DE102012000092A1

DE102012000092A1 - Apparatus and method for recovering carbonaceous substances from oil sands

Info

Publication number: DE102012000092A1
Application number: DE201210000092
Authority: DE
Inventors: Olaf Schmidt; Simon Schulze; Matthias Schöneich; Michael Welch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-25
Also published as: WO2013102544A8; DE102012000092B4; CA2865290A1; WO2013102544A3; WO2013102544A2; US20150083412A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen Dampferzeuger 1, eine Injektionsrohrleitung 2 sowie eine Produktionsrohrleitung 3. Über die Injektionsrohrleitung 2 ist Dampf in den Ölsand einleitbar und über die Produktionsrohrleitung 3 kann die kohlenstoffhaltige Substanz aus dem Ölsand 4 abgeführt werden. Zwischen Dampferzeuger 1 und der Injektionsrohrleitung 2 ist wenigstens eine Dampfturbine 5 angeordnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2.The invention relates to a device for obtaining carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands. The device comprises at least one steam generator 1, an injection pipe 2 and a production pipeline 3. Steam can be introduced into the oil sand via the injection pipeline 2 and the carbonaceous substance can be removed from the oil sand 4 via the production pipeline 3. Between the steam generator 1 and the injection pipe 2 at least one steam turbine 5 is arranged. Furthermore, the invention relates to a method for obtaining carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands by means of a device according to claim 1 or 2.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden.The invention relates to a device and a method for obtaining carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands.

Große Teile der weltweiten Ölreserven liegen in Form von Ölsanden vor. Unter Ölsand versteht man eine Mischung aus Gestein, Ton, Sand, Wasser und Bitumen oder anderer Schwerölen. Nachfolgend soll stellvertretend für Schwer-, Schwerstöle oder allgemein langkettige Kohlenwasserstoffe lediglich von Bitumen gesprochen werden, welcher typischer Weise mit einer Viskosität von API 5° bis 15° lagerstättenmäßig vorkommen. Durch entsprechende Verfahrensschritte kann Bitumen in synthetisches Rohöl umgewandelt werden.Large parts of the world's oil reserves are in the form of oil sands. Oil sands are a mixture of rock, clay, sand, water and bitumen or other heavy oils. Below is to be spoken only representative of heavy, heavy oils or generally long-chain hydrocarbons of bitumen, which typically occur with a viscosity of API 5 ° to 15 ° lagersstättenmäßig. Through appropriate process steps bitumen can be converted into synthetic crude oil.

Ölsandvorkommen werden, wenn sie in Erdschichten geringer Tiefe liegen bevorzugt im Tagebau abgebaut. Vielfach liegen Ölsandvorkommen aber in tieferen Erdschichten, die dem Tagebau nicht zugänglich sind bzw. deren Abbau im Tagebau unwirtschaftlich wäre. Typischerweise werden Ölsandvorkommen ab Tiefen von etwa 60 m mit sogenanten In-Situ-Verfahren abgebaut, da bei diesen Verfahren der Abbau der Deckschicht, welches über dem Ölsandvorkommen liegt nicht notwendig ist.Oil sands occurrences, if they lie in shallow layers of earth, are preferentially mined in the open pit. In many cases, however, oil sands are located in deeper layers of the earth, which are not accessible to open-pit mining or whose mining would be unprofitable in open-pit mining. Typically, oil sands deposits are degraded from depths of about 60 m with so-called in-situ method, as in these methods, the degradation of the top layer, which is above the oil sands occurrence is not necessary.

Ein weit verbreitetes In-Situ-Verfahren ist das Steam Assistant Gravity Drainage (SAGD). Beim SAGD Verfahren wird das im Erdreich in einer Lagerstätte vorliegende Bitumen durch Heißdampf erhitzt. Durch die Hitzeeinwirkung werden die langkettigen Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens aufgespaltet. Dies und die Erwärmung des Ölsandes führen zu einer Verringerung der Viskosität des Bitumens, welches dadurch fließfähig wird und konventionell aus der Lagerstelle abgepumpt werden kann.A widely used in situ method is the Steam Assistant Gravity Drainage (SAGD). In the SAGD process, the bitumen present in a soil in the soil is heated by superheated steam. Due to the effect of heat, the long-chain hydrocarbons of the high-viscosity bitumen are split. This and the heating of the oil sand lead to a reduction in the viscosity of the bitumen, which is thereby flowable and can be conventionally pumped out of the bearing.

Die bekannte Vorrichtung für das SAGD Verfahren umfasst mindestens eine Injektionsrohrleitung zum Zuführen des heißen Dampfes in die Lagerstätte und eine Produktionsrohrleitung durch welche das flüssige Bitumen aus der Lagerstätte an die Ortoberfläche gefördert werden kann. Die Injektionsrohrleitung sowie die Produktionsrohrleitung werden im Wesentlichen parallel zueinander, horizontal übereinander verlaufend, innerhalb der Lagerstätte verlegt. Die Injektionsrohrleitung und die Produktionsrohrleitung weisen üblicherweise einen Abstand von etwa 5 bis 10 m in vertikaler Richtung zueinander auf. In horizontaler Richtung erstrecken sich dir Rohre innerhalb der Lagerstätte auf einer Länge zwischen mehreren hundert Metern und wenigen Kilometern. Die Injektionsrohrleitung befindet sich typischerweise oberhalb der Produktionsrohrleitung. Durch die Erwärmung und die Herabsetzung der Viskosität des Bitumens fließt das Bitumen aufgrund der Schwerkraft nach unten und damit zur Produktionsrohrleitung hin und kann dort auf einfache Weise abgepumpt und an die Erdoberfläche gefördert werden. Die Förderung kann entweder mit Anhebeölpumpen oder durch Einbringung eines Überdrucks in der Lagerstätte erzielt werden. Die Einbringung von Überdruck hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass es in der Umgebung der Lagerstätte zu Erdverwerfungen an der Erdoberfläche (blow out) kommen kann, insbesondere dann, wenn die Erdschicht oberhalb der Lagerstätte von geringer Dicke ist. Aus diesem Grund wird üblicherweise der Dampfdruck vor Einleitung in die Lagerstätte mittels einer Drossel oder eines Drosselventils auf einen Druck reduziert, welcher geringer ist als der Gesteinsdruck im Bereich der Lagerstätte. Das Drosselventil ist dabei zwischen dem Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung angeordnet. Da der Dampfdruck ungenutzt im Drosselventil abgebaut wird ist das Verfahren wenig effektiv. Ein weiterer Nachteil des SAGD Verfahrens ist der enorme Energieaufwand. Zum Abpumpen von einem Barrel (159 l) Bitumen benötigt man zur Dampferzeugung ca. 20 m³ Erdgas und ca. 3.000 l Wasser.The known apparatus for the sawing process comprises at least one injection pipeline for feeding the hot steam into the deposit and a production pipeline through which the liquid bitumen from the deposit can be conveyed to the site surface. The injection pipeline and the production pipeline are laid essentially parallel to one another, running horizontally one above the other, within the deposit. The injection pipe and the production pipe usually have a distance of about 5 to 10 m in the vertical direction to each other. In the horizontal direction, pipes extend within the deposit over a length of several hundred meters to a few kilometers. The injection tubing is typically above the production tubing. Due to the heating and the reduction of the viscosity of the bitumen, the bitumen flows downwards due to gravity and thus to the production pipeline, where it can be pumped off in a simple manner and conveyed to the earth's surface. The production can be achieved either with lifting oil pumps or by introducing an overpressure in the deposit. However, the introduction of overpressure has the significant disadvantage that it can in the vicinity of the deposit to Erdauswerfungen at the earth's surface (blow out) come, especially if the soil layer above the deposit of small thickness. For this reason, usually the vapor pressure before introduction into the deposit is reduced by means of a throttle or a throttle valve to a pressure which is lower than the rock pressure in the region of the deposit. The throttle valve is arranged between the steam generator and the injection pipeline. Since the vapor pressure is dissipated unused in the throttle valve, the process is not very effective. Another disadvantage of the SAGD method is the enormous energy expenditure. To pump one barrel (159 l) of bitumen, approx. 20 m ^{3 of} natural gas and approx. 3,000 l of water are needed to generate steam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das bekannte SAGD Verfahren derart weiterzubilden, dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung gesteigert wird. Gleichzeitig ist es Aufgabe der vorgehenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen aufzuzeigen.Object of the present invention is therefore to further develop the known SAGD method such that the efficiency of the device is increased. At the same time it is an object of the present invention to provide a corresponding method for the production of carbonaceous substances.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 3 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand des Unteranspruchs 2.The object is achieved in terms of the device by the features of independent claim 1 and in terms of the method by the features of independent claim 3. Further advantages of the invention are the subject of subclaim 2.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden, umfassend wenigstens einen Dampferzeuger, wenigstens eine Injektionsrohrleitung sowie wenigstens eine Produktionsrohrleitung, wobei über die Injektionsrohrleitung Dampf in den Ölsand einleitbar ist und über die Produktionsleitung die kohlenstoffhaltige Substanz aus dem Ölsand abführbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung wenigstens eine Dampfturbine angeordnet ist. Durch die Anordnung der Dampfturbine zwischen dem Dampferzeuger und der Injektionsrohrleitung kann der Druckabbau, welcher üblicher weise ungenutzt über das Drosselventil erfolgt, zur Energierückgewinnung genutzt werden. Hierzu ist die Dampfturbine vorzugsweise an einen Generator zur Stromerzeugung angeschlossen. Der erzeugte Strom kann dann direkt vor Ort für die Rohölproduktion genutzt werden oder in ein Stromnetz eingespeist werden. Der Dampf, welcher vom Dampferzeuger zur Dampfturbine geleitet wird, wird dabei innerhalb der Dampfturbine auf einen Druck entspannt, der gleich oder kleiner dem Gesteinsdruck im Bereich der Lagerstätte ist. Anschließend wird dieser Dampf über die Injektionsrohrleitungen in die Lagerstätte geleitet.The device according to the invention for the production of carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands, comprising at least one steam generator, at least one injection pipe and at least one production pipe, wherein via the injection pipe steam is introduced into the oil sand and the carbonaceous substance from the oil sands can be discharged via the production line , characterized by the fact that between steam generator and the injection pipe at least one steam turbine is arranged. The arrangement of the steam turbine between the steam generator and the injection pipe, the pressure reduction, which is usually unused via the throttle valve, are used for energy recovery. For this purpose, the steam turbine is preferably connected to a generator for generating electricity. The electricity generated can then be used directly on site for crude oil production or fed into a power grid. The steam, which is passed from the steam generator to the steam turbine, is thereby within the Steam turbine relaxed to a pressure equal to or less than the rock pressure in the area of the deposit. Subsequently, this vapor is passed through the injection pipes into the deposit.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dampferzeugung mittels eines Wärmetauschers erfolgt, wobei heißes Abgas einer Wärmekraftmaschine, insbesondere eine Gasturbine, zur Dampferzeugung genutzt wird. Durch die Verwendung einer Wärmekraftmaschine, insbesondere einer Gasturbine, können die Erwärmung des Wassers und die anschließende Verdampfung besonders effektiv erfolgen. Die Gasturbine ist dabei an einen zweiten Generator zur Stromerzeugung angeschlossen. Das Abgas der Gasturbine wird zur Erwärmung und Verdampfung des Wassers genutzt. Die Wärmeenergie des Abgases wird vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers durchgeführt bei dem der Gasstrom im Gegenstrom zum Wasser/Dampf geführt wird. Der im Generator erzeugte Strom kann wiederum direkt vor Ort für die Verarbeitung des Bitumens zu Rohöl verwendet werden oder in ein elektrisches Netz gespeist werden. Die Dampferzeugung kann auch durch direkte Befeuerung des Kessels erfolgen.An advantageous embodiment of the invention provides that the steam is generated by means of a heat exchanger, wherein hot exhaust gas of a heat engine, in particular a gas turbine, is used to generate steam. By using a heat engine, in particular a gas turbine, the heating of the water and the subsequent evaporation can be particularly effective. The gas turbine is connected to a second generator for generating electricity. The exhaust gas from the gas turbine is used to heat and evaporate the water. The heat energy of the exhaust gas is preferably carried out by means of a heat exchanger in which the gas flow is conducted in countercurrent to the water / steam. The electricity generated in the generator can in turn be used directly on site for processing the bitumen to crude oil or fed into an electrical grid. The steam generation can also be done by direct firing of the boiler.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

– Erzeugen von Dampf im Dampferzeuger;
– Zuführen des Dampfes zur Dampfturbine;
– Entspannen des Dampfes in der Dampfturbine auf einen Dampfdruck, der kleiner oder gleich dem des Gesteinsdruck im Bereich der Lagerstätte des Bitumen ist;
– Einleiten des Dampfes über die Injektionsrohrleitung in den Ölsand;
– Erwärmen des Ölsandes mittels des Dampfes und Aufspalten des langkettigen Kohlenwasserstoffe der kohlenstoffhaltigen Substanzen;
– Abführung der kohlenhaltigen Substanzen (Bitumen) über die Produktionsleitung.

The process according to the invention for obtaining carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands by means of a device according to claim 1 or 2, comprises the following process steps:

- generating steam in the steam generator;
- supplying the steam to the steam turbine;
- depressurizing the steam in the steam turbine to a vapor pressure which is less than or equal to the rock pressure in the area of the bitumen deposit;
- introducing the steam through the injection pipe into the oil sand;
- Heating the oil sand by means of the steam and splitting the long-chain hydrocarbons of the carbonaceous substances;
- removal of carbonaceous substances (bitumen) via the production line.

Das abgeführte Bitumen kann anschließend an der Erdoberfläche durch geeignete Maßnahmen zu Rohöl verarbeitet werden.The discharged bitumen can then be processed at the earth's surface by suitable measures to crude oil.

Durch die Entspannung des Dampfes in der Dampfturbine auf einen Dampfdruck, der kleiner oder gleich dem Gesteinsdruck im Bereich der Lagerstätte ist, kann die Energie des Dampfes, welche bislang durch das Drosselventil ungenutzt in die Umgebung abgegeben wurde, zur Energierückgewinnung, insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom durch Anschließen der Dampfturbine an einen Generator genutzt werden. Durch die Nutzung des Dampfdruckes zur Erzeugung elektrischen Stroms verbessert sich der Wirkungsgrad des Verfahrens.By relaxing the steam in the steam turbine to a vapor pressure which is less than or equal to the rock pressure in the area of the deposit, the energy of the steam, which has been released unused by the throttle valve into the environment, for energy recovery, in particular for the production of electrical Electricity can be used by connecting the steam turbine to a generator. By using the vapor pressure to generate electrical current, the efficiency of the process improves.

Weitere Vorteile der Erfindung, die einzelnen oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.Further advantages of the invention, which can be used individually or in combination with one another, are explained below with reference to an exemplary embodiment.

1 zeigt dabei eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen, aus Ölsanden. Bei der Darstellung handelt es sich um eine vereinfachte und schematische Darstellung, bei der nur die für die Erfindung wesentlichen Bauteile gezeigt werden. 1 shows a device according to the invention for the extraction of carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands. In the illustration, it is a simplified and schematic representation in which only the essential components of the invention are shown.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsanden. Die Ölsande befinden sich in einer Lagerstätte 7, in einem Erdreich 8. Wenn die Gesteinsschicht über der Lagerstätte 7 nicht zu groß ist, erfolgt der Abbau des Ölsandes im Tagebau. Ab einer Tiefe von ca. 60 m ist der Tagebauabbau allerdings wie bereits beschrieben unwirtschaftlich, sodass dann die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen In-Situ-Verfahren eingesetzt werden. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for the production of carbonaceous substances, in particular bitumen from oil sands. The oil sands are in a deposit 7 in a soil 8th , When the rock layer over the deposit 7 is not too large, the degradation of the oil sand takes place in the open pit. From a depth of about 60 m, however, the opencast mining is uneconomical, as already described, so that the in-situ methods described in the introduction to the description are then used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein solches Verfahren umfasst wenigstens einen Dampferzeuger 1, sowie wenigstens eine Injektionsrohrleitung 2 und wenigstens eine Produktionsrohrleitung 3. Die Injektionsrohrleitung 2 sowie die Produktionsrohrleitung 3 verlaufen üblicherweise horizontal innerhalb der Lagerstätte 7. Die Injektionsrohrleitung 2 und die Produktionsrohrleitung 3 verlaufen dabei parallel und typischerweise in einem Abstand von ca. 5 bis 10 m zueinander. In horizontaler Richtung erstrecken sich die Rohre innerhalb der Lagerstätte 7 über eine Länge zwischen mehreren hundert Metern und wenigen Kilometern.The device according to the invention for such a method comprises at least one steam generator 1 , as well as at least one injection pipeline 2 and at least one production pipeline 3 , The injection pipeline 2 as well as the production pipeline 3 usually run horizontally within the deposit 7 , The injection pipeline 2 and the production pipeline 3 run parallel and typically at a distance of about 5 to 10 m to each other. In the horizontal direction, the pipes extend within the deposit 7 over a length of several hundred meters and a few kilometers.

Bevor das Bitumen aus der Lagerstätte herausgefördert werden kann, muss diese zunächst erwärmt werden, um die Viskosität, des in dem Ölsand oder im Ölstein vorhandenem Bitumen, herabzusetzen. Durch die Erwärmung kommt es zu einem Aufspalten der langkettigen Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens, wodurch die Viskosität abnimmt und das Bitumen fließfähig wird. Das Aufheizen der Lagerstätte 7 erfolgt durch Einleiten des im Dampferzeuger 1 erzeugten Dampfes über die Injektionsrohrleitung 2. Das fließfähige Bitumen sinkt auf Grund der Schwerkraft nach unten und kann anschließend als Bitumen-Wasser-Emulsion zu Tage gefördert werden. Zur Förderung eignen sich einfache Anhebeölpumpen. Die Bitumen-Wasser-Emulsion kann anschließend in einer entsprechenden Aufbereitungsanlage zu Rohöl verarbeitet werden. Das Wasser der Wasserölemulsion wird dabei vorzugsweise zurückgewonnen und über eine entsprechende Rückführleitung 10 erneut dem Dampferzeuger 1 zugeführt. Der Dampf der über die Injektionsrohrleitung 2 in die Lagerstätte 7 eingebracht wird, muss einen Druck aufweisen, welcher unterhalb des Gesteinsdruckes liegt, da es sonst zu Erdverwerfungen an der Oberfläche (blow out) kommen kann. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn das Erdreich oberhalb der Lagerstätte 7 von geringer Dicke ist. Da der Druck des Dampfes hinter dem Dampferzeuger 1 zu hoch ist, muss der Dampf zunächst auf den entsprechenden Dampfdruck reduziert werden. Hierzu ist zwischen dem Dampferzeuger 1 und der Injektionsrohrleitung 2 eine Dampfturbine 5 angeordnet. Die Dampfturbine 5 ist mit einem Generator G2 verbunden, welcher zur Stromerzeugung dient. Der erzeugte Strom kann direkt für die Anlage verwendet werden oder in ein elektrisches Netz eingespeist werden. Die Dampfturbine 5 ist derart ausgelegt und/oder geregelt, dass der Dampf, welcher vom Dampferzeuger 1 in die Turbine 5 eingeleitet wird, nur soweit entspannt wird, dass er im Wesentlichen dem Gesteinsdruck innerhalb der Lagerstätte entspricht. Durch die Verwendung der Dampfturbine 5 zur Druckreduzierung des Dampfes werden gegenüber dem bislang verwendeten Drosselventilen bzw. Drosseln eine Energierückgewinnung und damit ein deutlich effizienterer Betrieb ermöglicht.Before the bitumen can be transported out of the deposit, it must first be heated to reduce the viscosity of the bitumen present in the oil sands or in the oil rock. The heating leads to a splitting of the long-chain hydrocarbons of the highly viscous bitumen, as a result of which the viscosity decreases and the bitumen becomes free-flowing. Heating the deposit 7 takes place by introducing the steam generator 1 generated steam via the injection pipeline 2 , The flowable bitumen sinks due to gravity down and can then be promoted as a bitumen-water emulsion to light. Suitable for lifting are simple lifting oil pumps. The bitumen-water emulsion can then be processed in a corresponding processing plant to crude oil. The water of the water oil emulsion is preferably recovered and via a corresponding return line 10 again the steam generator 1 fed. The vapor of the injection pipeline 2 into the deposit 7 is introduced, must have a pressure which is below the rock pressure, otherwise it can lead to earth faults on the surface (blow out). This occurs especially when the soil above the deposit 7 is of small thickness. Because the pressure of the steam behind the steam generator 1 is too high, the steam must first be reduced to the appropriate vapor pressure. This is between the steam generator 1 and the injection pipeline 2 a steam turbine 5 arranged. The steam turbine 5 is connected to a generator G2, which serves to generate electricity. The electricity generated can be used directly for the plant or fed into an electrical grid. The steam turbine 5 is designed and / or regulated so that the steam coming from the steam generator 1 in the turbine 5 is only relaxed to the extent that it substantially corresponds to the rock pressure within the deposit. By using the steam turbine 5 To reduce the pressure of the steam are compared with the throttle valves or throttles used so far, an energy recovery and thus a much more efficient operation possible.

Die Wärmeenergie für den Dampferzeuger 1 wird durch das Abgas einer Gastrubine 6 bereitgestellt. Die Gasturbine 6 ist mit einem weiteren Generator 1 zur Stromerzeugung verbunden. Der erzeugte Strom kann wiederum direkt für die elektrischen Verbraucher der Anlage verwendet oder in ein elektrisches Netz eingespeist werden. Da die Produktionsstätten für Ölsand häufig in Gegenden liegen, die keiner Stromversorgung zugänglich sind, wird der Strom allerdings in der Regel direkt für die Anlage verwendet werden. Die Wärmeenergie des Abgases wird mittels eines Wärmetauschers an das Wasser bzw. dem Dampf im Dampferzeuger 1 abgegeben. Dabei strömt das heiße Abgas vorzugsweise im Gegenstrom zum Wasser/Dampf. Alternativ kann die Dampferzeugung auch durch direkte Befeuerung des Kessels erfolgen.The heat energy for the steam generator 1 is due to the exhaust gas of a gastrubine 6 provided. The gas turbine 6 is with another generator 1 connected to power generation. The generated power can in turn be used directly for the electrical consumers of the plant or fed into an electrical grid. However, as the oil sands production sites are often located in areas that are not accessible to electricity, the electricity will usually be used directly for the plant. The heat energy of the exhaust gas is by means of a heat exchanger to the water or the steam in the steam generator 1 issued. In this case, the hot exhaust gas preferably flows in countercurrent to the water / steam. Alternatively, the steam generation can also be done by direct firing of the boiler.

Nachfolgend wird kurz das Verfahren zur Gewinnung von Bitumen aus Ölsanden mittels der beschriebenen Vorrichtung erläutert. Bei dem Verfahren wird zunächst in dem Dampferzeuger 1 Dampf erzeugt. Hierzu wird die Wärmeenergie des Abgases der Dampfturbine 6 über einen Wärmetauscher dem Dampferzeuger 1 zugeführt. Im Dampferzeuger 1 wird das Wasser verdampft und der heiße Dampf zunächst der Dampfturbine 5 zugeführt. Vor der Dampfturbine ist vorteilhafter Weise ein Zyklonenabscheider oder ähnliches eingebaut, wodurch das Wasser und Verunreinigungen aus dem Dampf abgeschieden werden. Hierdurch wird der Dampf trocken gesättigt, überhitzt. In der Dampfturbine 5 entspannt sich der Dampfdruck, wobei die Dampfturbine 5 über einen Generator G2 elektrischen Strom erzeugt. Der entspannte Dampf, der einen Dampfdruck aufweist, der in etwa dem Gesteinsdruck in der Lagerstätte 7 aufweist, wird über die Injektionsrohrleitung 2 in die Lagerstätte 7 eingeleitet. Der heiße Dampf bewirkt dabei eine Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffe des hochviskosen Bitumens im Ölsand. Dabei entsteht eine Bitumen-Wasser-Emulsion, die aufgrund der Schwerkraft nach unten sickert. Die Bitumen-Wasser-Emulsion kann anschließend über die Produktionsrohrleitung 3 an die Erdoberfläche gefördert werden. Hierzu wird eine in 1 nicht dargestellte Anhebeölpumpe verwendet. Die Bitumen-Wasser-Emulsion gelangt von dort an eine Aufbereitungsanlage 9. In dieser wird zum einen das Bitumen vom Wasser getrennt und anschließend das Bitumen zu Rohöl weiterverarbeitet. Das Wasser wird über eine entsprechende Leitung 10 zurück zum Verdampfer 1 geführt und kann dort erneut verdampft werden.The process for recovering bitumen from oil sands by means of the described apparatus will be briefly explained below. In the process, first in the steam generator 1 Steam generated. For this purpose, the heat energy of the exhaust gas of the steam turbine 6 via a heat exchanger to the steam generator 1 fed. In the steam generator 1 the water is vaporized and the hot steam is first of the steam turbine 5 fed. Before the steam turbine advantageously a cyclone separator or the like is installed, whereby the water and impurities are separated from the steam. As a result, the steam is saturated dry, overheated. In the steam turbine 5 relaxes the vapor pressure, the steam turbine 5 generated by a generator G2 electrical power. The expanded vapor, which has a vapor pressure that is approximately the rock pressure in the reservoir 7 has, is via the injection pipeline 2 into the deposit 7 initiated. The hot steam causes a splitting of the long-chain hydrocarbons of high-viscosity bitumen in the oil sand. The result is a bitumen-water emulsion that seeps down due to gravity. The bitumen-water emulsion can then be transferred via the production pipeline 3 be promoted to the earth's surface. For this purpose, an in 1 not shown lifting oil pump used. The bitumen-water emulsion passes from there to a treatment plant 9 , In this, on the one hand, the bitumen is separated from the water and then the bitumen is further processed into crude oil. The water is via an appropriate line 10 back to the evaporator 1 led and can be evaporated again there.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, insbesondere Bitumen aus Ölsand zeichnet sich dadurch aus, dass im Anschluss an den Dampferzeuger überschüssige Druckenergie des Dampfes in einer Dampfturbine entspannt wird und die Dampfturbine über einen Generator zusätzliche elektrische Energie erzeugt, welche insbesondere für die Vorrichtung genutzt werden kann. Hierdurch wird eine Wirkungsgraderhöhung und damit ein wirtschaftlicherer Betrieb der Vorrichtung ermöglicht.The device according to the invention and the method according to the invention for obtaining carbonaceous substances, in particular bitumen from oil sands, are characterized in that excess steam pressure in a steam turbine is released following the steam generator and the steam turbine generates additional electrical energy via a generator, which in particular can be used for the device. As a result, an increase in efficiency and thus a more economical operation of the device is made possible.

Claims

Apparatus for recovering carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands, comprising at least one steam generator ( 1 ), an injection pipeline ( 2 ) and a production pipeline ( 3 ), whereby via the injection pipeline ( 2 ) Steam in the oil sand ( 4 ) and via the production management the carbonaceous substances from the oil sands ( 4 ) is dischargeable, characterized in that between steam generator ( 1 ) and the injection pipeline ( 2 ) at least one steam turbine ( 5 ) is arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the steam generation ( 1 ) takes place by means of a heat exchanger, wherein hot exhaust gas of a heat engine ( 6 ), in particular a gas turbine or a directly fired boiler, are used to generate steam.

Process for the production of carbonaceous substances, in particular bitumen, from oil sands by means of a device according to claim 1 or 2, comprising the following process steps: - generating steam in the steam generator ( 1 ); - supplying the steam to the steam turbine ( 5 ); - Relaxation of the steam in the steam turbine ( 5 ) to a vapor pressure which is less than or equal to the rock pressure; - introduction of the steam via the injection pipeline ( 2 ) in the oil sand ( 4 ); - heating the oil sand ( 4 ) by means of steam and splitting of long-chain hydrocarbons of carbonaceous substances; Discharging the carbonaceous substances via the production line ( 3 ).