DE1242535B - Verfahren zur Restausfoerderung von Erdoellagerstaetten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

PATENTAMT

DEUTSCHES

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

E 21b ♦ 3/ 3 O

Deutsche Kl.: 5 a - 43/24

Nummer: 1 242 535

Aktenzeichen: D 47028 VI a/5 a

Anmeldetag: 13. April 1965

Auslegetag: 22. Juni 1967

Wenn die Förderung aus einer Erdöllagerstätte unwirtschaftlich wird, werden bekanntlich Sekundärförderverfahren eingeleitet, um die noch festhaftenden Anteile der Kohlenwasserstoffe zum mindesten teilweise zu gewinnen. Es handelt sich hierbei um Mengen, die durchschnittlich 40 bis 60% des ursprünglichen Lagerstätteninhaltes ausmachen.

Viele Verfahren zur Gewinnung dieser Lagerstättenanteile durch Sekundärverfahren unter Erhöhung des Druckes oder der Temperatur in der Lagerstätte sind bekannt. So wird beispielsweise auch durch Zufuhr von Oxydationsmitteln eine in-situ-Verbrennung von Teilen des Lagerstätteninhaltes durchgeführt und Lagerstättenanteile in einem gewissen Umfang teils durch Erwärmen fließfähiger gemacht, teils verdampft. Diese bekannten in-situ-Verbrennungsverfahren werden in einer linearen Fließrichtung von Einpreßbohrungen zu Förderbohrungen durchgeführt. Sie sind von über Tage aus hinsichtlich des Brennvorganges und der Brennrichtung schwer zu regulieren und zu lenken. Die erstrebte Restausförderung der Lagerstätte wird daher nur in einem mehr oder weniger begrenzten Maß erreicht.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Ausförderung von Lagerstätteninhalt durch in^situ-Verbrennung dadurch vollständiger zu gestalten, daß ein FörcTerfeld durch gestaffelte Bohrungreihen aufgeschlossen wird, die in einer strukturtiefen Zone als Flutbohrungen und in einer strukturhohen Zone als FörderBöErungen dienen. Zwischen diesen Bohrangsreihen sind sogenannte Behandlungsbohrungen und sogenannte Leitbohrungen in einer Behandlungszone angeordnet, in welcher der Lagerstätteninhalt dadurch im Kreislauf erwärmt und bewegt wird, daß er aus den Leitbohrungen über Tage gefördert und durch die Behandlungsbohrungen nach Erwärmen wieder in die Lagerstätte eingebracht wird. Die Erwärmung erfolgt dadurch, daß dem flüssigen Lagerstätteninhalt über Tage heißes modifiziertes bzw. aktiviertes Verbrennungsgas beigemischt wird. Das modifizierte Verbrennungsgas, das wenig Stickstoff enthält, wird hergestellt durch Verbrennen von vorwiegend gasförmigem Lagerstätteninhalt mit auf 80 bis 95% Sauerstoff angereicherter Luft im Druckfeuerraum eines Dampfkessels. Durch Zumischen von angereichertem Sauerstoff, der neben 80 bis 95% Sauerstoff noch einen Rest von 5 bis 20% Stickstoff enthält, wird aus dem modifizierten Verbrennungsgas ein aktiviertes Verbrennungsgas gewonnen. Die Behandlungsbohrungen und die Leitbohrungen einer Behandlungszone sind so angeordnet, daß die Kreislaufbewegung in einer Richtung Verfahren zur Restausförderung von
Erdöllagerstätten

Anmelder:

Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,

Hamburg 13, Mittelweg 180

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Hans Lange, Wietze

erfolgt, die von der Fließbewegung, die sich aus der Primärbewegung von der Flutbohrung zur Förderbohrung ergibt, abweicht. Mit dem aktivierten Verbrennungsgas wird in der erwärmten Lagerstätte eine in-situ-Verbrennung eingeleitet und eine Reaktionszone in der Behandlungszone geschaffen. Durch die Verbrennung von Lagerstätteninhalt in der Lagerstätte mit dem Sauerstoff wird ebenfalls modifiziertes Verbrennungsgas gebildet, das die Eigenschaft hat, im flüssigen Lagerstätteninhalt ohne Hinterlassung einer Gasphase zu kondensieren bzw. sich einzulösen. Es hat sich nun ergeben, daß zur Ausbeutung einer Lagerstätte durch in-situ-Verbrennung weitere Faktoren berücksichtigt werden müssen, wenn eine möglichst vollständige Erfassung des Lagerstätteninhaltes erreicht werden soll. Bei der Anwendung des linearen Flusses zwischen der Einpreß- und der Förderbohrung besteht nicht nur die Gefahr des Ausbrennens von Kanälen und damit ein großer Verlust durch nichtbehandelte Lagerstättenteile, sondern der Verbrennungsvorgang selbst ist ein unstabiler Prozeß, wenn die Verbrennungsgase in Richtung der Achse zwischen der Einpreß- und der Förderbohrung fließen. Bei zu hoher Temperatur tritt im Lagerstätteninhalt eine starke Krackung ein, die wiederum einen hohen Koksanteil entstehen läßt, so daß der Brennfortschritt kleiner wird und sich damit die Verbrennungstemperatur weiter erhöht. Der sich weiter erhöhende Koksanteil kann stellenweise so groß werden, daß zusätzlich auch in der Brennfront Behinderangen in den Fließbewegungen eintreten, die bis zu örtlichen Verstopfungen führen können. In diesem in-situ-Verbrennungsprozeß wird der Brennfortschritt nicht beschleunigt werden können.

Um diesen Prozeß zu beherrschen und ihn zu stabilisieren und gleichzeitig auch das Kanalbrennen zu vermeiden, sind also Maßnahmen erforderlich, die es ermöglichen, die Reaktionstemperatur und die

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Reaktionsrichtung regulierend zu beeinflussen. Das obenerwähnte Verfahren zur irv-situ-Yerbrennung in einer besonderen, zwischen einer Flutbohrung und einer Förderbohrung gelegenen Reaktibnszone, deren Brennrichtung abweicht von der Primärbewegung, die sich durch ein Druckgefälle von der Flutbohrung zur Förderbohrung ergibt, ist hierzu geeignet, wenn es mit einer in bestimmter Weise durchgeführten Flutung kombiniert wird.

Die Erfindung hat also zum Gegenstand ein Verfahren zum Behandeln und Fördern von Bitumina, bei dem eine in-situ-Verbrennung mit einer Flutung derart kombiniert wird, daß sich das Verfahren selbst stabilisiert.

Die in-situ-Verbrennung wird durchgeführt in einer Reaktionszone unter einem Zwangsfluß, der senkrecht ausgerichtet ist zur primären Fließrichtung des Flutungswassers, die sich ergibt durch ein Druckgefälle von der Flutungszone zur Förderzone. Das Flutungswasser wird unmittelbar hinter der Brennzone in das heiße, leergebrannte Gestein eingebracht und verdampft. Der gebildete Dampf fließt unter der Wirkung des Druckgefälles zwischen der Flutungszone und der Förderzone durch die Brennzone, die quer zur primären Fließrichtung des Wasserdampfes ausgerichtet ist. Die stark erhitzten Wasserdämpfe vereinigen sich mit den heißen Verbrennungsgasen der Brennzone, die in einer endothermen Wassergasreaktion reduziert werden. Die Wasserdämpfe bewirken weiterhin vor der Reaktionszone eine Flashverdampfung der dort anstehenden Kohlenwasserstoffe des Lagerstätteninhaltes. Die Produkte der Flashverdampfung kondensieren unter Abgabe ihrer Wärmeenergie in davorliegenden Lagerstättenabschnitten oder werden durch dort befindliche Förderbohrungen gefördert.

Die vorwiegend in fester Form als Koks verbleibenden Rückstände der Flashverdampfung werden beim Vordringen der Reaktionszone durch den hier zugeführten Sauerstoff des aktivierten Verbrennungsgases verbrannt, in einem Vorgang, der dem als »delayed coking« bezeichneten Verfahren der Erdölverarbeitung entspricht. Als Produkte dieser Reaktion zwischen den Kohlenwasserstoffrückständen und dem aktivierten Verbrennungsgas in der Brennzone entstehen Wasserdampf und CO₂, also modifiziertes Verbrennungsgas. Unmittelbar vor der Brennzone werden diese mit dem Wasserdampf des Flutungswassers vermischten Dämpfe und Gase unter der Wirkung der hohen Temperatur reduziert zu Wasserstoff und Kohlenoxyd. Es findet also eine Wassergasreaktion statt, die als endotherme Reaktion Temperaturspitzen in der Reaktionszone abbaut.

In der Reaktionszone werden also hintereinander, in Richtung von der Flutungszone zur Förderzone gesehen, die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

1. Im leergebrannten, heißen Gestein hinter der Brennzone wird durch Zufuhr von Flutungswasser die dort gespeicherte Wärmeenergie unter Wasserdampfbildung zum weiteren Einsatz gewonnen. Der Wasserdampf fließt in der primären Fließrichtung infolge der Wirkung des Druckgefälles zwischen der Flutungszone und der Förderzone;

2. durch Verbrennung der Kohlenwasserstoffrückstände des Lagerstätteninhaltes mit dem aktivierten Verbrennungsgas erfolgt Aufbau einer Brennzone, deren Brennrichtung senkrecht zur primären Fließrichtung verläuft;

3. unmittelbar vor der .Brennzone wird eine Wassergasreaktion durchgeführt.

Die Produkte dieser Verfahrensschritte in der Reaktionszone bewirken vor der Reaktionszone eine Flashverdampfung der Kohlenwasserstoffe des Lagerstätteninhaltes.

Die einzelnen Reaktionen beeinflussen sich gegenseitig in folgender Weise:

Bei Speicherung von viel Wärmeenergie im leergebrannten Gestein und bei hoher Verbrennungstemperatur in der Brennzone wird viel und sehr heißer Wasserdampf gebildet, der eine intensive Flashverdampfung bewirkt unter Hinterlassung von wenig Kohlenwasserstoffrückständen.

Beim Vordringen der Brennzone in diesen Bereich sinkt infolge der geringen vorhandenen Kohlenwasserstoffrückstände die Verbrennungstemperatur. Im zurückbleibenden leergebrannten Gestein wird weniger Wasserdampf gebildet, der in der Brennzone weniger hoch erhitzt wird. Dieser Wasserdampf bewirkt entsprechend nur eine geringe Flashverdampfung, so daß die Rückstandsmenge ansteigt.

Durch die nun wieder größere Brennstoffmenge steigt beim Vordringen der Brennzone die Temperatur in dieser wieder an, und es steht in der Brennzone und im dann !unterlassenen Gestein wieder eine ansteigende Wärmemenge zur Verfügung. Die jetzt wieder größeren Mengen an höher erhitztem Wasserdampf bewirken eine stärkere Flashverdampfung-. Durch die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Reaktionen verläuft also die Temperatur in und vor der Reaktionszone um einen mittleren Wert in auf- und absteigenden Wellen, wodurch der Verbrennungsvorgang stabilisiert wird; er kann nicht mehr obere Grenzwerte übersteigen, noch sich selbst zum Erliegen bringen.

Die Regulierung sowohl der in der Reaktionszone zu verbrennenden Anteile als auch der Reaktionstemperatur macht es möglich, ein aktiviertes Verbrennungsgas mit erhöhtem Gehalt an angereichertem Sauerstoff — seine Menge kann bis auf einen Anteil von 40 °/o im Verbrennungsgas gesteigert werden — zu verwenden. Wenn ein solches reaktionsfähiges Gas ohne Kombination mit Wasserdampf zur in-situ-Verbrennung verwendet würde, wären die weiter oben genannten Folgen unvermeidlich.

Der hohe Sauerstoffgehalt im zugeführten Verbrennungsgas läßt die Vermutung aufkommen, daß das Verfahren unwirtschaftlich sein müßte. Infolge der hohen Verbrennungstemperatur in der Brennzone wird aber im leergebrannten Gestein so viel Wärme gespeichert, daß diese Wärmeenergie ausreicht, den Lagerstätteninhalt ohne Zufuhr von Oxydationsmitteln nur mit Hilfe des heißen Wasserdampfes bis zur nächsten Bohrungsreihe zu verdampfen oder zumindest in flüssiger Form vorwärts zu bewegen.

Erfindungsgemäß wird also zur Restausförderung von Erdöllagerstätten ein aus einer Kombination von Flutung und in-situ-Verbrennung bestehendes Verfahren vorgeschlagen, bei dem in die Reaktionszone, in der die in-situ-Verbrennung durchgeführt wird, ein an Sauerstoff angereichertes Verbrennungsgas mit gesteigertem Gehalt an Sauerstoff zur Erzielung

hoher Verbrennungstemperaturen eingebracht und zusammen mit dem unmittelbar hinter der Reaktionszone aus dem Flutungswasser gebildeten Wasserdampf die Umwandlung des Lagerstätteninhalts in und vor der Reaktionszone regulierbar und lenkbar gemacht wird und daß die Zufuhr des an Sauerstoff hoch angereicherten Verbrennungsgases zur Reaktionszone eingestellt wird, wenn die in-situ-Verbrennung bis etwa zur Hälfte des Abstandes zwischen zwei parallelen Bohrungsreihen der Reaktionszone unter Hinterlassung eines hocherhitzten, leergebrannten Lagerstättengesteins durchgeführt ist.

Um die Ausförderung der Lagerstätte von den jeweils in ihr vorliegenden Bedingungen unabhängig zu machen und um sie möglichst vollständig zu gestalten, wird nun vorgeschlagen, folgendermaßen vorzugehen: Ausgangsbasis bildet das vorbekannte Verfahren, ein Förderfeld aufzuschließen durch Flutbohrungen und Förderbohrungen, zwischen denen Behandlungsbohrungen und Leitbohrungen angeordnet sind. Von der Behandlungsbohrung zur Leitbohrung wird eine in-situ-Verbrennung eingeleitet und so eine Reaktionszone geschaffen, mit einer Fließbewegung, abweichend von der Primärbewegung von der Flutbohrung zur Förderbohrung. Das Förderfeld wird, wie A b b. 1 zeigt, aufgeteilt in einzelne Abschnitte, die senkrecht zur Primärbewegung ausgerichtet und durch Bohrungsreihen in Richtung der Primärbewegung begrenzt sind. In der gleichen Richtung wird das Förderfeld aufgegliedert in eine Flutzone, eine Behandlungszone und eine Förderzone. In der Behandlungszone sind zwei den Abschnitt seitlich begrenzende, als Behandlungsbohrung BB und Leitbohrung LB dienende Bohrungen niedergebracht. Aus der Leitbohrung LB wird Lagerstätteninhalt nach über Tage gefördert und dort einer Behandlung unterzogen, wie bei A im Abschnitt I angedeutet. Diese Behandlung kann bestehen in einer Erwärmung durch Zumischen von heißen Verbrennungsgasen, die im Lagerstätteninhalt vollkommen löslich bzw. kondensierbar sind, ohne Hinterlassung einer Gasphase. Diese als modifiziertes Verbrennungsgas bezeichneten Gase bestehen aus Kohlendioxyd, Wasserdampf und wenig Stickstoff und können gewonnen werden durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit einem Oxydationsmittel, vorwiegend Luft, die nur wenig Stickstoff enthält. Die Behandlung kann weiterhin auch in einer Trennung des aus der Leitbohrung entnommenen Lagerstätteninhaltes in flüssige und gasförmige Anteile bestehen, wobei die flüssigen Anteile als Förderung abgetrennt werden und die gasförmigen zur Gewinnung des modifizierten Verbrennungsgases dienen. Das behandelte bzw. umgewandelte Produkt wird unter Druck durch die Behandlungsbohrung BB wieder in die Lagerstätte eingebracht. Durch das Einpressen des Mediums in die Behandlungsbohrung und die Entnahme durch die Leitbohrung bildet sich unter dem Einfluß des Druckgefälles ein Zwangsfluß zwischen diesen beiden Bohrungen in der Lagerstätte aus. Nachdem der Kreislauf unter dem Zwangsfluß mit Erwärmung des Lagerstättenabschnittes einige Zeit durchgeführt wurde, wird dem Medium über Tag, wie bei B im Abschnitt III der A b b. 1 gezeigt, ein angereicherter Sauerstoff, der neben 85 bis 95% Sauerstoff noch 5 bis 15% Stickstoff enthält, beigemischt und ein aktiviertes Verbrennungsgas gebildet. Mit diesem wird eine in-situ-Verbrennung in der Lagerstätte eingeleitet und eine Reaktionsfront aufgebaut, deren Achse senkrecht steht zur Primärbewegung, die sich aus dem Druckgefälle vor der Flutzone zur Förderzone ergibt. Die Reaktionszone, in der die in-situ-Verbrennung durchgeführt wird, ist also durch die Leitbohrung und die Behandlungsbohrung seitlich begrenzt.

Um nun weitere Partien des durch die beiden Bohrungen begrenzten Lagerstättenabschnittes in

ίο den Erfassungbereich der Reaktionszone einzubeziehen, wird vorgeschlagen, ein Druckgefälle in Richtung der Primärbewegung zu erzeugen und dadurch eine Parallelverschiebung der Reaktionszone in Richtung zur Förderzone zu bewirken. Ihre Wandergeschwindigkeit ist abhängig vom Sauerstoffgehalt des die Verbrennung in der Reaktionszone unterhaltenden aktivierten Verbrennungsgases und der Menge des in der Reaktionszone entstandenen Brennstoffes und kann durch die Menge des Sauerstoffes gesteuert werden. Der Brennfortschritt ist immer kleiner als die Fließgeschwindigkeit der Gase und Dämpfe. Das Druckgefälle wird aufgebaut durch das Einpressen von Flutungswasser in die Flutbohrungen und Fördern von Lagerstätteninhalt aus den Förderbohrungen. Die Flutwasserlinie folgt der Reaktionszone und strömt ein in das leergebrannte, heiße Gestein. Unter Bildung von Wasserdämpfen findet Rückgewinnung der hier gespeicherten Wärme statt, und der Dampf wirkt regulierend auf den Verbrennungsvorgang in der oben geschilderten Weise ein. Die Reaktionszone wird dabei in Richtung zur Förderzone verschoben, wie in den Abschnitten V und VII der A b b. 1 dargestellt.

In diesem Stadium kann sowohl in die Behandlungsbohrung als auch in die Leitbohrung aktiviertes Verbrennungsgas in die Lagerstätte eingebracht werden, um die wandernde Reaktionsfront mit diesem Medium zu versorgen. Ist die Reaktionszone z. B. den halben Weg bis zur nächsten Bohrungsreihe gewandert, so wird in vielen Fällen vor und hinter der Reaktionszone eine so große Wärmequelle entstanden sein, die ausreicht, daß die zweite Hälfte bis zur nächsten Bohrungsreihe nur mit Fluten entölt wird, so daß für diesen Betriebsabschnitt zusätzlicher Sauerstoff nicht mehr nötig ist, da das Flutwasser die eingebrachte Wärme vor sich hertreibt. Wenn aber in ungünstigen Lagerstätten mit ihrem Inhalt nun die wandernde Reaktionsfront in den Bereich der nächsten Bohrungsreihe in Richtung zur Förderzone kommt, übernehmen diese Bohrungen die Funktion der Leit- bzw. der Behandlungsbohrung, und die zurückgelassenen Bohrungen dienen jetzt als Flutbohrungen. Das durch diese eingebrachte Flutungswasser wird an dem noch heißen Gestein des leergebrannten Lagerstättenabschnittes in Dampf umgewandelt, der die oben geschilderten wichtigen Funktionen im Verfahrensgang erfüllt.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, bei sehr hochviskosem Lagerstätteninhalt oder bei geringer Durch- lässigkeit des Lagerstättengesteins mit Sauerstoff beladenes Flutungswasser in die Flutbohrungen einzupressen und die Zufuhr von aktiviertem Verbrennungsgas zur Reaktionszone einzustellen, wenn ungefähr die Hälfte des Abstandes zwischen zwei parallelen Bohrungsreihen von der zwischen ihnen wandernden Reaktionszone leergebrannt ist. Der Sauerstoffgehalt des Flutungswassers wird so bemessen, daß er ausreicht, eine schwache Verbrennung auf-

rechtzuerhalten, da sie nur im vorgewärmten Lagerstättengestein stattfindet. Die Verfahrensabwandlung kann zeitweise durchgeführt werden, eventuell bis die nächste Bohrungsreihe erreicht ist. Dieser Verfahrensabschnitt ist in AbschnittIX der Abb. 1 gezeigt.

Die in den Abschnitten I, III, V, VII und IX der Abb. 1 dargestellten Verfahrenschritte sind nur aus Gründen der Anschaulichkeit in getrennt nebeneinanderliegenden Abschnitten der Lagerstätte eingezeichnet. Sie verlaufen selbstverständlich nacheinander in jedem Abschnitt.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, nicht alle nebeneinanderliegenden Abschnitte gleichzeitig in Behandlung und Produktion zu nehmen, sondern gleichzeitig behandelte Abschnitte zu trennen durch dazwischenliegende Abschnitte. Der Behandlungsbeginn in diesen Zwischenabschnitten kann zeitlich verschoben aufgenommen werden, beispielsweise, wenn in den ersten Abschnitten keine Behandlung über Tage notwendig und der Sauerstoffbedarf vermindert ist. Er kann aber auch erst aufgenommen werden, wenn die ersten Abschnitte leergefördert sind. Bei dieser Verfahrensdurchführung kann der Bedarf an Vorrichtungen, wie Pumpen, Kompressoren, Dampfkessel und Sauerstoffanlagen, kleiner gehalten werden, als wenn gleichzeitig das ganze Lagerstättenfeld in Angriff genommen wird. Da bei der kombinierten Anwendung der in-situ-Verbrennung mit Wasserfluten eine Lagerstätte schneller und vollständiger ausgefördert werden kann als bei den bekannten Verfahren, ist auch der wirtschaftliche Erfolg beachtlich. Es braucht im Mittel nur die Hälfte der Lagerstättenfläche mit Sauerstoff behandelt zu werden.

Wie schon mehrfach betont, ist es zur möglichst vollkommenen Erfassung des Lagerstättenmhaltes wichtig, neben dem Zwangsfluß in der Reaktionszone auch im Flutungsbereich die Fließrichtungen zu beeinflussen und zu lenken. Dies kann unter anderem dadurch geschehen, daß einzelne Flutbohrungen oder zu Flutbohrungen gewordene Behandlungsoder Leitbohrungen zeitweilig mit verschiedenen und wechselnden Mengen Flutungswasser beschickt werden oder daß einzelne Bohrungen zeitweilig ganz geschlossen werden. Eventuell kann auch Flutungswasser zwischen benachbarten Bohrungen im Kreislauf bewegt werden. Mit all diesen Maßnahmen werden Kreuz- und Querströmungen, Fließrichtungsund Druckänderungen oder -umkehrungen erreicht, die Bildung von bevorzugten Kanälen und Prielen unmöglich gemacht und auf diese Weise der gesamte Inhalt einer Lagerstätte in Bewegung gebracht und ausgefördert.

Um die Ausförderung eines ausgedehnten Lagerstättenfeldes auch mit größeren Bohrlochabständen von beispielsweise 300 m durchführen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Verfahren in folgender Weise abzuwandeln:

In eine durch Behandlungsbohrung und Leitbohrung begrenzte Behandlungszone wird im periodischen Wechsel in eine der beiden Bohrungen aktiviertes Verbrennungsgas eingepreßt, wobei die andere Bohrung verschlossen wird. Dabei wird die Fließbewegung des die Verbrennungszone senkrecht durchströmenden Wasserdampfes aufrechterhalten. Die beiden Fließbewegungen wirken in Form von Verdrängungskörpern aufeinander ein, die vom Druckgefälle — von der Einpreßbohrung zur geschlossenen Bohrung —- und vom Viskositätsgefälle — vom Verbrennungsgas zum Wasserdampf mit erheblich niedrigerer Viskosität — beeinflußt werden. Es findet hierbei eine keilförmige Verschiebung des Einwirkungsbereiches des aktivierten Verbrennungsgases statt, mit einer breiten Basis des Keiles im Bereich des hohen Druckes des Verbrennungsgases um die Einpreßbohrung und mit der Spitze im Bereich

ίο des niedrigeren Druckes bei der geschlossenen Bohr rung. Das Überwiegen des aktivierten Verbrennungsgases an der Basis bewirkt eine verstärkte Krackung, seine Verminderung an der Keilspitze eine verstärkte Flashverdampfung des Lagerstätteninhaltes. Durch den periodischen Wechsel der Einpreßbohrung bzw. der geschlossenen Bohrung wird der keilförmige Einwirkungsbereich jeweils umgekehrt. Es ergibt sich hieraus auch bei einem größeren Abstand der Bohrungen eine erwünschte Lenkung des Reaktionsprozesses und eine günstige Ausnutzung des in der Lagerstätte erzeugten Dampfes.

Es besteht nun die Gefahr, daß nach einer längeren Betriebszeit nur wenig brennbare Rückstände in der Nähe der Einpreßbohrung verbleiben. Um dem vorzubeugen, wird ein weiterer Verfahrensschritt vorgeschlagen, der darin besteht, bei der Umkehrung der Fließrichtung in die bisher geschlossene Bohrung kurzzeitig flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe, eventuell zusammen mit modifiziertem Verbrennungsgas einzuleiten. Die Kohlenwasserstoffe können abgezweigt werden aus den Produkten der Förderbohrungen oder aus anderen Bohrungen, die zu diesem Zeitpunkt sich in einer anderen Verfahrensperiode befinden; sie dienen dazu, den Vorrat an brennbaren Medien im Bereich der Bohrung zu erneuern bzw. zu ergänzen. Anschließend wird durch das Einpressen von aktiviertem Verbrennungsgas Sauerstoff zugeführt und die Verbrennungsfront dadurch weiter in Gang gehalten oder eventuell auch neu gezündet.

Enthält eine Lagerstätte ein sehr gut durchlässiges Lagerstättengestein oder ist der Lagerstätteninhalt dünnflüssig und leicht beweglich, so kann es vorteilhaft sein, die beiden Verfahrensschritte der in-situ-Verbrennung und der Flutung nicht gleichzeitig, sondern getrennt nacheinander durchzuführen. Es wird in der Behandlungszone einer Lagerstätte anfangs eine Verbrennungszone aufgebaut, die unter Einleiten von Oxydationsmitteln zwischen der Behandlungsbohrung und der Leitbohrung im Zwangsfluß geführt wird. Nach Stillsetzen des Zwangsflusses zwischen den beiden Bohrungen wird dann anschließend eine Flutung der Behandlungszone eingeleitet, die in einem von der Richtung des Verbrennungszwangsflusses abweichenden Winkel durchgeführt und durch Aufnahme der Förderung in Richtung der Primärbewegung unterstützt wird. Die in der Verbrennungszone erzeugte Wärme reicht aus, um den Lagerstätteninhalt bis zur nächsten Bohrungsreihe auszufluten.

Bei der Kondensation des Wasserdampfes in kälteren Partien der Lagerstätte werden erhebliche Mengen an elektrolytfreiem Wasser gebildet, welches Quellungen der tonhaltigen Anteile des Speichergesteins verursachen kann, besonders in Lagerstätten mit einem geringen Gehalt an salzhaltigem Haftwasser. Die Durchlässigkeit wird dadurch mehr oder weniger stark verschlechtert und der Weg der Ver-

brennungsgase und der Verbrennungsfront ungünstig beeinflußt.

Es wird daher vorgeschlagen, daß vor Einleitung der in-situ-Verbrennung mit Salz und/oder Katalysatoren beladenes Flutungswasser zwischen den Behandlungsbohrungen und den Leitbohrungen zirkuliert wird. Mit diesem Flutungswasser wird eine Salzanreicherung in der Behandlungszone erreicht, so daß Quellungen durch Kondensatwasser der anschließenden in-situ-Verbrennung vermieden werden. Besonders wichtig ist diese Anhebung der Salinität, wenn die Verbrennung mit angereichertem Sauerstofl durchgeführt wird, da hierbei eine intensive Verbrennung bei hoher Temperatur stattfindet, so daß neben dem Reaktionswasser auch viel verdampftes Haftwasser in davorliegende kältere Abschnitte gelangt.

Die eventuell gleichzeitig mit dem Salz deponierten Katalysatoren können wirksam werden, wenn die Reaktionszone in den betreffenden Lagerstättenabschnitt vorgedrungen ist. Sie können dazu dienen, die Krackung, Verkokung oder Verbrennung des Lagerstätteninhaltes zu beeinflussen bzw. zu unterstützen.

Wenn ein Lagerstättenfeld in das Endstadium der Förderung gelangt, wird vorgeschlagen, in die Flutbohrungen komprimierte Luft zusammen mit Flutungswasser einzupressen. Das Feld wird so gewissermaßen mit einem Vorrat an pneumatischer Energie aufgeladen, der ausreicht, die Förderung über einen unter Umständen beträchtlichen Zeitabschnitt aufrechtzuerhalten, ohne daß hierzu noch die üblichen Vorrichtungen notwendig wären und die somit zu einem früheren Zeitpunkt zum Einsatz an anderer Stelle frei werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Restausförderung von Erdöllagerstätten, die flüssige oder erstarrte Bitumina enthalten, durch Flutung und in-situ-Verbrejl·^ nung, wobei ein Förderfeld durcrT~*Bohrungsreihen aufgeschlossen ist, die in einer strukturtiefen Zone als Flutungsbohrungen und in einer strukturhohen Zone als Förderbohrungen dienen, sowie dazwischen angeordneten Bohrungen mit einer Reaktionszone, in der der Lagerstätteninhalt einer in-situ-Verbrennung unterworfen wird in einer Richtung, abweichend von der Fließrichtung, die sich als Primärbewegung von den Flutungsbohrungen zu den Förderbohrungen ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionszone ein an Sauerstoff angereichertes Verbrennungsgas zur Erzielung hoher Verbrennungstemperaturen eingebracht und zusammen mit dem unmittelbar hinter der Reaktionszone aus dem Flutungswasser gebildeten Wasserdampf die Umwandlung des Lagerstätteninhaltes in und vor der Reaktionszone regulierbar und lenkbar gemacht wird und daß die Zufuhr des an Sauerstoff hoch angereicherten Verbrennungsgases zur Reaktionszone eingestellt wird, wenn die m-situ-Verbrennung bis etwa zur Hälfte des Abstandes zwischen zwei parallelen Bohrungsreihen der Reaktionszone unter Hinterlassung eines hocherhitzten, leergebrannten Lagerstättengesteins durchgeführt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Unterbrechung der Zufuhr des an Sauerstoff angereicherten Verbrennungsgases durch die bisher der Zufuhr dieses Gases dienenden Bohrungen Flutungswasser mit darin gelöstem Sauerstoff eingebracht wird, daß das Flutungswasser durch das ausgebrannte heiße Lagerstättengestein gedrückt und angewärmt und mit dem Wasser und dessen Wärme, vermehrt um die von der leergebrannten Reaktionszone gespeicherten Wärme die Öl-Wasser-Kontaktlinie bis zur nächsten, parallelen Bohrungsreihe verdrängt wird und daß mit dem im Flutungswasser gelösten Sauerstoff Ölreste im Lagerstättengestein unter Wärmeentwicklung verbrannt werden und damit das Temperaturniveau aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in einer Reihe liegende Abschnitte eines Förderfeldes gleichzeitig in Behandlung und Produktion genommen werden, die durch dazwischenliegende Abschnitte voneinander getrennt sind, welche erst nach Abschluß der Behandlung der ersten Abschnitte in gleicher Weise behandelt und gefördert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Sauerstoff angereichertes Verbrennungsgas wechselweise in eine der beiden Bohrungen der Reaktionszone eingepreßt und die jeweils nicht beanspruchte Bohrung geschlossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einleitung der in-situ-Verbrennung mit Salz und/oder Katalysatoren beladenes Flutungswasser zwischen den Bohrungen der Reaktionszone zirkuliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende der Förderzeit des Feldes in die Bohrungen der Flutungszone komprimierte Luft mit Anteilen Flutungswasser eingebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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