[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2009019197A2 - Vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz - Google Patents

Vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz Download PDF

Info

Publication number
WO2009019197A2
WO2009019197A2 PCT/EP2008/060074 EP2008060074W WO2009019197A2 WO 2009019197 A2 WO2009019197 A2 WO 2009019197A2 EP 2008060074 W EP2008060074 W EP 2008060074W WO 2009019197 A2 WO2009019197 A2 WO 2009019197A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
deposit
electrodes
injection
electric heater
parts
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/060074
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009019197A3 (de
Inventor
Dirk Diehl
Bernd Wacker
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US12/670,898 priority Critical patent/US20100252249A1/en
Priority to CA2695246A priority patent/CA2695246C/en
Publication of WO2009019197A2 publication Critical patent/WO2009019197A2/de
Publication of WO2009019197A3 publication Critical patent/WO2009019197A3/de

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
    • E21B43/2408—SAGD in combination with other methods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • E21B43/305—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well

Definitions

  • the invention relates to a device for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance.
  • the hydrocarbon-containing substance is conveyed from a subterranean deposit while reducing its viscosity.
  • the device comprises at least one production pipeline leading out of the deposit.
  • Such hydrocarbon-containing substances are known, for example, from "Steam-Injection Strategy and Energetics of Steam-Assisted Gravity Drainage” by ID Gates, 2005, SPE International Thermal Operations and Heavy OiI Symposium, Calgary, Canada, Nov. 1-3, 2005, known.
  • Oil sands are a mixture of rocks, clay, sand, water and bitumen or other heavy oils.
  • bitumen is to be used as representative of heavy, heavy oils or generally long-chain hydrocarbons, which occurs with a viscosity of typically API 5 ° to 15 ° of storage site.
  • the bitumen can be converted into synthetic crude oil by means of further process steps.
  • Oil sands are partly located in strata of shallow depth, which are open to the open pit. But there are also large oil sands deposits that are not accessible to the open pit. Typically, the in-situ recovery is made from depths of 60m and below, as the degradation of the overburden then no longer seems worthwhile.
  • SAGD Steam Assisted Gravity Drainage
  • the SAGD process which heats the bitumen present in a reservoir by superheated steam and makes the reservoir more permeable to vapor pressure, thereby increasing the viscosity of bitumen lowered so that it can be extracted from the deposit in liquid form and faster.
  • the change in viscosity of the bitumen occurs through a temperature increase.
  • superheated steam is forced through pipelines into the underground storage facility, so that the deposit is heated, and at the same time an overpressure builds up in the deposit.
  • Liquid bitumen is transported to the surface through another pipe through the overpressure prevailing in the deposit (see also the seminar on “Unconventional Hydrocarbons” with the topic “Heavy Oils and Ultrasonic Oils” by J. Seim, Freiberg, Germany, January 2001) ).
  • the superheated steam can be mixed with a solvent.
  • the pipelines for injecting the superheated steam, or the mixture of superheated steam and solvent, are laid essentially parallel to one another, running horizontally within the deposit.
  • the injection pipeline and production pipeline typically have a distance of 5 m to 10 m in the vertical direction to each other. However, the distance of the injection pipeline and production pipeline is dependent on the thickness of the deposit. In the horizontal direction, the pipes extend within the deposit on a length of several hundred meters and a few kilometers.
  • bitumen Prior to the actual extraction of bitumen from the deposit, it must first be heated to reduce the viscosity of the bitumen present in the sand or rock. During the heating phase, for rapid warming of the deposit, hot steam is applied to both the injection pipeline and the production pipeline for a period of about 3 months. At the end of the heating phase, the bitumen is present in the deposit with a viscosity such that upon further pressurization of the injection pipe with superheated steam and the resulting overpressure in the deposit, liquid bitumen is removed from the production pipe. tion can be promoted to the surface. If sufficient pressure builds up, it is possible to dispense with the installation of lifting oil pumps which bring out the bitumen-water emulsion.
  • the currently practiced SAGD method has several technical problems.
  • hot steam can escape from the deposit via channels or porous rock layers present in the deposit, a loss which reduces the heating energy introduced into the deposit. Excessive pressures in the deposit can cause blow-outs, especially if the overburden is of small thickness.
  • a further problem is the so-called "ringing" within the reservoir, where vapor breakage occurs mostly at the beginning or at the end of the horizontal piece of the parallel vapor injection or production tube, the vapor being a preferred one communicating path between both tubes is sought and undesirable pressure is dissipated, whereby the injected vapor is condensed and conveyed through the production tube as water, whereby the reservoir is supplied with low vapor and thus thermal energy and the efficiency of the process drastically decreases Depending on the conditions of the deposit, it is therefore not possible to increase it as much as possible within the storage facility, for rapid heating of the storage facility.
  • the SAGD method requires large amounts of fresh water. The required amount of water is determined by the "Steam to Oil Ratio" (SOR) - sen. Strict environmental regulations in the assisted areas call for a reduction in the "steam to oil ratio" in order to protect the above and below ground water resources.
  • Object of the present invention is to provide a device for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance, in particular to provide a device for conveying heavy oils or bitumen from an oil sands deposit, at least compared to the prior art in such a way is improved that a shortened heating phase can be achieved before the start of the production phase.
  • the invention is based on the idea of using an electric heater, which is both inductive and resistive against at least parts of the deposit, for rapid heating of the same.
  • the deposit itself acts as a resistive (ohmic) resistance to the at least two electrodes of the heater. At the same time, the deposit is also inductively heated by the electric heater.
  • a device for the in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance with a reduction in its viscosity from an underground deposit which comprises at least one production pipeline leading out of the reservoir.
  • the device furthermore has at least two electrodes which are inductive and resistive to at least parts of the deposit as electrical heating.
  • the heating time of the reservoir containing the hydrocarbonaceous substance can be shortened.
  • the "steam to oil ratio" can be lowered.
  • the apparatus for recovering a hydrocarbonaceous substance according to the invention may additionally have the following features:
  • the two electrodes of the electric heater can be formed by at least partially extending in the deposit, substantially vertically oriented electrical conductor. A vertical hole requires little drilling effort.
  • electrical conductors which are inductive and resistive to at least parts of the deposit can be introduced into the deposit in a simple and effective manner.
  • This device is particularly advantageous if it must be assumed that the permeability decreases with increasing depth, or the permeability is inhomogeneous in the horizontal direction, ie, that there is an inhomogeneous and possibly anisotropic deposit with respect to the permeability and / or porosity.
  • the at least two electrodes of the electric heater may be formed by substantially horizontally oriented electrical conductors extending at least partially within the deposit. With electrical conductors running horizontally within the deposit, much of the deposit can be electrically or electrically heated both electrically and inductively.
  • the electrodes may be rod-shaped metallic conductors.
  • Rod-shaped metallic conductors are particularly simple and inexpensive.
  • At least partial sections of the electrodes may have a spatial distance from one another, which decreases with increasing length of the electrodes viewed from a current source.
  • the distance decrease can in particular be continuous.
  • the spatial distance of the sections of the electrodes can decrease linearly.
  • the electrons may extend coaxially in a guide tube, the guide tube being permeable for the targeted deposition of a liquid into parts of the deposit at the corresponding partitions extending for the liquid in the deposit.
  • the reservoir can be supplied to liquid in targeted areas, whereby the electrical conductivity of the deposit can be influenced. In this way, the conductivity of the deposit can be ensured, so that a trouble-free function of the electric heater is given.
  • the device may have an injection pipeline projecting into the deposit.
  • the deposit can be heated firstly by means of the electric heater and secondly by means of, for example, a vapor-assisted heating process. Both methods can synergize synergistically.
  • the electrodes may be electrically connected to one another at their end regions remote from the current source by a conductor bridge. By such an electrical connection fertil the reliability of the electrical heating can be improved.
  • the injection pipeline and the production pipeline can have pipe sections that run essentially parallel to one another in the deposit, essentially horizontally oriented. Viewed in a section perpendicular to the injection and production pipeline, the electrodes of the electric heater are closed arranged on both sides of the injection and production pipeline. By arranging the electrodes of the electric heater on both sides of the injection and production pipeline, in particular the volume of the storage site which extends in the horizontal direction between the injection or production pipeline can be heated by means of the electric heater. Particularly advantageous can be exploited in this way a larger volume of the deposit. SAGD processes known from the prior art achieve a yield of between 40 and 60% of the bitumen present in the deposit. According to the above-described embodiment, yields of over 70% appear possible.
  • At least two of the electrodes of the electric heater can be formed by at least parts of the injection pipeline or the production pipeline.
  • the injection pipe and the production pipeline can be acted upon with superheated steam.
  • hot steam is typically applied to existing pipelines in the reservoir.
  • the combination of such a hot steam-based method with an electric heating method is particularly advantageous because additional hot water is introduced into the deposit by the superheated steam, which increases the electrical conductivity of the deposit.
  • a certain electrical conductivity is necessary to carry out an inductive and resistive electrical heating process.
  • the synergetic combination of a superheated steam process and an electrical see heating process the efficiency of the combined process can be increased over those of both individual processes.
  • the superheated steam can be enriched with an electrolyte, preferably with salt.
  • the electrical conductivity of the steam is increased.
  • the effectiveness of an inductive and resistive electric heater against at least parts of a deposit is substantially dependent on the electrical conductivity of the deposit.
  • the electric heater may be an AC heater.
  • AC heating prevents ion migration within the reservoir.
  • coking or salting of the injection and / or production pipeline can be avoided in this way.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from an underground reservoir
  • Figure 2 shows a cross section through the exploitation of such a deposit
  • Figures 3 and 4 a device for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance with an electric heater as well
  • FIG. 5 shows a further embodiment of such a device.
  • Figure 1 shows, schematically illustrated, an apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from an underground deposit 100 while reducing its viscosity.
  • a device may be, for example, an apparatus for recovering bitumen from an oil sands deposit.
  • An injection pipeline 101 leads from the earth's surface into the deposit 100.
  • a production pipeline 102 leads out of the deposit 100 to the earth's surface.
  • Devices are conceivable in which a plurality of injection pipelines 101 and a plurality of production pipelines 102 are used to convey the hydrocarbon-containing substance from the underground deposit 100.
  • the deposit 100 may be, in particular, an oil sands deposit or an oil shale deposit from which bitumen or other heavy oils may be recovered.
  • the hydrocarbonaceous substance present in the deposit 100 In order to recover the hydrocarbonaceous substance from the deposit 100, the hydrocarbonaceous substance present in the deposit 100 must be reduced in viscosity. For this purpose, at least parts of the deposit 100 must be heated. To heat the storage 100, the injection pipe and the production pipeline 102 are supplied with superheated steam. After a heating time of typically 3 months, the viscosity of the hydrocarbonaceous substance present in the deposit 100 has dropped to such an extent due to the elevated temperature that the substance has become free-flowing. If now the injection pipeline 101 continues to be subjected to water vapor, then due to the overpressure present in the deposit or at least parts of the deposit 100, coking hydrogen-containing substance are conveyed through the production pipeline 102 to the surface.
  • the injection pipeline 101 continues to be supplied with superheated steam. Arrived at the surface, the recovered hydrocarbon-containing substance can be subjected to further treatment steps, so that synthetic crude oil can be obtained.
  • FIG. 2 shows a cross section through the deposit 100, in which two injection pipes 101, 101 'and two production pipes 102, 102' run.
  • the hot steam emanating from the injection pipes 101, 101 ' is shown schematically by arrows.
  • the hot steam forms within the deposit 100 steam chambers 201, 201 ', from which the hydrocarbonaceous substance which has become fluid can be conveyed.
  • 201 ' extends a dead volume 202 in which the viscosity of the hydrocarbonaceous substance present in the deposit 100 is too high to be conveyed.
  • the dead volume 202 of the deposit 100 can not be exploited.
  • FIG. 3 shows a device for the in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from a deposit 100, which has two production pipelines 102, 102 'in addition to two injection pipelines 101, 101' which have horizontally extending tubular parts in the deposit 100.
  • the apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance furthermore has two electrodes 301, 301 'which run in vertical boreholes within the deposit 100.
  • the electrodes 301, 301 ' are effective against at least parts of the deposit 100 as inductive and resistive electric heating. Due to the conductivity of at least parts of the deposit 100, in particular of the dead volume 202, this can be resistively heated by current flowing between the two electrodes 301, 301 '.
  • the resistive heating effect is by arrows or lines within the deposit 100 indicated.
  • the electrodes 301, 301 'in the volumes 303, 303' act as inductive heaters.
  • the electrodes 301, 301 ' can be insulated from the ground in areas where they run outside the actual deposit 100 by means of electrical insulations 304, 304'. In this way, the resistive heating power can be introduced into defined regions of the deposit 100.
  • the electrodes 301, 301 ' may be, in particular, rod-shaped metallic conductors made of an especially good conductive metal.
  • the apparatus shown in FIG. 3 for the in-situ recovery of a hydrocarbon-containing substance can in particular be operated such that the deposit 100 is heated both by superheated steam and by means of the electric heater.
  • both the injection pipelines 101, 101 'as well as the production pipelines 102, 102' can be supplied with superheated steam, in addition, the volume of the hydrocarbon-containing substance is to be conveyed, in particular the dead volume 202 by means of the electric heater are heated via the electrodes 301, 301 '. In this way, a shorter heating time can be achieved than if the deposit 100 is heated only by means of electric heating or by steaming.
  • Heating may in particular be an AC heater, whereby no ion migration takes place within the deposit 100.
  • the heating of the deposit 100 or at least parts of the deposit 100 may result in a decrease in the liquid content of the deposit 100 and thus a decrease in the electrical conductivity of the deposit 100.
  • a sinking conductivity of the deposit 100 causes the electrical heater, in particular the resistive mode of action, to lose its effectiveness.
  • the hot steam pressed into the deposit 100 with minerals, in particular with Salts to be enriched.
  • the conductivity of the deposit 100 can be adjusted in a targeted manner.
  • the minerals or salts are added to the superheated steam after it leaves the steam generator. On the other hand, if the bitumen is exploited in one place, no conductivity is required at this point.
  • the inductive mechanism of action then causes losses to occur only where there is conductivity, ie the penetration depth expands accordingly and the bitumen residing in the natural conductivity is heated and flows down through the gravity with the naturally occurring reservoir electrolyte.
  • the loss mechanism by resistive but also inductive mode of action will be most effective at the electrode first; ie at the beginning of the exploitation, the bitumen is made more fluid there. If the conductivity at the electrode is low, there is no contact between electrode and reservoir; Now, the inductive mechanism comes into play, which is not dependent on the electrical contact between the electrode and the reservoir.
  • FIG. 4 shows an apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from a deposit 100.
  • those parts of the injection conduits 100, 101 ' may be used as electrodes 301, 301' of the electric heater, which run essentially horizontally within the deposit 100.
  • the parts of the injection pipes 100, 101 'acting as electrodes 301, 301' both resistively and inductively heat at least parts of the deposit 100.
  • the electrodes 301, 301 'heat areas 303, 303' which are cylindrical about the injection pipes 101, 101 'extend.
  • the dead volume 202 is heated in particular by resistive means.
  • FIG. 5 shows an apparatus for in situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from a deposit 100.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 5 comprises two production pipelines 102, 102 'which lead out of the deposit 100.
  • Protruding into the deposit 100 are two electrodes 301, 301 ', which are each arranged in a guide tube 501, 501'.
  • the guide tubes 501, 501 ' are accessible from the surface and are additionally electrically insulated from the soil by means of electrical insulations 304, 304' in the parts running outside the deposit or the areas of the deposit 100 to be heated.
  • the guide tubes 501, 501 ' are accessible from the surface of the earth for a liquid and have permeable areas in certain areas within the reservoir 100 for the liquid. These may be, for example, porous embodiments of the pipe walls or openings or holes.
  • a liquid which is enriched with an electrolyte to improve the conductivity
  • the electrical conductivity of the deposit 100 can be adjusted specifically. In this way, the functionality of the electric heater can be ensured.
  • the ends of the electrodes 301, 301 ', which are remote from the current source 302 may be short-circuited with an electrical bridge 502.
  • bitumen deposit without the use of superheated steam.
  • the deposit can only be heated by means of the electric heating by inductive and resistive means, the liquid bitumen present in the production pipeline 102, 102 'can be conveyed by means of a lifting pump. Borrow or acts transported by natural geological overpressure to the earth's surface.
  • the reservoir 100 may be supplied with superheated steam at intervals through the production tubing 102, 102 'such that the pressure within the reservoir 100 increases. The overpressure generated in this manner can also be used to extract bitumen from the deposit 100.
  • the electrodes 301, 301 ' can furthermore run within the deposit 100 in such a way that they are spaced apart from one another by the current source 302 and decrease with increasing length of the electrodes 301, 301' relative to one another. In particular, a linear decrease of the distance of the electrodes 301, 301 'from each other can take place. It can be avoided in this way that the electric heating power, in particular the resistive electric heating power viewed from the power source 302, at the beginning of the electrodes 301, 301 'is introduced into the deposit 100 or falls into this area.
  • the spacing of the electrodes 301, 301 ' may in particular be selected such that a continuous heat output over the length of the electrodes 301, 301', in particular over the length of the portions of the electrodes 301, 301 ', which run within the reservoir 100, taking into account the electrical conductivity of the deposit 100 can be achieved.
  • the spacing of the holes can be controlled by well-known measures, for example, a transmitter can be performed in the first bore, wherein the drill bit of the second bore, starting from this transmission signal can determine the distance to the first hole.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte (100). Die Vorrichtung umfasst zumindest eine aus der Lagerstätte (100) herausführende Produktionsrohrleitung (102, 102'). Weiterhin umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Elektroden (301, 301') welche induktiv und resistiv gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte (100) wirksam sind.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhal- tigen Substanz
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz. Die kohlenwasser- stoffhaltige Substanz wird unter Herabsetzung ihrer Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte gefördert. Die Vor- richtung umfasst zumindest eine aus der Lagerstätte herausführende Produktionsrohrleitung. Derartige Vorrichtungen zur Förderung kohlenwasserstoffhaltiger Substanzen sind beispielsweise aus „Steam-Injection Strategy and Energetics of Steam-Assisted Gravity Drainage" von I.D. Gates, 2005, SPE International Thermal Operations and Heavy OiI Symposium, Calgary, Canada, 1.-3. November 2005, bekannt.
Große Teile der weltweiten Ölreserven liegen in Form von 01- sanden vor. Ölsand ist eine Mischung aus Gestein, Ton, Sand, Wasser und Bitumen oder anderen Schwerölen. Im Folgenden soll stellvertretend für Schwer-, Schwerstöle oder allgemein lang- kettige Kohlenwasserstoffe lediglich von Bitumen gesprochen werden, welches mit einer Viskosität von typisch API 5° bis 15° lagerstättenmäßig vorkommt. Das Bitumen kann mittels wei- terer Verfahrensschritte in synthetisches Rohöl umgewandelt werden. Ölsandvorkommen liegen teilweise in Erdschichten geringer Tiefe, die dem Tagebau zugänglich sind. Es existieren aber ebenfalls große Ölsandvorkommen, die dem Tagebau nicht zugänglich sind. Typischerweise wird die In-Situ-Gewinnung ab Tiefen von 60m und tiefer vorgenommen, da der Abbau des Deckgebirges dann nicht mehr lohnend erscheint.
Ein zur Ausbeutung solcher Vorkommen typischerweise verwendetes Verfahren ist die „Steam Assisted Gravity Drainage" (SAGD) . Bei dem SAGD-Verfahren wird das in einer Lagerstätte vorliegende Bitumen durch Heißdampf erhitzt und die Lagerstätte durch den Dampfdruck permeabler gemacht. Auf diese Weise wird die Viskosität des Bitumens herabgesetzt, so dass es in flüssiger Form und auch schneller aus der Lagerstätte gefördert werden kann. Die Viskositätsveränderung des Bitumens geschieht durch eine Temperaturerhöhung. Zu diesem Zweck wird Heißdampf durch Rohrleitungen in die unterirdische La- gerstätte gepresst, so dass die Lagerstätte erwärmt wird, und sich gleichzeitig ein Überdruck in der Lagerstätte aufbaut. Flüssiges Bitumen wird durch den in der Lagerstätte herrschenden Überdruck durch ein weiteres Rohr an die Oberfläche gefördert (vgl. auch Oberseminar zum Themenkomplex „Unkonven- tionelle Kohlenwasserstoffe" mit dem Thema „Schweröle und Ultraschweröle" von J. Seim, Freiberg, Deutschland, Januar 2001) .
Zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Bitumens kann der Heißdampf mit einem Lösungsmittel versetzt werden. Die Rohrleitungen zur Injektion des Heißdampfes, bzw. des Gemisches aus Heißdampf und Lösungsmittel, werden im Wesentlichen parallel zueinander, horizontal verlaufend innerhalb der Lagerstätte verlegt. Die Injektionsrohrleitung und Produktions- rohrleitung weisen typischerweise einen Abstand von 5 m bis 10 m in vertikaler Richtung zueinander auf. Der Abstand der Injektionsrohrleitung und Produktionsrohrleitung ist jedoch von der Mächtigkeit der Lagerstätte abhängig. In horizontaler Richtung erstrecken sich die Rohre innerhalb der Lagerstätte auf einer Länge zwischen mehreren hundert Metren und wenigen Kilometern .
Vor dem Beginn der eigentlichen Förderung von Bitumen aus der Lagerstätte, muss diese zunächst erwärmt werden, um die Vis- kosität des in dem Sand oder Gestein vorhandenen Bitumens herabzusetzen. Während der Aufheizphase, zur schnellen Erwärmung der Lagerstätte, werden sowohl die Injektionsrohrleitung als auch die Produktionsrohrleitung für die Dauer von ca. 3 Monaten mit Heißdampf beaufschlagt. Am Ende der Aufheizphase liegt das Bitumen in der Lagerstätte mit einer solchen Viskosität vor, dass bei weiterer Beaufschlagung der Injektionsrohrleitung mit Heißdampf und dem resultierenden Überdruck in der Lagerstätte flüssiges Bitumen aus der Produktionsrohrlei- tung an die Oberfläche gefördert werden kann. Bei hinreichendem Druckaufbau kann auf die Installation von Anhebeölpumpen verzichtet werden, welche die Bitumen-Wasser-Emulsion zutage fördern .
Das derzeit praktizierte SAGD-Verfahren, wie es grob skizziert wurde, weist diverse technische Probleme auf. Zum einen kann über in der Lagerstätte vorhandene Kanäle oder poröse Gesteinsschichten Heißdampf aus der Lagerstätte entweichen, ein Verlust, der die in die Lagerstätte eingebrachte Heizenergie mindert. Es kann aufgrund überhöhter Drücke in der Lagerstätte zu Erdverwerfungen an der Oberfläche (Blow-out) kommen, insbesondere wenn das Deckgebirge von geringer Mächtigkeit ist. Ein weiteres Problem ist das sogenannte „Finge- ring" innerhalb des Reservoirs, bei welchem es zumeist am Anfang oder am Ende des horizontalen Stücks der parallel liegenden Dampfinjektions- bzw. Produktionsrohres zum Dampfdurchbruch (Dampf-Kurzschluss) kommt, wobei der Dampf sich einen bevorzugten kommunizierenden Pfad zwischen beiden Roh- ren sucht und unerwünscht Druck abgebaut wird, wobei der injizierte Dampf kondensiert und durch das Produktionsrohr als Wasser gefördert wird, wobei der Lagerstätte geringfügiger Dampf und damit thermische Energie zugeführt wird und die Effektivität des Prozesses drastisch abnimmt. Druck und Tempe- ratur innerhalb der Lagerstätte, zum schnellen Erwärmen derselben, können also in Abhängigkeit der Lagerstättenbedingungen nicht beliebig gesteigert werden. Für das SAGD-Verfahren werden große Mengen an Frischwasser benötigt. Die benötigte Wassermenge wird anhand des „Steam to oil ratio" (SOR) gemes- sen. Strenge Umweltauflagen in den Fördergebieten fordern eine Verringerung des „Steam to oil ratio", um die ober- und unterirdischen Wasservorräte zu schonen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz anzugeben, insbesondere eine Vorrichtung zur Förderung von Schwerölen oder Bitumen aus einer Ölsandlagerstätte anzugeben, die zumindest gegenüber dem Stand der Technik derart verbessert ist, dass eine verkürzte Aufheizphase vor Beginn der Produktionsphase erreicht werden kann.
Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, eine elektrische Heizung, die sowohl induktiv als auch resistiv gegenüber zu- mindest Teilen der Lagerstätte wirksam ist, zur schnellen Erwärmung derselben einzusetzen. Die Lagerstätte selbst wirkt als resistiver (ohmscher) Widerstand gegenüber den zumindest zwei Elektroden der Heizung. Gleichzeitig wird die Lagerstätte auch induktiv durch die elektrische Heizung erwärmt.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte angegeben, die zumindest eine aus der Lagerstätte herausführende Produktionsrohrleitung umfasst. Die Vorrichtung weist weiterhin zumindest zwei Elektroden auf, die induktiv und resistiv gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte als elektrische Heizung wirksam sind. Vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Aufheizzeit des Reservoirs, das die kohlenwasserstoffhaltige Substanz enthält, verkürzt werden. Im Vergleich zu Vorrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, kann das „Steam to oil ratio" gesenkt werden .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform nach Anspruch 1 mit den Merkmalen eines, vorzugsweise mit denen mehrerer Unteran- sprüche kombiniert werden. Demgemäß kann die Vorrichtung zur Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz nach der Erfindung zusätzlich noch die folgenden Merkmale aufweisen: Die zwei Elektroden der elektrischen Heizung können durch zumindest teilweise in der Lagerstätte verlaufende, im Wesentlichen senkrecht orientierte elektrische Leiter gebildet sein. Eine senkrechte Bohrung erfordert einen geringen Bohraufwand. So können auf einfache und effektive Weise elektrische Leiter, die induktiv und resistiv gegenüber zumindest Teile der Lagerstätte wirksam sind, in die Lagerstätte eingebracht werden. Diese Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft, wenn davon ausgegangen werden muss, dass die Permeabilität mit zunehmender Tiefe absinkt, oder die Permeabilität in horizontaler Richtung inhomogen ist, d. h., dass eine inhomogene und ggf. anisotrope Lagerstätte bezüglich der Permeabilität oder/und Porosität vorliegt .
Die zumindest zwei Elektroden der elektrischen Heizung können durch zumindest teilweise innerhalb der Lagerstätte verlaufende im Wesentlichen horizontal orientierte elektrische Leiter gebildet sein. Mit elektrischen Leitern, welche horizontal innerhalb der Lagerstätte verlaufen, kann ein großer Teil der Lagerstätte auf elektrischem Wege resistiv wie auch induktiv erhitzt werden.
Bei den Elektroden kann es sich um stabförmige metallische Leiter handeln. Stabförmige metallische Leiter sind besonders einfach und kostengünstig.
Zumindest Teilabschnitte der Elektroden können einen räumlichen Abstand zueinander aufweisen, der mit zunehmender Länge der Elektroden von einer Stromquelle aus betrachtet abnimmt. Die Abstandsabnahme kann insbesondere stetig erfolgen. Insbesondere kann der räumliche Abstand der Teilabschnitte der Elektroden linear abnehmen. Durch einen veränderlichen Abstand der Elektroden zueinander kann er- reicht werden, dass der Spannungsabfall über die Länge der Elektroden konstant gehalten wird. Dieser Spannungsabfall ist bestimmt von dem elektrischen Widerstand der Elektroden selbst, addiert mit dem elektrischen Widerstand des entsprechend zwischen den Elektroden vorhandenen Erdreiches. Es kann auf diese Weise vorteilhaft vermieden werden, dass die gesamte Heizleistung der Elektroden an einem der Stromquelle nahen Bereich im Erdreich abfällt.
Die Elektronen können koaxial in einem Führungsrohr verlaufen, wobei das Führungsrohr zur gezielten Deposition einer Flüssigkeit in Teile der Lagerstätte an den entsprechenden in der Lagerstätte verlaufenden Teilbereichen für die Flüssigkeit permeabel ist. Durch das Führungsrohr kann der Lagerstätte in gezielten Bereichen Flüssigkeit zugeführt werden, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstätte beeinflusst werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Leitfähigkeit der Lagerstätte sicherstellen, so dass eine störungsfreie Funktion der elektrischen Heizung gegeben ist.
Die Vorrichtung kann eine in die Lagerstätte hineinragende Injektionsrohrleitung aufweisen. In dem die Vorrichtung sowohl eine Injektionsrohrleitung wie auch eine Produktionsrohrleitung aufweist, kann die Lagerstätte zum einen mittels der elektrischen Heizung und zum anderen mit beispielsweise einem dampfgestützten Heizverfahren erwärmt werden. Beide Verfahren können synergetisch zusammenwir- ken.
Die Elektroden können an ihren der Stromquelle fernen Endbereichen durch eine Leiterbrücke elektrisch miteinander verbunden sein. Durch eine derartige elektrische Verbin- düng kann die Betriebssicherheit der elektrischen Heizung verbessert werden.
Die Injektionsrohrleitung und die Produktionsrohrleitung können in der Lagerstätte im Wesentlichen parallel zuein- ander verlaufende, im Wesentlichen horizontal orientierte Rohrabschnitte aufweisen. In einem Schnitt senkrecht zu der Injektions- und Produktionsrohrleitung betrachtet, befinden sich die Elektroden der elektrischen Heizung zu beiden Seiten der Injektions- und Produktionsrohrleitung angeordnet. Durch eine Anordnung der Elektroden der elektrischen Heizung zu beiden Seiten der Injektions- und Produktionsrohrleitung kann insbesondere das Volumen der La- gerstätte, welches sich zwischen der Injektions- bzw. Produktionsrohrleitung in horizontaler Richtung erstreckt, mittels der elektrischen Heizung erwärmt werden. Besonders vorteilhaft kann auf diese Weise ein größeres Volumen der Lagerstätte ausgebeutet werden. Aus dem Stand der Technik bekannte SAGD-Verfahren erreichen eine Ausbeute zwischen 40 und 60 % des in der Lagerstätte vorliegenden Bitumens. Gemäß der vorbeschriebenen Ausführungsform erscheinen Ausbeuten von über 70 % möglich.
- Zumindest zwei der Elektroden der elektrischen Heizung können durch zumindest Teile der Injektionsrohrleitung bzw. der Produktionsrohrleitung gebildet sein. Indem die elektrische Heizung durch zumindest Teile der Injektionsbzw. Produktionsrohrleitung ausgebildet wird, kann zusätz- liches Material für die elektrische Heizung eingespart werden; eine weitere Bohrung entfällt somit ebenfalls. Eine derartige Ausgestaltung der elektrischen Heizung ist daher besonders vorteilhaft.
- Die Injektionsrohrleitung und die Produktionsrohrleitung können mit Heißdampf beaufschlagbar sein. Wird eine unterirdische Lagerstätte nach einem SAGD-Verfahren oder einem ähnlichen oder verwandten Verfahren ausgebeutet, so werden typischerweise in der Lagerstätte vorhandene Rohrleitungen mit Heißdampf beaufschlagt. Die Kombination eines solchen heißdampfbasierten Verfahrens mit einem elektrischen Heizverfahren, ist besonders vorteilhaft, da durch den Heißdampf zusätzliches Wasser in die Lagerstätte eingebracht wird, welches die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstät- te erhöht. Eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit ist zur Durchführung eines induktiven und resistiven elektrischen Heizverfahrens notwendig. Durch die synergetische Kombination eines Heißdampfverfahrens und eines elektri- sehen Heizverfahrens kann der Wirkungsgrad des kombinierten Verfahrens über denjenigen beider Einzelverfahren gesteigert werden.
- Der Heißdampf kann mit einem Elektrolyten, vorzugsweise mit Salz, angereichert werden. Die elektrische Leitfähigkeit des Dampfes wird so erhöht. Die Wirksamkeit einer induktiven und resistiven elektrischen Heizung gegenüber zumindest Teilen einer Lagerstätte ist wesentlich von der elektrischen Leitfähigkeit der Lagerstätte abhängig. Indem der durch die Injektions- und/oder Produktionsrohrleitung in die Lagerstätte eingeleitete Heißdampf zusätzlich mit Mineralien, vorzugsweise mit Salz, versehen wird, kann die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstätte gezielt einge- stellt und gegebenenfalls erhöht werden.
Bei der elektrischen Heizung kann es sich um eine Wechselstromheizung handeln. Eine Wechselstromheizung verhindert eine Ionenwanderung innerhalb der Lagerstätte. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine Verkokung oder Salzverkrustung der Injektions- und/oder Produktionsrohrleitung vermieden werden .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Ansprüchen sowie insbesondere aus der nachfolgend erläuterten Zeichnung hervor. In der Zeichnung sind bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in stark schematisierter Darstellung angedeutet. Dabei zeigen deren Figur 1 eine Prinzipskizze für eine Vorrichtung zur In-Situ- Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte, Figur 2 einen Querschnitt durch den Ausbeutungsbereich einer solchen Lagerstätte, Figuren 3 und 4 eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz mit einer elektrischen Heizung sowie Figur 5 eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer solchen Vorrichtung .
Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit den- selben Bezugszeichen versehen. Nicht näher ausgeführte Teile sind allgemein bekannter Stand der Technik.
Figur 1 zeigt, schematisch dargestellt, eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte 100 unter Herabsetzung deren Viskosität. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bitumen aus einem Ölsandvorkommen handeln. Eine Injektionsrohrleitung 101 führt von der Erdoberfläche in die Lagerstätte 100 hin- ein. Eine Produktionsrohrleitung 102 führt aus der Lagerstätte 100 heraus bis an die Erdoberfläche. Es sind Vorrichtungen denkbar, bei denen zur Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus der unterirdischen Lagerstätte 100 mehrere Injektionsrohrleitungen 101 und mehrere Produktionsrohrlei- tungen 102 verwendet werden. Bei der Lagerstätte 100 kann es sich insbesondere um ein Ölsandvorkommen oder ein Ölschiefervorkommen handeln, aus welchem Bitumen oder andere Schweröle gewonnen werden können.
Um die kohlenwasserstoffhaltige Substanz aus der Lagerstätte 100 gewinnen zu können, muss die in der Lagerstätte 100 vorhandene kohlenwasserstoffhaltige Substanz in ihrer Viskosität herabgesetzt werden. Zu diesem Zweck müssen zumindest Teile der Lagerstätte 100 erwärmt werden. Zur Erwärmung der Lager- statte 100 werden die Injektionsrohrleitung und die Produktionsrohrleitung 102 mit Heißdampf beaufschlagt. Nach einer Aufheizzeit von typischerweise 3 Monaten ist die Viskosität der in der Lagerstätte 100 vorhandenen kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aufgrund der erhöhten Temperatur soweit abge- sunken, dass die Substanz fließfähig geworden ist. Wird nun die Injektionsrohrleitung 101 weiter mit Wasserdampf beaufschlagt, so kann aufgrund des in der Lagerstätte oder zumindest Teilen der Lagerstätte 100 vorhandenen Überdrucks koh- lenwasserstoffhaltige Substanz durch die Produktionsrohrleitung 102 an die Oberfläche gefördert werden. Zur Aufrechterhaltung der für die Fließfähigkeit der kohlenwasserstoffhal- tigen Substanz notwendigen Temperatur wird die Injektions- rohrleitung 101 weiterhin mit Heißdampf beaufschlagt. An der Oberfläche angekommen, kann die gewonnene kohlenwasserstoff- haltige Substanz weiteren Behandlungsschritten unterzogen werden, so dass synthetisches Rohöl gewonnen werden kann.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Lagerstätte 100, in welcher zwei Injektionsrohrleitungen 101, 101' und zwei Produktionsrohrleitungen 102, 102' verlaufen. Der von den Injektionsrohrleitungen 101, 101' ausgehende Heißdampf ist mit Pfeilen schematisch dargestellt. Der Heißdampf bildet inner- halb der Lagerstätte 100 Dampfkammern 201, 201' aus, aus denen die fließfähig gewordene kohlenwasserstoffhaltige Substanz gefördert werden kann. In horizontaler Richtung zwischen den Dampfkammern 201, 201' erstreckt sich ein totes Volumen 202, in welchem die Viskosität der in der Lagerstätte 100 vorhandenen kohlenwasserstoffhaltigen Substanz zu hoch ist, als dass diese gefördert werden könnte. Das tote Volumen 202 der Lagerstätte 100 kann nicht ausgebeutet werden.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer Lagerstätte 100, welche neben zwei Injektionsrohrleitungen 101, 101', die in der Lagerstätte 100 horizontal verlaufende Rohrteile aufweist, zwei Produktionsrohrleitungen 102, 102' aufweist. Die Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhal- tigen Substanz weist weiterhin zwei Elektroden 301, 301' auf, die in senkrechten Bohrungen innerhalb der Lagerstätte 100 verlaufen. Die Elektroden 301, 301' sind gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte 100 als induktive und resistive elektrische Heizung wirksam. Bedingt durch die Leitfähigkeit von zumindest Teilen der Lagerstätte 100, insbesondere des toten Volumens 202, kann dieses resistiv, durch zwischen den beiden Elektroden 301, 301' fließenden Strom, erwärmt werden. Die resistive Heizwirkung ist durch Pfeile bzw. Linien innerhalb der Lagerstätte 100 angedeutet. Gleichzeitig wirken die Elektroden 301, 301' in den Volumina 303, 303' als induktive Heizungen. Die Elektroden 301, 301' können in Bereichen, in denen diese außerhalb der eigentlichen Lagerstätte 100 ver- laufen, mittels elektrischer Isolierungen 304, 304' gegenüber dem Erdreich isoliert sein. Auf diese Weise kann die resisti- ve Heizleistung in definierten Bereichen der Lagerstätte 100 eingebracht werden. Bei den Elektroden 301, 301' kann es sich insbesondere um stabförmige metallische Leiter aus einem ins- besondere gut leitfähigen Metall handeln.
Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz kann insbesondere derart betrieben werden, dass die Lagerstätte 100 sowohl mit- tels Heißdampf wie auch mittels der elektrischen Heizung erwärmt wird. In der Aufheizphase der Lagerstätte 100 können so sowohl die Injektionsrohrleitungen 101, 101' wie auch die Produktionsrohrleitungen 102, 102' mit Heißdampf beaufschlagt werden, zusätzlich kann das Volumen aus dem kohlenwasser- stoffhaltige Substanz gefördert werden soll, insbesondere das Totvolumen 202 mittels der elektrischen Heizung über die Elektroden 301, 301' erwärmt werden. Auf diese Weise kann eine kürzere Aufheizzeit erreicht werden als wenn die Lagerstätte 100 lediglich mittels der elektrischen Heizung oder mittels Dampfbeaufschlagung erwärmt wird. Die elektrische
Heizung kann insbesondere eine Wechselstromheizung sein, wodurch keine Ionenwanderung innerhalb der Lagerstätte 100 stattfindet .
Durch die Erwärmung der Lagerstätte 100 oder zumindest Teilen der Lagerstätte 100 kann es zu einem Absinken des Flüssigkeitsgehaltes der Lagerstätte 100 und somit zu einem Absinken der elektrischen Leitfähigkeit der Lagerstätte 100 kommen. Eine sinkende Leitfähigkeit der Lagerstätte 100 führt dazu, dass die elektrische Heizung, insbesondere die resistive Wirkungsweise, an Wirksamkeit verliert. Um diesen Verlust an Leitfähigkeit entgegenzuwirken, kann der in die Lagerstätte 100 eingepresste Heißdampf mit Mineralien, insbesondere mit Salzen, angereichert werden. Weiterhin kann durch eine Steuerung der Anreicherung des Heißdampfes mit Mineralien, insbesondere mit Salzen, die Leitfähigkeit der Lagerstätte 100 gezielt eingestellt werden. Die Mineralien bzw. Salze werden dem Heißdampf dabei nach dessen Austritt aus dem Dampferzeuger beigesetzt. Andererseits, wenn das Bitumen an einer Stelle ausgebeutet ist, wird an dieser Stelle auch keine Leitfähigkeit verlangt. Insbesondere der induktive Wirkmechanismus führt dann dazu, dass Verluste nur dort auftreten, wo Leitfä- higkeit besteht, d. h. die Eindringtiefe erweitert sich entsprechend und das bei der natürlichen Leitfähigkeit ansässige Bitumen wird erwärmt und fließt durch die Gravität mit dem natürlich vorkommenden Reservoirelektrolyt nach unten. Naturgemäß wird zunächst an der Elektrode der Verlustmechanismus durch resistive aber auch induktive Wirkungsweise am effektivsten sein; d. h. am Beginn der Ausbeutung wird das Bitumen dort fließfähiger gemacht. Wenn die Leitfähigkeit an der Elektrode gering ist, ergibt sich kein Kontakt zwischen Elektrode und Reservoir; nunmehr kommt der induktive Mecha- nismus zum Tragen, welcher nicht auf den elektrischen Kontakt zwischen Elektrode und Reservoir angewiesen ist.
Figur 4 zeigt eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer Lagerstätte 100. Gemäß dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden zumindest Teile der Injektionsrohrleitungen 100, 101' als Elektroden der elektrischen Heizung verwendet. Insbesondere können diejenigen Teile der Injektionsrohrleitungen 100, 101' als Elektroden 301, 301' der elektrischen Heizung verwendet werden, die im Wesentlichen horizontal innerhalb der Lagerstätte 100 verlaufen. Die als Elektroden 301, 301' wirkenden Teile der Injektionsrohrleitungen 100, 101' erwärmen sowohl resistiv wie auch induktiv zumindest Teile der Lagerstätte 100. Insbesondere erwärmen die Elektroden 301, 301' Bereiche 303, 303', welche sich zylinderförmig um die Injektionsrohrleitungen 101, 101' erstrecken. Neben diesen induktiv erhitzten Bereiche 303, 303' wird insbesondere auf resistivem Wege das Totvolumen 202 erhitzt. Zum Zwecke der elektrischen Hei- zung sind die Injektionsrohrleitungen 101, 101' mit einer Wechselstromquelle 302 verbunden.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus einer Lagerstätte 100. Das in Figur 5 gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst zwei Produktionsrohrleitungen 102, 102', welche aus der Lagerstätte 100 herausführen. In die Lagerstätte 100 hinein ragen zwei Elektroden 301, 301', welche jeweils in einem Führungsrohr 501, 501' angeordnet sind. Die Führungsrohre 501, 501' sind von der Oberfläche her zugänglich und zusätzlich in den außerhalb der Lagerstätte bzw. den zu heizenden Bereichen der Lagerstätte 100 verlaufenden Teilen mittels elektrischer Isolierungen 304, 304' gegenüber dem Erdreich elektrisch iso- liert. Die Führungsrohre 501, 501' sind von der Erdoberfläche für eine Flüssigkeit zugänglich und weisen in gewissen Bereichen innerhalb der Lagerstätte 100 für die Flüssigkeit permeable Bereiche auf. Dies können beispielsweise poröse Ausgestaltungen der Rohrwände bzw. Durchbrüche oder Löcher sein.
In dem gezielt Flüssigkeit, vorzugsweise eine Flüssigkeit, welche mit einem Elektrolyten zur Verbesserung der Leitfähigkeit angereichert ist, in die Lagerstätte 100 oder Teile der Lagerstätte 100 eingebracht werden, kann die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstätte 100 gezielt eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Funktionsfähigkeit der elektrischen Heizung sichergestellt werden. Als weitere Maßnahme zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit der elektrischen Heizung können die Enden der Elektroden 301, 301', welche der Strom- quelle 302 abgewandt sind, mit einer elektrischen Brücke 502 kurzgeschlossen sein.
Mit dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Bitumenlagerstätte ohne die Verwendung von Heißdampf auszubeuten. Die Lagerstätte kann lediglich mittels der elektrischen Heizung auf induktivem und resistivem Weg erwärmt werden, das in der Produktionsrohrleitung 102, 102' vorliegende flüssige Bitumen kann mittels einer Hebepumpe ge- borgen werden oder wirkt durch natürlichen geologischen Überdruck an die Erdoberfläche befördert. Wahlweise kann die Lagerstätte 100 in Intervallen über die Produktionsrohrleitungen 102, 102' mit Heißdampf beaufschlagt werden, so dass der Druck innerhalb der Lagerstätte 100 ansteigt. Der auf diese Weise erzeugte Überdruck kann ebenfalls zur Förderung von Bitumen aus der Lagerstätte 100 verwendet werden.
Die Elektroden 301, 301' können weiterhin derart innerhalb der Lagerstätte 100 verlaufen, dass sie Abstand zueinander von der Stromquelle 302 aus betrachtet, mit zunehmender Länge der Elektroden 301, 301' zueinander abnimmt. Insbesondere kann eine lineare Abnahme des Abstandes der Elektroden 301, 301' zueinander erfolgen. Es kann auf diese Weise vermieden werden, dass die elektrische Heizleistung, insbesondere die resistive elektrische Heizleistung von der Stromquelle 302 aus betrachtet, am Anfang der Elektroden 301, 301' in die Lagerstätte 100 eingebracht wird bzw. in diesen Bereich abfällt. Der Abstand der Elektroden 301, 301' kann insbesondere derart gewählt werden, dass eine kontinuierliche Heizleistung über die Länge der Elektroden 301, 301', insbesondere über die Länge der Teilbereiche der Elektroden 301, 301', welche innerhalb der Lagerstätte 100 verlaufen, unter Berücksichtigung der elektrischen Leitfähigkeit der Lagerstätte 100 er- reicht werden kann.
Der Abstand der Bohrungen kann dabei mit allgemein bekannten Maßnahmen gesteuert werden, beispielsweise kann ein Sender in der ersten Bohrung geführt werden, wobei der Bohrkopf der zweiten Bohrung ausgehend von diesem Sendesignal den Abstand zur ersten Bohrung ermitteln kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoff- haltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte (100) mit
• zumindest einer aus der Lagerstätte (100) herausführenden Produktionsrohrleitung (102, 102') und
• zumindest zwei Elektroden (301, 301') einer induktiv und resistiv gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte (100) wirksamen elektrischen Heizung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Elektroden (301, 301') der elektrischen Heizung durch zumindest teilweise in der Lagerstätte (100) verlaufende, im We- sentlichen senkrecht orientierte Elektroden (301, 301') gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Elektroden (301, 301') der elektrischen Heizung durch zumin- dest teilweise in der Lagerstätte (100) verlaufende, im Wesentlichen horizontal orientierte Elektroden (301, 301') gebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Teilabschnitte der Elektroden (301, 301') einen räumlichen
Abstand zueinander aufweisen, der mit zunehmender Länge der Elektroden (301, 301'), von einer Stromquelle (302) aus betrachtet, vorzugsweise stetig abnimmt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der räumliche Abstand der Teilabschnitte der Elektroden (301, 301') linear abnimmt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Elektroden um stabförmige, metallische, elek- trische Leiter handelt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektroden koaxial in einem Führungsrohr (501, 501') ver- laufen, wobei das Führungsrohr (501, 501') zur gezielten Deposition einer Flüssigkeit in Teile der Lagerstätte (100) an den entsprechenden, in der Lagerstätte (100) verlaufenden Teilbereichen für die Flüssigkeit permeabel ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektroden (301, 301') an ihren der Stromquelle (302) fernen Endbereichen durch eine Leiterbrücke (502) elektrisch miteinander verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zumindest eine in die Lagerstätte (100) hineinragende Injektionsrohrleitung (101, 101') aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Injektionsrohrleitung (101, 101') und die Produktionsrohrleitung (102, 102') in der Lagerstätte (100) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, horizontal orientierte Rohrabschnitte aufweisen, und, in einem Schnitt senkrecht zu der Injektions- und Pro- duktionsrohrleitung (101, 101', 102, 102') betrachtet, die Elektroden (301, 301') zu beiden Seiten der Injektions- und Produktionsrohrleitung (101, 101', 102, 102') angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine der zumindest zwei Elektroden (301, 301') der elektrischen Heizung durch zumindest Teile der Injektionsrohrleitung (101, 101') und eine weitere Elektrode durch die zumindest Teile der Produktionsrohrleitung (102, 102') gebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Injektionsrohrleitung (101, 101') und die Produktionsrohrleitung (102, 102') mit Heißdampf beaufschlagbar sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Heißdampf zur Erhöhung seiner elektrischen Leitfähigkeit mit einem Elektrolyten, vorzugsweise mit einem Salz, zu versetzen ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der elektrischen Heizung um eine Wechselstromheizung handelt.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für die elektrische Heizung eine Frequenz im Bereich von 1 Hz und 200 kHz und eine Spannung im Bereich von 100 V bis 10 kV vorzusehen sind.
PCT/EP2008/060074 2007-08-03 2008-07-31 Vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz WO2009019197A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/670,898 US20100252249A1 (en) 2007-08-03 2008-07-31 Device for in situ extraction of a substance comprising hydrocarbons
CA2695246A CA2695246C (en) 2007-08-03 2008-07-31 Device for in situ extraction of a substance comprising hydrocarbons

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007036832.3 2007-08-03
DE102007036832A DE102007036832B4 (de) 2007-08-03 2007-08-03 Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009019197A2 true WO2009019197A2 (de) 2009-02-12
WO2009019197A3 WO2009019197A3 (de) 2010-10-21

Family

ID=40175964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/060074 WO2009019197A2 (de) 2007-08-03 2008-07-31 Vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100252249A1 (de)
CA (1) CA2695246C (de)
DE (1) DE102007036832B4 (de)
RU (1) RU2426868C1 (de)
WO (1) WO2009019197A2 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008022176A1 (de) 2007-08-27 2009-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
DE102008062326A1 (de) 2008-03-06 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur induktiven Heizung von Ölsand- und Schwerstöllagerstätten mittels stromführender Leiter
US8607862B2 (en) 2008-05-05 2013-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for in-situ conveying of bitumen or very heavy oil
DE102008044953A1 (de) 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Anlage zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Substanz
DE102008044955A1 (de) 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
DE102008047219A1 (de) 2008-09-15 2010-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl aus einer unterirdischen Lagerstätte, zugehörige Anlage und Betriebsverfahren dieser Anlage
DE102009010289A1 (de) 2009-02-24 2010-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Temperaturmessung in elektromagnetischen Feldern, Verwendung dieser Vorrichtung sowie zugehörige Messanordnung
DE102010008776A1 (de) 2010-02-22 2011-08-25 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102010023542B4 (de) 2010-02-22 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102010008779B4 (de) 2010-02-22 2012-10-04 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102010020154B4 (de) 2010-03-03 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
US20110277992A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Paul Grimes Systems and methods for enhanced recovery of hydrocarbonaceous fluids
DE102010041329A1 (de) 2010-09-24 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Erwärmung von Erdreich
RU2518581C2 (ru) * 2012-07-17 2014-06-10 Александр Петрович Линецкий Способ разработки нефтегазовых, сланцевых  и угольных месторождений
CA2783439A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-20 Sunrise Oil Sands Partnership Water injection method for assisting in collection of oil in a sagd oil recovery application
EP2734009A1 (de) * 2012-11-15 2014-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Induktionsvorrichtung für die Erwärmung eines Ölreservoirs, insbesondere eines Schwerölreservoirs
BR112015013195A2 (pt) 2012-12-06 2017-08-29 Siemens Ag Disposição e método para introduzir calor em uma formação geológica por meio de indução eletromagnética
US20150122492A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-07 Michael W. Lin Systems and Methods of Controlling In Situ Resistive Heating Elements
EP2886793A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation
EP2886792A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation
DE102014223621A1 (de) * 2014-11-19 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Lagerstättenheizung
RU2710057C1 (ru) * 2018-09-05 2019-12-24 Артём Сергеевич Голубов Способ добычи вязкой продукции нефтяной скважины
CN111537434B (zh) * 2020-05-11 2022-05-31 西南石油大学 一种跨地震断层埋地管道试验装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4545435A (en) * 1983-04-29 1985-10-08 Iit Research Institute Conduction heating of hydrocarbonaceous formations
WO2008098850A1 (de) * 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz unter herabsetzung deren viskosität aus einer unterirdischen lagerstätte

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3133591A (en) * 1954-05-20 1964-05-19 Orpha B Brandon Method and apparatus for forming and/or augmenting an energy wave
US2748868A (en) * 1954-07-19 1956-06-05 Union Oil Co Well heater
US4199025A (en) * 1974-04-19 1980-04-22 Electroflood Company Method and apparatus for tertiary recovery of oil
US4084638A (en) * 1975-10-16 1978-04-18 Probe, Incorporated Method of production stimulation and enhanced recovery of oil
DE2634137A1 (de) * 1976-07-29 1978-02-02 Fisher Erwaermung einer kohlenwasserstoff- ablagerung
US4303128A (en) * 1979-12-04 1981-12-01 Marr Jr Andrew W Injection well with high-pressure, high-temperature in situ down-hole steam formation
USRE30738E (en) * 1980-02-06 1981-09-08 Iit Research Institute Apparatus and method for in situ heat processing of hydrocarbonaceous formations
US4821798A (en) * 1987-06-09 1989-04-18 Ors Development Corporation Heating system for rathole oil well
US4957646A (en) * 1987-08-26 1990-09-18 Shell Oil Company Steam foam surfactants enriched in alpha olefin disulfonates for enhanced oil recovery
US5167280A (en) * 1990-06-24 1992-12-01 Mobil Oil Corporation Single horizontal well process for solvent/solute stimulation
US5586213A (en) * 1992-02-05 1996-12-17 Iit Research Institute Ionic contact media for electrodes and soil in conduction heating
US5449251A (en) * 1993-05-04 1995-09-12 The Regents Of The University Of California Dynamic underground stripping: steam and electric heating for in situ decontamination of soils and groundwater
US6828531B2 (en) * 2000-03-30 2004-12-07 Homer L. Spencer Oil and gas well alloy squeezing method and apparatus
NZ532090A (en) * 2001-10-24 2006-10-27 Shell Int Research In situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation using a natural distributed combustor
US6631761B2 (en) * 2001-12-10 2003-10-14 Alberta Science And Research Authority Wet electric heating process
US7398823B2 (en) * 2005-01-10 2008-07-15 Conocophillips Company Selective electromagnetic production tool
DE102007040607B3 (de) * 2007-08-27 2008-10-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4545435A (en) * 1983-04-29 1985-10-08 Iit Research Institute Conduction heating of hydrocarbonaceous formations
WO2008098850A1 (de) * 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz unter herabsetzung deren viskosität aus einer unterirdischen lagerstätte

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007036832B4 (de) 2009-08-20
WO2009019197A3 (de) 2010-10-21
CA2695246A1 (en) 2009-02-12
CA2695246C (en) 2013-02-12
DE102007036832A1 (de) 2009-02-05
RU2426868C1 (ru) 2011-08-20
US20100252249A1 (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007036832B4 (de) Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz
EP2122123B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur in-situ-gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen substanz unter herabsetzung deren viskosität aus einer unterirdischen lagerstätte
DE2649488C2 (de) Verfahren zur Gewinnung von Erdöl aus einer unterirdischen Formation
DE2649487C2 (de) Verfahren zur Gewinnung von zähflüssigem Erdöl aus einer unterirdischen Formation
DE112013001734T5 (de) Elektrische Frakturierung von Gesteinsformationen
EP2510188B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
DE3046547A1 (de) Verfahren zur behandlung einer viskose kohlenwasserstoffe enthaltenden formation
DE3040778A1 (de) Verfahren zur gewinnung von schwerem erdoel
DE102010023542B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE102010017154B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Geothermie-Systems sowie Geothermiesystem
EP2920417A1 (de) Anordnung und verfahren zum eintragen von wärme in eine geologische formation mittels elektromagnetischer induktion
DE2817657A1 (de) Verfahren zur gewinnung von erdoel mittels waermeeinwirkung
WO2018059829A1 (de) Verfahren zur steigerung der erdölausbeute
DE102009038445A1 (de) Verfahren zur Erdölfeuerung
DE2817658A1 (de) Verfahren zur gewinnung von erdoel mittels waermeeinwirkung
DE102010008776A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE2830646C2 (de) Verfahren zur Gewinnung von viskosem Erdöl aus unterirdischen Formationen
DE3000836A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bruchstellen-komplexes in einer formation
WO2015055712A1 (de) Verfahren zur thermischen behandlung einer unterirdischen kohlenwasserstofflagerstätte
DE2527240C2 (de) Verfahren zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen mittels eines Gas/Dampf-Gemisches
DE1808672C3 (de) Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Lagerstätte
DE1115663B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Produktionseigenschaften eines oelfuehrenden Horizontes
EP2740894A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Eintragen von Wärme in eine geologische Formation mittels elektromagnetischer Induktion
DE102012014656A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung vonkohlenstoffhaltigen Substanzen aus Ölsand
DE102013008216A1 (de) Verfahren zum Einleiten von Wasserdampf und/oder Warmwasser in eine Öllagerstätte

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08786697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12670898

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2695246

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010107611

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08786697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2