WO2011101055A2 - Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte Download PDF

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Bernd Wacker
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Siemens Corp
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    • 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 plant for the in situ recovery of a carbonaceous substance from an underground deposit with reduction of its viscosity.
  • a device is used in particular for the promotion of
  • SAG steam assisted gravity drainage
  • water vapor is injected under high pressure through a tube running horizontally within the seam.
  • the heated, molten and detached from the sand or rock bitumen or heavy oil seeps to a second about 5 m lower located pipe through which the promotion of the liquefied bitumen or heavy oil takes place, the distance from injector and
  • Production pipe is dependent on reservoir geometry.
  • the steam has to fulfill several tasks at the same time, namely the introduction of heating energy for
  • the SAGD process starts by introducing steam through both pipes, for example for three months, in order first to liquefy the bitumen in the space between the pipes as quickly as possible. Thereafter, the steam is introduced only through the upper tube and the promotion through the lower tube can begin.
  • Patent application DE 10 2007 036 832 AI described a device in which parallel inductor or electrode arrangements are present, which are connected above ground to an oscillator or inverter.
  • resistive heating between two electrodes may additionally be carried out.
  • the electrical energy must always be passed through an electrical forward conductor and an electrical return conductor. This requires a considerable effort.
  • Induktorschreiben energized in various geometric configurations to heat the reservoir inductively. In this case, it is assumed within the reservoir of a constant distance of the inductors, resulting in homogeneous electrical
  • Conductivity distribution leads to a constant heat output along the inductors. Described are the spatially close to each other guided return conductor in the
  • Electrolyte injection devices ahead the installation of which can be complicated or costly.
  • a device and method for conveying a hydrocarbon-containing substance, in particular bitumen or heavy oil, from a reservoir wherein the reservoir with thermal energy for
  • a fluid guide for transporting and introducing a solvent fluid - hereinafter also referred to as "fluid" for short - is provided in the reservoir for the purpose of further reducing the viscosity of the substance and / or displacing it from the reservoir So an "in situ"
  • a reservoir is preferably an oil sands deposit that can be found underground. According to the invention, no introduction of water vapor for merely heating the reservoir is provided. However, there is an injection of solvents, wherein the solvent fluid may be formed as a gas, as a liquid or as a multi-component or multi-phase mixture.
  • the conductor loop is essentially a twisted pair cable that is usually sheathed in a sheath röhrenförmi ⁇ gen.
  • a section of the conductor loop along the extension of the cable is referred to below as a conductor.
  • a conductor in particular a serial resonant circuit or a part thereof is understood, which is brought in a cable-like structure with external insulation. In an advantageous embodiment of the invention, this can be surrounded by a fluid guide, by means of which the solvent fluid is injected into the reservoir.
  • the fluid guide for the solvent fluid may be implemented separately from the conductor loop.
  • the fluid guide is an extended hollow body, such as a tube or hose, through which the solvent fluid is transported.
  • the solvent fluid can be directed into the reservoir.
  • the following advantages may result: i) Reduction of the viscosity of the hydrocarbon-containing substance to be delivered-the bitumen or the heavy oil-in the reservoir by introducing the solvent fluid into the reservoir. ii) Increased displacement of the hydrocarbonaceous
  • Substance, e.g. of the oil, by introducing the fluid into the reservoir. Item i) is therefore advantageous in that a reduction in the viscosity of the oil makes economically viable delivery of the oil possible.
  • the inductive heating and the introduction of the solvent causes both a reduction in viscosity.
  • solvents both gases - such as ethane, propane, butane, CO 2 , SO 2 , etc. - as well as liquids - eg polymers or water mixtures with
  • Polymers (polyacrylamides, xanthan) - or water mixtures with admixture of wetting agents (eg surfactants) in question, which each dissolve in the bitumen of the deposit and reduce its viscosity.
  • wetting agents eg surfactants
  • propane may be used as a solvent mixed with other gases (e.g., methane) to ensure the volume flow and pressure needed to displace the oil.
  • gases e.g., methane
  • Conductor loop - also referred to as an inductor - and fluid guide - hereinafter also referred to as injector - separated be educated.
  • One or more fluid guides terminate in the reservoir and are configured such that the solvent fluid - the solvent - can penetrate into the reservoir.
  • the installation of the injector is possible both in vertical and horizontal drilling.
  • the injector may have different positions with respect to the inductor and a production tube, for example above the inductor or between pairs of inductor and production tube.
  • the inductor and the injector can also be combined coaxially.
  • the inductor can be placed in a solvent-carrying pipe - the fluid guide - positioned centrally or eccentrically.
  • an inductor may consist of several partial conductors, wherein the partial conductors of the inductor surround the fluid guide, which is used for the supply of the solvent.
  • the fluid guide as a hose
  • a portion of the conductor loop - hereinafter referred to as a conductor - is disposed within the tube or the tube, in particular so that when the supply of the solvent fluid, the conductor is surrounded by the fluid.
  • a conductor - is disposed within the tube or the tube, in particular so that when the supply of the solvent fluid, the conductor is surrounded by the fluid.
  • the tube and / or the tube can be arranged approximately coaxially-centered or eccentrically-to the conductor.
  • at least one web For fixing the conductor within the tube and / or the tube, at least one web
  • hose / tube may be repeatedly provided webs to secure the position of the conductor.
  • a web can also have an axial extent, which even extends in a particular embodiment over the entire length of the hose / tube.
  • the fluid guide may be in the center and may be surrounded by a tubular, coaxial conductor. The advantage here is that the fluid is conducted in the electromagnetic field-free interior, so that even an electrically conductive fluid undergoes no heating by eddy currents.
  • the conductor may also be freely movable within the tube or tube, i. of the
  • Ladder is uncentered in the hose or in the pipe and on
  • Means for fixing is dispensed with.
  • the fluid guide may be formed as a plurality of hoses and / or tubes. Furthermore, a plurality of capillaries and / or a porous material may be provided to transport the fluid in the fluid guide.
  • the conductor of the plurality of hoses and / or tubes and / or capillaries and / or the porous material is surrounded, wherein preferably the
  • Hoses and / or tubes and / or capillaries and / or the porous material and the conductors are arranged within a common tubular outer shell.
  • the fluid does not flow around the conductor directly, but Schläu ⁇ che / pipes are externally mounted to the head.
  • a conductor is composed of a plurality of partial conductors and these partial conductors can be arranged around the fluid guide.
  • the fluid guide is perforated, so that when a fluid is supplied, the fluid from the fluid guide penetrates through the perforation into the reservoir or is initiated. Under perforation are for example
  • the fluid guide at least partially consists of porous material or capillaries, so that the fluid can be discharged by these means to the environment.
  • the perforation may be formed and / or means may be provided for the penetration of solids and / or sands from the reservoir in the
  • the perforation should be designed such that over the entire length of the fluid guide - apart from the supply from the surface to the target region in the reservoir - in each section, the same amount of fluid is discharged.
  • the perforation is preferably carried out to be electrically insulating so as not to establish a direct electrical connection between the conductor and the reservoir via the fluid.
  • the introduction of the fluid into the reservoir can thereby reduce the viscosity in the reservoir and / or increase the pressure in the reservoir.
  • a pressure increasing means for increasing the pressure of the fluid may be provided in the fluid guide, in particular a pump, so that by means of the pressure increasing means a movement of the liquid is achieved in the fluid guide and so that by means of the pressure increasing means, the fluid with increased pressure in the fluid guide initiated can be.
  • so much pressure is to be generated by the pump that a predetermined amount of fluid penetrates into the reservoir via the perforation.
  • elevated pressure is meant that an ambient pressure in the
  • Reservoir should be overcome.
  • the hydrostatic pressure in the reservoir in the vicinity of the perforation should be exceeded so that the fluid can escape, which can be achieved crizoswei ⁇ se with a pressure of 5000 hPa (5 bar) to 50,000 hPa (50 bar).
  • the increase of the pressure in the reservoir is in particular
  • the pressure applied via the feed to the fluid in the fluid guide is adapted to a predetermined perforation such that leakage of the fluid through the perforation over a longer period of use is ensured.
  • a valve of a production tubing for discharging the liquefied hydrocarbonaceous substance from the reservoir may be closed and at a later time, depending on the
  • two separate fluid guides may be provided for the conductor loop, one for each
  • the two fluid guides end in the reservoir, so that the fluid fully into the
  • Reservoir can be introduced. It has already been explained which composition may have the fluid that is fed into the reservoir. It is particularly advantageous if a portion of the fluid is at least partially or completely extracted from the funded water-oil / bitumen mixture, for example, a natural gas or water.
  • the desired substance to be conveyed should be separated from the extracted water-oil / bitumen mixture and the gaseous or aqueous residue be post-processed or processed. This residue can then be reintroduced into the reservoir (i.e., according to a closed loop).
  • FIG. 1 shows a device for injecting a fluid into the reservoir
  • Figure 2 is a perspective view of a
  • FIG. 6 shows a perforated fluid guide
  • Figure 7-11 different embodiments of the inventive device ⁇ . Parts corresponding to the figures are each provided with the same reference numerals. Non-detailed parts are well known in the art.
  • Figure 1 shows, schematically shown, an apparatus for in-situ recovery of a hydrocarbonaceous substance from a subterranean deposit 6 as a reservoir while reducing their viscosity, in addition to a
  • Such a device may, for example, be a device for recovering bitumen from an oil sands deposit.
  • the deposit 6 may be, in particular, an oil sands deposit or an oil shale deposit from which bitumen or other heavy oils may be recovered.
  • a conductor loop is present, which is operated by an electrical supply 1. Portions of the conductor loop that act as an electrode are highlighted as the inductor 10. These are the horizontal and parallel in the deposit 6 extending sections.
  • the device for in situ recovery of a hydrocarbon-containing substance has said inductor 10, which extends into bores within the reservoir 6.
  • the inductor 10 or portions thereof is as a conductor
  • the closed conductor loop consists of the two horizontally in the
  • both loop ends of the conductor loop are arranged above ground.
  • the loop is simply closed - see ladder Piece 11 in the figure.
  • an electrical supply 1 including all the necessary electrical equipment such as inverter and generator, through which the necessary current and the necessary voltage is applied to the conductor loop, so that the inductors 10 as a conductor for an electric / electromagnetic heater for heat generation serve in the site 6.
  • the inductors 10 are opposite at least parts of
  • the inductor 10 may be rod-shaped metallic conductors or twisted metallic cables made of a metal that is in particular highly conductive, which are formed as a resonant circuit.
  • a device is now provided by means of which a solvent fluid is introduced into the reservoir.
  • a reservoir 3 for providing a
  • Solvent fluid 14 - shown as a liquid in the picture, but it may also be a gas, a multicomponent gas mixture or a phase mixture, which is provided as a fluid to be injected.
  • This fluid 14 is introduced by means of the pump 2 - or in the case of a gaseous fluid by means of a compressor - in a fluid system that from fluid inlets 13 and from a fluid guide 12th consists.
  • the fluid guide 12 is intended to designate the sections of the fluid system running horizontally and parallel in the deposit 6.
  • the fluid inlets 13 comprises according to the figure, the hose / pipe system above the
  • the feed takes place in the present example, in contrast to Figure 1 from the left on the drawing level.
  • the fluid guide 12 has a horizontal subterranean section
  • Perforation 21 - or distributed nozzles - through which the fluid 22 can escape into the reservoir (indicated by arrows in the figure). Furthermore, in the present example, the fluid guide 12 ends underground. For this purpose, a termination 23 of the fluid guide 12 is provided, wherein this conclusion may also have a perforation.
  • the conductor loop is coaxially encased along the length of the inductor 10 almost completely by the fluid guide 12, so that the inductor 10 - or a
  • Sheath of the inductor 10 - is surrounded by the fluid in operation.
  • the inductor 10 is integrated with the fluid guide 12 and may be laid as a unit.
  • the fluid is introduced into the fluid system by means of a pump 2 or similar device.
  • the pressure remains up to the perforated part of the fluid guide
  • Heat density in the immediate vicinity of the inductor 10 can be reduced in order to reduce its thermal load.
  • the termination 23, the dimensions of the fluid guide 12, the configuration of the perforation 21 and the pressure applied to the fluid via the pump 2 should preferably be adapted to each other - especially taking into account the existing rock formations and the depth of the deposit - that substantially over the entire length of the
  • the pressure applied depends on the depth of the deposit, ie on the distance of horizontally routed inductors 10 to the earth's surface 5.
  • the pressure should be higher than the hydrostatic pressure of the corresponding water column and is for example in the range between 5000 hPa (5 bar) to 50,000 hPa (50 bar).
  • Pressure relief in the reservoir 6 is made by opening the production pipe (s), not shown in FIG. 1, at a point in time when the pressure on an overburden above the reservoir 6 becomes too high.
  • solvent fluid for example, gases - such as ethane, propane, butane, CO 2 , SO 2 , etc. - as well as liquids - eg polymers or water mixtures with polymers - in question. Furthermore, multicomponent mixtures are conceivable. These solvents enter the reservoir according to the process, dissolve in the bitumen of the reservoir and reduce its viscosity.
  • the solvents can be combined or mixed - for example, propane can be used as a solvent with another gas (eg methane) - to those needed for the displacement of the oil
  • FIG. 2 schematically illustrates a section of an inductor 10 with a surrounding fluid guide 12 in a perspective illustration, wherein the illustrated section has no outlet holes in the fluid guide 12 having.
  • the positioning of the inductor 10 may for example be determined solely by forces of the fluid flowing through in the fluid guide 12. On a centering can be omitted in this case, as indicated in Figure 2.
  • the inductor 10 is accordingly largely freely movable in the fluid guide 12 and could, for example, also come to rest on the inside of the fluid jacket due to the weight force.
  • the diameter of the inductor 10 may preferably be 30 to 100 mm.
  • the gap width of the inductor 10 will be preferential ⁇ , 5 mm to 50 mm.
  • Cross section is taken along a cutting surface
  • a support of the inductor 10 by, for example, star-shaped spacers - webs 16 -, wherein preferably two to five spacers are used.
  • the webs 16 are preferably attached to the inner wall of the casing 15 and are in the center over
  • Stabilizers 17 connected or attached directly to the outer shell of the inductor 10.
  • the inductor 10 is located coaxially in the center of the sheath 15 of the fluid guide 12 and is either laid as a unit with the sheath 15 and the webs 16 or is subsequently retracted.
  • the fluid guide 12 results from the cavities within the casing 15th
  • the width of the webs 16 may be, for example, in the range 5-30 mm, so that the pressure losses of the fluid in the fluid guide 12 are not too large. According to Figure 4 are in the annulus - ie within one
  • a further variant is shown, in which a central, the solvent-fluid leading hose or tube as a fluid guide 12 of the sub-conductors 10A, 10B, ... is surrounded.
  • the sub-conductors 10A, 10B,... Together represent the inductor 10.
  • the sub-conductors 10A, 10B,... And the fluid guide 12 are surrounded by an outer sheath 20.
  • Fluid guide 12 The cross-sections presented in FIGS. 2 to 5 are, although not explicitly mentioned, applicable to portions of the fluid guide 12 in which the fluid 22 is to exit.
  • FIG. 6 illustrates in schematic form a section of an inductor 10 with a surrounding fluid guide in a perspective view, wherein a fluid guide 12 is perforated, so that the transported fluid can emerge, wherein the fluid can emerge as gas or liquid or as multiphase mixture ,
  • an inductor 10 which is centered in a hose-shaped sheath 15, is surrounded by a fluid guide 12.
  • a perforation 12 consisting of a
  • the holes of the perforation 21 can be arranged symmetrically on the entire circumference of the sheath 15. However, it could also be advantageous to provide an uneven distribution. Also over the length of the fluid guide 12, the distribution and / or the design of the holes may change, especially as the pressure within the
  • An escaping fluid into the reservoir 6 in the vicinity of the inductor 10 has an advantage in that thereby a solvent can be injected into the reservoir in this way, which on the one hand can reduce the viscosity in the reservoir 6 and on the other hand, an increased Pressure within the deposit 6 may result. Both effects result in that the feed rate and / or the conveying speed of the pumped kohlenwasserstoffhal ⁇ term substance can be increased.
  • a production pipe for removing the substance to be conveyed in the ground is present.
  • the fluid guide 12 again surrounds the conductor 10 and extends horizontally within the reservoir. Furthermore, a production pipe 39 is provided, essentially
  • FIG. 8 shows a modification of FIG. 7 in which mutually parallel conductors 10-outgoing and return conductors-of a conductor loop are shown.
  • the fluid guide 12 respectively surrounds the forward / return conductor 10 and extends horizontally within the deposit.
  • the production tube 39 is preferably positioned centrally between the conductors 10, but again below the level of the routed conductors 10.
  • the combined injector-inductor pairs 10, 12 and product are ⁇ onsrohr 39 thus arranged substantially V-shaped.
  • the production pipe between two conductor loops eg between the lead of a first conductor loop and the return conductor of another second conductor loop
  • FIGS 9 to 11 now show embodiments in which the conductors 10 are not formed as a unit with the fluid guide 12 but are laid separately.
  • the conductor 10 and the production pipe 39 are routed again horizontally in the deposit. Furthermore, a production pipe 39 is arranged substantially vertically below the conductor 10.
  • the fluid guide 12 is guided beispielswei ⁇ se vertically into the reservoir, wherein preferably a plurality of fluid guides 12 may be provided at intervals to each other.
  • the solvent is transported via the fluid guides 12 in the vertical direction into the reservoir, wherein the solvent can preferably emerge only at one end piece of the respective fluid guide 12.
  • This tail is positioned in a preferred embodiment at a certain distance from the conductor 10 vertically above the conductor 10.
  • Figure 10 shows an embodiment in which the conductor 10, the production tube 39 and the fluid guide 12 are formed as separate components, but are formed in their spatial orientation substantially uniform. All components run within the deposit in the
  • the fluid guide 12 is perpendicular above the conductor 10, which in turn is arranged vertically above the production pipe 39.
  • Figure 11 shows an embodiment in which the conductor 10, the production tubing 39 and the fluid guide 12 are formed as separate components and are formed uniform in ömli ⁇ chen orientation substantially all components run within the reservoir substantially horizontally again.
  • the conductor loop is designed as a pair of conductors, wherein the conductors 10 of the pair of conductors are arranged substantially in a horizontal plane.
  • There are two production pipes 39 are provided, which are preferably also arranged in a horizontal plane, wherein a respective one of the production pipes 39 is arranged substantially vertically below one of the conductors 10.
  • the fluid guide 12 is located in this embodiment in a central region between the conductors 10 and the
  • Production pipes 39 below the conductor 10, above the production pipes 39, and substantially midway between the conductor pairs or production pipe pairs.
  • the injection of the solvent is preferably kontinuier ⁇ Lich, without time interruption.
  • the injection of the Solvent may also be used as needed for the preconditioning of the deposit, for example, the injection takes place before the actual operational production process

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische und/oder elektromagnetische Heizung vorgesehen ist. Weiterhin ist eine Fluidführung (12) zum Transportieren und Einleiten eines Lösungsmittel-Fluids ins Reservoir (6) zur weiteren Verringerung der Viskosität der Substanz vorgesehen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In- Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte unter Herabsetzung von deren Viskosität. Eine solche Vorrichtung dient insbesondere zur Förderung von
Bitumen oder Schwerstöl aus einem Reservoir unter einem
Deckgebirge, wie es bei Ölschiefer und/oder Ölsandvorkommen beispielsweise in Kanada gegeben ist. Zur Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus den bekannten Ölsand- oder Ölschiefervorkommen muss deren Fließfähigkeit erheblich erhöht werden. Dies kann durch Temperaturerhöhung des Vorkommens (Reservoirs) erreicht werden. Das am weitesten verbreitete und angewendete In-Situ-Verfah- ren zur Förderung von Bitumen oder Schwerstöl ist das
SAGD (S_team Assisted Gravity Drainage) -Verfahren . Dabei wird Wasserdampf unter hohem Druck durch ein innerhalb des Flözes horizontal verlaufendes Rohr eingepresst. Das aufgeheizte, geschmolzene und vom Sand oder Gestein abgelöste Bitumen oder Schwerstöl sickert zu einem zweiten etwa 5 m tiefer gelegenem Rohr, durch das die Förderung des verflüssigten Bitumens oder Schwerstöl erfolgt, wobei der Abstand von Injektor und
Produktionsrohr abhängig von Reservoirgeometrie ist.
Der Wasserdampf hat dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, nämlich die Einbringung der Heizenergie zur
Verflüssigung, das Ablösen vom Sand sowie den Druckaufbau im Reservoir, um einerseits das Reservoir geomechanisch für Bitumentransport durchlässig zu machen (Permeabilität) und andererseits die Förderung des Bitumens ohne zusätzliche Pumpen zu ermöglichen. Das SAGD-Verfahren startet, indem für beispielsweise drei Monate durch beide Rohre Dampf eingebracht wird, um zunächst möglichst schnell das Bitumen im Raum zwischen den Rohren zu verflüssigen. Danach erfolgt die Dampfeinbringung nur noch durch das obere Rohr und die Förderung durch das untere Rohr kann beginnen.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 008 292 AI wird bereits angegeben, dass das dazu üblicherweise verwendete
SAGD-Verfahren mit einer induktiven Heizvorrichtung komplettiert werden kann. Des Weiteren wird in der deutschen
Patentanmeldung DE 10 2007 036 832 AI eine Vorrichtung beschrieben, bei der parallel verlaufende Induktoren- bzw. Elektroden-Anordnungen vorhanden sind, die oberirdisch an einen Oszillator bzw. Umrichter angeschlossen sind.
Bei den älteren, deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2007 008 292 AI und DE 10 2007 036 832 AI wird also vorgeschlagen, den Dampfeintrag mit einer induktiven
Beheizung der Lagerstätte zu überlagern. Dabei kann gegebenenfalls weiter zusätzlich auch noch eine resistive Beheizung zwischen zwei Elektroden erfolgen. Bei den vorbeschriebenen Einrichtungen muss immer die elektrische Energie über einen elektrischen Hinleiter und einen elektrischen Rückleiter geführt werden. Dazu ist ein nicht unerheblicher Aufwand notwendig. Bei den genannten älteren Patentanmeldungen werden einzelne Induktorpaare aus Hin- und Rückleiter oder Gruppen von
Induktorpaaren in verschiedenen geometrischen Konfigurationen bestromt, um das Reservoir induktiv zu erhitzen. Dabei wird innerhalb des Reservoirs von einem konstanten Abstand der Induktoren ausgegangen, was bei homogener elektrischer
Leitfähigkeitsverteilung zu einer konstanten Heizleistung entlang der Induktoren führt. Beschrieben sind die räumlich eng beieinander geführten Hin- und Rückleiter in den
Abschnitten, in denen das Deckgebirge durchstoßen wird, um dort die Verluste zu minimieren. Eine Variation der Heizleistung entlang der Induktoren kann, wie in den älteren Anmeldungen beschrieben, speziell durch abschnittsweise Injektion von Elektrolyten erfolgen, womit die Impedanz verändert wird. Dies setzt entsprechend
Elektrolytinjektionsvorrichtungen voraus, deren Installation aufwendig oder kostspielig sein kann.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die vorbe¬ schriebene Einrichtung für eine induktive Beheizung eines Reservoirs weiter zu optimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung und Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir vorgesehen, wobei das Reservoir mit Wärmeenergie zur
Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife zur induktiven Bestromung als elektrische und/oder elektromagnetische Heizung vorgese¬ hen ist. Zusätzlich ist eine Fluidführung zum Transportieren und Einleiten eines Lösungsmittel-Fluids - im Folgenden auch kurz lediglich als „Fluid" bezeichnet - ins Reservoir vorgesehen, zum Zweck der weiteren Verringerung der Viskosität der Substanz und/oder ihrer Verdrängung aus dem Reservoir . Erfindungsgemäß handelt es sich also um eine „in-situ"-
Förderung, also die Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz direkt aus dem Reservoir, in dem diese Substanz angereichert ist, ohne das Reservoir im Tagebau abzubauen. Als Reservoir versteht man vorzugsweise eine Ölsand- Lagerstätte, die unterirdisch zu finden ist. Erfindungsgemäß ist keine Einbringung von Wasserdampf zum bloßen Erwärmen des Reservoirs vorgesehen. Es erfolgt jedoch ein Injizieren von Lösungsmitteln, wobei das Lösungsmittel- Fluid als Gas, als Flüssigkeit oder als Mehrkomponenten- bzw. Mehrphasengemisch ausgebildet sein kann.
Bei der Leiterschleife handelt es sich im Wesentlichen um ein verdrilltes Kabel, dass üblicherweise von einer röhrenförmi¬ gen Hülle ummantelt ist. Ein Abschnitt der Leiterschleife entlang der Erstreckung des Kabels wird im Folgenden als Leiter bezeichnet. Als Leiter wird insbesondere ein serieller Resonanzkreis oder ein Teil davon verstanden, welcher in einem kabelartigen Aufbau mit äußerer Isolierung gebracht wird. Diese kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung von einer Fluidführung umgeben sein, mittels der das Lösungsmittel-Fluid ins Reservoir injiziert wird.
Alternativ kann die Fluidführung für das Lösungsmittel-Fluid getrennt von der Leiterschleife implementiert sein.
Die Fluidführung ist ein ausgedehnter hohler Körper - beispielsweise ein Rohr oder ein Schlauch -, durch den das Lösungsmittel-Fluid transportiert wird.
Durch das Vorsehen einer Fluidführung kann das Lösungsmittel- Fluid in das Reservoir geleitet werden. Je nach Ausgestaltung der Fluidführung können sich dadurch folgende Vorteile ergeben : i) Verringerung der Viskosität der zu fördernden kohlenwas- serstoffhaltigen Substanz - das Bitumen oder das Schweröl - im Reservoir mittels Einleiten des Lösungsmittel-Fluids in das Reservoir. ii) Erhöhte Verdrängung der kohlenwasserstoffhaltigen
Substanz, z.B. des Öls, durch das Einleiten des Fluids in das Reservoir . Punkt i) ist deshalb vorteilhaft, als dass eine Verringerung der Viskosität des Öls eine ökonomisch sinnvolle Förderung des Öls erst ermöglicht. Die induktive Beheizung sowie das Einleiten des Lösungsmittels bewirkt beides eine Verringerung der Viskosität.
Zu Punkt ii) : Ein weiteres Problem beim elektromagnetischen induktiven Heizen ist häufig die mangelnde oder unzureichende Verdrängung des Öls aus der Lagerstätte während der Förde¬ rung, was die Förderrate beeinträchtigen oder sogar die
Förderung zum Stillstand bringen kann. Die Ölverdrängung beim SAGD-Verfahren nach dem Stand der Technik erfolgt durch die Ausdehnung der Wasserdampfkammer in der Lagerstätte. Beim erfindungsgemäß vorgesehenen elektromagnetischen induktiven Heizen ist eine Einbringung von Wasserdampf nicht vorgesehen. Jedoch kann das eingebrachte Lösungsmittel-Fluid selbst zur Verdrängung des Öls verwendet werden.
Gemäß der Erfindung kommen als Lösemittel sowohl Gase - beispielsweise Ethan, Propan, Butan, CO2, SO2, usw. - als auch Flüssigkeiten - z.B. Polymere oder Wassergemische mit
Polymeren (Polyacrylamide, Xanthan) - oder Wassergemische mit Beimischung von Netzmitteln (z. B. Tenside) in Frage, die sich jeweils in dem Bitumen der Lagerstätte lösen und dessen Viskosität verringern. Außerdem können die Lösemittel
kombiniert bzw. gemischt werden - beispielsweise kann Propan als Lösemittel gemischt mit anderen Gasen (z.B. Methan) verwendet werden -, um den für die Verdrängung des Öls benötigten Volumenstrom und Druck zu gewährleisten. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung können die
Leiterschleife - auch als Induktor bezeichnet - und Fluidfüh- rung - im Weiteren auch als Injektor bezeichnet - getrennt ausgebildet sein. Eine oder mehrere Fluidführungen enden im Reservoir und sind derart ausgebildet, dass das Lösungsmit- tel-Fluid - das Solvent - ins Reservoir eindringen kann. Die Verlegung des Injektors ist sowohl in vertikaler als auch horizontaler Bohrung möglich. Dabei kann der Injektor unterschiedliche Positionen im Bezug auf den Induktor und ein Produktionsrohr haben, z.B. oberhalb des Induktors oder zwischen Paaren von Induktor und Produktionsrohr. Alternativ kann der Induktor und der Injektor auch koaxial kombiniert werden. Der Induktor kann in ein das Lösemittel führende Rohr - die Fluidführung - verlegt werden, zentral oder exzentrisch positioniert. Weiterhin kann ein Induktor aus mehreren Teileitern bestehen, wobei die Teilleiter des Induktors die Fluidführung umgeben, die für die Zufuhr des Lösemittels verwendet wird.
Vorteilhafterweise kann die Fluidführung als Schlauch
und/oder Rohr ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt der Leiterschleife - im Folgenden als Leiter bezeichnet - innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so, dass bei Zuführung des Lösungsmittel-Fluids der Leiter vom Fluid umspült wird. Somit ist lediglich eine Bohrung zur Verlegung des Induktors und der Fluidführung nötig.
Insbesondere kann der Schlauch und/oder das Rohr in etwa koaxial - zentriert oder auch exzentrisch - zum Leiter angeordnet sein. Zur Fixierung des Leiters innerhalb des Schlauchs und/oder des Rohrs kann zumindest ein Steg
innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs vorgesehen sein.
Entlang einer axialen Richtung des Schlauchs/Rohrs können wiederholt Stege vorgesehen sein, um die Lage des Leiters zu sichern. Alternativ kann ein Steg auch eine axiale Ausdehnung haben, die sich sogar in einer besonderen Ausgestaltung über die gesamte Länge des Schlauchs/Rohrs erstreckt. Bei einer weiteren koaxialen Ausführungsform kann sich die Fluidführung im Zentrum befinden und kann von einem röhrenförmigen, koaxialen Leiter umgeben. Vorteilhaft dabei ist, dass das Fluid im elektromagnetisch-feldfreien Inneren geführt wird, so dass auch ein elektrisch leitfähiges Fluid keine Erwärmung durch Wirbelströme erfährt.
Alternativ dazu kann der Leiter innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs auch frei beweglich angeordnet sein, d.h. der
Leiter ist unzentriert im Schlauch bzw. im Rohr und auf
Mittel zum Fixieren wird verzichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Fluidführung als eine Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren ausgebildet sein. Weiterhin können eine Vielzahl von Kapillaren und/oder ein poröses Material vorgesehen sein, um das Fluid in der Fluidführung zu transportieren. Diese Varianten sind
bevorzugt derart angeordnet, dass der Leiter von der Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapillaren und/oder dem porösen Material umgeben ist, wobei vorzugsweise die
Vielzahl von Schläuchen und/oder Rohren und/oder Kapillaren und/oder das poröse Material und der Leiter innerhalb einer gemeinsamen schlauchförmigen Außenhülle angeordnet sind.
Diese genannten Mittel zur Führung des Fluids sind insbeson- dere alle parallel zueinander verlaufend oder verdrillt.
Diese Ausgestaltungen können so verstanden werden, dass das Fluid nicht den Leiter direkt umfließt sondern Schläu¬ che/Rohre werden von außen an den Leiter angebracht sind. Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass auch ein umgekehrter Ansatz denkbar ist, dass sich ein Leiter aus einer Vielzahl an Teilleitern zusammensetzt und diese Teilleiter um die Fluidführung herum angeordnet werden können. Gemäß der Erfindung ist die Fluidführung perforiert, so dass bei Zuführung eines Fluids das Fluid aus der Fluidführung durch die Perforation in das Reservoir eindringt bzw. eingeleitet wird. Unter Perforation sind beispielsweise
Löcher oder Schlitze gemeint, die sich in einer Fluidführung befinden, so dass das Fluid aus dem Inneren der Fluidführung nach Außen in die Umgebung der Löcher oder Schlitze austreten kann. Neben den genannten Löcher und Schlitzen ist es auch möglich, dass die Fluidführung zumindest teilweise aus porösen Material oder Kapillaren besteht, so dass das Fluid durch diese Mittel an die Umgebung abgegeben werden kann. Vorzugsweise kann die Perforation derart ausgebildet sein und/oder können Mittel vorgesehen sein, dass ein Eindringen von Festkörpern und/oder Sanden aus dem Reservoir im
Wesentlichen verhindert wird. Vorzugsweise soll die Perforation derart ausgebildet sein, dass über die gesamte Länge der Fluidführung - abgesehen von der Zuführung von der Oberfläche zur Zielregion im Reservoir - in jedem Abschnitt die gleiche Menge an Fluid abgegeben wird .
Bei den zuvor beschriebenen Anordnungen, bei denen sich die Fluidführung vom Leiter umgeben ist, z.B. als eine Vielzahl von Teilleitern oder als koaxial Rohr, ist die Perforation vorzugsweise elektrisch isolierend auszuführen, um keine direkte elektrische Verbindung zwischen Leiter und Reservoir über das Fluid herzustellen.
Das Einleiten des Fluids in das Reservoir kann dabei die Viskosität im Reservoir verringern und/oder den Druck im Reservoir erhöhen.
Weiterhin kann ein Druckerhöhungsmittel zum Erhöhen des Drucks des Fluids in der Fluidführung vorgesehen sein, insbesondere eine Pumpe, so dass mittels des Druckerhöhungs- mittels eine Bewegung der Flüssigkeit in der Fluidführung erreicht wird und so dass mittels des Druckerhöhungsmittels das Fluid mit erhöhtem Druck in die Fluidführung eingeleitet werden kann. Mit der Pumpe soll insbesondere so viel Druck erzeugt werden, dass eine vorbestimmte Menge an Fluid über die Perforation in das Reservoir eindringt. Mit „erhöhtem Druck" ist somit gemeint, dass ein Umgebungsdruck im
Reservoir überwunden werden soll. Der hydrostatische Druck im Reservoir in der Umgebung der Perforation sollte überschritten werden, damit das Fluid austreten kann, was beispielswei¬ se mit einem Druck von 5000 hPa (5 bar) bis 50000 hPa (50 bar) erreicht werden kann.
Im Falle eines gasförmigen Fluids kann ein Kompressor
eingesetzt werden, welcher ein oder mehrere Injektionsbohrungen und darin verlegten Fluidführungen speisen kann.
Die Erhöhung des Drucks im Reservoir ist insbesondere
vorteilhaft, als dass dadurch die kohlenwasserstoffhaltigen Substanz im Reservoir besser verdrängt wird und/oder ein Unterdruck im Reservoir - aufgrund der Förderung der Substanz - vermieden wird. Vorzugsweise wird der über die Zuführung angewendete Druck auf das Fluid in der Fluidführung derart an eine vorgegebene Perforation angepasst, dass ein Austreten des Fluids durch die Perforation über einen längeren Anwendungszeitraum gewährleistet ist.
Zur weiteren Erhöhung des Drucks im Reservoir kann ein Ventil eines Förderrohrs zum Wegführen der verflüssigten kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir geschlossen werden und zu einem späteren Zeitpunkt, abhängig vom
Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne oder vom Erreichen eines vorgegebenen Drucks innerhalb des Reservoirs geöffnet werden. Somit kann während der Zeitspanne der Druck erhöht werden, weil kein Material das Reservoir verlässt und
zusätzlich ein Fluid eingeleitet wird.
Im Falle der mangelnden Verdrängung bzw. um die Förderung der kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir zu verbessern ist zusätzliche Einrichtung einer Pumpe in dem Förderrohr vorstellbar.
Vorzugsweise können für die Leiterschleife zwei voneinander getrennte Fluidführungen vorgesehen sein, jeweils für eine
Hälfte der Leiterschleife, wobei die beiden Fluidführungen im Reservoir enden, so dass das Fluid vollumfänglich ins
Reservoir eingebracht werden kann. Es wurde bereits erläutert, welche Zusammensetzung das Fluid haben kann, das in das Reservoir eingespeist wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn ein Teil des Fluids zumindest teilweise oder auch vollständig aus dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen-Gemisch extrahiert wird, beispielsweise ein Erdgas oder Wasseranteile. Dazu sollte die gewünschte zu fördernde Substanz von dem geförderten Wasser-Öl/Bitumen- Gemisch abgetrennt werden und der gasförmige oder wässrige Rest nachbearbeitet bzw. aufbereitet werden. Dieser Rest kann anschließend wieder in das Reservoir eingebracht werden (d.h. entsprechend eines geschlossenen Kreislaufs) .
Die vorliegende Erfindung und deren Weiterbildungen werden nachfolgend im Rahmen eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen in schematischer Darstellung
Figur 1 eine Vorrichtung zum Injizieren eines Fluids ins Reservoir;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines
Induktors mit Fluidführung;
Figur 3, 4, 5 Querschnitte von verschiedenen Induktoren mit Fluidführung;
Figur 6 einen perforierte Fluidführung;
Figur 7-11 verschiedene Ausgestaltungen der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung. Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit denselben 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 6 als Reservoir unter Herabsetzung deren Viskosität, wobei dazu neben einer
induktiven Beheizung des Reservoirs mittels Induktoren 10 auch eine Einspeisung von Lösungsmitteln vorgesehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur Gewinnung von Bitumen aus einem Ölsandvorkom- men handeln. Bei der Lagerstätte 6 kann es sich insbesondere um ein Ölsandvorkommen oder ein Ölschiefervorkommen handeln, aus welchem Bitumen oder andere Schweröle gewonnen werden können .
Gemäß Figur 1 liegt eine Leiterschleife vor, die durch eine Elektroversorgung 1 betrieben wird. Abschnitte der Leiter- schleife, die als Elektrode wirken, sind als Induktor 10 hervorgehoben. Dies sind die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6 verlaufenden Abschnitte.
Die Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasser- stoffhaltigen Substanz weist den genannten Induktor 10 auf, der in Bohrungen innerhalb der Lagerstätte 6 verläuft. Der Induktor 10 oder Abschnitte von diesem ist als Leiter
anzusehen und bildet eine Leiterschleife. Die geschlossene Leiterschleife besteht aus den zwei horizontal in der
Lagerstätte 6 verlaufenden Hin- und Rückleitern des Induktors 10, sowie aus Leiterstücken 11 die nicht oder wenig als
Heizung wirken und oberirdisch verlaufen bzw. von der
Erdoberfläche 5 hinein in die Lagerstätte 6 führen, um den Stromanschluss für den Induktor 10 zu gewährleisten. In der Figur sind beispielsweise beide Schleifenenden der Leiterschleife oberirdisch angeordnet. Auf der rechten Seite in der Figur wird die Schleife einfach geschlossen - siehe Leiter- stück 11 in der Figur. Auf der linken Seite befindet sich eine Elektroversorgung 1 inklusive aller benötigten elektrischen Einrichtungen wie Umrichter und Generator, durch die der nötige Strom und die nötige Spannung an die Leiterschlei- fe angelegt wird, damit die Induktoren 10 als Leiter für eine elektrische/elektromagnetische Heizung zur Wärmeerzeugung in der Lagestätte 6 dienen.
Die Induktoren 10 sind gegenüber zumindest Teilen der
Lagerstätte 6 als induktive elektrische Heizung wirksam.
Bedingt durch die Leitfähigkeit von zumindest Teilen der Lagerstätte 6, kann diese durch die weitgehend konzentrisch um die beiden möglichst parallel verlaufenden Abschnitte des Induktors 10 erwärmt werden.
Bei dem Induktor 10 kann es sich insbesondere um stabförmige metallische Leiter oder um verdrillte metallische Kabel aus einem insbesondere gut leitfähigen Metall handeln, welche als Resonanzkreis ausgebildet werden.
Nicht dargestellt ist eine Produktionsrohrleitung, über die die aus der Lagerstätte 6 extrahierte kohlenstoffhaltige Substanz gesammelt und aus der Lagerstätte 6 heraus bis an eine Erdoberfläche 5 gefördert wird.
Zur Verringerung der Viskosität der zu fördernden Substanz im Reservoir ist nun eine Vorrichtung vorgesehen, mittels der ein Lösungsmittel-Fluid ins Reservoir eingeleitet wird. Es liegt ein Vorratsbehälter 3 zum Bereitstellen eines
Lösungsmittel-Fluids 14 - im Bild als Flüssigkeit angedeutet, jedoch kann es sich auch um ein Gas, um ein Mehrkomponentengasgemisch oder um ein Phasengemisch handeln, das als zu injizierendes Fluid vorgesehen ist. Dieses Fluid 14 wird mittels der Pumpe 2 - bzw. im Falle eines gasförmigen Fluids mittels eines Kompressors - in ein Fluidsystem eingeleitet, dass aus Fluideinleitungen 13 und aus einer Fluidführung 12 besteht. Die Fluidführung 12 soll hierbei die horizontal und parallel in der Lagerstätte 6 verlaufenden Abschnitte des Fluidsystems bezeichnen. Die Fluideinleitungen 13 umfasst gemäß der Figur das Schlauch-/Rohrsystem oberhalb der
Erdoberfläche 5 bzw. die Verbindung zur horizontal verlaufen¬ den Fluidführung 12.
Die Zuführung erfolgt im vorliegenden Beispiel im Unterschied zu Figur 1 von links auf der Zeichenebene. Die Fluidführung 12 weist im horizontalen unterirdischen Abschnitt eine
Perforation 21 - oder verteilt angeordnete Düsen - auf, durch die das Fluid 22 ins Reservoir austreten kann (in der Figur mittels Pfeile angedeutet) . Weiterhin endet im vorliegenden Beispiel die Fluidführung 12 unterirdisch. Hierzu ist ein Abschluss 23 der Fluidführung 12 vorgesehen, wobei dieser Abschluss ebenfalls eine Perforation aufweisen kann.
Gemäß der Figur ist die Leiterschleife entlang der Länge des Induktors 10 fast vollständig durch die Fluidführung 12 koaxial ummantelt, so dass der Induktor 10 - bzw. eine
Ummantelung des Induktors 10 - im Betrieb vom Fluid umgeben ist. Idealerweise ist der Induktor 10 in die Fluidführung 12 integriert und kann als eine Einheit verlegt werden.
Verschiedene Ausgestaltungen von derartigen kombinierten Leitern und Fluidführungen wird später an Hand der Figuren 2-
11 erläutert.
Im Betrieb wird das Fluid mittels einer Pumpe 2 oder einer ähnlich wirkenden Vorrichtung ins Fluidsystem eingeleitet. Der Druck bleibt bis zum perforierten Teil der Fluidführung
12 im Wesentlichen unverändert bestehen, da bis zum Beginn der Fluidführung 12 kein Fluidauslass vorgesehen ist.
Erreicht nun das zugeführte Fluid den Abschnitt mit der erfindungsgemäßen perforierten Fluidführung 12, wird ein Teil des Fluids über die Perforation 21 in die Lagerstätte 6 eingeleitet. Ein weiterer Teil des Fluids fließt weiter entlang der Fluidführung 12, wobei abschnittsweise stets ein Teil des Fluids über die Perforation 21 abgegeben wird. Es ergibt sich somit eine Verringerung des transportierten
Fluids durch das austretende Fluid 22. Der Verlust an Fluid in der Fluidführung 12 wird mittels der Pumpe 2 ersetzt.
Es ergeben sich insbesondere der Effekt, dass das Fluid im Umfeld der Induktoren 10 in die Lagerstätte 6 fließt, wodurch die Viskosität in der Lagerstätte 6 verringert wird und/oder der Druck in der Lagerstätte 6 erhöht wird. Insbesondere kann ein nachlassender Druck aufgrund der Förderung der kohlenwas- serstoffhaltigen Substanz ausgeglichen werden. Weiterhin kann, je nach Zusammensetzung des Fluids, auch die elektrische Leitfähigkeit in der Lagerstätte 6 insbesondere im
Umfeld der Induktoren 10 erhöht oder erniedrigt werden, was bei der Erhöhung wiederum die Effektivität der Induktoren 10 steigert. Bei Erniedrigung der Leitfähigkeit kann die
Heizleistungsdichte in unmittelbarer Umgebung des Induktors 10 reduziert werden, um dessen thermische Belastung zu vermindern .
Der Abschluss 23, die Dimensionen der Fluidführung 12, die Ausgestaltung der Perforation 21 und der auf das Fluid über die Pumpe 2 angewendete Druck sollte bevorzugt so aneinander angepasst werden - insbesondere auch unter Beachtung der vorliegenden Gesteinsformationen und der Tiefe der Lagerstätte -, dass im wesentlichen über die gesamte Länge des
horizontal verlaufenden Induktors 10 die genannten Effekte auftreten und/oder das Fluid 22 gleichmäßig in die Lagerstät¬ te 6 austritt.
Der angewendete Druck ist von der Tiefe der Lagerstätte, d.h. von der Distanz der horizontal verlegten Induktoren 10 zur Erdoberfläche 5, abhängig. Der Druck sollte höher als der hydrostatische Druck der entsprechenden Wassersäule sein und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 5000 hPa (5 bar) bis 50000 hPa (50 bar) . Druckentlastung in der Lagerstätte 6 wird vorgenommen, indem zu einem Zeitpunkt, bei dem der Druck auf ein oberhalb der Lagerstätte 6 vorliegendes Deckgebirge zu hoch wird, das/die Produktionsrohre - nicht dargestellt in Figur 1 - geöffnet werden. Jedoch kann es vorteilhaft sein, die Produktionsrohre so lange wie möglich geschlossen zu halten um einen hohen Druck im Reservoir 6 zu erreichen.
Zur Optimierung der Drücke können sogenannte „artificial lift pumps" eingesetzt werden, welche Einfluß auf den sogenannten „bottom whole"-Druck geben und mit denen der Transport des produzierten Mediums aus dem Reservoir durch die Produktionsrohre erfolgen kann. Die Funktion des austretenden Fluids 22 ist somit sowohl die Erniedrigung der Viskosität, die Erhöhung oder Beibehaltung des Drucks in der Lagerstätte 6, als auch die Verdrängung - Ausschwemmung - der zu fördernden Substanz, wobei eine
Vermeidung eines Unterdruckes in der Lagerstätte 6 erreicht wird.
Als Lösungsmittel-Fluid kommen beispielsweise Gase - beispielsweise Ethan, Propan, Butan, CO2, SO2, usw. - als auch Flüssigkeiten - z.B. Polymere oder Wassergemische mit Polymeren - in Frage. Weiterhin sind Mehrkomponentengemische denkbar. Diese Lösungsmittel treten gemäß dem Verfahren ins Reservoir ein, lösen sich im Bitumen der Lagerstätte und verringern dessen Viskosität. Außerdem können die Lösemittel kombiniert bzw. gemischt werden - beispielsweise kann Propan als Lösemittel mit einem anderen Gas (z.B. Methan) verwendet werden -, um den für die Verdrängung des Öls benötigten
Volumenstrom und Druck zu gewährleisten.
In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer umgebenden Fluidführung 12 schematisch in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht, wobei der dargestellt Abschnitt keine Austrittslöcher in der Fluidführung 12 aufweist. Ein in einer schlauchförmig ausgebildeten Ummantelung 15 der Fluidführung 12 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Fluidführung 12 umgeben. Die Positionierung des Induktors 10 kann beispielsweise allein durch Kräfte des durchströmenden Fluids in der Fluidführung 12 bestimmt sein. Auf eine Zentrierung kann in diesem Fall, wie in Figur 2 angedeutet, verzichtet werden. Der Induktor 10 ist demgemäß weitestgehend frei beweglich in der Fluidführung 12 und könnte z.B. auch aufgrund der Gewichtskraft von innen auf der Fluidummantelung zu liegen kommen. Für eine spezifische
Positionierung oder Fixierung in der Fluidführung 12 werden jedoch im Folgenden verschiedene Ausgestaltungen vorgestellt.
Der Durchmesser des Induktors 10 kann bevorzugt 30 bis 100 mm betragen. Die Ringspaltweite des Induktors 10 wird vorzugs¬ weise 5 mm bis 50 mm betragen.
Nachfolgend werden Querschnitte von mit einer Fluidführung kombinierten Leitern schematisch veranschaulicht. Der
Querschnitt erfolgt entlang einer Schnittfläche, die
rechtwinklig zur Erstreckung der Fluidführung gebildet wird.
Gemäß Figur 3 erfolgt eine Abstützung des Induktors 10 durch beispielsweise sternförmige Abstandhalter - Stege 16 -, wobei vorzugsweise zwei bis fünf Abstandhalter verwendet werden. Jedoch ist auch eine Lösung mit lediglich einem Steg 16 denkbar. Die Stege 16 sind vorzugsweise an der Innenwand der Ummantelung 15 angebracht und werden im Zentrum über
Stabilisatoren 17 verbunden oder direkt an die Außenhülle des Induktors 10 angebracht. Der Induktor 10 befindet sich koaxial im Zentrum der Ummantelung 15 der Fluidführung 12 und wird entweder als Einheit mit der Ummantelung 15 und den Stegen 16 verlegt oder wird nachträglich eingezogen.
Die Fluidführung 12 ergibt sich aus den sich Hohlräumen innerhalb der Ummantelung 15. Die Breite der Stege 16 kann z.B. im Bereich 5-30 mm liegen, damit die Druckverluste des Fluids in der Fluidführung 12 nicht zu groß werden. Nach Figur 4 sind im Ringraum - also innerhalb einer
Außenhülle 20 - um den Induktor 10 mehrere Schläuche bzw. Rohre 12A, 12B, 12F als Fluidführung 12 vorgesehen.
Gemäß Figur 5 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der ein zentraler, das Lösungsmittel-Fluid führender Schlauch bzw. Rohr als Fluidführung 12 von den Teilleitern 10A, 10B, ... umgeben wird. Die Teilleiter 10A, 10B, ... stellen dabei zusammen gesehen den Induktor 10 dar. Insgesamt werden die Teilleiter 10A, 10B, ... und die Fluidführung 12 von einer Außenhülle 20 umgeben.
Während vorstehend bisher die reine Führung eines Fluids erläutert wurde, wird im Folgenden auf den weiteren wesentli¬ chen Aspekt eingegangen, dass über die Fluidführung 12 das Fluid in die Lagerstätte 6 abgegeben wird. Beispielsweise über das Ende eines Injektors oder über die Länge der
Fluidführung 12. Die in den Figuren 2 bis 5 vorgestellten Querschnitte sind, auch wenn es nicht explizit erwähnt ist, für Abschnitte der Fluidführung 12 anwendbar, in denen das Fluid 22 austreten soll.
In Figur 6 ist in schematischer Form ein Abschnitt eines Induktors 10 mit einer umgebenden Fluidführung in einer perspektivischen Darstellung veranschaulicht, wobei eine Fluidführung 12 perforiert ausgebildet ist, so dass das transportierte Fluid austreten kann, wobei das Fluid als Gas oder Flüssigkeit oder als Mehrphasengemisch austreten kann.
Analog zu Figur 2 ist ein in einer schlauchförmig ausgebilde- ten Ummantelung 15 zentriert angeordneter Induktor 10 ist von einer Fluidführung 12 umgeben. Im Unterschied zur Ausgestaltung in Figur 2 enthält die Fluidführung 12 bzw. die Ummantelung 15 eine Perforation 12 bestehend aus eine
Vielzahl von Löcher und Durchlässen, durch die das transportierte Fluid von innen nach außen dringen kann. Die Größe, Position und Häufigkeit der Löcher ist dabei an die gewünsch- ten Bedingungen anzupassen und durch die Darstellung in Figur 7 nicht als einschränkend zu interpretieren.
Die Löcher der Perforation 21 können dabei symmetrisch am gesamten Umfang der Ummantelung 15 angeordnet sein. Es könnte jedoch auch vorteilhaft sein, eine ungleichmäßige Verteilung vorzusehen. Auch über die Länge der Fluidführung 12 können sich die Verteilung und/oder die Ausgestaltung der Löcher ändern, insbesondere da sich der Druck innerhalb der
Fluidführung 12 aufgrund des austretenden Fluids ändern kann.
Ein austretendes Fluid in die Lagerstätte 6 in der Umgebung des Induktors 10 hat dabei insofern einen Vorteil, als dass dadurch auf diese Weise ein Lösemittel in das Reservoir injiziert werden kann, wodurch sich einerseits die Viskosität in der Lagerstätte 6 verringern kann und andererseits sich ein erhöhter Druck innerhalb der Lagerstätte 6 ergeben kann. Beide Effekte ergeben, dass die Förderquote und/oder die Fördergeschwindigkeit der zu fördernden kohlenwasserstoffhal¬ tigen Substanz erhöht werden kann.
In allen Ausgestaltungen der Erfindung - obwohl teilweise nicht dargestellt - ist ein Produktionsrohr zum Abtransportieren der zu fördernden Substanz im Erdreich vorhanden. Über das Produktionsrohr kann ein Produktionsstrom in Form eines Flüssigkeits-Feststoff-Gas-Gemischs - d.h. ein Phasengemisch - an die Erdoberfläche zur Aufbereitung transportiert werden. Im Folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen an Hand von schematischen Figuren erläutert, die sich jeweils in der Anordnung der Induktoren, der Fluid-Inj ektoren und des
Produktionsrohrs zueinander unterscheiden. Gemäß Figur 7 ist analog zu Figur 1 ein kombinierter
Injektor-Induktor dargestellt, jeweils aus zwei verschiedenen Perspektiven. Die Fluidführung 12 umgibt erneut den Leiter 10 und verläuft innerhalb der Lagerstätte horizontal. Weiterhin ist ein Produktionsrohr 39 vorgesehen, im wesentlich
senkrecht unterhalb des kombinierten Injektor-Induktors.
Figur 8 zeigt eine Abwandlung von Figur 7, in der parallel zueinander verlaufende Leiter 10 - Hin- und Rückleiter - einer Leiterschleife dargestellt sind. Die Fluidführung 12 umgibt jeweils den Hin-/Rückleiter 10 und verläuft innerhalb der Lagerstätte horizontal. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Produktionsrohr 39 vorzugsweise mittig zwischen den Leitern 10 angeordnet, erneut jedoch unterhalb der Ebene der verlegten Leiter 10. In einer Schnittebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Leiter und der Rohre sind die kombinierten Injektor-Induktor-Paare 10,12 und das Produkti¬ onsrohr 39 somit im wesentlichen V-förmig angeordnet. Analog kann das Produktionsrohr zwischen zwei Leiterschleifen (z.B. zwischen dem Hinleiter einer ersten Leiterschleife und dem Rückleiter einer anderen zweiten Leiterschleife) ebenso V- förmig positioniert werden.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen nun Ausgestaltungen, in denen die Leiter 10 nicht als eine Einheit mit der Fluidführung 12 gebildet werden sondern separat verlegt werden.
Gemäß Figur 9 sind der Leiter 10 und das Produktionsrohr 39 erneut horizontal in der Lagerstätte verlegt. Weiterhin ist ein Produktionsrohr 39 im wesentlich senkrecht unterhalb des Leiters 10 angeordnet. Die Fluidführung 12 wird beispielswei¬ se senkrecht in die Lagerstätte geführt, wobei vorzugsweise mehrere Fluidführungen 12 in Abständen zueinander vorgesehen sein können. Das Lösemittel wird über die Fluidführungen 12 in vertikaler Richtung ins Reservoir transportiert, wobei das Lösemittel vorzugsweise lediglich an einem Endstück der jeweiligen Fluidführung 12 austreten kann. Dieses Endstück ist in einer bevorzugten Ausführungsform in einem gewissen Abstand zum Leiter 10 senkrecht oberhalb des Leiters 10 positioniert . Figur 10 zeigt eine Ausgestaltung, in der der Leiter 10, das Produktionsrohr 39 und die Fluidführung 12 als getrennte Komponenten ausgebildet sind, jedoch in ihrer räumlichen Orientierung im Wesentlichen gleichförmig ausgebildet sind. Alle Komponenten verlaufen innerhalb der Lagerstätte im
Wesentlichen horizontal. Die Fluidführung 12 ist senkrecht oberhalb des Leiters 10, der wiederum senkrecht oberhalb des Produktionsrohrs 39 angeordnet ist.
Figur 11 zeigt erneut eine Ausgestaltung, in der der Leiter 10, das Produktionsrohr 39 und die Fluidführung 12 als getrennte Komponenten ausgebildet sind und in ihrer räumli¬ chen Orientierung im wesentlichen gleichförmig ausgebildet sind, wobei alle Komponenten innerhalb der Lagerstätte im wesentlichen horizontal verlaufen. Die Leiterschleife ist als Leiterpaar ausgebildet, wobei die Leiter 10 des Leiterpaars weitgehend in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Es sind zwei Produktionsrohre 39 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, wobei ein jeweiliges der Produktionsrohre 39 im Wesentlichen senkrecht unterhalb eines der Leiter 10 angeordnet ist. Die Fluidführung 12 befindet sich in dieser Ausgestaltung in einem zentralen Bereich zwischen den Leitern 10 und den
Produktionsrohren 39, unterhalb der Leiter 10, oberhalb der Produktionsrohre 39, und im Wesentlichen mittig zwischen den Leiterpaaren bzw. Produktionsrohrpaaren.
Allen Ausgestaltungen haben gemeinsam, dass ein elektromagnetisch-induktives Heizen zur Erwärmung von Erdöllagerstätten unterstützt durch Injizieren von Lösemitteln eingesetzt wird.
Die Injektion des Lösemittels ist vorzugsweise kontinuier¬ lich, ohne zeitliche Unterbrechung. Die Injektion des Lösemittels kann nach Bedarf auch für die Vorkonditionierung der Lagerstätte verwendet werden, z.B. die Injektion erfolgt vor dem tatsächlichen, operativen Förderprozess um die
Viskosität des Öls in der Nähe des Produktionsrohrs zu reduzieren. Damit wird der Energieverbrauch eines eventuell verwendeten Vorheizens der Lagerstätte reduziert oder sogar vermieden .
Durch die Verwendung von Fluiden - gasförmigen oder flüssi- gen, einphasig oder als Mischung - zusätzlich zum induktiven Heizen, wird einerseits die Ölviskosität zusätzlich reduziert und anderseits eine Verdrängung des Öls aus der Lagerstätte ermöglicht. Der Gesamtenergieverbrauch für die Förderung des Öls oder Bitumens wird dadurch verringert. Dadurch dass auf das Einleiten von Wasserdampf verzichtet werden kann, ergeben sich ein geringerer Wasserverbrauch und weniger Anlagenaufwand zur Behandlung des produzierten Wassers. Weiterhin kann die schnellere Förderung oder eine höhere Förderquote
erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärme¬ energie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagbar ist, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische und/oder elektromagnetische Heizung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Fluidführung (12) zum Transportieren und Einleiten eines Lösungsmittel-Fluids ins Reservoir (6) zur weiteren Verringerung der Viskosität der Substanz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) aus mehreren Teilleitern besteht, die in zumindest einem Abschnitt die Fluidführung (12) umgeben,
oder
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von der Fluidführung (12) umgeben ist,
oder
dass die Leiterschleife (10, 11) und die Fluidführung (12) separate Komponenten sind, die in unterschiedlichen Regionen des Reservoirs (6) verlegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fluidführung (12) perforiert ist, so dass bei Zuführung des Lösungsmittel-Fluids das Lösungsmittel- Fluid über eine Perforation (21) aus der Fluidführung (12) in das Reservoir (6) eindringt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fluidführung (12) als Schlauch und/oder Rohr ausgebildet ist, wobei
- der Leiter (10) innerhalb des Schlauchs bzw. des Rohrs angeordnet ist, insbesondere so dass bei Zuführung des Lösungsmittel-Fluids der Leiter (10) vom Lösungsmittel- Fluid umströmt wird, oder
- der Schlauch und/oder das Rohr innerhalb des Leiters (10) angeordnet ist, oder
- der Leiter (10) und die Fluidführung (12) getrennt voneinander ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlauch und/oder das Rohr in etwa koaxial zum Leiter (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Perforation (21) derart ausgebildet ist und/oder dass Mittel vorgesehen sind, dass ein Eindringen von Festkörpern und/oder Sanden aus dem Reservoir (6) in die Fluidführung (12) im Wesentlichen verhindert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer Ausgestaltung einer innenliegenden Fluidführung (12) und eines außenliegenden Leiters (10) die Perforation (21) derart ausgebildet ist, dass eine elekt¬ rische Insolation von Löchern der Perforation (21) gegenüber dem Leiter (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Perforation (21) Löcher aufweist, die in Form und/oder Größe und/oder Verteilung derart ausgestaltet sind, dass bei Zuführung des Lösungsmittel-Fluids unter vorgegebenem Druck das Lösungsmittel-Fluid verteilt über eine Länge der Fluidführung (12) durch die Perforation
(21) in eine Umgebung der Fluidführung (12) ins Reservoir
(6) abgegeben wird.
Verfahren zur Förderung von einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz, insbesondere Bitumen oder Schwerstöl, aus einem Reservoir (6), wobei das Reservoir (6) mit Wärme¬ energie zur Verringerung der Viskosität der Substanz beaufschlagt wird, wozu wenigstens eine Leiterschleife (10, 11) zur induktiven Bestromung als elektrische und/oder elektromagnetische Heizung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Lösungsmittel-Fluid durch eine Fluidführung (12) ins Reservoir (6) transportiert und zur weiteren Verringerung der Viskosität der Substanz ins Reservoir (6) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leiter (10) der Leiterschleife (10, 11) in zu¬ mindest einem Abschnitt von der Fluidführung (12) umgeben ist durch die das Lösungsmittel-Fluid geleitet wird, die Fluidführung (12) perforiert ist und das das Lösungsmit¬ tel-Fluid durch eine Perforation (21) der perforierten Fluidführung (12) hindurchgeleitet wird,
wobei die Fluidführung (12) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lösungsmittel-Fluid unter Druck in die Fluidfüh¬ rung (12) geleitet wird, so dass innerhalb der Fluidfüh¬ rung (12) im Bereich der Perforation (21) ein Druck größer als ein Druck im Reservoir (6), vorzugsweise ein hydrostatischer Druck, in der Umgebung der Perforation (21) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 111,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck des Lösungsmittel-Fluids derart an eine vorgegebene Perforation (21) angepasst wird, dass bei Zuführung des Lösungsmittel-Fluids unter diesem Druck das Lösungsmittel-Fluid verteilt über eine Länge der Fluid- führung (12) in eine Umgebung der Fluidführung (12) ins Reservoir (6) abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass als das Lösungsmittel-Fluid ein Gas oder eine Flüs¬ sigkeit oder ein Mehrkomponenten-Gemisch vorgesehen sind, insbesondere umfassend mindestens eines der folgenden Bestandteile :
- Alkane, beispielsweise Methan und/oder Propan und/oder Butan und/oder Ethan;
- Wassergemische mit darin enthaltenen Netzmitteln, z. B. Tenside ;
- Wassergemische mit darin enthaltenen Polymeren;
- Säuren;
- Basen;
- S02;
- C02.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ventil eines Förderrohrs zum Wegführen der ver¬ flüssigten kohlenwasserstoffhaltigen Substanz aus dem Reservoir (6) geschlossen wird und zu einem späteren Zeitpunkt, abhängig vom Erreichen einer vorgegebenen Zeitspanne oder vom Erreichen eines vorgegebenen Drucks innerhalb des Reservoirs (6) geöffnet wird. Verfahren, nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbringen des Fluids ins Reservoir (6) die elektrischen Eigenschaften des Reservoirs (6) gesteuert wird, insbesondere die elektri¬ sche Leitfähigkeit erhöht oder alternativ erniedrigt wird .
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