DE2649487A1

DE2649487A1 - Gewinnung von zaehfluessigem petroleum aus dichten teersanden

Info

Publication number: DE2649487A1
Application number: DE19762649487
Authority: DE
Inventors: Donald J Anderson; Charles F Kirkvold; John R Lishman
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-05
Also published as: DE2649487C2; FR2329840B1; CA1060339A; US3994341A; FR2329840A1

Description

Hamburg, den 15. Oktober 1976

195076

Priorität: 30. Oktober 1975, U.S.A., Pat.Anm.Nr. 627,306

Anmelder ι

Chevron Research Company

575 Market Street

San Francisco, CaI. 94105, U.S.A.

Gewinnung von zähflüssigem Petroleum aus dichten

Teersanden

Seit langem sind eine Anzahl größerer Lagerstätten von Qlsanden bekannt, die hochviskoses Rohöl enthalten, das nicht durch eine Bohrung mit üblichen Produktionsverfahren gewonnen werden kann· In den Vereinigten Staaten von Amerika sind diese Lagerstätten hauptsächlich in Utah konzentriert, tu ο etwa 26 Milliarden Barrel (1 Barrel = 158,98 l) von Schwerölen oder Teer lagern. In Kalifornien wird die [Klenge der auf den Lagerstätten befindlichen Schwerölen oder zähflüssigen Rohölen mit

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220 Millionen Barrel geschätzt. Bei weitem die größten Lagerstätten der ίΐ/elt liegen in der Provinz Alberta in Kanada und stallen einen insgesamt auf Lagerstätte befindlichen Vorrat von ,fast 1 Billion, Barrels dar· Die Teufen dieser Lagerstätten reichen von Oberflächenausbissen bis etwa 2000 Fuß (etwa 600 m).

Bislang ist keine dieser Lagerstätten mit einem vor Ort anwendbaren Verfahren wirtschaftlich in Produktion genommen worden. Nur eine flache Athabasca-Lagerstätte wird z.Zt. durch Abbau wirtschaftlich genutzt. Bei einem zweiten Bergbauprojekt sind die Vorbereitungsarbeiten z.Zt. etwa zu 20?S abgeschlossen. Es hat jedoch schon viele Versuchsvorhaben gegeben, die jeweils zwei Bohrungen vorsehen, von denen eine als Injektions- und die andere als Produktionsbohrung dient und zwischen denen eine Verbindung hergestellt wird, wonach durch Anwendung von Wärme gefördert wird. Die Verbindung wird gewöhnlich so hergestellt, daß ein Pancake-Aufbruch angelegt wird. Zum Auseinanderdrücken oder Aufbrechen wird z.B. Dampf und Verbrennung angewendet, wie z.B. bei dem Projekt am Gregoire Lake, oder Dampf und Chemikalien, wie bei früheren Arbeiten auf der Konzession 13 der Athabasca-Lagerstätte· Für das Peace River-Projekt ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Verbindung vorgeschlagen worden. Es wird erwartet, daß sich eine Verbindung zwischen den Bohrungen dadurch ausbildet, daß Dampf über eine Zeitspanne von mehreren Jahren in

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eine wasserführende Schicht injiziert wird, die sich unter der Teersandablagerung in einer Teufe von etwa 1800* (etwa 540 m) befindet. Wahrscheinlich die aktivste Versuchsanlage zur unmittelbaren Gewinnung von Öl aus der Lagerstätte ist die am Cold Lake. Dieses Projekt sieht Einzelbohrungen vor, die mit Dampfstimulation im Druck- und Saugverfahren (huffand-puff) arbeiten und hat über mehrere 3ahre etwa 4000 Barrel zähflüssiges Petroleum pro Tag aus etwa 50 Bohrungen produziert. Dies ist wahrscheinlich eine halbkommerzi.alle Anlage, von der jedoch nicht bekannt ist,> ob sie'rentabel arbeitet.

Die größte Schwierigkeit ist bislang bei der unmittelbaren, von Bohrung zu Bohrung gehenden · Produktion von zähflüssigem Petroleum die Herstellung und Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen Injektions- und Produktionsbohrung· Bei Ablagerungen geringer' Teufe sind in einer Reihe von Versuchsanlagen bis zu Tage gehende Aufbrüche aufgetreten, so daß es nicht möglich war, einen ausreichenden Austreibungsdruck aufrechtzuerhalten. In vielen Fällen ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß der Aufbruch verstopft, wenn das durch UJärme mobilisierte zähflüssige Petroleum während des Zuflusses zur Produktionsbohrung abkühlt. Das kühle Petroleum ist im wesentlichen unbeweglich, da seine Viskosität in den Athabasca-Lagarstätten z.B.' in der Größenordnung von 100 000 bis 1 Mill, ep bei Lagerstätten-Temperatur liegt. ■· ■ < ■

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IWe betont, liegt bisher die Hauptschu/ierigkeit für eine wirtschaftliche Gewinnung bei vielen Formationen darin, eine Verbindung zwischen einer Injektions- und einer Gewinnungsposition in der das zähflüssige öl enthaltenden Formation herzustellen und aufrechtzuerhalten. Das liegt hauptsächlich an dem Charakter der Formationen, in denen die wirksame Mobilität der Flüssigkeiten äußerst niedrig sein kann, und in einigen Fällen, wie z.B. den Athabasca-Teersanden, praktisch Null ist· Daher werden die Athabasca-Teersande z.B. im Tagebau abgebaut, wo das Hangende eine begrenzte Mächtigkeit hat. Bei einigen Teersanden sind hydraulische Aufbruchverfahren angewendet worden, um zwischen den Injektions- und Produktionsbohrungen Verbindungen herzustellen. Dies Verfahren ist jedoch nicht immer erfolgreich. Besondere Schwierigkeiten entstehen dort, wo das Hangende eine solche Mächtigkeit hat, daß es dem Aufbrechdruck nicht standhält, die Größenordnung für einen Tagebau jedoch schon überschritten ist.

Besonders für die Gewinnung von zähflüssigem Petroleum aus Formationen vom Typ der Athabasca-Teersande sind schon viele . Verfahren vorgeschlagen und versucht worden, so z.B. die Anwendung von Wärme auf eine derartige, zähflüssiges Petroleum enthaltende Formation durch Dampf oder Untertage -Verbrennung. Ferner ist die Verwendung von geschlitzten Linern vorgeschlagen worden, die in dal viskose öl führende Formation als Leitung für heiße Strömungsmittel eingesetzt werden sollten.

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Diese Verfahren haben sich jedoch nicht als sehr erfolgreich erwiesen, da es auch in diesen Fällen schmierig u/ar, die Verbindung zwischen dem Injektions- und dem Produktionspunkt herzustellen und aufrechtzuerhalten. Es könnten viele der zähflössiges Petroleum enthaltenden Lagerstätten erschlossen werden, unabhängig davon, ums als Austreibungsströmungsmittel oder Gewinnungsverfahren angewendet wird, falls zwischen Injektions- und Produktionspunkt eine Verbindung hergestellt und aufrechterhalten werden könnte.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das mithelfen soll, zähflüssiges Petroleum aus einer Petroleum enthaltenden Formation zu gewinnen, insbesondere dort, wo eine Verbindung zwischen einem Injektions- und einem Gewinnungspunkt schwierig herzustellen und aufrechtzuerhalten ist. Das erfindungsgemäße Verfahren, mit welchem die Produktion von zähflüssigem Petroleum aus einer Petroleum enthaltenden Formation gefördert wird, ist besonders brauchbar für Formationen mit großer Mächtigkeit. Durch die Petroleum enthaltende Formation hindurch wird ein im wesentlichen vertikaler Durchgang hergestellt, wie eine Bohrung oder ein Schacht. Ein in geschlossener Schleife verlaufender Strömungsweg wird dann von der Erdoberfläche aus durch einen wesentlichen Teil der Formation, durch die der vertikale Durchgang abgeteuft worden ist, hergestellt. Ferner wird ein Gewinnungsweg ausgebildet, um das Petroleum aus der Formation ausfließen zu lassen. Dieser Weg kenn in den verti-

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kalen Durchgang in der Nähe von dessen Sohle oder in einer gesonderten, in der Näha gelegenen Bohrung angelegt werden. Ein heißes Strömungsmittel wird durch den eine geschlossene Schleife bildenden Strömungsuieg umgewälzt, um das zähflüssige Petroleum in der Formation anschließend an wenigstens einen Teil des vertikalen Durchganges aufzuheizen, um einen potentiellen Weg für einen Strömungsmittelfluß durch die Formation zu bilden. Über diesen potentiellen Wag wird ein Treiberströmungsmittel in den oberen Teil der Formation injiziert, um den Zufluß von Petroleum zur Gewinnungsposition in der Nähe der Sohle des vertikalen Durchganges zu fördern. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das heiße Strömungsmittel, das über den geschlossenen Strömungsmittelu/eg umgewälzt wird, Dampf, und das Austreibungsströmungsmittel, das zur Förderung der Bewegung des Petroleums benutzt wird, ist ebenfalls Dampf. In gewissen Fällen können auch andere Strömungsmittel, luie Gas oder Wasser, brauchbare Treiberströmungsmittel sein. Unter gewissen Bedingungen werden das heiße Strömungsmittel und das Treiberströmungsmittel gleichzeitig injiziert. Unter anderen Bedingungen werden die beiden Strömungsmittel intermittierend oder abwechselnd injiziert. Die Aufnahme des Treiberströmungsmittels in die Formation wird in einem gewissen Ausmaß durch Einstellung des Durchflusses des heißen Strömungsmittals durch den geschlossenen Strömungsweg gesteuert. Auf diese Weise wird die Austreibungsleistung des Treiberströmungsmittels in Formation verstärkt.

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Die Erfindung ermöglicht, die Ausbeute an zähflüssigem Petroleum aus einem Teersand, der eine große Mächtigkeit aufweist, auf einen Höchstwert zu bringen, obwohl eine Verbindung zwischen einer Injektions- und einer Produktionsposition schwierig herzustellen und aufrechtzuerhalten ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß ein heißes Strömungsmittel in einem körperlich getrennten, im wesentlichen senkrechten Strömungsweg durch die Formation geführt wird, um zur Ausbildung und Aufrechterhaltung einer Verbindung für ein Treiberströmungsmittel beizutragen, das benutzt wird, um die Bewegung des Petroleums nach dem Produktionspunkt zu fördern.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

durch eine Anlage, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verköprert,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung

durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Anlage gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Lageplan für die Anordnung von Bohrungen

bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,

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Fig. 5 einen die Demonstration der Erfindung im La

boratorium gestattenden Apparat,

Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht eines aus Teersand

bestehenden Blockes, der erfindungsgemäG geflutet morden ist, wobei die Positionen von
Stellen eingezeichnet ist, an denen nach der Behandlung Proben entnommen worden sind, und

Fig. 7 eine Tabelle, die die Analyse der Proben an

gibt.

Zur Ausführung der Erfindung wird, siehe Fig. 1, durch eine
petroleumhaltige Teersand-Formation 14 beträchtlicher Mächtigkeit ein vertikaler Durchgang 10 niedergebracht, der ein
Schacht oder eine Bohrung sein kann. Ein solcher Schacht odor eine Bohrung 10 ist mit einem Futterrohrstrang 24 ausgekleidet. Am oberen Ende des Futters 24 ist ein Bohrlochkopf 30
angeordnet. Ein Rohrelement 18 erstreckt sich durch den Bohrlochkopf 30 bis zu einer Teufe in der Nähe des unteren Teiles des Teersandes 14. Der Boden des Rohrelementes 18 ist mit einer Endplatte 21 verschlossen. Ein Leitungsrohr 20 führt in
dem Rohrelement 18 nach unten und wirkt mit diesem zusammen,
um einen Strömungsweg in Form einer geschlossenen Schleife
durch wenigstens einen Teil des Teersandes zu bilden.

Eine Quelle für heißes Strömungsmittel, z.B. eine Dampfquelle 32, ist mit dem Leitungsrohr 20 mittels Leitungen 38 und 40

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und über Ventile 34 und 36 verbunden. Die Dampfquelle 32 ist ebenfalls mit dem Inneren des Futters 24 mittels der Leitung 38 über das Ventil 44 verbunden. Durch die Formation wird, ohne in unmittelbaren Kontakt mit ihr zu treten, Dampf dadurch umgewälzt, daß er das Leitungsrohr 20 abwärts und durch den Ringraum zwischen der Außenseite des Rohres 20 und des Rohrelementes 18 mieder hochfließt. Das Strömungsmittel verläßt diesen Ringraum über die Leitung 37 und das Ventil 39· Eine Produktionspumpe ist in dem vom Futter umschlossenen Raum angeordnet, um die beim Verfahren gewonnenen Produkte über die Leitung 38 zutage zu fördern.

Der Raum außerhalb des Rohrelementes 18 und der Produktsteigleitung 58 ist durch eine Dichtungspackung 41 derart abgedichtet unterteilt, daß eine obere Injektionskammer 43 und eine untere Produktionskammer 45 innerhalb des Futterrohres 24 hergestellt werden. In dem Futterrohr sind obere Perforationen 26 und untere Perforationen 27 ausgebildet, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Futters und der Formation ermöglichen. Bei Ausführung des Verfahrens ist es erwünscht, zunächst Dampf in den oberen, vom Schachtfutter umschlossenen Ringraum 43 einzuleiten und zu versuchen, ob eine Injektion von Dampf in die Formation durch die Perforationen 26 hindurch erzielt wird. In den meisten Fällen ergibt sich bei zähflüssiges Petroleum enthaltenden Teersanden nur eine sehr geringe oder gar Injektion. Sodann wird erfindungsgemäß Dampf durch den eine

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geschlossene Schleife bildenden Strömungsweg geleitet, durch das Rohr 20 und das Rohrelement 18, und das zähflüssige Petroleum in der Formation 14 erwärmt, um die Viskosität wenigstens eines Teiles des Petroleums zu verringern, das sich in Nachbarschaft von dem Futterrohr befindet, das das rohrförmige Element 18 umschließt. Dadurch wird ein potentieller Strömungsweg geschaffen, durch den ein Treiberströmungsmittel oder Dampf über den Ringraum 43 und die Perforationen 26 in die Formation eintreten kann. Durch entsprechende Steuerung des Durchflusses auf dem Strömungsweg 20, 18 und in der Formation 14 wird eine gute Austreibungsleistung erzielt, so daß sich eine maximale Ausbeute an Öl ergibt, das durch die Perforationen 27 in den Raum 45 gelangt. Wenn der Dampf, der durch den geschlossenen Strömungsweg hindurchgeleitet wird, dafür sorgt, daß das Treiberströmungsmittel von der Formation aufgenommen wird, und sich eine Ausbeute an Petroleum am Produktionspunkt einstellt, wird die Durchleitung von Dampf durch den Strömungsweg beendet, um einen Durchbruch des Treiberströmungsmittels zu verhindern. Falls die Aufnahmefähigkeit für das Treiberströmungsmittel unerwünscht niedrig wird, wird zusätzlicher Dampf durch den Strömungsweg geführt, um das gewünschte Ausmaß an Aufnahmefähigkeit wieder herzustellen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, siehe Fig. 2, sind zwei eng benachbarte Bohrungen 110 und 112 vorgesehen, mit denen eine Teersand-Formation 114 durchteuft worden ist.

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Die Bohrung 110 weist einen von dar Oberfläche ausgehenden Futterrohrstrang 124 auf, der sich wenigstens bis in den oberen Teil des Teersandes 114 erstreckt. Das von der Oberfläche ausgehende Futterrohr 124 ist mit einem Bohrlochkopf 130 versehen. Ein Rohrelement 118 führt durch den Bohrlochkopf hindurch und durch den Teersand nach unten. Ein inneres Leitungsrohr 120 wirkt mit dem Rohrelement 118 zusammen, um einen Strömungsu/eg in Form einer geschlossenen Schleife fUr die Durchleitung von heißem Strömungsmittal durch die Formation zu bilden. Der Dampf aus der Dampfquelle 132 wird daher durch den Strö'mungsiueg über die Leitung 140 und das Ventil umgeuiälzt. Das durch das Rohrelement 118 zurückfließende Kondensat kann mittels einer nicht dargestellten Kreuzungsverbindung abgezogen werden, um es, falls erwünscht, wieder zu erwärmen und erneut in den Kreislauf einzuführen. Der Ringraum zwischen dem Futter 124 und dem Rohrelement 118 ist durch eine Dichtungspackung 141 abgedichtet. In die Formation 114 kann Dampf von der Dampfquelle 132 aus über die Leitung 138, das Ventil 144 und die Perforationen 126 injiziert werden. Eine nahegelegene Produktionsbohrung 112 ist mit Perforationen 127 im unteren Teil der Formation versehen, um das durch den injizierten Dampf dorthin fließende Petroleum aufzunehmen. Zur Förderung des Petroleums aus der Bohrung 112 ist eine Pumpe 156 und eins Steigleitung 158 vorgesehen.

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Fig. 4 ist ein Lageplan, der eine mögliche Fehlanordnung der verschiedenen Bohrungen veranschaulicht. Es ist eine mittlere Injektionsbohrung 110 vorgesehen, die von vier Produktionsbohrungen 112N,. 112E, 112S und,112U/ umgaben ist.

Fig. 5 zeigt eine Versuchsanlage, die zur Demonstration der Erfindung benutzt werden kann. Eine aus Athabasca-Tearsand bestehende Sandpackung 70 ist in einem länglichen Kernrohr 72 umschlossen. Das Kernrohr ist mit Endplatten 74 und 76 versehen; ein Rohrelement 78 geht durch die Platten 74 und 76 und den Teersand 70 hindurch. Die Platte 74 ist mit einer Rohrleitung 80 zur Injektion von Dampf in die Stoßfläche der Sandpackung versehen. Am anderen Ende dient die Leitung 82 zur Sammlung von aus der Sandpackung ausfließendem material.

Eine Dampfquelle 84 ist einerseits an das Rohrelement 78 angeschlossen und über die Leitung 86 und das Steuerventil 88 mit der Leitung 80 bzu>. der Stoßfläche der Sandpackung verbunden. Ein stromabtuärtiges Steuerventil 90 steuert den Dampfdurchfluß durch das zentrale Rohrelement 78. Damit uuird es möglich, die Wirkungsweise der Erfindung zu demonstrieren und zu überprüfen.

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Fig. 6 zeigt schaubildlich einen Block Athabascä-Teersand mit einer Anzahl von Kernpositionen für Kerne, die in Längsrichtung des Blockes gezogen worden sind. Die Kern» sind nummeriert und ferner ist eine Fließrichtung angegeben. Der Teersandblack wurde nach dem erfindungsgemäßen l/erfahren geflutet. Die Kerne wurden nach dem Fluten gezogen und auf Restpetroleum untersucht.

Fig. 7 ist eine Tabelle, die eine Zuordnung gibt zwischen Restgewichtsprozenten des zähflüssigen Petroleums, Kernpositionen und Kernebenen gemäß Fig. 6. Der ursprüngliche Block enthielt 13,5 Gewichtsprozente zähflüssiges Petroleum. Die Tabelle der Fig. 7 zeigt deutlich, daß ein wesentlicher Teil des zähflüssigen Petroleums dadurch gewonnen wurds, daß der Block nach dam erfindungsgemäßen Verfahren geflutet wurde.

Zur Demonstration und Erprobung der Erfindung wurde als erster Schritt ein Apparat konstruiert, der Athabasca-Ülsand enthielt, dessen wirksame Durchlässigkeit gegenüber Dampf Null war. Zu diesem Zweck wurde ein Quartzrohr benutzt, das

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12" (etwa 30 cm) lang war und einen Innendurchmesser von 1" (2,54) hatte. Das Rohr wurde dicht mit Athabasca-Ülsand gefüllt, der etuua 13 Geu/.-^ zähflüssiges Petroleum und etwa 4% Wasser enthielt. Die beiden Enden des Rohres wurden mit Anschlüssen versehen und auf den ölsand zur üblichen Austreibung mit Dampf eingewirkt, der eine Temperatur von 320 F (etwa 160 C) und einen Druck von 75 psi (etwa 5,25 kg/cm ) hatte. Während der anfänglichen Läufe wurde gefunden, daß 50$ des Petroleums gewonnen wurde; das lag an der nicht naturgetreuen Durchlässigkeit gegenüber Dampf, so daß diese Läufe nicht die Bedingungen für Athabasca-Sand naturgetreu simulierten. Dei nachfolgenden Versuchen wurde eine massive Stahlstange von 12" Länge und 1/2" Durchmesser als Werkzeug benutzt, um den ölsand sehr dicht in das Rohr zu stopfen, so daß die Durchlässigkeit gegenüber Luft von Raumtemperatur auf weniger als lYlillidarcy verringert wurde, einem wesentlich realistischeren liiert für Formationen, die zähflüssiges- Petroleum enthalten. In diesem Bereich der Durchlässigkeit war die Anwendung von Dampf im üblichen Austreibungsverfahren ergebnislos, und die Dampffront bewegte sich nur etwa 11" (etwa 2,54 cm) in das Rohr hinein vor und nicht weiter, da das anfänglich mobilisierte Petroleum jsgliche weitere Verbindung sperrte und die wirksame lYlobilität damit auf Null verringerte. Diese Bedingungen ließen sich in einem befriedigenden Umfange reproduzieren. ■

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde sodann unter Verwendung

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des vereinfacht in Fig. 5 gezeigten Apparates demonstriert. Fig. 5 zeigt einen teilweise vollendeten Versuch mit der Erfindung. Das durch die Lagerstätte führende Rohrelement 70 ist erwärmt worden, indem das den Eriuärmungsringraum steuernde Ventil 90 geöffnet worden ist, so daß Dampf durch das Rohr 78 hindurchfließen kann. Dies sorgt unmittelbar für eine Aufnahmefähigkeit für Injektionsdampf am Treiberende der Teersandpackung 70 und für die unmittelbare Produktion von zähflüssigem Petroleum am Produktionsende. Die Gewinnung betrug bei diesen Versuchen 48 bis 52 Gew.-% des gesamten, auf der Lagerstätte befindlichen Petroleums. Der Petroleumrest wurde stets durch erschöpfende Extraktion mit Lösemittel am Ende jedes Laufes bestimmt. Bsi einigen Versuchen ergab sich, daß zu viel Wärme durch das Rohrelement 78 hindurchgeleitet worden war. Dadurch war ein Ringraum außerhalb des Rohrelementes erzeugt worden, in dem eine hohe IKlobilität herrschte, die einen vorzeitigen Dampfdurchbruch ermöglichte und zu sehr schlech« ten Ausbeuten führten, in Größenordnungen von nur 30$ des gesamten, in der Lagerstätte befindlichen Petroleums.

Um das erfindungsgemäße Verfahren im Laboratorium noch besser und an realistische, feldartige Verhältnisse stärker angenäherten Bedingungen zu demonstrieren, wurden die Versuche dadurch abgewandelt, daß große Klumpen aus verhältnismäßig ungestörtem Athabasca-Ülsand benutzt wurden. Diese Klumpen hatten ein Gewicht von etwa 1 bis 4 Kg und zeigten keinerlei

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Risse oder dergleichen. Ihre Umrisse waren zufällig geformt und allgemein rund oder oval. Diese Klumpen wurden in Epoxyd-Harz eingeschlossen, mit einer Gesamtiuandstärke von etwa 4" überall um das Ölaandstück herum. Die Anordnung von dem durch die Lagerstätte führenden Rohrelement und der Injektions- und Produktionsvorrichtung waren sehr ähnlich derjenigen nach Fig. 5. Für das Rohrelement wurde ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Rohr von 1/8" benutzt. Um festzustellen, daß die wirksame Mobilität tatsächlich Null war, wurde stets am Anfang Treiberdampf angewendet, bevor irgendwelche Wärme durch das Rohrelement hindurchgeführt wurde. Es wurden drei Versuche ausgeführt, und in keinem Fall wurden mehr als vier UJassertropfen am Ausgang des Blockes produziert; diese geringe UJasserproduktion hörte nach weniger als einer Minute nach Beginn des üblichen Austreibens mit Dampf auf. Nachdem dieser stabile Zustand mit einer Injektionsaufnahme von Null erreicht worden war, wurde das Steuerventil 90 etwas geöffnet und damit ein Einfließen von Dampf in das Rohrelement 78 ermöglicht. Unmittelbar darauf floß Petroleum aus dem Produktionsende des Kernes mit einem hohen Petroleum-UJasser-Uarhältnis. Die UJär- · memenge, die durch das Rohrelement 78 geführt wurde, mußte sorgfältig überwacht und gesteuert werden. In einem Fall, in dem dies nicht geschehen war, betrug die Geoamtausbeute 30$ des gesamten vorhandenen Petroleums. Selbst wenn Dampf durch den Block zwischen Injektions- und Produktionsende weiter fortgesetzt wurde, ergab sich in diesem Fall keine weitere

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Ausbeute an Petroleum« Bei Aufbrechen des Blockes wurde festgestellt, daß ein sehr sauberer Ölsand mit höchster Durchlässigkeit als Ringraum unmittelbar anschließend urn das Rohrelement entstanden war. Oa die Wärme im Rohrelement in diesem Fall nicht gesteuert worden war, mar die' Austreibungen wirkung nicht gut.

Der erfolgreichste Versuch wurde an einem ülsandblock von 3,5 kg ausgeführt, der ursprünglich 17 ' ^r.<-w>-% Petroleum enthielt. Die Gesamtausbeute war 65% doa ursprünglich in der Lagergestätte befindlichen Petroleums. Bei allen diesen Versuchen wurde der gleiche Druck und die gleiche Temperatur, 75 psi (etwa 5,25 kg/cm ) und 32O⁰F (etwa 16O⁰C) angewendet.

Zunächst mag es scheinen, daß das erfindungsgemäße Verfahren zu einem Ergebnis führte, bei welchem in dem das Rohrelement unmittelbar umgebenden Ringraum ein sehr geringer Restölgehalt und in den Bereichen der Probe, die am weitesten von dem Rohrelement fortliegen, ein hoher Restgehalt auftritt, der von einer geringen Austreibungswirkung in diesen Bereichen herrührt. Dies war jedoch nicht der Fall. Vielmehr wurde eine ausgezeichnete Austreibungsleistung erreicht, wenn das Verhältnis von Heizströmungsmittel zum Treiberströmungsmittel so gesteuert wird, daß ein vorzeitiger Dampfdurchbruch vermieden wird. Für eine genaue Untersuchung wurde der eingeschlossene Teersandblock von 3,5 kg am Ende einer Demonstration rechtwinklig zum Rohrelement mittendurch geschnitten.

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Der ölsand wurde dann unter Verwendung eines 3/4"-Durchmesser-Kernbohrers gekernt und dabei Proben von 1/2" Tiefe entnommen. Dies wurde, siehe auch Fig. 6 und 7, jeweils an elf Stellen in sechs verschiedenen Schnittebenen des ölsandblockes ausgeführt. Dia damit erhaltenen 66 Proben wurden jeweils auf Restpetroleum analysiert, wobei erschöpfend mit Toluol extrahiert wurde, siehe Fig. 7. Die Tabelle zeigt, daß eine bemerkenswert gleichmäßige Austreibung aus dam ölsand erreicht worden war. Besonders überraschend ist die Tatsache, daß die sechs Kerne, die aus dem Ringraum unmittelbar in dar Umgebung das Rohrelemantas stammen, einen Raatpatrolaumgahalt zeigen, der nicht allzu sehr von den Kernen abweicht, die am weitesten von dem Rohrelement abliegen.

Die Demonstrationaversucha zeigen, daß die bei einer Athabasca-ülsandlagarstätta bestehende wirksame Mobilität von Null befriedigend simuliert warden konnte. Erfindungsgemäß wurde dann zwischen dem Injektions- und dem Produktionspunkt erfolgreich eine Verbindung entwickelt, und vorausgesetzt, daß eine übermäßige Erwärmung des durch die Lagerstätte gehenden Rohr-? elementes vermieden wurde, wurde eine Ausbeute von bis zu 65% des in der Lagerstätte befindlichen Petroleums erreicht. Die Austreibungsleistung war überraschend hoch und führte zu einer gleichmäßigen Verteilung des Reatölaa. Das bedeutet, daß eine Lagerstätte, nach einem erfindungsgemäß ausgeführten Produktionsgang, dadurch für die Anwendung weiterer Ausbeutungs-

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verfahren vorbereitet worden ist, z.B. Verbrennung, Flutung mit Chemikalien usw. Besonders wichtig ist die Tatsache, daß dia injizierten Treiberströmungsmittel auf den interessierenden Bereich zwischen Injektiona- und Produktionspunkt ba~ schränkt bleiben, da dies dsr einzige für diese Strömungsmittel offene LUag ist· Es ist unwahrscheinlich, daß diese Strömungsmittel in anderen Teilen der Lagerstätte verloren gehen würden, da die Formation anschließend an den Austraibungebereich verhältnismäßig undurchlässig ist·

- ANSPRÜCHE -

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Claims

ANSPRÜCHE

1· Verfahren zur Gewinnung von zähflüssigem Petroleum aus einer eine große vertikale Mächtigkeit aufweisenden, petroleumhaltigen Formation unter Verwendung eines im wesentlichen senkrecht die Formation durchteufenden Bohrloches oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen beträchtlichen Abschnitt des Loches von der Oberfläche aus ein eine geschlossene Schleife bildender Strömungsiueg gelegt und ein Uieg geschaffen iuird, über den das aus der Formation stammende Petroleum von einem Sammelpunkt nahe dem unteren Ende des Abschnittes gefördert werden kann, worauf ein heißes Strömungsmittel durch den die geschlossene Schleife bildenden Strömungsweg umgewälzt und dabei das zähflüssige Petroleum in der Formation anschließend an wenigstens einem Teil des vertikalen Bohrloches erwärmt und dabei ein potentieller Durchgang für den StrömungsmittelfIuQ durch die Formation gebildet wird und daß ein Treiberströmungsmittel in den oberen Abschnitt

der Formation durch den potentiellen Durchgang injiziert und damit der Zufluß von Petroleum nach dem Sammelpunkt nahe dem unteren Ende des Abschnittes gefördert wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelpunkt in dem vertikalen Bohrloch liegt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelpunkt in einem von dem vertikalen Bohrloch mit Abstand liegenden gesonderten Bohrloch liegt·

4. l/erfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als heißes Strömungsmittel Dampf verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Treiberströmungsmittel Dampf verwendet tuird.

6. l/erfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch mit einem Futter versehen u/ird, das im Bereich der Decke und der Sohle der Formation obere bzu/. untere Perforationen aufweist und zwischen
diesen Perforationen eine Dichtungspackung in dem Bohrloch angeordnet wird, durch die hindurch der eine geschlossene Schleife bildende Strömungsweg und der Förderweg für das Petroleum sich in den unteren Bereich des Bohrloches erstrecken, wobei die Injektion von Treiberströmungsmittel durch die oberen Perforationen hindurch vorgenommen wird.

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