DE3030110C2 - Verfahren zur Gewinnung von Erdöl durch Grubenbaue und durch Wärmezufuhr - Google Patents
Verfahren zur Gewinnung von Erdöl durch Grubenbaue und durch WärmezufuhrInfo
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Description
direkt die Förderstrecke und die Einpreßstrecke durch die erdölführende Schicht hindurch miteinander verbindet,
wobei in diesem zusätzlichen Bohrloch eine Rohrleitung mit einem Zwischenraum zwischen den
Wänden des Bohrlochs installiert wird, unmittelbar in der Fördergalerie die Trennung des Erdöls vom
Begleitwasser vorgenommen und das dabei anfallende Begleitwasser durch die im zusätzlichen Bohrloch
verlegte Rohrleitung zur Einpreßgalerie zum Einleiten des Wassers in die Einpreßbohrungen transportiert
wird.
Eine Erhöhung der Effektivität der Erwärmung der erdölführenden Schicht wird dadurch gewährleistet, daß
durch das zusätzliche Bohrloch aus der an das zusätzliche Bohrloch angrenzenden erdölführenden
Schicht das Erdöl mit dem Begleitwasser in die Fördergalerie durch den Zwischenraum zwischen der
Rohrleitung im Innern des· zusätzlichen Bohrlochs und dessen Wänden geleitet wird.
Eine Steigerung der Gewinnung von hochviskosem Erdöl aus der zusätzlichen Förderbohrung wird dadurch
erzielt, daß die Wänden dieses Bohrlochs und die das Bohrloch umgebende Schichtzone beim Durchgang des
heißen Begleitwassers durch die Rohrleitung zusätzlich erwärmt werden, wodurch das Bohrloch von Paraffin,
Teer und dgl. gereinigt wird, die Erdöldurchlässigkeit der Schicht steigt und die Viskosität des Erdöls sinkt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf Zeichnungen
erläutert, in denen es zeigt
F i g. 1 schematisch einen Erdölschacht mit den wichtigsten Grubenbauen und Bohrlöchern;
F i g. 2 einen vertikalen Schnitt einer erdölführenden Schicht durch ein zusätzliches Bohrloch, das direkt die
Förderstrecke und die Einpreßstrecke durch die erdölführende Schicht hindurch miteinander verbindet.
Das beschriebene Verfahren wird auf folgende Weise realisiert.
In der Erdöllagerstätte wird ein System von Grubenbauen geschaffen, das aus zwei Schächten —
einem Förderschacht 1 (Fig. 1) und einem Wetterschacht
2, einem Füllort 3, Nebenschächten, in denen das Lokomotivbetriebswerk, eine Pumpstation, Lagerplätze
u. dgl. untergebracht sind (in den Fig. nicht abgebildet), Strecken 4 und geneigten Grubenbauen 5 und 6 besteht.
Die Strecken 4 werden über dem Hangenden der erdölführenden Schicht 7 angelegt. Sie haben einen
Neigungswinkel zum Horizont von 1 bis 3°. Das Wesen des Verfahrens ändert sich nicht, wenn die Strecken 4
unterhalb des Hangenden der erdölführenden Schicht 7 angelegt werden.
Von den Strecken 4 aus legt man gensigte Grubenbaue 5 und 6 in die Zone der erdölführenden
Schicht 7 an und errichtet hier wenigstens eine Förderstrecke 8.
Die Förderstrecke 8 kann verschiedene Form haben: kreisförmig (wie in F i g. 1 abgebildet), elliptisch,
gradlinig, rechteckig oder eine beliebige andere Form in Abhängigkeit von der Form des Gewinnungsabschnitts
des Schachtfelds, das wiederum die Form eines regelmäßigen Vielecks, z. B. eines Sechsecks, einen
Rechtecks und auch eine beliebige andere Form aufweisen kann.
Von der Förderstrecke 8 aus werden Förderbohrlöcher 9 (Fig. 1 —2) angelegt. Im Falle einer kreisförmigen
Förderstrecke 8 werden die Förderbohrungen gleichmäßig über die Fläche des Abschnitts verteilt
radial gebohrt (Fig. 1). Im Falle einer rechteckigen
Förderstrecke 8 werden die Förderbohrungen 9 parallel zueinander und gleichmäßig Ober die Fläche des
Abschnitts verteilt angelegt
Wenigstens eine Einpreßstrecke 10 wird oberhalb der erdölführenden Schicht 7, unterhalb derselben oder
direkt in der erdölführenden Schicht angelegt Von der Einpreßstrecke 10 aus werden Einpreßbohrungen 11
gebohrt
Von der Einpreßstrecke 10 oder von der Förderstrekke 8 aus wird wenigstens ein zusätzliches Bohrloch 12
gebohrt, das direkt die Förderstrecke und die Einpreßstrecke (8 bzw. 10) durch die erdölführende Schicht 7
hindurch miteinander verbindet In diesem zusätzlichen Bohrloch 12 installiert man eine Rohrleitung 13 mit
einem Zwischenraum zu den Wänden des Bohrlochs 12. Den Wärmeträger (z. B. Dampf) leitet man zu den
Mündungen der Einpreßbohrungen 11 von einer Kesselanlage 14 (Fig. 1) durch eine oberirdische
Rohrleitung 15, ein Dampfzuführungsbohrloch 16 und unterirdische, in den Strecken 4 verlegte Rohrleitungen
(auf der Zeichnung nicht abgebildet).
Mit Hilfe des Systems von Einpreßbohrungen 11 wird
die erdölführende Schicht 7 auf eine Temperatur erwärmt, bei der das Erdöl die notwendige Fließfähigkeit
erreicht Für verschiedene Erdöllagerstätten kann diese Temperatur in erheblichen Grenzen schwanken,
und zwar von etwa 80 bis 250° in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Erdöls.
Bei einem dichten Netz von Einpreßbohrungen 11, die sich auf einer erheblichen Länge durch die
erdölführende Schicht 7 hinziehen, wird letztere gleichmäßig und schnell im gesamten Volumen erwärmt.
Das wird dadurch erreicht, daß die Einpreßbohrungen 11 ein dichtes Netz bilden. In dem Fall, wenn die
Einpreßstrecke 10 sich unmittelbar in der erdölführenden Schicht 7 oder in deren Nähe befindet, verbinden
die horizontalen, flachgeneigten oder ansteigenden, sich auf -zig und hunderte Meter durch die erdölführende
Schicht 7 hinziehenden Einpreßbohrungen 11 inhomogene Zonen der Schicht, verschiedene Kanäle, Risse und
Hohlräume und erhöhen somit den Aufschlußgrad der erdölführenden Schicht 7.
Bei Erhöhung der Temperatur der erdölführenden Schicht 7 sinkt die Viskosität und steigt die Fließfähigkeit
des Erdöls.
Durch die Förderbohrungen 9 wird das Erdöl mit dem Begleitwasser entnommen und gelangt in die Förderstrecke
10. Die Erfahrungen bei solchen Verfahren der Erdölgewinnung zeigen, daß der Wassergehalt des
gewonnenen Erdöls erheblich ist (80 und mehr Prozent). Das anfallende Begleitwasser hi*t eine hohe Temperatur.
Sie schwankt zwischen den einzelnen Bohrlöchern, im Durchschnitt einer Förderstrecke beträgt sie ca.
60° C, nach ein- bis zweijährigem Gewinnungsbetrieb 8O0C und nach drei bis vier Jahren noch mehr.
Ein Teil dieses Wassers wird für den Transport des hochviskosen Erdöls genutzt, da das Schachtgewinnungsverfahren
in erster Linie für die Erschließung von Lagerstätten mit solchem Erdöl eingesetzt wird. Zu
diesem Zweck wird bis 20% des Begleitwassers vei braucht.
In den bekannten Verfahren wird ein geringer Teil des Wassers in die erdölführende Schicht gepumpt, der
übrige Teil gelangt an die Oberfläche. Mit dem an die Oberfläche gepumpten Begleitwasser geht eine erhebliche
Wärmemenge verloren.
In den bekannten Verfahren sind die Wärmeverluste beim Einpumpen des Begleitwassers in die Schicht über
die Länge der Rohrleitungen so groß, daß zu den Mündungen der Einpreßbohrungen praktisch kaltes
Wasser gelangt. Im Anfangsstadium des Abbaus ist das Einpumpen von kaltem Wasser in die erdölführende
Schicht nutzlos, da das zu einer Verringerung der Fließfähigkeit des Erdöls in der Schicht und folglich zu
einer Verringerung der Erdölabgabe führt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Trennung von Erdöl und Begleitwasser unmittelbar in
der Förderstrecke 8 (Fig.2) in einem speziellen Behälter 17 vorgenommen, und das dabei anfallende
heiße Begleitwasser transportiert man durch die im zusätzlichen Bohrloch 12 verlegte Rohrleitung 13 mit
Hilfe einer Pumpe 18 zur Einpreßstrecke 10 zum Einleiten in die Einpreßbohrungen 11.
Durch die Zuleitung des heißen Begleitwassers aus der Förderstrecke 8 zu den Einpreßbohrungen 11 durch
die im zusätzlichen Bohrloch 12 verlegte Rohrleitung 13 bei gleichzeitiger Zuführung des aus der das zusätzliche
Bohrloch 12 umgebenden erdölführenden Schicht 7 austretenden Erdöls mit Begleitwasser in die Förderstrecke
durch den Zwischenraum zwischen der Rohrleitung 13 im Innern des zusätzlichen Bohrlochs 12 und
dessen Wänden werden drei Hauptziele verfolgt.
Erstens erwärmen sich die Wandungen der zusätzlichen Förderbohrungen 12 gleichmäßig auf der gesamten
Länge und verbleiben in diesem Zustand, solange der Zufluß des heißen Begleitwassers anhält.
Zweitens sinkt die Temperatur des heißen Wassers nicht, in einigen Fällen steigt sie sogar. Dadurch breitet
sich die Wärme in der erdölführenden Schicht 7 gleichmäßiger aus, was wiederum zu einer Ausdehnung
der Zone der erdölführenden Schicht 7, in der das Erdöl verdrängt wird, führt.
Drittens verringern sich die Wärmeverluste erheblich, die bei den bekannten Verfahren in den Grubenbauen
beim Pumpen des Wassers aus der Förderstrecke 8 in den über der erdölführenden Schicht gelegenen
Horizont durch besondere, in geneigten Grubenbauen 5 (Fig. 1) und 6 verlegte Rohrleitungen zu speziellen
Anlagen (auf den Zeichnungen nicht abgebildet) auftreten, wo das Begleitwasser vom Erdöl abgeschieden
wird und erst dann durch in den Strecken 4 verlegte Rohrleitungen in die Einlaßgalerien 10 zu den
Mündungen der Einpreßbohrungen 11 gelangt
Das Einpumpen von heißem Wasser verbessert im Unterschied zum Einpumpen von kaltem Wasser die
Verdrängungskennwerte (wie z. B. den Verdrängungsfaktor, den Verbreitungskoeffizienten des Verdrängungsprozesses)
und verringert den spezifischen bampfverbrauch, wodurch nicht nur die Erdöiabgabe,
sondern auch die Effektivität der Wärmeeinwirkung auf die erdölführende Schicht 7 steigt.
Zusammen mit dem Erdöl und dem Begleitwasser gelangt durch die Förderbohrungen 9 auch eine gewisse
Menge Sand in die Förderstrecke 8. Der zusammen mit der Flüssigkeit anfallende Sand wird in speziellen
Absetzbecken 17 (Fi g. 2) abgeschieden. Das Erdöl mit
einem gewissen Anteil Begleitwasser wird in einen zentralen Erdölsammelbehälter (eine Anlage zur Abscheidung
des Wassers vom Erdöl) und dann durch ein spezielles Bohrloch 19 (Fig. 1) in an der Oberfläche
gelegene Reservoire 20 gepumpt, während das anfallende heiße Begleitwasser (wie oben beschrieben) mit Hilfe
einer Pumpe 18 (Fig.2) durch die im zusätzlichen Bohrloch 12 verlegte Rohrleitung 13 zur Einpreßstrecke
10 und weiter zu den Mündungen der Einpreßbohrungen 11 gefördert wird, wobei gleichzeitig aus der
erdölführenden Schicht durch den Ringraum zwischen den Wänden des zusätzlichen Bohrlochs 12 und der
Außenoberfläche der Rohrleitung 13 Erdöl mit Begleitwasser gewonnen wird. Die Ströme des heißen Wassers
in den zentralen Rohren 13 und der durch den Ringraum im Bohrloch 12 anfallenden Flüssigkeit verlaufen in
einander entgegengesetzten Richtungen.
Das heiße Wasser erwärmt die an die Wand des zusätzlichen Bohrlochs 12 angrenzende Zone auf ihrer
gesamten Länge. Dadurch werden die Wände des zusätzlichen Bohrlochs 12 von Asphalt- und Teerstoffen
gereinigt, der Aufschlußgrad der erdölführenden Schicht 7 steigt, was zu einer Erhöhung der Produktivität
der Bohrungen führt.
Das heiße Wasser gelangt ohne sich abzukühlen in die erdölführende Schicht 7, erhöht den Verdrängungsfaktor
und den Verbreitungskoeffizienten des Verdrängungsprozesses und steigert damit die Erdölabgabe der
Schicht und die Effektivität der Wärmeeinwirkung.
Unter realen Bedingungen wird das Verfahren durch folgende Arbeitsgänge realisiert.
1. Man errichtet ein System von Grubenbauen, das aus Schächten 1, 2 (Fig. 1), Nebenschächten 3 und
Hauptstrecken 4 besteht
2. Im unteren Teil der erdölführenden Schicht 7 legt man eine kreisförmige Förderstrecke 8 an. Das Wesen
des Verfahrens ändert sich nicht, wenn die Förderstrekke 8 geradlinig verläuft. In diesem Fall werden sie in
einer Entfernung von 450 —550 m voneinander errichtet
3. 15-20m über der erdölführenden Schicht oder
direkt in der Schicht errichtet man geradlinige Einpreßsirecken 10.
4. Von der Förderstrecke 8 aus bohrt man horizontale und ansteigende Förderbohrungen 9 und von der
Einpreßstrecke 10 aus — Einpreßbohrungen 11.
5. Für eine Gruppe aus 25 — 30 Förderbohrungen 9 bohrt man ein zusätzliches Bohrloch 12, das die
erdölführende Schicht 7 erschließt und direkt die Einpreßstrecke 19 und die Förderstrecke 8 miteinander
verbindet.
6. Im zusätzlichen Bohrloch 12 wird eine Rohrleitung 13 verlegt, die in der Einpreßstrecke an die Mündungen
der Einpreßbohrungen 11 und in der Förderstrecke 8 an
eine Pumpe 18 angeschlossen wird.
7. Durch die Einpreßbohrungen pumpt man einen Wärmeträger unter einem Druck von 5 — 20 kp/cm2 in
die erdölführende Schicht zu deren Erwärmung bis auf eine Temperatur, bei der das Erdöl die notwendige
Fließfähigkeit erreicht
Dann unterteilt man alle Einpreßbohrangen 11 des in
der Gewinnung befindlichen Abschnitts in Gruppen und gewährleistet die Dampfzufuhr nacheinander in jede
der Gruppen mit Zeitintervallen von 15 bis 30 Tagen und gleichlangen Unterbrechungen.
8. Das Erdöl mit dem Begleitwasser aus der erdölführenden Schicht 7 leitet man aus den Förderbohrungen
9 in die Förderstrecke 8 und weiter in ein Absetzbecken 37.
9. Unmittelbar in der Förderstrecke 8 nimmt man die Trennung des Begleitwassers vom Erdöl und den
Transport des dabei anfallenden Begleitwassers durch die im zusätzlichen Bohrloch 12 verlegte Rohrleitung 13
zur Einpreßstrecke 10 für die Zuführung des Wassers in die erdölführende Schicht 7 durch die Einpreßbohrungen
11 vor.
10. Aus dem Ringraum des Bohrlochs 12 wird gleichzeitig mit dem Pumpen des heißen Wassers durch
die Rohrleitung 13 Erdöl mit Begleitwasser in die ff
Förderstrecke 8 abgegeben. ||
11. nach der Abscheidung des Begleitwassers im pj
Absetzbecken 17 gelangt das Erdöl in zentrale ||
Gruben-Erdölsammelbehälter und von dort durch eine 5
spezielle Bohrung 19 (oder durch eine Rohrleitung im
Schacht) in an der Erdoberfläche gelegene Reservoire
20.
spezielle Bohrung 19 (oder durch eine Rohrleitung im
Schacht) in an der Erdoberfläche gelegene Reservoire
20.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Gewinnung von Erdöl, bei dem ein System von Grubenbauen und wenigstens eine Einpreßstrecke und eine Förderstrecke angelegt werden, von der Einpreßstrecke aus in die erdölführende Schicht Einpreßbohrungen und von der Förderstrecke aus Förderbohrungen gebohrt werden, unter Druck ein Wärmeträger durch die Einpreßbohrungen in die erdölführende Schicht zu deren Erwärmung auf eine Temperatur, bei der das Erdöl difi notwendige Fließfähigkeit in der erdölführenden Schicht erreicht, zugeführt wird, das Erdöl mit dem dabei aus der erdölführenden Schicht anfallenden Begleitwasser durch Förderbobrungen entnommen wird, das Beglei!.wasser vom Erdöl getrennt, das Begleitwasser zu den Einpreßbohrungen transportiert und dann in die erdölführende Schicht für eine zusätzliche Verdrängung des Erdöls aus der erdölführenden Schicht gepumpt und das Erdöl aus der Förderstrecke durch Grubenbaue an die Oberfläche geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzliches Bohrloch (12) gebohrt wird, das direkt die Förderstrecke (8) und die Einpreßstrecke (tO) durch die erdölführende Schicht (7) hindurch miteinander verbindet, daß in diesem zusätzlichen Bohrloch (12) eine Rohrleitung (13) mit einem Zwischenraum zwischen den Wänden des Bohrlochs (12) installiert wird, daß unmittelbar in der Förderstrecke (8) die Trennung des Erdöls vom Begleitwasser vorgenommen und das dabei anfallende Begleitwasser durch die im zusätzlichen Bohrloch (12) verlegte Rohrleitung (13) zur Einpreßstrecke (10) zum Einleiten des Wassers J5 in die Einpreßbohrungen (11) transportiert wird und daß das gleichzeitig damit aus der an das zusätzliche Bohrloch (12) angrenzenden erdölführenden Schicht (7) anfallende Erdöl mit dem Begleitwasser durch den Zwischenraum zwischen der Rohrleitung (13) im Innern des zusätzlichen Bohrlochs (12) und dessen Wänden in die Förderstrecke (8) abgeführt wird.45Bekannt ist ein Verfahren zur Erdölgewinnung (US-PS Nr. 40 99 783), bei dem von über der Förderstrecke gelegenen Grubenbauen aus durch ein System von Einpreßbohrungen die produktive Schicht durch periodisches Einpressen von Dampf erwärmt wird.Ohne die Dampfzufuhr zu unterbrechen, wird periodisch die anfallende Flüssigkeit (Erdöl und Wasser) durch Förderbohrungen entnommen, die von einer im unteren Teil der erdölführenden Schicht gelegenen Förderstrecke aus gebohrt worden sind, wonach zum periodischen Einpumpen von heißem Wasser übergegangen wird und die Flüssigkeitsentnahme durch die Bohrlöcher der Förderstrecke fortgesetzt wird. &oBei der Realisierung des Verfahrens kann Begleitwasser anfallen, das in einem spaten Abbaustadium in die erdölführende Schicht eingepumpt wird, wobei das Erdöl mit dem Begleitwasser aus der Förderstrecke mittels Pumpen durch Rohre, die in geeigneten ^ Grubenbauen und dann in über der erdölführenden Schicht befindlichen Grubenbauen verlegt sind, zu Anlagen geleitet wird, in denen das Begleitwasser vom Erdöl abgetrennt wird, wonach das Begleitwasser in die Einpreßstrecke zu den Mündungen der Einpreßbohrungen transportiert wird.Der Nachteil dieses als Prototyp angenommenen Verfahrens ist die niedrige Erdölabgabe infolge einer geringen Effektivität der Wärmeeinwirkung beim Einpumpen des Begleitwassers, da durch die erhebliche Länge der Wasserleitungen in den Grubenbauen viel Wärme verloren geht Zugleich erhöht sich dabei die Lufttemperatur in den Grubenbauen, was sich negativ auf das Bedienungspersonal auswirkt Eine Isolierung der Wasserleitungen verteuert den Prozeß wesentlich.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermoschachtverfahren zum Abbau von Erdöllagerstätten zu schaffen, bei dem eine Erhöhung der Erdölabgabe der erdölführenden Schicht und eine Steigerung der Gewinnung von hochviskosem Erdöl durch Erhöhung der Effektivität der Erwärmung der erdölführenden Schicht beim Einpumpen des anfallenden heißen Schichtwassers in die erwärmte erdölführende Schicht erreicht wird.Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem Verfahren zur Gewinnung von Erdöl, bei dem ein System von Grubenbauen und wenigstens eine Einpreß- und eine Förderstrecke angelegt wird, von der Einpreßstrecke aus in die erdölführende Schicht Einpreßbohrungen und von der Förderstrecke aus Förderbohrungen gebohrt werden, unter Druck ein Wärmeträger durch die Einpreßbohrungen in die erdölführende Schicht zu deren Erwärmung auf eine Temperatur, bei der das Erdöl die notwendige Fließfähigkeit in der erdölführenden Schicht erreicht, zugeführt wird, daß Erdöl mit dem dabei aus der erdölführenden Schicht anfallenden Begleitwasser durch Förderbohrungen entnommen wird, das Begleitwasser vom Erdöl getrennt, das Begleitwasser zu den Einpreßbohrungen transportiert und dann in die erdölführende Schicht für eine zusätzliche Verdrängung des Erdöls aus der erdölführenden Schicht gepumpt und das Erdöl aus der Förderstrecke durch Grubenbaue an die Oberfläche geleitet wird, erfindungsgemäß wenigstens ein zusätzliches Bohrloch gebohrt wird, das direkt die Förder- und die Einpreßstrecke durch die erdölführende Schicht hindurch miteinander verbindet, in diesem zusätzlichen Bohrloch eine Rohrleitung mit einem Zwischenraum zwischen den Wänden des Bohrlochs installiert wird, unmittelbar in der Förderstrecke die Trennung des Erdöls vom Begleitwasser vorgenommen und dabei das anfallende Begleitwasser durch eine im zusätzlichen Bohrloch verlegte Rohrleitung zur Einpreßstrecke zum Einleiten des Wassers in die Einpreßbohrungen transportiert wird und das gleichzeitig damit aus der an das zusätzliche Bohrloch angrenzenden erdölführenden Schicht anfallende Erdöl mit dem Begleitwasser durch den Zwischenraum zwischen der Rohrleitung im Innern des zusätzlichen Bohrlochs und dessen Wänden in die Förderstrecke abgeführt wird.Eine Erhöhung der Erdölabgabe wird durch eine Erwärmung der erdölführenden Schicht und des die Schicht sättigenden Erdöls beim Einpumpen eines Wärmeträgers (z. B. von Dampf) und folglich durch eine Verringerung der Erdölviskosilät erreicht.Eine Vergrößerung der Erdölabgabe wird auch infolge einer Erhöhung des Verdrängungsfaktors des Erdöls beim Einpumpen des nebenbei anfallenden Schichtwassers in die erwärmte erdölführende Schicht durch einige Einpreßbohrungen erreicht, weswegen wenigstens ein zusätzliches Bohrloch angelegt wird, das
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