pipe and clog it. This sieve or filter extends over a larger one horizontal surface over which the oil sand lies. This preserves the gases generated in the oil sands an unobstructed outlet. The same also applies to the feed pipes 22.

Falls das Lager 16 bzw. die Übergangsschicht 18 an sich in waagerechter Richtung porös ist, braucht in den Rohren 22 bzw. 30 kein solcher Überdruck geschaffen zu werden, daß die sie überlagernden Formationen angehoben werden. Wesentlich ist gemäß der Erfindung in beiden Fällen, daß Durchlässe für das Sammeln der gewonnenen Gase in die Grenzschicht des undurchlässigen Ölsandes oder bituminösen Formation bzw. in eine daran angrenzende Formation verlegt werden, von wo aus sich dann die Pyrolysezone allmählich aufwärts in den Ölsand bzw. die bituminöse Formation hineinarbeitet. If the bearing 16 or the transition layer 18 is per se porous in the horizontal direction, no such overpressure is required in the tubes 22 and 30, respectively to be created that the formations overlying them are lifted. It is essential according to the invention in both cases that passages for collecting the gases obtained in the Boundary layer of the impermeable oil sands or bituminous formation or in an adjacent one Formation are laid, from where the pyrolysis zone gradually upwards into the Oil sand or the bituminous formation works into it.

Falls die über dem Ölsand liegenden Erdschichten nicht an sich genügend gasdicht sind, gewinnt man durch die gemäß der Erfindung vorgenommene Erhitzung des Ölsandes in Richtung von unten nach oben den weiteren Vorteil, daß dieser dank seiner Dichte ein Dach bildet, das die Pyrolysengase am Austreten nach oben hindert. In einem solchen Fall läßt sich also das Verfahren so lange !durchführen., wie oben eine Ölsandschicht übrigbleibt, deren Stärke ausreicht, um eine einwandfreie Dichtung nach oben abzugeben.If the layers of earth lying above the oil sands are not sufficiently gas-tight, wins by heating the oil sands in the direction from below, carried out according to the invention upwards the further advantage that this forms a roof thanks to its density, which the pyrolysis gases prevents it from emerging upwards. In such a case, the procedure can take so long ! perform. how a layer of oil sand remains above, whose strength is sufficient to deliver a perfect seal to the top.

Oft kommt es vor, daß die geologischen Formationen Wasser führen. Hierbei muß in die Pyrolysenzone eindringendes Wasserlilie Erhöhung des zur Gewinnung des Brennstoffgehalts der bituminösen Formation erforderlichen Wärmeaufwandes mit sich bringen. Andererseits erleidet die Wirtschaftlichkeit des Erhitzungsvorganges erheblichen Abbruch, wenn den erzeugten Brennstoffgasen Gelegenheit'geboten wird, in anderer Richtung als zu den Sammelrohren hin zu entweichen. Um Verlusten dieser Art vorzubeugen, kann das Pyrolysenfeld auf einer oder mehreren Seiten mit einer Barriere umgeben werden, die durch Abkühlen unter den Gefrierpunkt des Wassers gas- und wasserdicht gemacht wird. Zu diesem Zweck sind in die Erdschichten Löcher 34 gebohrt, in welche Kälteelemente 36 eingeführt werden. Die Fig. 1 zeigt ein solches Element während des Einsetzens in das Loch. Die Löcher 34 werden so angelegt, daß sie das Pyrolysenfeld umschließen. Hierbei sind sie in einer oder mehreren Reihen angeordnet, wie sie in der Fig. 2 mit der strichpunktierten Linie 37 angedeutet sind. Die Kälteelemente 36 können als Schlinge ausgeführt sein, die zwecks Erleichterung ihres Niederbringens in, die Löcher biegsam ist. Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist das Kälteelement aus Rohrstücken 38 zusammengesetzt, die durch biegsame Muffe 40 aus Gummi od. dgl. miteinander verbunden sind. Die Elemente 36 erzeugen somit eine Art Kasten oder Hülle aus gefrorenem Gestein und Eis um das Pyrolysengebiet herum, wodurch einerseits ein Hereinrinnen von Wasser aus der Umgebung und andererseits ein Hinausfließen von Gas oder Öl verhindert¹ wird. Die gefrorene Barriere wird auf einen solchen Abstand vom Pyrolysengebiet verlegt, daß die Wärme nicht zu ihr hinzudringen vermag, bevor das Gebiet völlig ausgebeutet ist. Sie kann auch in solcher Entfernung erzeugt werden, daß das Anheben der Erdschichten sich nicht bis zu ihr 85 erstreckt. Die Kälteelemente erhalten einen guten Anschluß an die Umgebung dadurch, daß man die Löcher 34 sich mit Grundwasser füllen läßt, das schnell zu Eis gefriert. Nachdem die Kälteelemente ihre Aufgabe erfüllt haben, können sie durch Auftauen dieses Eises aus den Löchern wieder entfernt werden. Dieses Auftauen kann beispielsweise durch Einleiten eines Wärmemittels durch die Rohre erfolgen. Dieses Mittel kann derselbe Stoff wie das Kühlmittel sein. Das Auftauen kann aber auf elektrischem Wege vorgenommen werden. Die Pyrolyse der bituminösen Formation wird vorzugsweise so durchgeführt, daß eine Wärmefront in der Richtung des Pfeiles 44 gemäß Fig. 2 wandert, wobei neue Gruppen von Rohren 22 und 30 nacheinander eingeschaltet werden. Hierbei können dann die bisherigen Ableitrohre 30 als Zuleitrohre für das die Verbrennung unterstützende Mittel dienen, nachdem das dahinterliegende Gebiet fertig ausgebeutet worden ist. Die gefrorene dichte Barriere kann ein größeres Gebiet umschließen, oder man kann vor der Wärmefront aufeinanderfolgende dichtende Gefrierbarrieren 46,48,50 anlegen. Wenn dann die Wärmefront die Barriere 46 erreicht, übernimmt die nächste Barriere 48 die Aufgabe, vor der Wärmefront das Pyrolysefeld einzuschließen. Eine dichtende Frostbarriere der vorbeschriebenen Art ist Gegenstand der Patentanmeldung S 32452 VI/5 a.It often happens that the geological formations carry water. In this case, water lily penetrating into the pyrolysis zone must bring about an increase in the amount of heat required to extract the fuel content of the bituminous formation. On the other hand, the economy of the heating process suffers a considerable breakdown if the generated fuel gases are given the opportunity to escape in a direction other than towards the collecting pipes. To prevent losses of this kind, the pyrolysis field can be surrounded on one or more sides with a barrier, which is made gas- and watertight by cooling it below the freezing point of the water. For this purpose, holes 34 are drilled into the layers of the earth, into which cold elements 36 are introduced. Fig. 1 shows such an element during insertion into the hole. The holes 34 are created so that they enclose the pyrolysis field. Here they are arranged in one or more rows, as indicated in FIG. 2 with the dash-dotted line 37. The cold elements 36 can be designed as a loop which is flexible to facilitate their introduction into the holes. According to the embodiment shown in FIG. 1, the refrigeration element is composed of pipe sections 38 which are connected to one another by a flexible sleeve 40 made of rubber or the like. The elements 36 thus create a kind of box or shell made of frozen rock and ice around the pyrolysis area, which prevents water from flowing in from the environment and gas or oil from flowing out ¹ . The frozen barrier is moved to such a distance from the pyrolysis area that the heat cannot penetrate to it before the area is completely exploited. It can also be produced at such a distance that the elevation of the strata does not extend to it. The cold elements get a good connection to the environment in that the holes 34 can be filled with groundwater, which quickly freezes to ice. After the cold elements have done their job, they can be removed from the holes by thawing this ice. This thawing can take place, for example, by introducing a heating medium through the pipes. This agent can be the same as the coolant. Thawing can, however, be carried out electrically. The pyrolysis of the bituminous formation is preferably carried out so that a heat front moves in the direction of arrow 44 of FIG. 2, with new groups of pipes 22 and 30 being switched on one after the other. In this case, the previous discharge pipes 30 can then serve as feed pipes for the agent supporting the combustion after the area behind has been fully exploited. The frozen tight barrier can enclose a larger area, or one can create successive tight freezing barriers 46, 48, 50 in front of the warming front. When the heat front then reaches the barrier 46, the next barrier 48 takes over the task of enclosing the pyrolysis field in front of the heat front. A sealing frost barrier of the type described above is the subject of patent application S 32452 VI / 5 a.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3, 4 und 7 wird die bituminöse Formation auf elektrothermischem Wege erhitzt, und zwar im wesentlichen gemäß dem Patent 931 310.In the embodiment according to FIGS. 3, 4 and 7, the bituminous formation is electrothermal Paths heated, essentially according to patent 931,310.

Löcher 20 werden durch die geologischen For mationen bis hinein in die unter dem Ölsandlager 14 befindliche Schicht 16 gebohrt. In die Löcher 20. werden generell mit 52 bezeichnete elektrische Heizelemente eingesetzt, die aus Metallrohren 54 bestehen, in denen ein oder mehrere elektrische Widerstände 56 untergebracht sind. Der Zwischenraum zwischen der Lochwandung und dem Rohr 54Holes 20 are through the geological formations into those below the oil sands deposit 14 located layer 16 drilled. In the holes 20. Electrical heating elements, generally designated 52, are used, which are made from metal tubes 54 exist, in which one or more electrical resistors 56 are housed. The gap between the wall of the hole and the tube 54

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kann mit einem die Wärmeübertragung fördernden körnigen Stoff 58, wie z. B. Quarzsand, ausgefüllt sein. Der Widerstand 56 steht unten in leitender Verbindung mit dem Rohr 54 und ist durch Leitungen 60, 62 an einen Leitungskreis 64 für tiefgespannten Wechselstrom angeschlossen. Der Zwischenraum zwischen dem Widerstand 56 und dem Rohr 54 ist mit Quarzsand 66 od. dgl. ausgefüllt, und zwar einerseits, um einen Überschlag des elektrischen Stromes zu verhindern, und andererseits das Überführen der erzeugten Wärme zum Ölsand zu erleichtern. Der Widerstand kann z. B. durch Ausführung in Schraubenform mit verschiedenartiger Steigung in seinen Einzelpartien verschiedene Wärmekapazität erhalten, im vorliegenden Fall beispielsweise so, daß die Steigung im . unteren Teil 68 kleiner ist als im oberen Teil 70. Der elektrische Heizkörper 52 erhitzt die Ölsandschicht gemäß dem in Fig. 4 veranschaulichten Temperaturdiagramm, so daß ihre untere Partie als erste gemäß dem Kurventeil 72 die Pyrolysentemperatur erreicht, während der darüberliegende Sand gemäß dem Kurventeil 74 langsamer erhitzt wird.can with a heat transfer promoting granular material 58, such as. B. quartz sand, be filled out. The resistor 56 is in conductive connection with the tube 54 and is below connected by lines 60, 62 to a line circuit 64 for low-voltage alternating current. The space between the resistor 56 and the tube 54 is filled with quartz sand 66 or the like, on the one hand to prevent a flashover of the electric current, and on the other hand to transfer the generated heat to To facilitate oil sands. The resistance can e.g. B. by execution in screw form with various Increase in its individual parts received different heat capacity, in the present Case, for example, so that the slope in. lower part 68 is smaller than in upper part 70. The electric heater 52 heats the oil sand layer in accordance with the temperature diagram illustrated in FIG. 4, so that its lower part is the first according to the curve part 72 the pyrolysis temperature reached, while the overlying sand is heated more slowly according to the curve part 74.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist der Widerstand 56 mit einem unteren Teil 96 mit enger Win dung ausgebildet, einem Mittelteil 98 mit lichterer Windung und einem oberen Teil 100 mit noch größerer Steigung zwischen den einzelnen Windungen. Die bituminöse Formation 14 wird daher gemäß der in Fig. 5 gezeigten Kurve erhitzt werden, so daß die untere Partie der Formation gemäß dem Kurvenzweig 102 zuerst die Pyrolysentemperatur erreicht, während die darüberliegende Partie gemäß den Kurvenzweigen 104 und 106 langsamer erhitzt wird. In gewissen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, gemäß der Fig. 6 den Widerstand an den oberen und unteren Partien 108 und 110 so auszubilden, daß dort eine intensivere Hitzeentwicklung entsteht als am Zwischenteil 112.In the embodiment of FIG. 5, the resistor 56 has a lower part 96 with a narrow win formation, a middle part 98 with a lighter turn and an upper part 100 with still greater slope between the individual turns. The bituminous formation 14 is therefore are heated according to the curve shown in Fig. 5, so that the lower part of the formation according to the curve branch 102 first reaches the pyrolysis temperature, while the overlying part according to the curve branches 104 and 106 is heated more slowly. In certain cases it can be appropriate, according to FIG. 6, the resistance at the upper and lower parts 108 and 110 in such a way that a more intensive heat development occurs there than on the intermediate part 112.

Die Temperaturkurve erhält hierdurch zwei Zweige 114 und 116, die durch eine Zone 118 mit niedrigerer Temperatur voneinander getrennt sind.The temperature curve is thereby given two branches 114 and 116, which through a zone 118 with lower Temperature are separated from each other.

Gemäß der Fig. 3 sind in die Erdschichten Löcher 20 gebohrt, die sich unter die Ölsandschicht 14 hindurch bis in die Schicht 16 erstrecken und Rohre 76 aufnehmen, welche mittels Flansche 24 und Packungen 26 bzw. einer Sandfüllung 28 gegen die Lochwandung abgedichtet sind. Das untere Ende der Rohre ist dabei in die Schicht 16 verlegt, die von der oben angegebenen Beschaffenheit sein kann.According to FIG. 3, holes 20 are drilled in the layers of earth, which are located under the oil sands layer 14 extend through into the layer 16 and receive tubes 76 which are connected by means of flanges 24 and packings 26 or a sand filling 28 are sealed against the wall of the hole. The lower The end of the pipes is laid in the layer 16, which is of the nature specified above can.

Sobald der untere Teil der Ölsandschicht auf die Pyrolysentemperatur (300 bis 400⁰) erhitzt worden ist, entwickeln sich Gase, die sich sammeln und dabei einen solchen Druck ausüben, daß die Sandschicht angehoben wird und ein Spalt 32 in dem geschichteten Lager 16 entsteht. Damit bahnen sich ' die Gase einen Weg zu den Ableitrohren y6. Hierbei ist es vorteilhaft, die Heizelemente 52 in der in Fig. 7 angedeuteten Weise in Gruppen um die Ableitrohre 76 herum anzuordnen. Durch die Pyrolyse wird der Ölsand porös und damit gasdurchlässig. As soon as the lower part of the oil sand layer has been heated to the pyrolysis temperature (300 to 400 ⁰ ), gases develop which collect and thereby exert such a pressure that the sand layer is raised and a gap 32 is created in the layered bearing 16. The gases thus pave their way to the discharge pipes y6. It is advantageous here to arrange the heating elements 52 in groups around the discharge pipes 76 in the manner indicated in FIG. 7. The pyrolysis makes the oil sand porous and therefore gas-permeable.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3, 4 und 7 wird vor dem Pyrolysengebiet eine Gefrierfront erzeugt, die mit den strichpunktierten Zickzacklinien 78 angedeutet ist und ebenso wie das Pyrolysengebiet in waagerechter Richtung gemäß dem Pfeil 44 vorwärts wandert. Auf diese Weise kann man einen gefrorenen Körper der geologischen Formationen schaffen, der dann später mit dem * Ingangsetzen der Pyrolyse erwärmt wird. Die der Pyrolyse zu unterwerfenden bituminösen Formationen und gegebenenfalls unter und/oder über ihnen befindliche Schichten werden somit zunächst auf eine Temperatur heruntergekühlt, die den Gefrierpunkt des Wassers in ihnen untersteigt, so daß ein mehr oder weniger zusammenhängender gefrorener Körper erhalten wird, der dann zwecks Entgasung erhitzt wird, und zwar in erster Linie durch eine wandernde Wärmefront.In the embodiment according to FIGS. 3, 4 and 7, a freezing front is created in front of the pyrolysis area generated, which is indicated by the dash-dotted zigzag lines 78 and just like that The pyrolysis area moves forward in the horizontal direction according to the arrow 44. In this way one can create a frozen body of the geological formations, which then later with the * Starting the pyrolysis is heated. The bituminous formations to be subjected to pyrolysis and any layers located below and / or above them are thus initially on cooled to a temperature below the freezing point of the water in them, so that a more or less coherent frozen body is obtained, which is then used for degassing is heated, primarily by a moving warm front.

In der Fig. 8 bezeichnet 80 einen dichten Kasten des brennstoffhaltigen Vorkommens und gegebenenfalls angrenzender Schichten, innerhalb dessen ein Körper 82 Gegenstand der Entgasung ist. Der erhitzte Körper ist hierbei sowohl nach oben als auch nach den Seiten hin von der unkonsolidierten geologischen Formation umgeben. Dieses Vorgehen, das auch bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar ist, ermöglicht die Schaffung einer gasdichten Barriere aus dem Ölsand selbst, was vor allem dann wichtig sein kann, wenn er nicht von einer abdichtenden Gesteinsart überlagert ist.In FIG. 8, 80 denotes a tight box of the fuel-containing deposit and possibly adjacent layers, within which a body 82 is the subject of degassing. The heated one The body is here both upwards and to the sides of the unconsolidated geological Surround formation. This procedure, which also applies to the exemplary embodiments described above is conceivable, the creation of a gas-tight barrier from the oil sands itself allows what can be particularly important if it is not covered by a sealing type of rock.

Die Ausführungsform, gemäß der Fig. 9 veranschaulicht ein kombiniertes Heiz-und Kühlelement, das generell mit 84 bezeichnet ist. In einem Rohr 86 ist eine Rohrschlinge 88 untergebracht, die entlang eines Teils 90 ihrer Gesamtlänge schraubenförmig verläuft. Im Rohr 86 ist ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 eine Sand- ioo packung 66 vorgesehen, und der Zwischenraum zwischen ihr und der Wandung des Lochs 20 ist mit Sand 58 ausgefüllt. Das Kühlmittel wird der Rohrschlinge 88 durch eine Leitung 92 zugeführt und verläßt sie durch die Leitung 94. Wenn das Pyrolysengebiet bzw. die wandernde Wärmefront das Element 84 erreicht, wird dieses mit Hilfe der Leitungen 60, 62 an das Stromnetz 64 angeschaltet.The embodiment according to FIG. 9 illustrates a combined heating and cooling element, which is generally designated by 84. In a tube 86 a pipe loop 88 is housed, which along a portion 90 of its total length is helical. In the pipe 86 is the same as at the embodiment according to FIG. 3 a sand ioo pack 66 is provided, and the space between it and the wall of the hole 20 is filled in with sand 58. The coolant is fed to the pipe loop 88 through a line 92 and leaves it through line 94. When the pyrolysis area or the migrating warm front When the element 84 reaches the element 84, it is connected to the power supply system 64 with the aid of the lines 60, 62.

Falls das Sandlager 14 von einer konsolidierten Schicht 12 überlagert ist, die für die entwickelten Pyrolysengase schwer durchdringlich ist, entweder wegen ihrer allgemeinen Beschaffenheit oder infolge Gefrierens in der oben beschriebenen Weise, kann man das Anheben der Erdschichten auf die das Sandlager überlagernden Formationen begrenzen, wie es die Fig. 10 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Löcher 20 bis zum Sandlager 14 hinabgebohrt. In sie sind Zuleitrohre 22 für Sauerstoff oder Luft und Sammlungs- bzw-Ableitrohre 30 für das erzeugte Gas eingesetzt. Die Pyrolyse des Sandlagers wird somit an dessen Oberseite eingeleitet und pflanzt sich dann in der Richtung nach unten fort. Es ist auch denkbar; diese Ausführungsform mit den vorher beschriebenen zu kombinieren, derart, daß die Gewinnung des Brennstoffgehalts des Ölsandes sowohl von des-If the sand bearing 14 is overlaid by a consolidated layer 12, which is for the developed Pyrolysis gas is difficult to penetrate, either because of its general nature or as a result Freezing in the manner described above, one can raise the layers of earth on top of that delimit the formations overlying the sand deposit, as FIG. 10 illustrates. With this one In the exemplary embodiment, holes 20 are drilled down to the sand store 14. Feed pipes 22 are in them used for oxygen or air and collection or discharge pipes 30 for the gas generated. the Pyrolysis of the sand deposit is thus initiated on its upper side and is then planted in the Downward direction. It is also conceivable; this embodiment with those previously described to combine in such a way that the extraction of the fuel content of the oil sands from both

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Claims (5)

S 32453 IVc/26aS 32453 IVc / 26a sen Ober- als auch von dessen Unterseite eingeleitet wird. Hierbei können mit Vorteil Wärmekörper der in Fig. 6 veranschaulichten Art zur Anwendung kommen. Falls die als nächste oberhalb des Sandlagers gelegene Formation an sich in waagerechter Richtung porös ist, kann das Anheben der überlagernden Schichten auch ganz unterbleiben.sen is initiated from the top as well as from the bottom. Heat bodies can be used here with advantage of the type illustrated in FIG. 6 are used. If the next above the Sand bearing located formation is porous in the horizontal direction, the lifting of the Overlaying layers are also omitted entirely. ίο Patentansprüche:ίο patent claims: . i. Verfahren zur^ Gewinnung von Öl und Gas aus unkonsolidierten, bituminösen, geologischen Vorkommen durch Wärmebehandlung in situ (an der natürlichen Lagerstätte), dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Vorkommens an einer Stelle, die an eine andere geologische Schicht angrenzt, in der sich Gasdurchlässe zu von der Erhitzungsstelle getrennt. i. Process for the ^ extraction of oil and gas from unconsolidated, bituminous, geological deposits through heat treatment in situ (at the natural deposit), characterized in that the heating of the deposit at a point that is adjacent to another geological layer in which there are gas passages to separated from the heating point ao niedergebrachten Sammellöchern bilden können, derart eingeleitet wird, daß dieser Teil des Vorkommens zuerst Verschwelungstemperatur erreicht und die hierbei gebildeten Gase durch die in oder an der angrenzenden Schicht entstehenden Gasdurchlässe zu den Sammellöchern strömen.ao sunk collecting holes can form, is introduced in such a way that this part of the deposit first reached the carbonization temperature and the gases formed in this way through the in or on the adjacent layer resulting gas passages to the collecting holes stream. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in "der Schicht ein Gasdruck einer solchen Größenordnung erzeugt wird, daß durch Anheben der oberhalb liegenden Formationen ein Spalt in oder neben dieser Schicht entsteht, durch welchen die erzeugten Gase zu den Sammellöchern strömen.2. The method according to claim 1, characterized in that that in "the layer a gas pressure of such a magnitude is generated that by lifting the formations above, a gap in or next to this layer arises through which the generated gases flow to the collecting holes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in der Schicht gesammelt werden, bevor sie durch die Löcher zur Erdoberfläche abgeleitet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gases in the Layer are collected before they are discharged through the holes to the surface of the earth. 4. Verfahren nach einem der Voransprüche, bei dem die Gewinnung des Öls und des Gases auf elektrothermischem Wege erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß unteren und/oder oberen Partien des Vorkommens mehr Wärme zugeführt wird als anderen Partien von ihr.4. The method according to any one of the preceding claims, in which the extraction of the oil and the gas takes place by electrothermal means, characterized in that lower and / or upper Parts of the occurrence are supplied with more heat than other parts of it. 5. Verfahren nach einem der Voransprüche, bei welchem die Verschwelung durch Einführen von Sauerstoff oder Luft unterhalten wird,.dadurch gekennzeichnet, daß die Entzündung durch eine plötzliche Erhöhung des Gasdruckes herbeigeführt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, in which the charring by introduction is maintained by oxygen or air, characterized by the fact that the inflammation caused by a sudden increase in gas pressure. Angezogene Druckschriften:
Glückauf, 19521, S. 50.Referred publications:
Glückauf, 19521, p. 50. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings