WO2015036315A1 - Method for the thermal treatment of an underground oil reservoir - Google Patents
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- WO2015036315A1 WO2015036315A1 PCT/EP2014/068866 EP2014068866W WO2015036315A1 WO 2015036315 A1 WO2015036315 A1 WO 2015036315A1 EP 2014068866 W EP2014068866 W EP 2014068866W WO 2015036315 A1 WO2015036315 A1 WO 2015036315A1
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- E21B43/2405—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection in association with fracturing or crevice forming processes
Definitions
- the present invention relates to a process for the thermal treatment of an underground oil reservoir and to a process for the production of oil from a subterranean oil reservoir.
- petroleum In natural petroleum reservoirs, petroleum is generally present in the voids of porous reservoirs which are closed to the surface by impermeable facings.
- underground oil reservoirs In addition to crude oil and natural gas, underground oil reservoirs generally contain more or less saline water. This water is also called deposit water or formation water.
- deposit water In the cavities in which the petroleum is present, it may be very fine cavities, capillaries, pores or the like. The cavities may, for example, have a diameter of only 1 ⁇ m.
- At least one well is usually first drilled (drilled) into the underground oil reservoir. After sinking the well into the subterranean oil reservoir, oil generally initially flows to the surface through the borehole due to the natural intrinsic pressure of the subsurface oil reservoir.
- the intrinsic pressure of the underground oil reservoir can be caused, for example, by gases present in the reservoir, such as methane, ethane or propane. This phase of oil production is also referred to as primary oil production.
- At least part of the underground oil reservoir is generally hydraulically fractured.
- suitable flowable formulations which are also referred to as fracking liquids, pressed under high pressure in the underground Erdöllager GmbH.
- the pressure is usually in the range of 500 to 1000 MPa.
- parts of the underground oil reservoir are broken hydraulically. This process is also referred to as hydraulic fracturing.
- Hydraulic fracturing (hydraulic fracturing or fracturing of an underground oil deposit) is the occurrence of a fracture event in the surrounding rock of a well in an underground oil reservoir as a result of the hydraulic action of a liquid or gas pressure on the bedrock of the underground oil reservoir
- fluids containing water, gelling agents and, if necessary, proppants such as sand or proppant are described, which increase the permeability of the underground oil reservoir, thereby increasing the rate of delivery of petroleum trapped in cavities the underground oil reservoir facilitates the flow of petroleum to the production wells, and the proppants contained in the fracturing fluid serve to stabilize the fracture cracks formed during the fraying so that these cracks remain open after the completion of the fracking.
- thermal treatment of the underground oil reservoir Another known method for increasing the production rates of oil from an underground oil reservoir is the thermal treatment of the underground oil reservoir.
- Thermal treatment processes are particularly used in underground oil reservoirs containing high viscosity petroleum.
- thermal treatment of oil shale deposits is used.
- a fuel and an oxidant are generally injected into the underground oil reservoir.
- the fuel and the oxidizer react exothermally in the subterranean oil reservoir with evolution of heat.
- the heat development modifies the rheological properties of the petroleum contained in the subterranean oil reservoir, thereby increasing the production rate.
- the RU 2 210 589 discloses a A method of thermal treatment of a subsurface oil reservoir wherein an aqueous solution of an oxidizer and a fuel is injected into the subterranean oil reservoir. Subsequently, an initiator solution is injected which initiates the exothermic reaction between oxidant and fuel.
- the aqueous solution of oxidant and fuel contains ammonium salts of organic or inorganic acids and an alkali hypochlorite and optionally salts of nitric acid.
- the initiator solution is an aqueous solution of copper sulfate, aluminum chloride or acids.
- the initiator solution is injected separately after injection of the aqueous solution containing an oxidizer and a fuel.
- the exothermic reaction takes place mainly in the borehole interior.
- the underground oil reservoir is heated only slightly. The method is therefore mainly suitable for stimulating boreholes. Efficient heating of the underground oil reservoir is not achieved by the method according to RU 2 102 589.
- the RU 2 401 941 also describes a method for the thermal treatment of underground oil deposits.
- two formulations are injected simultaneously into the well through two separate injection strands.
- the two injection strands are formed by an inner tube, which is enclosed by an outer tube.
- the inner tube forms the first injection strand.
- the annular space between the inner tube and the outer tube forms the second injection strand.
- the formulations injected separately from each other at the same time mix in the bore.
- the first formulation is a mixture containing an oxidizer and a fuel.
- an aqueous solution of urea and ammonium nitrate is used, to which further additives, for example, hydrochloric acid, nitric acid or phosphoric acid and water-soluble metal salts can be added, if desired.
- the second formulation initiates the exothermic reaction between oxidant and fuel.
- aqueous solutions of alkali metal nitrite, borohydride and a lye or sodium hydroxide and borohydride are used in the process of RU 2 401 941.
- the RU 2 349 743 also describes a method for the thermal treatment of underground oil deposits.
- the method is preferably used in underground oil reservoirs containing high-viscosity petroleum.
- an aqueous hydrogen peroxide solution is injected with a concentration of 30 wt .-% hydrogen peroxide through a hole in the underground oil reservoir.
- an aqueous solution containing sodium hydroxide or potassium hydroxide is injected into the underground oil reservoir.
- the hydrogen peroxide solution mixes with the aqueous alkali hydroxide solution in the underground oil reservoir.
- the alkali metal hydroxide catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide. In this exothermic decomposition temperatures in the range of 500 ° C are reached.
- the method according to RU 2 349 743 has the advantage over the methods described above that heating of the underground oil reservoir is possible with this method.
- a disadvantage of the process according to RU 2 349 743 is that, especially in dense subterranean oil reservoirs, the mixing of the successively injected aqueous solutions is not reliably ensured. It is difficult to predict how the aqueous solutions will disperse in the subterranean formation, so that large losses of aqueous hydrogen peroxide solution or aqueous alkali metal hydroxide solution may occur in the process according to RU 2 349 743.
- Another disadvantage of the method is that a decomposition of the aqueous hydrogen peroxide solution can already begin during the injection. This is because both aqueous formulations are successively injected through the same tubing.
- the RU 2 278 250 also describes a process for the thermal treatment of underground oil deposits.
- at least two holes are drilled in the underground oil reservoir. The area between the two holes is heated.
- a solution containing hydrogen peroxide is injected.
- the second well is injected with an aqueous solution that initiates the exothermic decomposition of hydrogen peroxide.
- aqueous solutions containing sodium permanganate are used as the initiator solution.
- the hydrogen peroxide solution has a concentration in the range of 18 to 50 wt .-%.
- the present invention is therefore based on the object to provide a method for the thermal treatment of underground oil deposits that the disadvantages of the prior art described above, or not only to a reduced extent.
- the process according to the invention is intended to ensure reliable mixing and thus the most complete possible reaction of the formulations used.
- the area of underground oil reservoir, which is heated during the thermal treatment, should be as accurately predictable and controllable. Premature use of the exothermic reaction at the surface of the underground oil reservoir or in the well, which is brought down into the underground Erdöllageriereica should be reliably prevented.
- This object is achieved by a method for thermal treatment of an underground oil reservoir (1), the Frackrisse (5) and in which at least one injection well (2) is drilled, said injection well (2) perforation (32o) and perforation openings (32u) and two separate injection strands (6, 9), wherein the first injection strand (6) passes through the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the fracture tears (5) of the underground oil reservoir ( 1), wherein two formulations F1 and F2 (7,8) are injected separately through the two injection strands (6,9) through the perforation openings (32o, 32u) into the fracture cracks (5) of the underground oil reservoir (1) in the underground oil reservoir (1) mix together and enter an exothermic reaction.
- the subject of the present invention is also a process for the extraction of crude oil from an underground oil reservoir (1) which has tail cracks (5) and into which at least one injection well (2) and at least one production well (15) are drilled, the injection well (2 ) Comprises perforation openings (32o) and perforation openings (32u) and two separate injection strands (6,9),
- first injection strand (6) via the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the Frackrissen (5) of the underground Erdöllager Maschinen (1) comprising the steps a) thermal treatment of underground oil reservoir (1), wherein two formulations F1 and F2 (7,8) are injected separately through the two injection strands (6,9) through the perforation openings (32o, 32u) into the fracture cracks (5) of the underground oil reservoir (1) and mix in the underground oil reservoir (1) with each other and enter into an exothermic reaction. b) injecting a flooding agent (1 1) through the at least one injection well (2) and removal of petroleum from at least one production well (15).
- the inventive method for thermal treatment of an underground oil reservoir (1) can be used in principle in all underground deposits containing petroleum.
- the process according to the invention is preferably used in unconventional underground oil reservoirs (1).
- unconventional underground oil reservoirs (1) are understood as meaning reservoirs which have a dense reservoir matrix and / or contain oil with a high viscosity.
- Unconventional underground oil reservoirs (1) are, for example, shale-oil deposits, bitumen deposits, Heavy oil deposits or oil-shale deposits.
- the unconventional underground oil reservoirs (1) generally have a permeability of less than 10 mD before the fracking process is carried out.
- the viscosity of the petroleum is generally in the range of 10 to 10,000 mPas.
- the viscosity of the bitumen can be well over 10,000 mPas.
- unconventional shale-oil deposits oil production is only possible after massive thermal treatment of the reservoir rock (pyrolysis).
- the cracks (5) in the underground oil reservoir (1) are preferably produced by a fracking process.
- the cracks (5) generated by this fracking process are also referred to as fracking cracks (5).
- Suitable fracking processes are known in principle to the person skilled in the art.
- a fracking liquid which may contain a proppant, at high pressure in the underground Erdöllagerchou (1) is pressed.
- fracture cracks (5) are formed in the underground oil reservoir (1).
- the method by which the fracture cracks (5) are formed in the underground oil reservoir (1) is not essential to the invention.
- FIG. 1 shows, by way of example, the condition of an underground oil reservoir (1) in which a fracking zone (50) has been produced by a fracking process and has fracking cracks (5).
- Figure 1 shows a vertical section through the underground Erdöllager Too (1).
- a vertical injection well (2) was drilled into the subterranean crude oil deposit (1).
- a borehole section was perforated, to create the perforation openings (3).
- the perforation openings (3) were produced by methods known per se.
- the ball perforation is preferably used here, as described, for example, in RU 2 358 100.
- Suitable fracking liquids and fracking processes are described, for example, in WO 2008/106695 and US Pat. No. 7,213,651.
- the spatial extent of the fracking zone (50) depends strongly on the geological conditions of the underground oil reservoir (1). In addition, the spatial extent of the fracking zone (50) depends on the applied pressure and the duration of the fracking process.
- the fracking zone (50) generally has a radial extent in the range of 10 to 200 m, preferably in the range of 15 to 150 m and particularly preferably in the range of 20 to 70 m, in each case measured from the injection bore (2) in the region of the perforation openings (3).
- Figure 1 a shows the state of the underground Erdöllager Too (1) after the implementation of a single-stage fracking process.
- Figure 1 b) shows the state of the underground Erdöllager Too (1) after carrying out a two-stage fracking process.
- the perforation openings (3) were produced in the lower region of the injection bore (2) and subsequently the part of the underground oil reservoir (1) adjoining the perforation openings (3) in the lower area was scrapped. Subsequently, in the overlying part of the injection well (2) further perforation openings (3) were generated and the adjoining region of the underground Erdöllagermaschine (1) was cracked.
- At least one injection well (2) is drilled into the subterranean crude oil deposit (1).
- the term "at least one injection well (2)” according to the invention comprises both exactly one injection well (2) and two or more injection wells (2).
- the terms "at least one injection well (2)” and “one injection well (2)” are synonymous according to the invention
- the injection bore (2) comprises perforation openings (32o) and perforation openings (32u) and two injection strands (6, 9) separated from one another.
- the injection strands (6, 9) are separated from one another in the injection bore (2), that is to say that the first injection strand (6) and the second injection strand (9) have no hydrodynamic connection to one another within the injection bore (2).
- no hydrodynamic compound is understood according to the invention to mean that no liquids, in particular no formulations F1 and F2 (7, 8), can be exchanged between the two injection strands (6, 9) within the injection well (2) Injection strands (6, 9) within the injection bore (2) are sealed off from one another for this purpose
- at least one packer (4) is used as the subject of the present invention. 9) within the injection bore (2) have no hydrodynamic connection to one another.
- the first injection strand (6) has a hydrodynamic connection to the perforation openings (32u).
- the second injection strand (9) has a hydrodynamic connection to the perforation openings (32o).
- This allows the introduction of the formulations F1 and F2 (7, 8) via the injection strands (6, 9) in the Frackrisse (5) of the fracking zone (50).
- the term "hydrodynamic compound" is understood according to the invention to mean that liquids can be exchanged via these compounds, in particular the formulations F1 and F2 (7, 8) ) is also referred to as the second injection strand (9) according to the invention.
- the formulation F1 (7) may be injected through the first injection string (6) or through the second injection string (9).
- the formulation F1 (7) is injected through the first injection string (6) and the formulation F2 (8) is injected through the second injection string (9) into the dressing cracks (5) of the fraying zone (50).
- the formulation F1 (7) is injected through the second injection strand (9) and the formulation F2 (8) through the first injection strand (6) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
- the perforation openings (32o) and the perforation openings (32u) are in a hydrodynamic connection via the fracking cracks (5) of the fraying zone (50). This makes it possible that the formulations F1 and F2 (7, 8) via the Frackrisse (5) in the fracking zone (50) mix together and enter into an exothermic reaction.
- the present invention thus also relates to a method in which the first injection strand (6) and the second injection strand (9) have a hydrodynamic connection to one another via the tailings cracks (5) of a fraying zone (50).
- the injection well (2) comprises an inner tube that acts as a first injection string (6) and an outboard tube that encloses the inner tube.
- the annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube preferably forms the second injection strand (9).
- the subject of the present invention is therefore also a method in which the injection bore (2) comprises an inner tube and an outer tube enclosing the inner tube, wherein the inner tube acts as the first injection strand (6) and the annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube functions as a second injection string (9).
- a preferred embodiment of the injection bore (2) is shown by way of example in FIG.
- FIG. 2a shows the section of a vertical section through the underground oil reservoir (1) in the region of the fracking zone (50).
- the injection bore (2) comprises an inner tube which acts as the first injection strand (6) and an outer tube which encloses the inner tube.
- the second injection strand (9) is in this case formed by the annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube.
- the injection bore (2) has perforation openings (31), (32o) and (32u). These perforation openings correspond to the perforation openings (3) as in FIG. 1 a). shown.
- FIG. 2a) there are two packers (4) in the injection bore (2) which seal the first injection strand (6) with respect to the second injection strand (9). The two packers (4) interrupt the hydrodynamic connection between the two injection strands (6, 9) within the injection bore (2).
- the formulation F1 (7) is injected through the perforation opening (32u) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
- the flow direction of formulation F1 (7) is indicated by arrows in FIG. 2a).
- the formulation F2 (8) is injected through the perforation opening (32o) into the fracking cracks (5) of the fracking zone (50) through the annular space serving as the second injection strand (9) in FIG. 2a).
- the flow direction of formulation F2 (8) is indicated by arrows in FIG. 2 a).
- the two packers (4) encapsulate the perforation opening (31) from the first and second injection strand (6, 9). Thus, no liquids can escape from the injection bore (2) into the fracking cracks (5) through the encapsulated perforation opening (31).
- FIG. 2b shows a further embodiment of the method according to the invention.
- only one packer (4) is present in the injection bore (2) to interrupt the hydrodynamic connection between the injection strands (6, 9).
- FIG. 3 shows a further embodiment of the process according to the invention, in which the fracture cracks (5) of the fraying zone (50) were produced by a two-stage fracking process.
- FIG. 3 shows the section of a vertical section of the underground oil reservoir (1) in the region of the fracking zone (50). The fracking process was carried out in two stages, as described for FIG. 1 b). Accordingly, the injection bore (2) has two spaced-apart perforation openings (32o), (32u).
- a packer (4) is placed in the non-perforated area between the perforations (32o) and (32u) to interrupt the hydrodynamic communication between the first injection string (6) and the second injection string (9).
- the distance between the perforation openings (32o) and (32u) is generally in the range of 5 to 100 m, preferably in the range of 5 to 50 m and particularly preferably in the range of 10 to 30 m.
- the subject matter of the present invention is thus also a method in which the perforation openings (32o) and the perforation openings (32u) are at a distance from each other which is in the range of 5 to 100 m.
- the mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) takes place in the fracking cracks (5) of the fracking zone (50). After mixing the formulations F1 and F2 (7, 8) begins a chemical exothermic reaction between the two formulations F1 and F2 (7, 8) in Frackrissen (5) of the fracking zone (50).
- the inventive method ensures the mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) in the fracking zone (50).
- the losses of the formulations F1 and F2 (7, 8) are minimized by the method according to the invention.
- the location and spacing of the perforations (32o, 32u) accurately predicts the area where the exothermic reaction takes place, which is consequently heated.
- the state after onset of the exothermic reaction is shown by way of example in FIG. 4a).
- the exothermic reaction between the two formulations F1 and F2 (7, 8) begins.
- the flow direction of the formulations F1 and F2 (7, 8) is indicated by arrows in FIG. 4a).
- heated zones (10) are generally produced.
- the temperature of the heated zones (10) is generally in the range between 80 ° C and 1200 ° C.
- the present invention thus also provides a process in which the formulations F1 and F2 (7, 8) in the fracking cracks (5) of the fraying zone (50) mix and undergo an exothermic reaction, whereby in the underground oil reservoir (1) heated zone (10) is formed.
- the thermal treatment process is carried out so that the heated zone (10) after carrying out the thermal treatment has a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 200 ° C and particularly preferably at least 300 ° C.
- the subject matter of the present invention is therefore also a method in which the temperature of the heated zone (10) has a temperature in the range from 80 to 1200 ° C., preferably in the range from 100 to 1000 ° C. and more preferably in the range from 150 to 800 ° C has. Due to the thermal treatment and the temperature increase due to the exothermic reaction, the fracture cracks (5) present in the underground oil reservoir (1) are remediated.
- the subterranean crude oil deposit (1) and especially the tailings cracks (5) produced in the fraying process are heavily contaminated with water.
- the thermal treatment the temperature rise
- the water in the Frackrissen (5) heated or even evaporated. This increases the mobility of the water contained in the Frackrissen (5), in the case of evaporation, the water from Frackrissen (5) even removed.
- Additives which have been added to the fracking liquids used to form the fracking cracks (5), such as thickening agents, are destroyed during the thermal treatment.
- the formulations F1 and F2 (7, 8) can be simultaneously or temporally offset, that is, injected one after the other into the fracture tears (5) of the fraying zone (50).
- the formulations F1 and F2 (7, 8) are injected simultaneously into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
- the duration of injection of formulations F1 and F2 (7, 8) may be carried out for a period of time ranging from 1 day to 1 year. In general, the duration of injection of formulations F1 and F2 (7, 8) is 1 week to 9 months, preferably 1 week to 6 months. Due to the continuous inflow of the formulations F1 and F2 (7, 8) through the perforation openings (32o, 32u), the exothermic reaction in the fracking cracks (5) in the fracking zone (50) is maintained. The formation of the heated zone (10) changes the rheological properties of the fluids contained in the fracture cracks (5).
- the liquids contained in the fracking cracks (5) can also be displaced by the formulations F1 and F2 (7, 8).
- the heated zone (10) expands continuously.
- gaseous products of the reaction between the formulations F1 and F2 are pressed into the deposit.
- a combined effect on the deposit occurs due to gas flooding and heat input.
- the injection of the formulations F1 and F2 (7, 8) is carried out until the heated zone (10) corresponds to the expansion of the fracking zone (50).
- FIG. 4b This embodiment is shown by way of example in FIG. 4b).
- the injection of a flooding agent (11) can take place here through the first injection strand (6) and / or the second injection strand (9).
- the packer (4) and optionally the inner tube, which has served as the first injection strand (6) removed before the injection of the flooding agent (1 1).
- the encapsulated perforation (31) are free again and the flooding agent (1 1) can enter through all perforation, which were generated in the fracking process to form the Frackrisse (5), in the underground Erdöllager GmbH (1).
- Figure 4b shows an example of an embodiment in which the flooding agent (1 1) without removal of the packer (4) in the underground Erdöllageriere (1) is injected.
- the flooding agent (11) only flows through the perforation openings (32o and 32u) into the underground oil reservoir (1).
- FIG. 5 shows an example of an embodiment in which the flooding agent (1 1) after removal of the packer (4) in the underground oil reservoir (1) is injected.
- the flooding agent (11) flows through all the perforation openings into the underground oil reservoir (1).
- Suitable flooding agents (11) are known to the person skilled in the art.
- Preferred flours (1 1) are flours which contain at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 80% by weight and especially preferably at least 90% by weight of water. It is also possible to use as flooding agent (1 1) only water. Pure water, partially desalinated seawater, seawater or formation water can be used here as water.
- the flooding agent (1 1) may contain 0 to 50 wt .-%, preferably 0 to 30 wt .-%, particularly preferably 0 to 20 wt .-% and particularly preferably 0 to 10 wt .-% further conventional additives.
- the wt .-% - information with regard to the flooding agent (1 1) each relate to the total weight of the flooding agent used (1 1). Thickeners, surfactants, urea or glycerol, for example, can be used as further customary additives.
- the subject matter of the present invention is therefore also a process for the extraction of crude oil from an underground oil reservoir (1) which has tail cracks (5) and into which at least one injection well (2) and at least one production well (15) are drilled, comprising the steps a ) thermal treatment of the underground Erdöllagerchou (1) by the inventive method, b) injecting a flood medium (1 1) through the at least one injection well (2) and removal of petroleum from at least one production well (15).
- the water contained in the aqueous flooding agent (11) is heated or evaporated.
- the heated aqueous flooding agent (11) mobilizes the oil present in the underground oil reservoir (1) and displaces it in the direction of the production wells (15).
- the oil is taken from the production wells (15).
- the aqueous flooding agent (1 1) can also be evaporated to water vapor.
- the aqueous flooding agent (1 1) is heated or evaporated. This has over conventional methods in which water vapor is used as a flood, the advantage that the heat loss is minimal and that costly and technically complex generators for steam generation on the surface of the underground oil reservoir (1) can be omitted.
- the heated zone (10) is cooled.
- the injection of the aqueous flooding agent (1 1) is carried out until the temperature of the heated zone (10) to temperatures below 80 ° C, preferably below 100 ° C, cooled.
- the inventive method for thermal treatment of the underground Erdöllageriere (1) is performed again to again form a heated zone (10). Subsequently, the injection of an aqueous flooding agent (1 1) can be made again.
- the injection hole (2) may be a vertical, a quasi-horizontal or a horizontal hole.
- the injection bore (2) is designed as a vertical bore.
- the production holes (15) can be configured as vertical, quasi-horizontal or horizontal holes.
- the production bores (15) are preferably configured as quasi-horizontal or horizontal bores, particularly preferably as horizontal bores.
- FIG. 6 shows by way of example an embodiment of the method according to the invention for the extraction of crude oil.
- FIG. 6 shows a horizontal section through the underground oil reservoir (1).
- two injection wells (2) are drilled.
- fracking zones (50) having tailoring cracks (5) were formed starting from the injection bores (2).
- two horizontal production wells (15) were drilled in the underground oil reservoir.
- the fracking zones (50) were thermally treated by the method according to the invention, whereby the heated zones (10) were formed.
- an aqueous flooding agent (11) is injected through the injection bores (2). This is heated or evaporated in the heated zones (10).
- the flooding agent (1 1) subsequently displaces the crude oil in the direction of the horizontal production wells (15) and is conveyed from these.
- the injection well (2) by which the underground crude oil deposit (1) has been thermally treated, is used as a production well (15) in the process for the production of crude oil.
- a further subject of the present invention is therefore also a process for the in situ combustion of petroleum in an underground oil reservoir (1) having tail cracks (5) and in which at least one injection well (2) is drilled, comprising the steps a1) thermal treatment of the underground oil reservoir (1) by the method according to the invention, b1) injection of an oxygen-containing mixture through the at least one injection well (2).
- the subject matter of the present invention is also a process for the production of crude oil, wherein after step a) and before step b) the following step is carried out: b1) injecting an oxygen-containing mixture through the at least one injection well (2).
- the oxygen-containing mixture is injected through the injection well (2) into the heated zone (10) of the underground oil reservoir (1).
- an oxygen-containing mixture for example, pure oxygen, air or oxygen-enriched air can be used.
- air is used as the oxygen-containing mixture.
- the oxygen-containing gases described above may be used in admixture with water.
- the oil contained in the heated zone (10) is oxidized.
- the oil contained in the underground oil reservoir (1) may also burn. This process is also referred to as in situ petroleum burning.
- the heated zone (10) in this embodiment preferably has a temperature in the range of 200 to 1200 ° C, preferably in the range of 300 to 1000 ° C and more preferably in the range of 400 to 1000 ° C.
- the method according to the invention has the advantage that large volumetric combustion fronts can be formed. In conventional in-situ oil burning processes, combustion fronts of this size can only be achieved by very long term injection of an oxidizer.
- process step b1) By in-situ petroleum combustion, which is initiated by injecting an oxygen-containing mixture according to process step b1), the temperature in the combustion zone can be increased even further. As a result, the fracking zone (50) is further heated. According to process step b1) is thus a thermal treatment of Underground oil reservoir (1) possible without further formulations F1 and F2 (7, 8) must be injected. In other words, in process step b1), a thermal treatment of the underground oil reservoir (1) is carried out using as the means for heating the underground oil reservoir (1) the oil contained in the underground oil reservoir (1) / burned.
- a flood agent (11) can be injected through the injection bore (2) into the underground oil reservoir (1).
- the preferably aqueous flooding agent (11) is hereby heated or evaporated as described above.
- the subject matter of the present invention is thus also a method in which, after method step b1) in method step c1), a flooding agent (11) is injected through the at least one injection bore (2) into the underground oil reservoir (1).
- a process for the extraction of crude oil from the subterranean crude oil deposit (1) can thus also follow the method according to the invention for in-situ petroleum combustion.
- the above statements and preferences apply accordingly.
- Suitable formulations F1 and F2 (7, 8) which, after mixing in the fracking cracks (5) of the fracking zone (50) in the subterranean crude oil deposit (1), undergo an exothermic reaction and thus form the heated zone (10) are in principle familiar to the person skilled in the art known. According to the invention, it is possible to use all known formulations which are suitable for undergoing an exothermic reaction after mixing. Preference is given to formulations F1 and F2 (7, 8) which are chemically stable separately from one another and thus do not undergo an exothermic reaction in separate form, that is to say as individual formulations. As a result, the occupational safety is increased, since an onset of the exothermic reaction before mixing the formulations F1 and F2 (7, 8) can be safely excluded.
- Suitable formulations F1 and F2 (7, 8) are disclosed, for example, in the patents described in the introductory part of the present invention.
- formulation F1 (7) contains an oxidizing agent and formulation F2 (8) contains a fuel.
- formulation F1 (7) contains a peroxide and the formulation F2 (8) contains an initiator which initiates the decomposition of the peroxide.
- formulation F1 (7) includes an oxidizer and a fuel and formulation F2 (8) contains an initiator that initiates the exothermic reaction between the oxidant and the fuel of formulation F1 (7).
- the formulation F1 (7) used is an aqueous hydrogen peroxide solution which contains 10 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight and particularly preferably 20 to 30% by weight of hydrogen peroxide, based on the total weight of the Formulation F1 (7).
- Formulation F2 (8) uses an aqueous initiator solution which initiates the exothermic decomposition of the hydrogen peroxide.
- Preferred suitable initiator solutions (formulation F2 (8)) are aqueous solutions which contain at least one initiator selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and an alkali permanganate. As the alkali permanganate, sodium permanganate and / or potassium permanganate are particularly preferred.
- the initiator solution (formulation F2 (8)) generally contains 0.1 to 10 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-% and particularly preferably 4 to 10 wt .-% of at least one of the initiators described above, respectively based on the total weight of formulation F2 (8).
- the present invention thus also provides a process in which the formulation F1 (7) contains 10 to 50% by weight of hydrogen peroxide and 50 to 90% by weight of water and the formulation F2 (8) contains 90 to 99.9% by weight.
- % Water and 0.1 to 10% by weight of at least one initiator selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and alkali permanganates.
- the oxidizing agent for example, dinitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), hydrogen peroxide, ammonium nitrate, nitric acid, alkali chlorates and alkali metal perchlorates are suitable.
- hydrocarbons such as kerosene or petroleum, urea or glycerol can be used.
- oxidizing agent is ammonium nitrate.
- formulation F1 (7) used is a solution comprising 10 to 60% by weight of ammonium nitrate, 10 to 30% by weight of water, 10 to 40% by weight of urea and 0 to 10% by weight. Iron nitrate and 0 to 2 wt .-% ammonia.
- the formulation F2 (8) used here is a solution which contains 10 to 60% by weight of sodium nitrite and 40 to 90% by weight of water.
- the present invention thus also provides a process in which the formulation F1 (7) comprises 10 to 60% by weight of ammonium nitrate, 10 to 30% by weight of water, 10 to 40% by weight of urea and 0 to 10% by weight. Contains% iron nitrate and 0 to 2 wt .-% ammonia and the formulation contains F2 (8) 10 to 60 wt .-% sodium nitrite and 40 to 90 wt .-% water.
- a further subject of the present invention is an injection well (2) which is drilled into an underground oil reservoir (1) with fracking cracks (5) comprising perforations (32o) and perforations (32u) and two separate injection strands (6,9) the first injection strand (6) via the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the Frackrissen (5) of the underground Erdöllagerchou (1), and the first injection strand (6) and second injection strand (9) within the injection bore (2) have no hydrodynamic connection to one another.
- Another object of the present invention is an injection well (2), in which the first injection strand (6) and the second injection strand (9) via the Frackrisse (5) of a fracking zone (50) have a hydrodynamic connection to each other.
- Another object of the present invention is an injection well (2) comprising an inner tube and an outer tube enclosing the inner tube, the inner tube acting as a first injection string (6) and the annulus between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube functions as the second injection string (9).
- Figure 1 a shows the state of an underground Erdöllager Too (1) after performing a single-stage fracking process.
- Figure 1 b shows the state of an underground oil reservoir (1) after carrying out a two-stage fracking process.
- Figures 2a), 2b) and 3 show the section of a vertical section through the underground Erdöllager Too (1) in the region of the fracking zone (50).
- Figures 4a) and 4b) show a vertical section through the underground Erdöllager Too (1) in the region of the fracking zone (50), after formation of the heated zone (10).
- Figure 5 shows a vertical section through the underground Erdöllager Wu (1) area of the fracking zone (50), wherein through the injection hole (2) a flood medium (1 1) the underground Erdöllager Maschinen (1) is injected.
- Figure 6 shows a horizontal section through the underground Erdöllager Too (1) in which through the injection hole (2) a flood medium (1 1) is injected and from the horizontal production wells (15) oil is promoted.
- the present invention is further illustrated by the following embodiments, without, however, limiting it thereto.
- Embodiment 1 A deep-lying oil shale deposit is developed which is only weakly saturated with petroleum and has a dense deposit matrix.
- the thickness of the oil-bearing layer of the underground oil reservoir (1) is in the range of 30 to 40 meters and has a deposit temperature of 95 ° C.
- the conventional extraction methods allow only a maximum of 5% of the oil contained in the underground oil reservoir (1).
- the underground oil reservoir (1) is developed by the so-called in-situ petroleum burning.
- three vertical holes are drilled into the underground oil reservoir (1), with the vertical holes, which serve as injection holes (2), drilled in series.
- the row of boreholes is on the line corresponding to the direction of maximum horizontal geomechanical stress of the deposit matrix.
- the distance between the vertical injection bores (2) is approx. 300 m.
- the near area of the injection well (2) is scanned in one or two stages, wherein the fracking zones (50) form, which have the Frackrisse (5).
- a conventional fracking liquid containing a ceramic proppant is used for fraying. After formation of the fracture tears (5) in the fracking zone (50), formulations F1 and F2 are injected through the injection wells (2).
- the injection bores (2) are provided with packers (4), as shown by way of example in FIG.
- the formulations F1 and F2 are subsequently injected simultaneously through different perforation openings (32o, 32u) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
- the formulation F1 has the following composition:
- composition of solution A corresponds to a commercial nitrogen fertilizer: 35% by weight of urea
- the formulation F2 has the following composition:
- the injection rate when injecting the formulation F2 is two times smaller than the injection rate when injecting the formulation F1.
- the total injection rates of formulations F1 and F2 are in the range of 3 to 10 L / sec.
- a deep underground oil deposit (1) is being developed containing high viscosity petroleum with a viscosity in the range of 300 to 500 cP.
- the underground oil reservoir (1) has a dense storage rock.
- a vertical hole is drilled into the underground oil reservoir (1) which is used as the injection well (2).
- the underground Erdöllager GmbH GmbH is one or two-stage cracked, with quasi vertical Frackrisse (5) form, as shown by way of example in Figure 6.
- conventional fracking fluids containing ceramic proppant are used.
- the vertical injection well (2) is provided with a packer (4), as shown by way of example in FIG.
- the formulation F1 a 30% by weight hydrogen peroxide solution is injected into the subterranean crude oil deposit (1) through the first injection strand (6).
- the formulation F1 also contains a thickening agent and others Additives that prevent the premature reaction of hydrogen peroxide and a dilution of the formulation F1 underground.
- the thickener used is polyacrylamide. 400 m 3 of the formulation F1 are injected through the first perforation opening (32o). The total volume of the injected formulation F1 is 10 to 30% smaller than the volume of the fracking liquid used. Subsequently, 40 m 3 of water, which is thickened with polyacrylamide, are injected through the first injection strand (6).
- Formulation F2 a solution containing 95 wt .-% water and 5 wt .-% sodium permanganate (NaMn0 4 3H 2 0) injected.
- the two formulations F1 and F2 mix in Frackrissen (5) of the fracking zone (50) whereby the exothermic decomposition of hydrogen peroxide is initiated.
- the hydrogen peroxide decomposes under the formation of water vapor and oxygen, whereby temperatures of about 500 C are reached.
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Abstract
Description
Verfahren zur thermischen Behandlung einer unterirdischen Erdöllagerstätte Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung einer unterirdischen Erdöllagerstätte sowie ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus einer unterirdischen Erdöllagerstätte. The present invention relates to a process for the thermal treatment of an underground oil reservoir and to a process for the production of oil from a subterranean oil reservoir.
In natürlichen Erdöllagerstätten liegt Erdöl im Allgemeinen in den Hohlräumen poröser Speichergesteine vor, welche zur Oberfläche hin von undurchlässigen Deckschichten abgeschlossen sind. Neben Erdöl sowie Erdgas enthalten unterirdische Erdöllagerstätten darüber hinaus im Allgemeinen mehr oder weniger stark salzhaltiges Wasser. Dieses Wasser wird auch als Lagerstättenwasser oder Formationswasser bezeichnet. Bei den Hohlräumen, in denen das Erdöl vorliegt, kann es sich um sehr feine Hohlräume, Kapillaren, Poren oder dergleichen handeln. Die Hohlräume können beispielsweise einen Durchmesser von nur 1 μηη aufweisen. In natural petroleum reservoirs, petroleum is generally present in the voids of porous reservoirs which are closed to the surface by impermeable facings. In addition to crude oil and natural gas, underground oil reservoirs generally contain more or less saline water. This water is also called deposit water or formation water. In the cavities in which the petroleum is present, it may be very fine cavities, capillaries, pores or the like. The cavities may, for example, have a diameter of only 1 μm.
Zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus unterirdischen Erdöllagerstätten wird üblicherweise zunächst mindestens eine Bohrung in die unterirdische Erdöllagerstätte abgeteuft (niedergebracht). Nach dem Niederbringen der Bohrung in die unterirdische Erdöllagerstätte strömt das Erdöl im Allgemeinen zunächst aufgrund des natürlichen Eigendrucks der unterirdischen Erdöllagerstätte von selbst durch das Bohrloch an die Oberfläche. Der Eigendruck der unterirdischen Erdöllagerstätte kann beispielsweise durch in der Lagerstätte vorhandene Gase wie Methan, Ethan oder Propan hervorgerufen werden. Diese Phase der Erdölförderung wird auch als primäre Erdölförderung bezeichnet. In order to extract crude oil and / or natural gas from underground oil reservoirs, at least one well is usually first drilled (drilled) into the underground oil reservoir. After sinking the well into the subterranean oil reservoir, oil generally initially flows to the surface through the borehole due to the natural intrinsic pressure of the subsurface oil reservoir. The intrinsic pressure of the underground oil reservoir can be caused, for example, by gases present in the reservoir, such as methane, ethane or propane. This phase of oil production is also referred to as primary oil production.
Neben der primären Erdölförderung sind auch Methoden zur sekundären und tertiären Erdölförderung bekannt. Bei der sekundären und tertiären Erdölförderung werden zusätzliche Bohrungen in die unterirdische Erdöllagerstätte niedergebracht (abgeteuft). Man unterscheidet dabei im Allgemeinen zwischen sogenannten Produktionsbohrungen und sogenannten Injektionsbohrungen. Durch die Produktionsbohrungen wird Erdöl aus der unterirdischen Erdöllagerstätte an die Oberfläche gefördert. Durch die Injektionsbohrung wird ein Flutmittel in die unterirdische Erdöllagerstätte eingepresst, um den Druck der unterirdischen Erdöllagerstätte aufrecht zu erhalten oder zu erhöhen. Durch das injizierte Flutmittel wird das Erdöl durch die Hohlräume der unterirdischen Erdöllagerstätte von der Injektionsbohrung ausgehend in Richtung der Produktionsbohrungen gedrückt. Bei den sekundären und tertiären Verfahren zur Erdölförderung werden als Flutmittel beispielsweise Wasser, Wasserdampf sowie Wasser, dem Additive zugesetzt werden, eingesetzt. Darüber hinaus kommen auch Gase wie beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff als Flutmittel zum Einsatz. Um den Strom von Erdöl aus der unterirdischen Erdöllagerstätte zu steigern, werden im Allgemeinen zumindest Teilabschnitte der unterirdischen Erdöllagerstätte hydraulisch gebrochen. Hierzu werden geeignete fließfähige Formulierungen, die auch als Frackflüssigkeiten bezeichnet werden, unter hohem Druck in die unterirdische Erdöllagerstätte eingepresst. Der Druck liegt dabei üblicherweise im Bereich von 500 bis 1000 MPa. Hierdurch werden Teile der unterirdischen Erdöllagerstätte (der unterirdischen Gesteinsformation) hydraulisch gebrochen. Dieses Verfahren wird auch als hydraulic fracturing bezeichnet. Unter hydraulic fracturing (hydraulisches Brechen oder Zerklüften einer unterirdischen Erdöllagerstätte) kurz„fracken", versteht man das Eintreten eines Bruchereignisses im Umgebungsgestein einer Bohrung in einer unterirdischen Erdöllagerstätte in Folge der hydraulischen Einwirkung eines Flüssigkeits- oder Gasdrucks auf das Gestein der unterirdischen Erdöllagerstätte. Als Frackflüssigkeit sind im Stand der Technik Flüssigkeiten beschrieben, die Wasser, Gelbildner und gegebenenfalls Stützmittel wie Sand oder Proppant enthalten. Durch das Fracken wird die Permeabilität der unterirdischen Erdöllagerstätte erhöht. Hierdurch wird die Förderrate von Erdöl, das in Hohlräumen eingeschlossen ist, gesteigert. Durch die Zerklüftung der unterirdischen Erdöllagerstätte wird der Strom von Erdöl zu den Produktionsbohrungen erleichtert. Die in der Frackflüssigkeit enthaltenen Stützmittel dienen dazu, die beim Fracken gebildeten Frackrisse zu stabilisieren, so dass diese Risse nach Beendigung des Frackens offen bleiben. In addition to primary oil production methods for secondary and tertiary mineral oil production are known. In secondary and tertiary oil production, additional drilling is being drilled (sunk) into the underground oil reservoir. A distinction is generally made between so-called production wells and so-called injection wells. The production wells are used to extract oil from the underground oil reservoir to the surface. Through the injection well, a flood agent is injected into the underground oil reservoir to maintain or increase the pressure of the underground oil reservoir. The injected flooding agent forces petroleum through the cavities of the underground oil reservoir from the injection well toward the production wells. In the secondary and tertiary processes for oil production are used as flooding agents such as water, water vapor and water to which additives are added. In addition, gases such as carbon dioxide or nitrogen are also used as flooding agents. In order to increase the flow of oil from the underground oil reservoir, at least part of the underground oil reservoir is generally hydraulically fractured. For this purpose, suitable flowable formulations, which are also referred to as fracking liquids, pressed under high pressure in the underground Erdöllagerstätte. The pressure is usually in the range of 500 to 1000 MPa. As a result, parts of the underground oil reservoir (the underground rock formation) are broken hydraulically. This process is also referred to as hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing (hydraulic fracturing or fracturing of an underground oil deposit) is the occurrence of a fracture event in the surrounding rock of a well in an underground oil reservoir as a result of the hydraulic action of a liquid or gas pressure on the bedrock of the underground oil reservoir In the prior art, fluids containing water, gelling agents and, if necessary, proppants such as sand or proppant are described, which increase the permeability of the underground oil reservoir, thereby increasing the rate of delivery of petroleum trapped in cavities the underground oil reservoir facilitates the flow of petroleum to the production wells, and the proppants contained in the fracturing fluid serve to stabilize the fracture cracks formed during the fraying so that these cracks remain open after the completion of the fracking.
Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Steigerung der Förderraten von Erdöl aus einer unterirdischen Erdöllagerstätte ist die thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte. Verfahren zur thermischen Behandlung werden insbesondere in unterirdischen Erdöllagerstätten angewendet, die hochviskoses Erdöl enthalten. Darüber hinaus kommt die thermische Behandlung bei Ölschieferlagerstätten zum Einsatz. Another known method for increasing the production rates of oil from an underground oil reservoir is the thermal treatment of the underground oil reservoir. Thermal treatment processes are particularly used in underground oil reservoirs containing high viscosity petroleum. In addition, thermal treatment of oil shale deposits is used.
Hierzu werden im Allgemeinen ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel in die unterirdische Erdöllagerstätte injiziert. Der Brennstoff und das Oxidationsmittel reagieren in der unterirdischen Erdöllagerstätte exotherm unter Wärmeentwicklung. Durch die Wärmeentwicklung werden die rheologischen Eigenschaften des in der unterirdischen Erdöllagerstätte enthaltenen Erdöls modifiziert, wodurch eine Steigerung der Förderrate erreicht wird. Je nach Intensität der exothermen Reaktion ist es auch möglich, eine Pyrolyse des Erdöls bzw. der Matrix der unterirdischen Erdöllagerstätte zu bewirken. Die Pyrolyse tritt bevorzugt bei der thermischen Behandlung von Ölschieferlagerstätten auf. For this purpose, a fuel and an oxidant are generally injected into the underground oil reservoir. The fuel and the oxidizer react exothermally in the subterranean oil reservoir with evolution of heat. The heat development modifies the rheological properties of the petroleum contained in the subterranean oil reservoir, thereby increasing the production rate. Depending on the intensity of the exothermic reaction, it is also possible to effect a pyrolysis of the petroleum or the matrix of the underground Erdöllagerstätte. Pyrolysis occurs preferentially in the thermal treatment of oil shale deposits.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur thermischen Behandlung von unterirdischen Erdöllagerstätten beschrieben. Die RU 2 210 589 offenbart ein Verfahren zur thermischen Behandlung einer unterirdischen Erdöllagerstätte, bei dem eine wässrige Lösung eines Oxidationsmittels und eines Brennstoffs in die unterirdische Erdöllagerstätte injiziert wird. Anschließend wird eine Initiatorlösung injiziert, die die exotherme Reaktion zwischen Oxidationsmittel und Brennstoff initiiert. Die wässrige Lösung aus Oxidationsmittel und Brennstoff enthält dabei Ammoniumsalze von organischen oder anorganischen Säuren sowie ein Alkalihypochlorit und gegebenenfalls Salze der Salpetersäure. In the prior art, various methods for the thermal treatment of underground oil reservoirs are described. The RU 2 210 589 discloses a A method of thermal treatment of a subsurface oil reservoir wherein an aqueous solution of an oxidizer and a fuel is injected into the subterranean oil reservoir. Subsequently, an initiator solution is injected which initiates the exothermic reaction between oxidant and fuel. The aqueous solution of oxidant and fuel contains ammonium salts of organic or inorganic acids and an alkali hypochlorite and optionally salts of nitric acid.
Als Initiatorlösung wird eine wässrige Lösung von Kupfersulfat, Aluminiumchlorid oder Säuren injiziert. Die Initiatorlösung wird separat nach Injektion der wässrigen Lösung, die eine Oxidationsmittel und einen Brennstoff enthält, injiziert. Bei dem in RU 2 102 589 beschriebenen Verfahren findet die exotherme Reaktion hauptsächlich im Bohrlochinnenraum statt. Die unterirdische Erdöllagerstätte wird hierbei nur geringfügig erwärmt. Das Verfahren ist daher hauptsächlich zum Stimulieren von Bohrlöchern geeignet. Eine effiziente Erwärmung der unterirdischen Erdöllagerstätte wird durch das Verfahren gemäß RU 2 102 589 nicht erreicht. The initiator solution is an aqueous solution of copper sulfate, aluminum chloride or acids. The initiator solution is injected separately after injection of the aqueous solution containing an oxidizer and a fuel. In the process described in RU 2 102 589, the exothermic reaction takes place mainly in the borehole interior. The underground oil reservoir is heated only slightly. The method is therefore mainly suitable for stimulating boreholes. Efficient heating of the underground oil reservoir is not achieved by the method according to RU 2 102 589.
Die RU 2 401 941 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur thermischen Behandlung von unterirdischen Erdöllagerstätten. Bei diesem Verfahren werden durch zwei voneinander getrennte Injektionsstränge gleichzeitig zwei Formulierungen in die Bohrung injiziert. Die beiden Injektionsstränge werden dabei durch ein innenliegendes Rohr, das von einem außenliegenden Rohr umschlossen ist, gebildet. Das innenliegende Rohr bildet dabei den ersten Injektionsstrang. Der Ringraum zwischen innenliegendem Rohr und außenliegendem Rohr bildet dabei den zweiten Injektionsstrang. Am Ende der beiden Injektionsstränge vermischen sich die separat voneinander gleichzeitig injizierten Formulierungen in der Bohrung. The RU 2 401 941 also describes a method for the thermal treatment of underground oil deposits. In this procedure, two formulations are injected simultaneously into the well through two separate injection strands. The two injection strands are formed by an inner tube, which is enclosed by an outer tube. The inner tube forms the first injection strand. The annular space between the inner tube and the outer tube forms the second injection strand. At the end of the two injection strands, the formulations injected separately from each other at the same time mix in the bore.
Die erste Formulierung ist eine Mischung, die ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff enthält. Hierzu wird beispielsweise eine wässrige Lösung von Harnstoff und Ammoniumnitrat eingesetzt, dem gegebenenfalls weitere Additive, wie beispielsweise Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure sowie wasserlösliche Metallsalze zugegeben werden können. Die zweite Formulierung initiiert die exotherme Reaktion zwischen Oxidationsmittel und Brennstoff. Als zweite Formulierung werden in dem Verfahren der RU 2 401 941 wässrige Lösungen von Alkalimetallnitrit, Borhydrid und einer Lauge oder Natriumhydroxid und Borhydrid eingesetzt. The first formulation is a mixture containing an oxidizer and a fuel. For this purpose, for example, an aqueous solution of urea and ammonium nitrate is used, to which further additives, for example, hydrochloric acid, nitric acid or phosphoric acid and water-soluble metal salts can be added, if desired. The second formulation initiates the exothermic reaction between oxidant and fuel. As a second formulation, aqueous solutions of alkali metal nitrite, borohydride and a lye or sodium hydroxide and borohydride are used in the process of RU 2 401 941.
Bei der exothermen Reaktion im Verfahren gemäß RU 2 401 941 werden in Abhängigkeit von der Konzentration der Formulierungen Temperaturen im Bereich von 200 bis 500 °C erreicht. Im Verfahren gemäß RU 2 401 941 vermischen sich die beiden Formulierungen direkt im Bohrloch. Die exotherme Reaktion findet daher ebenfalls hauptsächlich im Bohrloch statt. Das Verfahren gemäß RU 2 401 941 ist daher vorwiegend zur Stimulierung von Produktionsbohrungen und zur Entfernung von Ablagerungen aus Produktionsbohrungen geeignet. Die unterirdische Erdöllagerstätte wird bei dem Verfahren gemäß RU 2 401 941 nur minimal erwärmt. In the exothermic reaction in the process according to RU 2 401 941, temperatures in the range of 200 to 500 ° C are reached, depending on the concentration of the formulations. In the process according to RU 2 401 941, the two formulations mix directly in the borehole. The exothermic reaction therefore also takes place mainly in the borehole. The method according to RU 2 401 941 is therefore primarily for the stimulation of production wells and for the removal of Deposits from production wells suitable. The underground oil reservoir is only minimally heated in the process according to RU 2 401 941.
Die RU 2 349 743 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur thermischen Behandlung von unterirdischen Erdöllagerstätten. Das Verfahren wird dabei bevorzugt in unterirdischen Erdöllagerstätten angewendet, die hochviskoses Erdöl enthalten. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine wässrige Wasserstoffperoxid lösung mit einer Konzentration von 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid durch eine Bohrung in die unterirdische Erdöllagerstätte injiziert. Nachfolgend wird in einem zweiten Schritt eine wässrige Lösung, die Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid enthält, in die unterirdische Erdöllagerstätte injiziert. Nach Abschluss des zweiten Verfahrensschritts vermischt sich die Wasserstoffperoxidlösung mit der wässrigen Alkalihydroxidlösung in der unterirdischen Erdöllagerstätte. Das Alkalihydroxid katalysiert die Zersetzung von Wasserstoffperoxid. Bei dieser exothermen Zersetzung werden Temperaturen im Bereich von 500 °C erreicht. Das Verfahren gemäß RU 2 349 743 hat gegenüber den vorstehend beschriebenen Verfahren den Vorteil, dass mit diesem Verfahren eine Erwärmung der unterirdischen Erdöllagerstätte möglich ist. The RU 2 349 743 also describes a method for the thermal treatment of underground oil deposits. The method is preferably used in underground oil reservoirs containing high-viscosity petroleum. For this purpose, in an initial step, an aqueous hydrogen peroxide solution is injected with a concentration of 30 wt .-% hydrogen peroxide through a hole in the underground oil reservoir. Subsequently, in a second step, an aqueous solution containing sodium hydroxide or potassium hydroxide is injected into the underground oil reservoir. Upon completion of the second process step, the hydrogen peroxide solution mixes with the aqueous alkali hydroxide solution in the underground oil reservoir. The alkali metal hydroxide catalyzes the decomposition of hydrogen peroxide. In this exothermic decomposition temperatures in the range of 500 ° C are reached. The method according to RU 2 349 743 has the advantage over the methods described above that heating of the underground oil reservoir is possible with this method.
Nachteilig an dem Verfahren gemäß RU 2 349 743 ist jedoch, dass insbesondere in dichten unterirdischen Erdöllagerstätten die Vermischung der nacheinander injizierten wässrigen Lösungen nicht sicher gewährleistet ist. Es ist schwer vorhersagbar, wie sich die wässrigen Lösungen in der unterirdischen Formation verteilen, so dass es bei dem Verfahren gemäß RU 2 349 743 zu großen Verlusten an wässriger Wasserstoffperoxidlösung bzw. wässriger Alkalihydroxidlösung kommen kann. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass eine Zersetzung der wässrigen Wasserstoffperoxidlösung bereits während der Injektion einsetzen kann. Dies liegt darin begründet, dass beide wässrigen Formulierungen nacheinander durch denselben Rohrstrang injiziert werden. However, a disadvantage of the process according to RU 2 349 743 is that, especially in dense subterranean oil reservoirs, the mixing of the successively injected aqueous solutions is not reliably ensured. It is difficult to predict how the aqueous solutions will disperse in the subterranean formation, so that large losses of aqueous hydrogen peroxide solution or aqueous alkali metal hydroxide solution may occur in the process according to RU 2 349 743. Another disadvantage of the method is that a decomposition of the aqueous hydrogen peroxide solution can already begin during the injection. This is because both aqueous formulations are successively injected through the same tubing.
Die RU 2 278 250 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur thermischen Behandlung von unterirdischen Erdöllagerstätten. Hierbei werden mindestens zwei Bohrungen in die unterirdische Erdöllagerstätte niedergebracht. Der Bereich zwischen den beiden Bohrungen wird erwärmt. In die erste Bohrung wird eine Lösung, die Wasserstoffperoxid enthält, injiziert. In die zweite Bohrung wird eine wässrige Lösung injiziert, die die exotherme Zersetzung von Wasserstoffperoxid initiiert. Als Initiatorlösung werden wässrige Lösungen, die Natriumpermanganat enthalten, verwendet. Die Wasserstoffperoxid lösung weist eine Konzentration im Bereich von 18 bis 50 Gew.-% auf. Durch das getrennte Injizieren der beiden Lösungen durch zwei Bohrungen, bewegen sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte die beiden Flutfronten aufeinander zu. Sobald sich die beiden Flutfronten in der unterirdischen Erdöllagerstätte treffen, tritt eine Vermischung der Wasserstoffperoxid lösung und der Initiatorlösung in der unterirdischen Erdöllagerstätte ein. Hierdurch wird die exotherme Zersetzung von Wasserstoffperoxid initiiert. Hierbei bilden sich Sauerstoff und Wasserdampf. Mit dem Verfahren gemäß RU 2 349 743 ist somit eine thermische Behandlung und eine deutliche Erwärmung der unterirdischen Erdöllagerstätte zwischen den zwei Bohrungen möglich. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass sich die beiden Formulierungen in der unterirdischen Erdöllagerstätte unkontrolliert verteilen. Ein Zusammentreffen der beiden Formulierungen in der unterirdischen Erdöllagerstätte zwischen den beiden Bohrungen ist somit nicht sicher gewährleistet. Dies führt zu großen Verlusten an wässriger Wasserstoffperoxidlösung und an wässriger Kaliumpermanganatlösung, da nur ein geringer Teil der beiden injizierten Formulierungen in der unterirdischen Erdöllagerstätte tatsächlich aufeinander trifft und somit zur Erwärmung der unterirdischen Erdöllagerstätte führt. The RU 2 278 250 also describes a process for the thermal treatment of underground oil deposits. Here, at least two holes are drilled in the underground oil reservoir. The area between the two holes is heated. In the first well, a solution containing hydrogen peroxide is injected. The second well is injected with an aqueous solution that initiates the exothermic decomposition of hydrogen peroxide. As the initiator solution, aqueous solutions containing sodium permanganate are used. The hydrogen peroxide solution has a concentration in the range of 18 to 50 wt .-%. By injecting the two solutions separately through two holes, the two flood fronts move towards each other in the underground oil reservoir. As soon as the two flood fronts meet in the underground oil reservoir, mixing of the hydrogen peroxide solution and the initiator solution occurs in the underground oil reservoir. As a result, the exothermic decomposition of hydrogen peroxide is initiated. This forms oxygen and water vapor. With the method according to RU 2 349 743 thus a thermal treatment and a significant warming of the underground oil reservoir between the two holes is possible. However, a disadvantage of this process is that the two formulations are distributed uncontrollably in the underground oil reservoir. A coincidence of the two formulations in the underground oil reservoir between the two holes is thus not guaranteed safe. This results in large losses of aqueous hydrogen peroxide solution and aqueous potassium permanganate solution since only a small portion of the two injected formulations in the subterranean crude oil deposit actually meet and thus result in the heating of the underground oil reservoir.
Alle vorstehend beschriebenen Verfahren zur thermischen Behandlung von unterirdischen Erdöllagerstätten haben den Nachteil, dass entweder die unterirdische Erdöllagerstätte nur minimal erwärmt wird, oder dass sich die flüssigen Formulierungen in der unterirdischen Erdöllagerstätte praktisch unkontrolliert verteilen. Die Lage und das Volumen des Bereichs, der durch thermische Behandlung erwärmt werden soll, lassen sich in einer unterirdischen Erdöllagerstätte nur sehr ungenau lokalisieren. Mit den vorstehend beschriebenen Verfahren ist es daher nicht möglich, genau vorauszusagen, in welchem Bereich der unterirdischen Erdöllagerstätte die exotherme chemische Reaktion stattfindet und welcher Bereich der unterirdischen Erdöllagerstätte durch die thermische Behandlung erwärmt wird. All the processes described above for the thermal treatment of underground oil reservoirs have the disadvantage that either the underground oil reservoir is only minimally heated or that the liquid formulations in the underground oil reservoir are distributed virtually uncontrollably. The location and volume of the area to be heated by thermal treatment can only be localized very inaccurately in an underground oil reservoir. With the methods described above, it is therefore not possible to predict exactly in which area of the underground oil reservoir the exothermic chemical reaction will take place and which area of the underground oil reservoir will be heated by the thermal treatment.
Darüber hinaus kommt es bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zu großen Verlusten der injizierten Formulierungen, das heißt die injizierten Formulierungen reagieren nicht vollständig ab sondern verbleiben in unreagiertem Zustand in der unterirdischen Erdöllagerstätte. Moreover, in the processes described above, large losses of the injected formulations occur, that is, the injected formulations do not completely react but remain unreacted in the subterranean crude oil reservoir.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur thermischen Behandlung unterirdischer Erdöllagerstätten bereitzustellen, dass die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht oder nur in vermindertem Maße aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren soll ein sicheres Vermischen und somit ein möglichst vollständiges Abreagieren der eingesetzten Formulierungen gewährleisten. Der Bereich der unterirdischen Erdöllagerstätte, der bei der thermischen Behandlung erwärmt wird, soll möglichst genau vorhersagbar und kontrollierbar sein. Ein vorzeitiges Einsetzten der exothermen Reaktion an der Oberfläche der unterirdischen Erdöllagerstätte bzw. in der Bohrung, die in die unterirdische Erdöllagerstätte niedergebracht ist, soll sicher verhindert werden. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur thermischen Behandlung einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), die Frackrisse (5) aufweist und in die mindestens eine Injektionsbohrung (2) niedergebracht ist, wobei die Injektionsbohrung (2) Perforationsöffnungen (32o) und Perforationsöffnungen (32u) und zwei voneinander getrennte Injektionsstränge (6,9) umfasst, wobei der erste Injektionsstrang (6) über die Perforationsöffnungen (32u) und der zweite Injektionsstrang (9) über die Perforationsöffnungen (32o) in Verbindung zu den Frackrissen (5) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) stehen, wobei zwei Formulierungen F1 und F2 (7,8) getrennt voneinander durch die zwei Injektionsstränge (6,9) durch die Perforationsöffnungen (32o, 32u) in die Frackrisse (5) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) injiziert werden und sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) miteinander vermischen und eine exotherme Reaktion eingehen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), die Frackrisse (5) aufweist und in die mindestens eine Injektionsbohrung (2) sowie mindestens eine Produktionsbohrung (15) niedergebracht sind, wobei die Injektionsbohrung (2) Perforationsöffnungen (32o) und Perforationsöffnungen (32u) und zwei voneinander getrennte Injektionsstränge (6,9) umfasst, The present invention is therefore based on the object to provide a method for the thermal treatment of underground oil deposits that the disadvantages of the prior art described above, or not only to a reduced extent. The process according to the invention is intended to ensure reliable mixing and thus the most complete possible reaction of the formulations used. The area of underground oil reservoir, which is heated during the thermal treatment, should be as accurately predictable and controllable. Premature use of the exothermic reaction at the surface of the underground oil reservoir or in the well, which is brought down into the underground Erdöllagerstätte should be reliably prevented. This object is achieved by a method for thermal treatment of an underground oil reservoir (1), the Frackrisse (5) and in which at least one injection well (2) is drilled, said injection well (2) perforation (32o) and perforation openings (32u) and two separate injection strands (6, 9), wherein the first injection strand (6) passes through the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the fracture tears (5) of the underground oil reservoir ( 1), wherein two formulations F1 and F2 (7,8) are injected separately through the two injection strands (6,9) through the perforation openings (32o, 32u) into the fracture cracks (5) of the underground oil reservoir (1) in the underground oil reservoir (1) mix together and enter an exothermic reaction. The subject of the present invention is also a process for the extraction of crude oil from an underground oil reservoir (1) which has tail cracks (5) and into which at least one injection well (2) and at least one production well (15) are drilled, the injection well (2 ) Comprises perforation openings (32o) and perforation openings (32u) and two separate injection strands (6,9),
wobei der erste Injektionsstrang (6) über die Perforationsöffnungen (32u) und der zweite Injektionsstrang (9) über die Perforationsöffnungen (32o) in Verbindung zu den Frackrissen (5) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) stehen, umfassend die Schritte a) thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), wobei zwei Formulierungen F1 und F2 (7,8) getrennt voneinander durch die zwei Injektionsstränge (6,9) durch die Perforationsöffnungen (32o, 32u) in die Frackrisse (5) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) injiziert werden und sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) miteinander vermischen und eine exotherme Reaktion eingehen. b) Injizieren eines Flutmittels (1 1 ) durch die mindestens eine Injektionsbohrung (2) und Entnahme von Erdöl aus mindestens einer Produktionsbohrung (15). Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Behandlung einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) kann prinzipiell in allen unterirdischen Lagerstätten angewendet werden, die Erdöl enthalten. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch in unkonventionellen unterirdischen Erdöllagerstätten (1 ) angewendet. Unter unkonventionellen unterirdischen Erdöllagerstätten (1 ) werden erfindungsgemäß Lagerstätten verstanden, die eine dichte Lagerstättenmatrix aufweisen und/oder Erdöl mit einer hohen Viskosität enthalten. Unkonventionelle unterirdische Erdöllagerstätten (1 ) sind beispielsweise Shale-Öl-Lagerstätten, Bitumenlagerstätten, Schweröllagerstätten oder Öl-Schiefer-Lagerstätten. Die unkonventionellen unterirdischen Erdöllagerstätten (1 ) weisen dabei im Allgemeinen, vor Durchführung des Frack-Verfahrens, eine Permeabilität von weniger als 10 mD auf. Die Viskosität des Erdöls liegt im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 10 000 mPas. Die Viskosität der Bitumen kann weit über 10 000 mPas liegen. In unkonventionellen Shale-Öl- Lagerstätten ist die Ölförderung nur nach massiver thermischer Behandlung des Lagerstättengesteins (Pyrolyse) möglich. wherein the first injection strand (6) via the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the Frackrissen (5) of the underground Erdöllagerstätte (1), comprising the steps a) thermal treatment of underground oil reservoir (1), wherein two formulations F1 and F2 (7,8) are injected separately through the two injection strands (6,9) through the perforation openings (32o, 32u) into the fracture cracks (5) of the underground oil reservoir (1) and mix in the underground oil reservoir (1) with each other and enter into an exothermic reaction. b) injecting a flooding agent (1 1) through the at least one injection well (2) and removal of petroleum from at least one production well (15). The inventive method for thermal treatment of an underground oil reservoir (1) can be used in principle in all underground deposits containing petroleum. However, the process according to the invention is preferably used in unconventional underground oil reservoirs (1). According to the invention, unconventional underground oil reservoirs (1) are understood as meaning reservoirs which have a dense reservoir matrix and / or contain oil with a high viscosity. Unconventional underground oil reservoirs (1) are, for example, shale-oil deposits, bitumen deposits, Heavy oil deposits or oil-shale deposits. The unconventional underground oil reservoirs (1) generally have a permeability of less than 10 mD before the fracking process is carried out. The viscosity of the petroleum is generally in the range of 10 to 10,000 mPas. The viscosity of the bitumen can be well over 10,000 mPas. In unconventional shale-oil deposits, oil production is only possible after massive thermal treatment of the reservoir rock (pyrolysis).
Die Risse (5) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) werden bevorzugt durch ein Frack-Verfahren erzeugt. Die mit diesem Frack-Verfahren erzeugten Risse (5) werden auch als Frackrisse (5) bezeichnet. Geeignete Frack-Verfahren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Bei konventionellen Frack-Verfahren zur Bildung von Frackrissen (5) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), wird üblicherweise eine Frackflüssigkeit, die ein Stützmittel enthalten kann, mit hohem Druck in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) eingepresst. Hierdurch werden in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) Frackrisse (5) gebildet. The cracks (5) in the underground oil reservoir (1) are preferably produced by a fracking process. The cracks (5) generated by this fracking process are also referred to as fracking cracks (5). Suitable fracking processes are known in principle to the person skilled in the art. In conventional fracking process to form fracking cracks (5) in the underground oil reservoir (1), usually a fracking liquid, which may contain a proppant, at high pressure in the underground Erdöllagerstätte (1) is pressed. As a result, fracture cracks (5) are formed in the underground oil reservoir (1).
Als Frackflüssigkeit kommt hierbei häufig Wasser zum Einsatz, dem gegebenenfalls weitere Additive wie Verdickungsmittel zugesetzt werden. Dieses Verfahren wird auch als „hydraulic fracturing" bezeichnet. Bei diesem Verfahren werden die gebildeten Frackrisse (5) sowie die Lagerstättenmatrix mit Wasser kontaminiert. Dies kann zum Aufquellen von Tongesteinen und Tonpartikeln in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Lagerstättenmatrix, das heißt das Umgebungsgestein, aus tonhaltigen Gesteinen besteht. Frequently, water is used as the fracking fluid, to which other additives such as thickening agents are optionally added. This process is also referred to as "hydraulic fracturing." In this process, the fracture cracks (5) formed and the deposit matrix are contaminated with water, leading to swelling of clay rocks and clay particles in the underground oil reservoir (1) Case, if the deposit matrix, that is the surrounding rock, consists of clay-containing rocks.
Insbesondere bei der Entwicklung von unkonventionellen unterirdischen Erdöllagerstätten (1 ) ist dieser Effekt sehr nachteilig, da die unkonventionellen unterirdischen Erdöllagerstätten (1 ), wie vorstehend beschrieben, ohnehin eine geringe Permeabilität aufweisen und/oder Erdöl mit einer hohen Viskosität enthalten. In particular, in the development of unconventional underground oil deposits (1), this effect is very disadvantageous, since the unconventional underground oil deposits (1), as described above, in any case have low permeability and / or high-viscosity petroleum.
Das Verfahren, mit dem die Frackrisse (5) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) gebildet werden, ist nicht erfindungswesentlich. Neben dem vorstehend beschriebenen hydraulic fracturing, können auch weitere Frack-Verfahren zum Einsatz kommen, die zur Ausbildung von Frackrissen (5) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) geeignet sind. The method by which the fracture cracks (5) are formed in the underground oil reservoir (1) is not essential to the invention. In addition to the hydraulic fracturing described above, it is also possible to use further fracking methods which are suitable for forming fracking cracks (5) in the underground oil reservoir (1).
Figur 1 zeigt exemplarisch den Zustand einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), in der durch ein Frack-Verfahren eine Frackzone (50) erzeugt wurde, die Frackrisse (5) aufweist. Figur 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ). In die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) wurde eine vertikale Injektionsbohrung (2) niedergebracht. Ein Bohrlochabschnitt wurde hierbei perforiert, um die Perforationsöffnungen (3) zu erzeugen. Die Perforationsöffnungen (3) wurden durch an sich bekannte Verfahren hergestellt. Bevorzugt kommt hierbei die Kugelperforation zum Einsatz, wie sie beispielsweise in der RU 2 358 100 beschrieben, ist. FIG. 1 shows, by way of example, the condition of an underground oil reservoir (1) in which a fracking zone (50) has been produced by a fracking process and has fracking cracks (5). Figure 1 shows a vertical section through the underground Erdöllagerstätte (1). A vertical injection well (2) was drilled into the subterranean crude oil deposit (1). A borehole section was perforated, to create the perforation openings (3). The perforation openings (3) were produced by methods known per se. The ball perforation is preferably used here, as described, for example, in RU 2 358 100.
Nachfolgend wurde in die Injektionsbohrung (2) ein Injektionsstrang (nicht gezeigt) niedergebracht, der zur Oberfläche hin mit einem Packer (4) abgedichtet wurde. Nachfolgend wurde eine Frackflüssigkeit unter hohem Druck in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) eingeleitet, um die Frackzone (50) zu erzeugen, die die Frackrisse (5) enthält. Subsequently, an injection string (not shown) was drilled in the injection well (2), which was sealed to the surface with a packer (4). Subsequently, a high pressure fracking liquid was introduced into the underground oil reservoir (1) to produce the fraying zone (50) containing the fracture tears (5).
Geeignete Frackflüssigkeiten sowie Frack- Verfahren sind beispielsweise in der WO 2008/106695 und der US 7 213 651 beschrieben. Die räumliche Ausdehnung der Frackzone (50) hängt stark von den geologischen Gegebenheiten der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) ab. Darüber hinaus hängt die räumliche Ausdehnung der Frackzone (50) vom aufgewendeten Druck und der Dauer des Frack-Verfahrens ab. Die Frackzone (50) hat im Allgemeinen eine radiale Ausdehnung im Bereich von 10 bis 200 m, bevorzugt im Bereich von 15 bis 150 m und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 70 m, jeweils gemessen von der Injektionsbohrung (2) im Bereich der Perforationsöffnungen (3). Suitable fracking liquids and fracking processes are described, for example, in WO 2008/106695 and US Pat. No. 7,213,651. The spatial extent of the fracking zone (50) depends strongly on the geological conditions of the underground oil reservoir (1). In addition, the spatial extent of the fracking zone (50) depends on the applied pressure and the duration of the fracking process. The fracking zone (50) generally has a radial extent in the range of 10 to 200 m, preferably in the range of 15 to 150 m and particularly preferably in the range of 20 to 70 m, in each case measured from the injection bore (2) in the region of the perforation openings (3).
Figur 1 a) zeigt dabei den Zustand der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) nach der Durchführung eines einstufigen Frack-Verfahrens. Figur 1 b) zeigt den Zustand der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) nach Durchführung eines zweistufigen Frack-Verfahrens. Hierzu wurden zunächst die Perforationsöffnungen (3) im unteren Bereich der Injektionsbohrung (2) erzeugt und nachfolgend der an die Perforationsöffnungen (3) im unteren Bereich angrenzende Teil der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) gefrackt. Nachfolgend wurden im darüber liegenden Teil der Injektionsbohrung (2) weitere Perforationsöffnungen (3) erzeugt und der daran angrenzende Bereich der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) gefrackt. Figure 1 a) shows the state of the underground Erdöllagerstätte (1) after the implementation of a single-stage fracking process. Figure 1 b) shows the state of the underground Erdöllagerstätte (1) after carrying out a two-stage fracking process. For this purpose, initially the perforation openings (3) were produced in the lower region of the injection bore (2) and subsequently the part of the underground oil reservoir (1) adjoining the perforation openings (3) in the lower area was scrapped. Subsequently, in the overlying part of the injection well (2) further perforation openings (3) were generated and the adjoining region of the underground Erdöllagerstätte (1) was cracked.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) mindestens eine Injektionsbohrung (2) niedergebracht. Der Begriff „mindestens eine Injektionsbohrung (2)" umfasst erfindungsgemäß sowohl genau eine Injektionsbohrung (2) als auch zwei oder mehrere Injektionsbohrungen (2). Die Begriffe„mindestens eine Injektionsbohrung (2)" und „eine Injektionsbohrung (2)" werden erfindungsgemäß synonym gebraucht. Die Injektionsbohrung (2) umfasst erfindungsgemäß Perforationsöffnungen (32o) und Perforationsöffnungen (32u) und zwei voneinander getrennte Injektionsstränge (6, 9). Die Injektionsstränge (6, 9) sind in der Injektionsbohrung (2) voneinander getrennt, das heißt dass der erste Injektionsstrang (6) und der zweite Injektionsstrang (9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) keine hydrodynamische Verbindung zueinander aufweisen. Hierdurch wird ein Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in der Injektionsbohrung (IB) und somit das Eintreten der exothermen Reaktion zwischen den Formulierungen F1 und F2 (7, 8) innerhalb der Injektionsbohrung (2) sicher verhindert. Unter dem Begriff „keine hydrodynamische Verbindung" wird erfindungsgemäß verstanden, dass zwischen den beiden Injektionssträngen (6, 9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) keine Flüssigkeiten, insbesondere keine Formulierungen F1 und F2 (7, 8) ausgetauscht werden können. Hierzu werden die beiden Injektionsstränge (6, 9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) gegeneinander abgedichtet. Hierzu wird im Allgemeinen mindestens ein Packer (4) eingesetzt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem der erste Injektionsstrang (6) und der zweite Injektionsstrang (9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) keine hydrodynamische Verbindung zueinander aufweisen. In the process according to the invention, at least one injection well (2) is drilled into the subterranean crude oil deposit (1). The term "at least one injection well (2)" according to the invention comprises both exactly one injection well (2) and two or more injection wells (2). The terms "at least one injection well (2)" and "one injection well (2)" are synonymous according to the invention According to the invention, the injection bore (2) comprises perforation openings (32o) and perforation openings (32u) and two injection strands (6, 9) separated from one another. The injection strands (6, 9) are separated from one another in the injection bore (2), that is to say that the first injection strand (6) and the second injection strand (9) have no hydrodynamic connection to one another within the injection bore (2). This reliably prevents mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) in the injection well (IB) and thus the occurrence of the exothermic reaction between the formulations F1 and F2 (7, 8) within the injection well (2). The term "no hydrodynamic compound" is understood according to the invention to mean that no liquids, in particular no formulations F1 and F2 (7, 8), can be exchanged between the two injection strands (6, 9) within the injection well (2) Injection strands (6, 9) within the injection bore (2) are sealed off from one another for this purpose In general, at least one packer (4) is used as the subject of the present invention. 9) within the injection bore (2) have no hydrodynamic connection to one another.
Der erste Injektionsstrang (6) weist eine hydrodynamische Verbindung zu den Perforationsöffnungen (32u) auf. Der zweite Injektionsstrang (9) weist eine hydrodynamische Verbindung zu den Perforationsöffnungen (32o) auf. Dies ermöglicht das Einleiten der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) über die Injektionsstränge (6, 9) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50). Unter„hydrodynamischer Verbindung" wird erfindungsgemäß verstanden, dass über diese Verbindungen Flüssigkeiten ausgetauscht werden können, insbesondere die Formulierungen F1 und F2 (7, 8). Der Injektionsstrang (6) wird erfindungsgemäß auch als erster Injektionsstrang (6) bezeichnet. Der Injektionsstrang (9) wird erfindungsgemäß auch als zweiter Injektionsstrang (9) bezeichnet. The first injection strand (6) has a hydrodynamic connection to the perforation openings (32u). The second injection strand (9) has a hydrodynamic connection to the perforation openings (32o). This allows the introduction of the formulations F1 and F2 (7, 8) via the injection strands (6, 9) in the Frackrisse (5) of the fracking zone (50). The term "hydrodynamic compound" is understood according to the invention to mean that liquids can be exchanged via these compounds, in particular the formulations F1 and F2 (7, 8) ) is also referred to as the second injection strand (9) according to the invention.
Die Formulierung F1 (7) kann durch den ersten Injektionsstrang (6) oder durch den zweiten Injektionsstrang (9) injiziert werden. Gleiches gilt für die Formulierung F2 (8), die ebenfalls durch den ersten Injektionsstrang (6) oder durch den zweiten Injektionsstrang (9) injiziert werden kann. Erfindungsgemäß ist es wesentlich, dass die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) getrennt voneinander in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert werden. In einer Ausführungsform wird die Formulierung F1 (7) durch den ersten Injektionsstrang (6) injiziert und die Formulierung F2 (8) durch den zweiten Injektionsstrang (9) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. In einer weiteren Ausführungsform wird die Formulierung F1 (7) durch den zweiten Injektionsstrang (9) und die Formulierung F2 (8) durch den ersten Injektionsstrang (6) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. Die Perforationsöffnungen (32o) und die Perforationsöffnungen (32u) stehen über die Frackrisse (5) der Frackzone (50) in einer hydrodynamischen Verbindung. Hierdurch wird es möglich, dass sich die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) über die Frackrisse (5) in der Frackzone (50) miteinander vermischen und eine exotherme Reaktion eingehen. Trotz der hydrodynamischen Verbindung zwischen den Perforationsöffnungen (32o) und (32u) über die Frackrisse (5) wird ein Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in der Injektionsbohrung (2) sicher verhindert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) unter Druck über die Injektionsstränge (6, 9) injiziert werden. Der Druck innerhalb der Injektionsstränge (6, 9) verhindert somit, dass die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) aus den Frackrissen (5) der Frackzone (50) in die Injektionsstränge (6, 9) der Injektionsbohrung (2) gelangen. The formulation F1 (7) may be injected through the first injection string (6) or through the second injection string (9). The same applies to the formulation F2 (8), which can also be injected through the first injection strand (6) or through the second injection strand (9). According to the invention, it is essential that the formulations F1 and F2 (7, 8) are injected separately into the tailings cracks (5) of the fraying zone (50). In one embodiment, the formulation F1 (7) is injected through the first injection string (6) and the formulation F2 (8) is injected through the second injection string (9) into the dressing cracks (5) of the fraying zone (50). In another embodiment, the formulation F1 (7) is injected through the second injection strand (9) and the formulation F2 (8) through the first injection strand (6) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50). The perforation openings (32o) and the perforation openings (32u) are in a hydrodynamic connection via the fracking cracks (5) of the fraying zone (50). This makes it possible that the formulations F1 and F2 (7, 8) via the Frackrisse (5) in the fracking zone (50) mix together and enter into an exothermic reaction. Despite the hydrodynamic connection between the perforation openings (32o) and (32u) via the fracking cracks (5), mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) in the injection well (2) is reliably prevented. This is achieved by injecting the formulations F1 and F2 (7, 8) under pressure via the injection strands (6, 9). The pressure within the injection strands (6, 9) thus prevents the formulations F1 and F2 (7, 8) from the fracking cracks (5) of the fraying zone (50) from entering the injection strands (6, 9) of the injection well (2).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem der erste Injektionsstrang (6) und der zweite Injektionsstrang (9) über die Frackrisse (5) einer Frackzone (50) eine hydrodynamische Verbindung zueinander aufweisen. The present invention thus also relates to a method in which the first injection strand (6) and the second injection strand (9) have a hydrodynamic connection to one another via the tailings cracks (5) of a fraying zone (50).
Als Injektionsstränge (6, 9) werden üblicherweise zwei getrennte Rohrstränge eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Injektionsbohrung (2) ein innenliegendes Rohr, das als erster Injektionsstrang (6) fungiert und ein außenliegendes Rohr, das das innenliegende Rohr umschließt. Der Ringraum zwischen der Außenwand des innenliegenden Rohres und die Innenwand des außenliegenden Rohres bildet hierbei bevorzugt den zweiten Injektionsstrang (9). As injection strands (6, 9) usually two separate pipe strands are used. In a preferred embodiment, the injection well (2) comprises an inner tube that acts as a first injection string (6) and an outboard tube that encloses the inner tube. The annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube preferably forms the second injection strand (9).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Injektionsbohrung (2) ein innenliegendes Rohr und ein außenliegendes Rohr, das das innenliegende Rohr umschließt, umfasst, wobei das innenliegende Rohr als erster Injektionsstrang (6) fungiert und der Ringraum zwischen der Außenwand des innenliegenden Rohrs und der Innenwand des außenliegenden Rohrs als zweiter Injektionsstrang (9) fungiert. The subject of the present invention is therefore also a method in which the injection bore (2) comprises an inner tube and an outer tube enclosing the inner tube, wherein the inner tube acts as the first injection strand (6) and the annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube functions as a second injection string (9).
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Injektionsbohrung (2) ist exemplarisch in Figur 2 dargestellt. A preferred embodiment of the injection bore (2) is shown by way of example in FIG.
Figur 2a) zeigt den Ausschnitt eines vertikalen Schnitts durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) im Bereich der Frackzone (50). Die Injektionsbohrung (2) umfasst dabei ein innenliegendes Rohr, das als erster Injektionsstrang (6) fungiert und ein außenliegendes Rohr, das das innenliegende Rohr umschließt. Der zweite Injektionsstrang (9) wird hierbei durch den Ringraum zwischen Außenwand des innenliegenden Rohres und Innenwand des außenliegenden Rohres gebildet. FIG. 2a) shows the section of a vertical section through the underground oil reservoir (1) in the region of the fracking zone (50). In this case, the injection bore (2) comprises an inner tube which acts as the first injection strand (6) and an outer tube which encloses the inner tube. The second injection strand (9) is in this case formed by the annular space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube.
Die Injektionsbohrung (2) weist Perforationsöffnungen (31 ), (32o) und (32u) auf. Diese Perforationsöffnungen entsprechen den Perforationsöffnungen (3) wie in Figur 1 a) dargestellt. In Figur 2a) sind zwei Packer (4) in der Injektionsbohrung (2) vorhanden, die den ersten Injektionsstrang (6) gegenüber dem zweiten Injektionsstrang (9) abdichten. Durch die beiden Packer (4) wird die hydrodynamische Verbindung zwischen den beiden Injektionssträngen (6, 9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) unterbrochen. Durch den ersten Injektionsstrang (6) wird die Formulierung F1 (7) durch die Perforationsöffnung (32u) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. Die Fließrichtung der Formulierung F1 (7) ist in Figur 2a) durch Pfeile gekennzeichnet. The injection bore (2) has perforation openings (31), (32o) and (32u). These perforation openings correspond to the perforation openings (3) as in FIG. 1 a). shown. In FIG. 2a) there are two packers (4) in the injection bore (2) which seal the first injection strand (6) with respect to the second injection strand (9). The two packers (4) interrupt the hydrodynamic connection between the two injection strands (6, 9) within the injection bore (2). Through the first injection strand (6), the formulation F1 (7) is injected through the perforation opening (32u) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50). The flow direction of formulation F1 (7) is indicated by arrows in FIG. 2a).
Durch den Ringraum, der als zweiter Injektionsstrang (9) dient, wird in Figur 2a) die Formulierung F2 (8) durch die Perforationsöffnung (32o) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. Die Fließrichtung der Formulierung F2 (8) ist in Figur 2 a) durch Pfeile gekennzeichnet. Die beiden Packer (4) kapseln die Perforationsöffnung (31 ) vom ersten und zweiten Injektionsstrang (6, 9) ab. Durch die abgekapselten Perforationsöffnung (31 ) können somit keine Flüssigkeiten aus der Injektionsbohrung (2) in die Frackrisse (5) austreten. The formulation F2 (8) is injected through the perforation opening (32o) into the fracking cracks (5) of the fracking zone (50) through the annular space serving as the second injection strand (9) in FIG. 2a). The flow direction of formulation F2 (8) is indicated by arrows in FIG. 2 a). The two packers (4) encapsulate the perforation opening (31) from the first and second injection strand (6, 9). Thus, no liquids can escape from the injection bore (2) into the fracking cracks (5) through the encapsulated perforation opening (31).
In Figur 2b) ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. In dieser Ausführungsform ist lediglich ein Packer (4) in der Injektionsbohrung (2) vorhanden um die hydrodynamische Verbindung zwischen den Injektionssträngen (6, 9) zu unterbrechen. FIG. 2b) shows a further embodiment of the method according to the invention. In this embodiment, only one packer (4) is present in the injection bore (2) to interrupt the hydrodynamic connection between the injection strands (6, 9).
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem die Frackrisse (5) der Frackzone (50) durch ein zweistufiges Frack-Verfahren erzeugt wurden. Figur 3 zeigt den Ausschnitt eines vertikalen Schnitts der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) im Bereich der Frackzone (50). Das Frack-Verfahren wurde dabei, wie zu Figur 1 b) beschrieben, zweistufig durchgeführt. Demgemäß weist die Injektionsbohrung (2) zwei voneinander beabstandete Perforationsöffnungen (32o), (32u) auf. In dieser Ausführungsform wird ein Packer (4) in den nicht perforierten Bereich zwischen den Perforationsöffnungen (32o) und (32u) gesetzt, um die hydrodynamische Kommunikation zwischen dem ersten Injektionsstrang (6) und dem zweiten Injektionsstrang (9) zu unterbrechen. FIG. 3 shows a further embodiment of the process according to the invention, in which the fracture cracks (5) of the fraying zone (50) were produced by a two-stage fracking process. FIG. 3 shows the section of a vertical section of the underground oil reservoir (1) in the region of the fracking zone (50). The fracking process was carried out in two stages, as described for FIG. 1 b). Accordingly, the injection bore (2) has two spaced-apart perforation openings (32o), (32u). In this embodiment, a packer (4) is placed in the non-perforated area between the perforations (32o) and (32u) to interrupt the hydrodynamic communication between the first injection string (6) and the second injection string (9).
Der Abstand zwischen den Perforationsöffnungen (32o) und (32u) liegt im Allgemeinen im Bereich von 5 bis 100 m, bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 m und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 m. The distance between the perforation openings (32o) and (32u) is generally in the range of 5 to 100 m, preferably in the range of 5 to 50 m and particularly preferably in the range of 10 to 30 m.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Perforationsöffnungen (32o) und die Perforationsöffnungen (32u) einen Abstand zueinander aufweisen, der im Bereich von 5 bis 100 m liegt. The subject matter of the present invention is thus also a method in which the perforation openings (32o) and the perforation openings (32u) are at a distance from each other which is in the range of 5 to 100 m.
Das Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) findet in den Frackrissen (5) der Frackzone (50) statt. Nach dem Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) beginnt eine chemische exotherme Reaktion zwischen den beiden Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in den Frackrissen (5) der Frackzone (50). The mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) takes place in the fracking cracks (5) of the fracking zone (50). After mixing the formulations F1 and F2 (7, 8) begins a chemical exothermic reaction between the two formulations F1 and F2 (7, 8) in Frackrissen (5) of the fracking zone (50).
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in der Frackzone (50) sicher gewährleistet. Die Verluste der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) werden durch das erfindungsgemäße Verfahren minimiert. Durch die Lage und den Abstand der Perforationsöffnungen (32o, 32u) lässt sich der Bereich, in dem die exotherme Reaktion stattfindet und der folglich erwärmt wird, genau vorhersagen. The inventive method ensures the mixing of the formulations F1 and F2 (7, 8) in the fracking zone (50). The losses of the formulations F1 and F2 (7, 8) are minimized by the method according to the invention. The location and spacing of the perforations (32o, 32u) accurately predicts the area where the exothermic reaction takes place, which is consequently heated.
Der Zustand nach Einsetzen der exothermen Reaktion ist exemplarisch in Figur 4a) dargestellt. Nach Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in den Frackrissen (5) in der Frackzone (50) setzt die exotherme Reaktion zwischen den beiden Formulierungen F1 und F2 (7, 8) ein. Die Fließrichtung der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) ist in Figur 4a) durch Pfeile gekennzeichnet. Bei der exothermen Reaktion zwischen den Formulierungen F1 und F2 (7, 8) werden im Allgemeinen erwärmte Zonen (10) erzeugt. Die Temperatur der erwärmten Zonen (10) liegt dabei im Allgemeinen im Bereich zwischen 80 °C und 1200 °C. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) in den Frackrissen (5) der Frackzone (50) vermischen und eine exotherme Reaktion eingehen, wodurch sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine erwärmte Zone (10) ausbildet. Bevorzugt wird das Verfahren zur thermischen Behandlung so durchgeführt, dass die erwärmte Zone (10) nach Durchführung der thermischen Behandlung eine Temperatur von mindestens 150 °C, bevorzugt mindestens 200 °C und insbesondere bevorzugt mindestens 300 °C aufweist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Temperatur der erwärmten Zone (10) eine Temperatur im Bereich von 80 bis 1200°C, bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 800 °C aufweist. Durch die thermische Behandlung und dem Temperaturanstieg durch die exotherme Reaktion werden die in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) vorhandenen Frackrisse (5) saniert. The state after onset of the exothermic reaction is shown by way of example in FIG. 4a). After mixing the formulations F1 and F2 (7, 8) in the fracking cracks (5) in the fracking zone (50), the exothermic reaction between the two formulations F1 and F2 (7, 8) begins. The flow direction of the formulations F1 and F2 (7, 8) is indicated by arrows in FIG. 4a). In the exothermic reaction between formulations F1 and F2 (Figs. 7, 8) heated zones (10) are generally produced. The temperature of the heated zones (10) is generally in the range between 80 ° C and 1200 ° C. The present invention thus also provides a process in which the formulations F1 and F2 (7, 8) in the fracking cracks (5) of the fraying zone (50) mix and undergo an exothermic reaction, whereby in the underground oil reservoir (1) heated zone (10) is formed. Preferably, the thermal treatment process is carried out so that the heated zone (10) after carrying out the thermal treatment has a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 200 ° C and particularly preferably at least 300 ° C. The subject matter of the present invention is therefore also a method in which the temperature of the heated zone (10) has a temperature in the range from 80 to 1200 ° C., preferably in the range from 100 to 1000 ° C. and more preferably in the range from 150 to 800 ° C has. Due to the thermal treatment and the temperature increase due to the exothermic reaction, the fracture cracks (5) present in the underground oil reservoir (1) are remediated.
Nach der Durchführung eines Frack-Verfahrens, sind die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) und insbesondere die im Frack-Verfahren erzeugten Frackrisse (5) stark mit Wasser kontaminiert. Durch die thermische Behandlung (den Temperaturanstieg) in der erwärmten Zone (10) wird das Wasser in den Frackrissen (5) erwärmt oder sogar verdampft. Hierdurch wird die Mobilität des in den Frackrissen (5) enthaltenen Wassers gesteigert, im Fall des Verdampfens wird das Wasser aus den Frackrissen (5) sogar entfernt. Additive, die der zur Erzeugung der Frackrisse (5) verwendeten Frackflüssigkeiten zugesetzt wurden, wie beispielsweise Verdickungsmittel, werden bei der thermischen Behandlung zerstört. After conducting a fracking process, the subterranean crude oil deposit (1) and especially the tailings cracks (5) produced in the fraying process are heavily contaminated with water. By the thermal treatment (the temperature rise) in the heated zone (10), the water in the Frackrissen (5) heated or even evaporated. This increases the mobility of the water contained in the Frackrissen (5), in the case of evaporation, the water from Frackrissen (5) even removed. Additives which have been added to the fracking liquids used to form the fracking cracks (5), such as thickening agents, are destroyed during the thermal treatment.
Für den Fall, dass zur Erzeugung der Frackrisse (5) eine wässrige Frackflüssigkeit, die Verdickungsmittel (gelbildende Additive) enthalten, eingesetzt wurde, nimmt die Viskosität der Frackflüssigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Behandlung ab. Dieses Phänomen wird auch als„Gelbrechen" bezeichnet. Für den Fall, dass die erwärmte Zone (10) nach Durchführung der thermischen Behandlung Temperaturen von > 100 °C, beispielsweise Temperaturen im Bereich von 150 bis 1200 °C aufweist, wird die Frackflüssigkeit verdampft. Die in der Frackflüssigkeit enthaltenen Verdickungsmittel werden dabei thermisch zersetzt. In the event that an aqueous fracking liquid containing thickening agents (gel-forming additives) was used to produce the fracking cracks (5), the viscosity of the fracking liquor decreases by the thermal treatment process according to the invention. This phenomenon is also referred to as "yellow rake." In the event that the heated zone (10) after carrying out the thermal treatment temperatures> 100 ° C, for example temperatures in the range of 150 to 1200 ° C, the Frackflüssigkeit is evaporated. The thickening agents contained in the fracking liquid are thermally decomposed.
Die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) können gleichzeitig oder zeitlich versetzt, das heißt nacheinander in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) gleichzeitig in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. The formulations F1 and F2 (7, 8) can be simultaneously or temporally offset, that is, injected one after the other into the fracture tears (5) of the fraying zone (50). In a preferred embodiment, the formulations F1 and F2 (7, 8) are injected simultaneously into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
Die Dauer des Injizierens der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) kann für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Tag bis 1 Jahr durchgeführt werden. Im Allgemeinen beträgt die Zeitdauer des Injizierens der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) 1 Woche bis 9 Monate, bevorzugt 1 Woche bis 6 Monate. Durch den kontinuierlichen Zufluss der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) durch die Perforationsöffnungen (32o, 32u) wird die exotherme Reaktion in den Frackrissen (5) in der Frackzone (50) aufrecht erhalten. Durch die Ausbildung der erwärmten Zone (10) ändern sich die rheologischen Eigenschaften der in den Frackrissen (5) enthaltenen Flüssigkeiten. Durch das kontinuierliche injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) können hierbei die in den Frackrissen (5) enthaltenen Flüssigkeiten auch durch die Formulierungen F1 und F2 (7, 8) verdrängt werden. Beim kontinuierlichen Injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) dehnt sich die erwärmte Zone (10) kontinuierlich aus. Hierdurch werden gasförmige Produkte der Reaktion zwischen den Formulierungen F1 und F2 in die Lagerstätte eingepresst. In diesem Fall tritt eine kombinierte Wirkung auf die Lagerstätte durch Gasfluten und Wärmeeintragung ein. The duration of injection of formulations F1 and F2 (7, 8) may be carried out for a period of time ranging from 1 day to 1 year. In general, the duration of injection of formulations F1 and F2 (7, 8) is 1 week to 9 months, preferably 1 week to 6 months. Due to the continuous inflow of the formulations F1 and F2 (7, 8) through the perforation openings (32o, 32u), the exothermic reaction in the fracking cracks (5) in the fracking zone (50) is maintained. The formation of the heated zone (10) changes the rheological properties of the fluids contained in the fracture cracks (5). By continuously injecting the formulations F1 and F2 (7, 8), the liquids contained in the fracking cracks (5) can also be displaced by the formulations F1 and F2 (7, 8). Continuously injecting the formulations F1 and F2 (Figs. 7, 8), the heated zone (10) expands continuously. As a result, gaseous products of the reaction between the formulations F1 and F2 are pressed into the deposit. In this case, a combined effect on the deposit occurs due to gas flooding and heat input.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) solange durchgeführt, bis die erwärmte Zone (10) der Ausdehnung der Frackzone (50) entspricht. In a preferred embodiment, the injection of the formulations F1 and F2 (7, 8) is carried out until the heated zone (10) corresponds to the expansion of the fracking zone (50).
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, das Injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) solange durchzuführen, bis die erwärmte Zone (10) die Ausdehnung der Frackzone (50) übersteigt. Durch den Temperaturanstieg ändern sich, wie vorstehend beschrieben, die rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeiten, die außerhalb der Frackzone (50) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) enthalten sind. Bei diesen Flüssigkeiten kann es sich um Formationswasser, sowie um Wasser, das aus vorgelagerten Schritten zur Erdölförderung in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) gelangt ist, handeln. Darüber hinaus kann es sich bei diesen Flüssigkeiten um Erdöl handeln. Mit der Ausdehnung der erwärmten Zone (10) werden diese Flüssigkeiten ebenfalls erwärmt und durch das Injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) verdrängt. In a further embodiment, it is also possible to carry out the injection of the formulations F1 and F2 (7, 8) until the heated zone (10) exceeds the extent of the fracking zone (50). As a result of the increase in temperature, as described above, the rheological properties of the liquids which are contained outside the fracking zone (50) in the underground crude oil deposit (1) change. These fluids may be formation water, as well as water that has passed from upstream petroleum recovery operations into the underground oil reservoir (1). In addition, these fluids may be petroleum. With the expansion of the heated zone (10), these liquids are also heated and displaced by injecting the formulations F1 and F2 (7, 8).
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Ausbildung der erwärmten Zone (10) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) das Injizieren der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) eingestellt und nachfolgend wird durch die Injektionsbohrung (2) ein Flutmittel (1 1 ) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert. Abwechselnd wird in die erhitzten Frackrisse (5) Wasser eingepresst, dass vollständig oder teilweise verdampft wird. Nach der Abkühlung der Frackrisse (5) durch Wasser, können die Formulierungen F1 und F2 weiterhin eingepresst werden. Es ist bekannt, dass die Verwendung des konventionellen Dampfflutens durch die Teufe der Lagerstätte begrenzt ist. Bei Lagerstättenteufen > 1000 m wird das Dampffluten normalerweise nicht eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Dampferzeugung direkt in der Lagerstätte und in beliebiger Teufe. In a further embodiment of the present invention, after formation of the heated zone (10) in the subterranean crude oil deposit (1), injection of the formulations F1 and F2 (7, 8) is discontinued, and subsequently a flood means (11) is inserted through the injection well (2) ) injected into the underground oil reservoir (1). Alternately, water is injected into the heated fracture cracks (5), which is completely or partially evaporated. After the fracking cracks (5) have been cooled by water, the formulations F1 and F2 can continue to be pressed in. It is known that the use of conventional steam flooding is limited by the depth of the deposit. For deposits> 1000 m, steam flooding is normally not used. The inventive method allows the steam generation directly in the deposit and in any Teufe.
Diese Ausführungsform ist exemplarisch in Figur 4b) dargestellt. Das Injizieren eines Flutmittels (1 1 ) kann hierbei durch den ersten Injektionsstrang (6) und/oder den zweiten Injektionsstrang (9) erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden jedoch vor dem Injizieren des Flutmittels (1 1 ) die Packer (4) und gegebenenfalls das innenliegende Rohr, das als erster Injektionsstrang (6) gedient hat, entfernt. Hierdurch werden die abgekapselten Perforationsöffnungen (31 ) wieder frei und das Flutmittel (1 1 ) kann durch sämtliche Perforationsöffnungen, die beim Frack-Verfahren zur Bildung der Frackrisse (5) erzeugt wurden, in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) eintreten. This embodiment is shown by way of example in FIG. 4b). The injection of a flooding agent (11) can take place here through the first injection strand (6) and / or the second injection strand (9). In a preferred embodiment, however, before the injection of the flooding agent (1 1), the packer (4) and optionally the inner tube, which has served as the first injection strand (6) removed. As a result, the encapsulated perforation (31) are free again and the flooding agent (1 1) can enter through all perforation, which were generated in the fracking process to form the Frackrisse (5), in the underground Erdöllagerstätte (1).
Figur 4b) zeigt exemplarisch eine Ausführungsform, in der das Flutmittel (1 1 ) ohne Entfernung der Packer (4) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert wird. Das Flutmittel (1 1 ) strömt hierbei nur durch die Perforationsöffnungen (32o und 32u) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ). Figure 4b) shows an example of an embodiment in which the flooding agent (1 1) without removal of the packer (4) in the underground Erdöllagerstätte (1) is injected. The flooding agent (11) only flows through the perforation openings (32o and 32u) into the underground oil reservoir (1).
Figur 5 zeigt exemplarisch eine Ausführungsform, bei der das Flutmittel (1 1 ) nach Entfernung der Packer (4) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert wird. Hierbei strömt das Flutmittel (1 1 ) durch alle Perforationsöffnungen in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ). Geeignete Flutmittel (1 1 ) sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugte Flutmittel (1 1 ) sind Flutmittel, die mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mindestens 90 Gew.-% Wasser enthalten. Es ist auch möglich, als Flutmittel (1 1 ) nur Wasser einzusetzen. Als Wasser kann vorliegend reines Wasser, teilentsalztes Meerwasser, Meerwasser oder Formationswasser eingesetzt werden. Das Flutmittel (1 1 ) kann 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0 bis 10 Gew.-% weitere übliche Additive enthalten. Die Gew.-%-Angaben im Hinblick auf das Flutmittel (1 1 ) beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht des eingesetzten Flutmittels (1 1 ). Als weitere übliche Additive können beispielsweise Verdickungsmittel, Tenside, Harnstoff oder Glyzerin eingesetzt werden. Figure 5 shows an example of an embodiment in which the flooding agent (1 1) after removal of the packer (4) in the underground oil reservoir (1) is injected. In this case, the flooding agent (11) flows through all the perforation openings into the underground oil reservoir (1). Suitable flooding agents (11) are known to the person skilled in the art. Preferred flours (1 1) are flours which contain at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 80% by weight and especially preferably at least 90% by weight of water. It is also possible to use as flooding agent (1 1) only water. Pure water, partially desalinated seawater, seawater or formation water can be used here as water. The flooding agent (1 1) may contain 0 to 50 wt .-%, preferably 0 to 30 wt .-%, particularly preferably 0 to 20 wt .-% and particularly preferably 0 to 10 wt .-% further conventional additives. The wt .-% - information with regard to the flooding agent (1 1) each relate to the total weight of the flooding agent used (1 1). Thickeners, surfactants, urea or glycerol, for example, can be used as further customary additives.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), die Frackrisse (5) aufweist und in die mindestens eine Injektionsbohrung (2) sowie mindestens eine Produktionsbohrung (15) niedergebracht sind, umfassend die Schritte a) thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) durch das erfindungsgemäße Verfahren, b) Injizieren eines Flutmittels (1 1 ) durch die mindestens eine Injektionsbohrung (2) und Entnahme von Erdöl aus mindestens einer Produktionsbohrung (15). The subject matter of the present invention is therefore also a process for the extraction of crude oil from an underground oil reservoir (1) which has tail cracks (5) and into which at least one injection well (2) and at least one production well (15) are drilled, comprising the steps a ) thermal treatment of the underground Erdöllagerstätte (1) by the inventive method, b) injecting a flood medium (1 1) through the at least one injection well (2) and removal of petroleum from at least one production well (15).
Sobald das bevorzugte wässrige Flutmittel (1 1 ) auf die erwärmte Zone (10) trifft, wird das im wässrigen Flutmittel (1 1 ) enthaltene Wasser erwärmt oder verdampft. As soon as the preferred aqueous flooding agent (11) hits the heated zone (10), the water contained in the aqueous flooding agent (11) is heated or evaporated.
Das erwärmte wässrige Flutmittel (1 1 ) mobilisiert das in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) vorhandene Erdöl und verdrängt dieses in Richtung der Produktionsbohrungen (15). Das Erdöl wird aus den Produktionsbohrungen (15) entnommen. In Abhängigkeit der Temperatur der erwärmten Zone (10) kann das wässrige Flutmittel (1 1 ) auch zu Wasserdampf verdampft werden. The heated aqueous flooding agent (11) mobilizes the oil present in the underground oil reservoir (1) and displaces it in the direction of the production wells (15). The oil is taken from the production wells (15). Depending on the temperature of the heated zone (10), the aqueous flooding agent (1 1) can also be evaporated to water vapor.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erdölförderung wird in der erwärmten Zone (10) in situ das wässrige Flutmittel (1 1 ) erwärmt oder verdampft. Dies hat gegenüber konventionellen Verfahren, bei denen Wasserdampf als Flutmittel eingesetzt wird, den Vorteil, dass der Wärmeverlust minimal ist und dass auf kostenintensive und technisch aufwändige Generatoren zur Dampferzeugung an der Oberfläche der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) verzichtet werden kann. Durch das Injizieren des wässrigen Flutmittels (1 1 ) durch die Injektionsbohrung (2) in die erwärmte Zone (10) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) wird die erwärmte Zone (10) abgekühlt. In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Förderung von Erdöl wird das Injizieren des wässrigen Flutmittels (1 1 ) so lange durchgeführt, bis die Temperatur der erwärmten Zone (10) auf Temperaturen unterhalb von 80 °C, bevorzugt unterhalb von 100 °C, abgekühlt ist. Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) erneut durchgeführt, um erneut eine erwärmte Zone (10) auszubilden. Nachfolgend kann das Injizieren eines wässrigen Flutmittels (1 1 ) erneut vorgenommen werden. By the method according to the invention for crude oil production in the heated zone (10) in situ, the aqueous flooding agent (1 1) is heated or evaporated. This has over conventional methods in which water vapor is used as a flood, the advantage that the heat loss is minimal and that costly and technically complex generators for steam generation on the surface of the underground oil reservoir (1) can be omitted. By injecting the aqueous flooding agent (11) through the injection well (2) into the heated zone (10) of the underground oil reservoir (1), the heated zone (10) is cooled. In a particular embodiment of the invention A method for the production of petroleum, the injection of the aqueous flooding agent (1 1) is carried out until the temperature of the heated zone (10) to temperatures below 80 ° C, preferably below 100 ° C, cooled. Subsequently, the inventive method for thermal treatment of the underground Erdöllagerstätte (1) is performed again to again form a heated zone (10). Subsequently, the injection of an aqueous flooding agent (1 1) can be made again.
Bei der Injektionsbohrung (2) kann es sich um eine vertikale, eine quasi horizontale oder eine horizontale Bohrung handeln. Bevorzugt ist die Injektionsbohrung (2) als vertikale Bohrung ausgestaltet. In the injection hole (2) may be a vertical, a quasi-horizontal or a horizontal hole. Preferably, the injection bore (2) is designed as a vertical bore.
Auch die Produktionsbohrungen (15) können als vertikale, quasi horizontale oder horizontale Bohrungen ausgestaltet sein. Bevorzugt sind die Produktionsbohrungen (15) als quasi horizontale oder horizontale Bohrungen, besonders bevorzugt als horizontale Bohrungen ausgestaltet. Also, the production holes (15) can be configured as vertical, quasi-horizontal or horizontal holes. The production bores (15) are preferably configured as quasi-horizontal or horizontal bores, particularly preferably as horizontal bores.
Figur 6 zeigt exemplarisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Förderung von Erdöl. Figur 6 zeigt dabei einen horizontalen Schnitt durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ). In die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) sind zwei Injektionsbohrungen (2) niedergebracht. Durch ein Frack-Verfahren wurden ausgehend von den Injektionsbohrungen (2) Frackzonen (50), die Frackrisse (5) aufweisen, gebildet. Darüber hinaus wurden in die unterirdische Erdöllagerstätte zwei horizontale Produktionsbohrungen (15) niedergebracht. Nachfolgend wurden die Frackzonen (50) durch das erfindungsgemäße Verfahren thermisch behandelt, wodurch sich die erwärmten Zonen (10) ausgebildet haben. Nachfolgend wird durch die Injektionsbohrungen (2) ein wässriges Flutmittel (1 1 ) injiziert. Dies wird in den erwärmten Zonen (10) erhitzt, bzw. verdampft. Das Flutmittel (1 1 ) verdrängt nachfolgend das Erdöl in Richtung der horizontalen Produktionsbohrungen (15) und wird aus diesen gefördert. FIG. 6 shows by way of example an embodiment of the method according to the invention for the extraction of crude oil. FIG. 6 shows a horizontal section through the underground oil reservoir (1). In the underground oil reservoir (1) two injection wells (2) are drilled. By means of a fracking process, fracking zones (50) having tailoring cracks (5) were formed starting from the injection bores (2). In addition, two horizontal production wells (15) were drilled in the underground oil reservoir. Subsequently, the fracking zones (50) were thermally treated by the method according to the invention, whereby the heated zones (10) were formed. Subsequently, an aqueous flooding agent (11) is injected through the injection bores (2). This is heated or evaporated in the heated zones (10). The flooding agent (1 1) subsequently displaces the crude oil in the direction of the horizontal production wells (15) and is conveyed from these.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Förderung von Erdöl wird die Injektionsbohrung (2), durch die die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) thermisch behandelt wurde, bei dem Verfahren zur Förderung von Erdöl als Produktionsbohrung (15) verwendet. In a further embodiment of the method according to the invention for the production of crude oil, the injection well (2), by which the underground crude oil deposit (1) has been thermally treated, is used as a production well (15) in the process for the production of crude oil.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur in situ Verbrennung von Erdöl in einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ), die Frackrisse (5) aufweist und in die mindestens eine Injektionsbohrung (2) niedergebracht ist, umfassend die Schritte a1 ) thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) durch das erfindungsgemäße Verfahren, b1 ) Injizieren eines sauerstoffhaltigen Gemischs durch die mindestens eine Injektionsbohrung (2). A further subject of the present invention is therefore also a process for the in situ combustion of petroleum in an underground oil reservoir (1) having tail cracks (5) and in which at least one injection well (2) is drilled, comprising the steps a1) thermal treatment of the underground oil reservoir (1) by the method according to the invention, b1) injection of an oxygen-containing mixture through the at least one injection well (2).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Förderung von Erdöl, wobei nach Schritt a) und vor Schritt b) der folgende Schritt durchgeführt wird: b1 ) Injizieren eines sauerstoffhaltigen Gemischs durch die mindestens eine Injektionsbohrung (2). The subject matter of the present invention is also a process for the production of crude oil, wherein after step a) and before step b) the following step is carried out: b1) injecting an oxygen-containing mixture through the at least one injection well (2).
Das sauerstoffhaltige Gemisch wird durch die Injektionsbohrung (2) in die erwärmte Zone (10) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) injiziert. Als sauerstoffhaltiges Gemisch kann beispielsweise reiner Sauerstoff, Luft oder mit Sauerstoff angereichte Luft eingesetzt werden. Bevorzugt wird als sauerstoffhaltiges Gemisch Luft eingesetzt. Die vorstehend beschriebenen sauerstoffhaltigen Gase können gegebenenfalls in Mischung mit Wasser eingesetzt werden. The oxygen-containing mixture is injected through the injection well (2) into the heated zone (10) of the underground oil reservoir (1). As an oxygen-containing mixture, for example, pure oxygen, air or oxygen-enriched air can be used. Preferably, air is used as the oxygen-containing mixture. Optionally, the oxygen-containing gases described above may be used in admixture with water.
Durch das Injizieren des sauerstoffhaltigen Gemischs wird das in der erwärmten Zone (10) enthaltene Erdöl oxidiert. In Abhängigkeit der Temperatur der erwärmten Zone (10) kann das in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) enthaltene Erdöl auch verbrennen. Dieser Vorgang wird auch als in-situ-Erdölverbrennung bezeichnet. By injecting the oxygen-containing mixture, the oil contained in the heated zone (10) is oxidized. Depending on the temperature of the heated zone (10), the oil contained in the underground oil reservoir (1) may also burn. This process is also referred to as in situ petroleum burning.
Vor dem Injizieren des sauerstoffhaltigen Gemischs weist die erwärmte Zone (10) in dieser Ausführungsform bevorzugt eine Temperatur im Bereich von 200 bis 1200 °C, bevorzugt im Bereich von 300 bis 1000 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 400 bis 1000 °C auf. Before injecting the oxygen-containing mixture, the heated zone (10) in this embodiment preferably has a temperature in the range of 200 to 1200 ° C, preferably in the range of 300 to 1000 ° C and more preferably in the range of 400 to 1000 ° C.
Durch das kontinuierliche Injizieren des sauerstoffhaltigen Gemischs wird die Erdölverbrennung in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) aufrecht erhalten. Hierdurch bildet sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine Verbrennungsfront, deren Dimension der Ausdehnung der Frackzone (50) entspricht. By continuously injecting the oxygen-containing mixture, the petroleum burning in the underground oil reservoir (1) is maintained. As a result, a combustion front whose dimension corresponds to the extent of the fracking zone (50) is formed in the subterranean crude oil deposit (1).
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass großvolumetrische Verbrennungsfronten ausgebildet werden können. Bei konventionellen Verfahren zur in-situ-Ölverbrennung können Verbrennungsfronten dieser Größe nur durch sehr langfristiges Einpressen eines Oxidationsmittels erreicht werden. The method according to the invention has the advantage that large volumetric combustion fronts can be formed. In conventional in-situ oil burning processes, combustion fronts of this size can only be achieved by very long term injection of an oxidizer.
Durch die in-situ-Erdölverbrennung, die durch das Injizieren eines sauerstoffhaltigen Gemischs gemäß Verfahrensschritt b1 ) initiiert wird, kann die Temperatur in der Verbrennungszone noch weiter gesteigert werden. Hierdurch wird die Frackzone (50) weiter erwärmt. Gemäß Verfahrensschritt b1 ) ist somit eine thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) möglich, ohne dass weitere Formulierungen F1 und F2 (7, 8) injiziert werden müssen. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird in Verfahrensschritt b1 ) eine thermische Behandlung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) durchgeführt, wobei als Mittel zur Erwärmung der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) das in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) enthaltene Erdöl verwendet/verbrannt wird. By in-situ petroleum combustion, which is initiated by injecting an oxygen-containing mixture according to process step b1), the temperature in the combustion zone can be increased even further. As a result, the fracking zone (50) is further heated. According to process step b1) is thus a thermal treatment of Underground oil reservoir (1) possible without further formulations F1 and F2 (7, 8) must be injected. In other words, in process step b1), a thermal treatment of the underground oil reservoir (1) is carried out using as the means for heating the underground oil reservoir (1) the oil contained in the underground oil reservoir (1) / burned.
Im Anschluss an Verfahrensschritt b1 ) kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Verfahrensschritt c1 ) ein Flutmittel (1 1 ) durch die Injektionsbohrung (2) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert werden. Das bevorzugt wässrige Flutmittel (1 1 ) wird hierbei, wie vorstehend beschrieben, erwärmt oder verdampft. Subsequent to method step b1), in a further preferred embodiment of the present invention, according to method step c1), a flood agent (11) can be injected through the injection bore (2) into the underground oil reservoir (1). The preferably aqueous flooding agent (11) is hereby heated or evaporated as described above.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem nach Verfahrensschritt b1 ) in Verfahrensschritt c1 ) ein Flutmittel (1 1 ) durch die mindestens eine Injektionsbohrung (2) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert wird. The subject matter of the present invention is thus also a method in which, after method step b1) in method step c1), a flooding agent (11) is injected through the at least one injection bore (2) into the underground oil reservoir (1).
An das erfindungsgemäße Verfahren zur in-situ-Erdölverbrennung kann sich somit erfindungsgemäß ebenfalls ein Verfahren zur Förderung von Erdöl aus der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) anschließen. Für dieses Verfahren gelten die vorstehenden Ausführungen und Bevorzugungen entsprechend. According to the invention, a process for the extraction of crude oil from the subterranean crude oil deposit (1) can thus also follow the method according to the invention for in-situ petroleum combustion. For this method, the above statements and preferences apply accordingly.
Geeignete Formulierungen F1 und F2 (7, 8), die nach Vermischen in den Frackrissen (5) der Frackzone (50) in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine exotherme Reaktion eingehen und somit die erwärmte Zone (10) ausbilden, sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Erfindungsgemäß können alle bekannten Formulierungen eingesetzt werden, die dazu geeignet sind, nach Vermischen eine exotherme Reaktion einzugehen. Bevorzugt sind Formulierungen F1 und F2 (7, 8), die getrennt voneinander chemisch stabil sind und somit in getrennter Form, das heißt als Einzelformulierungen keine exotherme Reaktion eingehen. Hierdurch wird die Arbeitssicherheit erhöht, da ein Einsetzen der exothermen Reaktion vor Vermischen der Formulierungen F1 und F2 (7, 8) sicher ausgeschlossen werden kann. Suitable formulations F1 and F2 (7, 8) which, after mixing in the fracking cracks (5) of the fracking zone (50) in the subterranean crude oil deposit (1), undergo an exothermic reaction and thus form the heated zone (10) are in principle familiar to the person skilled in the art known. According to the invention, it is possible to use all known formulations which are suitable for undergoing an exothermic reaction after mixing. Preference is given to formulations F1 and F2 (7, 8) which are chemically stable separately from one another and thus do not undergo an exothermic reaction in separate form, that is to say as individual formulations. As a result, the occupational safety is increased, since an onset of the exothermic reaction before mixing the formulations F1 and F2 (7, 8) can be safely excluded.
Geeignete Formulierung F1 und F2 (7, 8) sind beispielsweise in den im einleitenden Teil der vorliegenden Erfindung beschriebenen Patentschriften offenbart. Suitable formulations F1 and F2 (7, 8) are disclosed, for example, in the patents described in the introductory part of the present invention.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Formulierung F1 (7) ein Oxidationsmittel und die Formulierung F2 (8) enthält einen Brennstoff. In einer weiteren Ausführungsform enthält die Formulierung F1 (7) ein Peroxid und die Formulierung F2 (8) enthält einen Initiator, der die Zersetzung des Peroxids initiiert. In one embodiment of the present invention, formulation F1 (7) contains an oxidizing agent and formulation F2 (8) contains a fuel. In a further embodiment, the formulation F1 (7) contains a peroxide and the formulation F2 (8) contains an initiator which initiates the decomposition of the peroxide.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Formulierung F1 (7) ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff und die Formulierung F2 (8) enthält einen Initiator, der die exotherme Reaktion zwischen dem Oxidationsmittel und dem Brennstoff der Formulierung F1 (7) initiiert. In another embodiment, formulation F1 (7) includes an oxidizer and a fuel and formulation F2 (8) contains an initiator that initiates the exothermic reaction between the oxidant and the fuel of formulation F1 (7).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Formulierung F1 (7) eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung eingesetzt, die 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.% und besonders bevorzugt 20 bis 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung F1 (7). Als Formulierung F2 (8) wird hierbei eine wässrige Initiatorlösung eingesetzt, die die exotherme Zersetzung des Wasserstoffperoxids initiiert. Als geeignete Initiatorlösungen (Formulierung F2 (8)) sind hierbei wässrige Lösungen bevorzugt, die mindestens einen Initiator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden, Erdalkalihydroxiden und einem Alkalipermanganat enthalten. Als Alkalipermanganat sind Natriumpermanganat und/oder Kaliumpermanganat besonders bevorzugt. Die Initiatorlösung (Formulierung F2 (8)) enthält dabei im Allgemeinen 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 4 bis 10 Gew.-% von mindestens einem der vorstehend beschriebenen Initiatoren, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung F2 (8). In a preferred embodiment, the formulation F1 (7) used is an aqueous hydrogen peroxide solution which contains 10 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight and particularly preferably 20 to 30% by weight of hydrogen peroxide, based on the total weight of the Formulation F1 (7). Formulation F2 (8) uses an aqueous initiator solution which initiates the exothermic decomposition of the hydrogen peroxide. Preferred suitable initiator solutions (formulation F2 (8)) are aqueous solutions which contain at least one initiator selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and an alkali permanganate. As the alkali permanganate, sodium permanganate and / or potassium permanganate are particularly preferred. The initiator solution (formulation F2 (8)) generally contains 0.1 to 10 wt .-%, preferably 1 to 10 wt .-% and particularly preferably 4 to 10 wt .-% of at least one of the initiators described above, respectively based on the total weight of formulation F2 (8).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Formulierung F1 (7) 10 bis 50 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 50 bis 90 Gew.-% Wasser enthält und die Formulierung F2 (8) 90 bis 99,9 Gew.-% Wasser und 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Initiators enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalihydroxiden, Erdalkalihydroxiden und Alkalipermanganaten enthält. Als Oxidationsmittel sind beispielsweise Distickstofftetroxid (N204), Wasserstoffperoxid, Ammoniumnitrat, Salpetersäure, Alkalichlorate und Alkaliperchlorate geeignet. The present invention thus also provides a process in which the formulation F1 (7) contains 10 to 50% by weight of hydrogen peroxide and 50 to 90% by weight of water and the formulation F2 (8) contains 90 to 99.9% by weight. % Water and 0.1 to 10% by weight of at least one initiator selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides and alkali permanganates. As the oxidizing agent, for example, dinitrogen tetroxide (N 2 O 4 ), hydrogen peroxide, ammonium nitrate, nitric acid, alkali chlorates and alkali metal perchlorates are suitable.
Als Brennstoff können beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin oder Erdöl, Harnstoff oder Glyzerin eingesetzt werden. Als Oxidationsmittel besonders bevorzugt ist Ammoniumnitrat. As fuel, for example, hydrocarbons such as kerosene or petroleum, urea or glycerol can be used. Particularly preferred as the oxidizing agent is ammonium nitrate.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Formulierung F1 (7) eine Lösung eingesetzt, die 10 bis 60 Gew.-% Ammoniumnitrat, 10 bis 30 Gew.-% Wasser, 10 bis 40 Gew.-% Harnstoff sowie 0 bis 10 Gew.- Eisennitrat und 0 bis 2 Gew.-% Ammoniak enthält. Als Formulierung F2 (8) wird hierbei eine Lösung eingesetzt, die 10 bis 60 Gew.-% Natriumnitrit und 40 bis 90 Gew.-% Wasser enthält. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Formulierung F1 (7) 10 bis 60 Gew.-% Ammoniumnitrat, 10 bis 30 Gew.-% Wasser, 10 bis 40 Gew.-% Harnstoff sowie 0 bis 10 Gew.-% Eisennitrat und 0 bis 2 Gew.-% Ammoniak enthält und die Formulierung F2 (8) 10 bis 60 Gew.-% Natriumnitrit und 40 bis 90 Gew.-% Wasser enthält. In a particularly preferred embodiment, formulation F1 (7) used is a solution comprising 10 to 60% by weight of ammonium nitrate, 10 to 30% by weight of water, 10 to 40% by weight of urea and 0 to 10% by weight. Iron nitrate and 0 to 2 wt .-% ammonia. The formulation F2 (8) used here is a solution which contains 10 to 60% by weight of sodium nitrite and 40 to 90% by weight of water. The present invention thus also provides a process in which the formulation F1 (7) comprises 10 to 60% by weight of ammonium nitrate, 10 to 30% by weight of water, 10 to 40% by weight of urea and 0 to 10% by weight. Contains% iron nitrate and 0 to 2 wt .-% ammonia and the formulation contains F2 (8) 10 to 60 wt .-% sodium nitrite and 40 to 90 wt .-% water.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Injektionsbohrung (2) die in eine unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) mit Frackrissen (5) niedergebracht ist, umfassend Perforationsöffnungen (32o) und Perforationsöffnungen (32u) und zwei voneinander getrennte Injektionsstränge (6,9), wobei der erste Injektionsstrang (6) über die Perforationsöffnungen (32u) und der zweite Injektionsstrang (9) über die Perforationsöffnungen (32o) in Verbindung zu den Frackrissen (5) der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) stehen, und der erste Injektionsstrang (6) und der zweite Injektionsstrang (9) innerhalb der Injektionsbohrung (2) keine hydrodynamische Verbindung zueinander aufweisen. A further subject of the present invention is an injection well (2) which is drilled into an underground oil reservoir (1) with fracking cracks (5) comprising perforations (32o) and perforations (32u) and two separate injection strands (6,9) the first injection strand (6) via the perforation openings (32u) and the second injection strand (9) via the perforation openings (32o) in conjunction with the Frackrissen (5) of the underground Erdöllagerstätte (1), and the first injection strand (6) and second injection strand (9) within the injection bore (2) have no hydrodynamic connection to one another.
Für die Injektionsbohrung (2) gelten die vorstehenden Ausführungen und Bevorzugungen zu den Verfahren entsprechend. For the injection well (2), the above statements and preferences apply to the method accordingly.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Injektionsbohrung (2), bei der der erste Injektionsstrang (6) und der zweite Injektionsstrang (9) über die Frackrisse (5) einer Frackzone (50) eine hydrodynamische Verbindung zueinander aufweisen. Another object of the present invention is an injection well (2), in which the first injection strand (6) and the second injection strand (9) via the Frackrisse (5) of a fracking zone (50) have a hydrodynamic connection to each other.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Injektionsbohrung (2), die ein innenliegendes Rohr und ein außenliegendes Rohr, das das innenliegende Rohr umschließt, umfasst, wobei das innenliegende Rohr als erster Injektionsstrang (6) fungiert und der Ringraum zwischen der Außenwand des innenliegenden Rohrs und der Innenwand des außenliegenden Rohrs als zweiter Injektionsstrang (9) fungiert. Another object of the present invention is an injection well (2) comprising an inner tube and an outer tube enclosing the inner tube, the inner tube acting as a first injection string (6) and the annulus between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube functions as the second injection string (9).
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 unterirdische Erdöllagerstätte 1 underground oil reservoir
2 Injektionsbohrung 2 injection wells
3 Perforationsöffnungen 3 perforations
4 Packer 4 packers
5 Frackrisse (Risse) 5 tail cracks (cracks)
6 Injektionsstrang (erster Injektionsstrang) 6 injection line (first injection line)
7 Formulierung F1 7 Formulation F1
8 Formulierung F2 8 Formulation F2
9 Injektionsstrang (zweiter Injektionsstrang; Ringraum) 10 erwärmte Zone 9 injection line (second injection line; 10 heated zone
1 1 Flutmittel 1 1 flooding agent
13 perforierter Bohrlochabschnitt 13 perforated borehole section
14 perforierter Bohrlochabschnitt 14 perforated borehole section
15 Produktionsbohrung (horizontale Produktionsbohrung) 15 production well (horizontal production well)
31 abgekapselte Perforationsöffnung 31 encapsulated perforation opening
32o Perforationsöffnungen 32o perforation openings
32u Perforationsöffnungen 32u perforation openings
50 Frackzone 50 fracking zone
Figurenbeschreibung: Brief Description:
Figur 1 a) zeigt den Zustand einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) nach Durchführung eines einstufigen Frack-Verfahrens. Figure 1 a) shows the state of an underground Erdöllagerstätte (1) after performing a single-stage fracking process.
Figur 1 b) zeigt den Zustand einer unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) nach Durchführung eines zweistufigen Frack-Verfahrens. Figuren 2a), 2b) und 3 zeigen den Ausschnitt eines vertikalen Schnitts durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) im Bereich der Frackzone (50). Figure 1 b) shows the state of an underground oil reservoir (1) after carrying out a two-stage fracking process. Figures 2a), 2b) and 3 show the section of a vertical section through the underground Erdöllagerstätte (1) in the region of the fracking zone (50).
Figuren 4a) und 4b) zeigen einen vertikalen Schnitt durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) im Bereich der Frackzone (50), nach Ausbildung der erwärmten Zone (10). Figures 4a) and 4b) show a vertical section through the underground Erdöllagerstätte (1) in the region of the fracking zone (50), after formation of the heated zone (10).
Figur 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) Bereich der Frackzone (50), wobei durch die Injektionsbohrung (2) ein Flutmittel (1 1 ) die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert wird. Figure 5 shows a vertical section through the underground Erdöllagerstätte (1) area of the fracking zone (50), wherein through the injection hole (2) a flood medium (1 1) the underground Erdöllagerstätte (1) is injected.
Figur 6 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) bei dem durch die Injektionsbohrung (2) ein Flutmittel (1 1 ) injiziert wird und aus den horizontalen Produktionsbohrungen (15) Erdöl gefördert wird. Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken. Figure 6 shows a horizontal section through the underground Erdöllagerstätte (1) in which through the injection hole (2) a flood medium (1 1) is injected and from the horizontal production wells (15) oil is promoted. The present invention is further illustrated by the following embodiments, without, however, limiting it thereto.
Ausführungsbeispiel 1 Es wird eine tiefliegende Öl-Schiefer-Lagerstätte entwickelt, die nur schwach mit Erdöl gesättigt ist und eine dichte Lagerstättenmatrix aufweist. Die Mächtigkeit der erdölführenden Schicht der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) liegt im Bereich von 30 bis 40 m und weist eine Lagerstättentemperatur von 95 °C auf. Die konventionellen Fördermethoden erlauben lediglich die Gewinnung von maximal 5 % des in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) enthaltenen Erdöls. Die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) wird durch die sogenannte in-situ-Erdölverbrennung entwickelt. Embodiment 1 A deep-lying oil shale deposit is developed which is only weakly saturated with petroleum and has a dense deposit matrix. The thickness of the oil-bearing layer of the underground oil reservoir (1) is in the range of 30 to 40 meters and has a deposit temperature of 95 ° C. The conventional extraction methods allow only a maximum of 5% of the oil contained in the underground oil reservoir (1). The underground oil reservoir (1) is developed by the so-called in-situ petroleum burning.
Hierzu werden drei vertikale Bohrungen in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) niedergebracht, wobei die vertikalen Bohrungen, die als Injektionsbohrungen (2) dienen, in Reihe gebohrt sind. Die Bohrlochreihe befindet sich auf der Linie, die der Richtung der maximalen horizontalen geomechanischen Spannung der Lagerstättenmatrix entspricht. Der Abstand zwischen den vertikalen Injektionsbohrungen (2) beträgt ca. 300 m. Der Nahbereich der Injektionsbohrung (2) wird ein- oder zweistufig gefrackt, wobei sich die Frackzonen (50) ausbilden, die die Frackrisse (5) aufweisen. Zum Fracken wird eine konventionelle Frackflüssigkeit eingesetzt, die einen keramischen Proppant enthält. Nach der Ausbildung der Frackrisse (5) in der Frackzone (50) werden die Formulierungen F1 und F2 durch die Injektionsbohrungen (2) injiziert. Die Injektionsbohrungen (2) sind dabei mit Packern (4) versehen, wie sie in Figur 3 exemplarisch dargestellt sind. Die Formulierungen F1 und F2 werden nachfolgend gleichzeitig durch unterschiedliche Perforationsöffnungen (32o, 32u) in die Frackrisse (5) der Frackzone (50) injiziert. For this purpose, three vertical holes are drilled into the underground oil reservoir (1), with the vertical holes, which serve as injection holes (2), drilled in series. The row of boreholes is on the line corresponding to the direction of maximum horizontal geomechanical stress of the deposit matrix. The distance between the vertical injection bores (2) is approx. 300 m. The near area of the injection well (2) is scanned in one or two stages, wherein the fracking zones (50) form, which have the Frackrisse (5). For fraying, a conventional fracking liquid containing a ceramic proppant is used. After formation of the fracture tears (5) in the fracking zone (50), formulations F1 and F2 are injected through the injection wells (2). The injection bores (2) are provided with packers (4), as shown by way of example in FIG. The formulations F1 and F2 are subsequently injected simultaneously through different perforation openings (32o, 32u) into the fracking cracks (5) of the fraying zone (50).
Die Formulierung F1 weist dabei die folgende Zusammensetzung auf: The formulation F1 has the following composition:
5 Gew.-% Ammoniumnitrat (NH4)(N03), 5% by weight of ammonium nitrate (NH 4 ) (NO 3 ),
5 Gew.-% Eisennitrat (Fe)(N03), 5% by weight iron nitrate (Fe) (NO 3 ),
90 Gew.-% der wässrigen Lösung A. 90% by weight of the aqueous solution A.
Die Zusammensetzung der Lösung A entspricht einem handelsüblichen Stickstoffdüngemittel: 35 Gew.-% Harnstoff, The composition of solution A corresponds to a commercial nitrogen fertilizer: 35% by weight of urea,
45 Gew.-% Ammoniumnitrat, 45% by weight of ammonium nitrate,
19,5 Gew.-% Wasser, 19.5% by weight of water,
0,5 Gew.-% Ammoniak (NH3). Die Formulierung F2 weist die folgende Zusammensetzung auf: 0.5% by weight of ammonia (NH 3 ). The formulation F2 has the following composition:
45 Gew.-% Natriumnitrit, 45% by weight of sodium nitrite,
55 Gew.-% Wasser. Die Injektionsrate beim Einpressen der Formulierung F2 ist zweimal kleiner als die Injektionsrate beim Einpressen der Formulierung F1 . Die Gesamtinjektionsraten der Formulierungen F1 und F2 liegen im Bereich von 3 bis 10 L/sec. Nachdem durch die Injektionsbohrung (2) 100 m3 der Formulierung F1 und 50 m3 der Formulierung F2 injiziert wurden, wird das Injizieren der Formulierung F2 eingestellt, da durch die bis dahin vorgenommene Injektion der Formulierungen F1 und F2 sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine erwärmte Zone (10) ausgebildet hat, die eine Temperatur von 200 °C aufweist. Daher läuft die exotherme Reaktion der Formulierung F1 ohne weitere Injektion der Formulierung F2 ab. Nachfolgend werden weitere 500 m3 der Formulierung F1 durch die Injektionsbohrung (2) in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) eingepresst. Hierdurch bildet sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine großvolumetrische erwärmte Zone (10) aus, deren Temperatur im Bereich von 200 bis 300 °C liegt. Nachfolgend wird das Injizieren der Formulierung F1 eingestellt. 55% by weight of water. The injection rate when injecting the formulation F2 is two times smaller than the injection rate when injecting the formulation F1. The total injection rates of formulations F1 and F2 are in the range of 3 to 10 L / sec. After through the Injection bore (2) 100 m 3 of Formulation F1 and 50 m 3 of Formulation F2 were injected, injection of Formulation F2 is discontinued because the injection of Formulas F1 and F2 made hitherto in the subterranean crude oil deposit (1) is heated Zone (10) has formed, which has a temperature of 200 ° C. Therefore, the exothermic reaction of Formulation F1 proceeds without further injection of Formulation F2. Subsequently, another 500 m 3 of the formulation F1 through the injection hole (2) are pressed into the underground Erdöllagerstätte (1). As a result, formed in the underground Erdöllagerstätte (1) from a large volumetric heated zone (10) whose temperature is in the range of 200 to 300 ° C. Subsequently, the injection of formulation F1 is discontinued.
Nachfolgend werden in die Injektionsbohrungen (2) 10 000 m3 komprimierter Luft pro Tag eingepresst. In der erwärmten Zone (10) setzt hierbei spontan die Oxidation des Erdöls ein. Durch die in-situ-Verbrennung des Erdöls entwickelt sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) eine Verbrennungszone, die eine Temperatur im Bereich von 200 bis 600 °C aufweist. Subsequently, 10 000 m 3 of compressed air per day are injected into the injection wells (2). In the heated zone (10), the oxidation of the petroleum begins spontaneously. Due to the in-situ combustion of the petroleum, a combustion zone, which has a temperature in the range of 200 to 600 ° C, develops in the subterranean crude oil deposit (1).
Nachfolgend wird durch die Injektionsbohrung (2) eine Mischung aus Wasser und Luft eingepresst, wobei das Verhältnis von Wasser zu Luft im Bereich von 0,001 bis 0,005 liegt. Die Verbrennungsfront breitet sich hierdurch in der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) vorwiegend in horizontaler Richtung ausgehend von den Perforationsöffnungen der Injektionsbohrung (2) in Richtung der Produktionsbohrungen (15) aus. Hierdurch wird eine deutliche Steigerung des Entölungsgrads erreicht. Subsequently, a mixture of water and air is injected through the injection bore (2), wherein the ratio of water to air in the range of 0.001 to 0.005. As a result, the combustion front spreads in the underground oil reservoir (1) mainly in the horizontal direction starting from the perforation openings of the injection well (2) in the direction of the production wells (15). As a result, a significant increase in the degree of deoiling is achieved.
Ausführungsbeispiel 2 Embodiment 2
Es wird eine tiefliegende unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) entwickelt, die hochviskoses Erdöl mit einer Viskosität im Bereich von 300 bis 500 cP enthält. Die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) weist dabei ein dichtes Speichergestein auf. Es wird eine vertikale Bohrung in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) niedergebracht, die als Injektionsbohrung (2) eingesetzt wird. Nachfolgend wird die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) ein- oder zweistufig gefrackt, wobei sich quasi vertikale Frackrisse (5) ausbilden, wie sie exemplarisch in Figur 6 dargestellt sind. Für das Frack-Verfahren werden konventionelle Frackflüssigkeiten verwendet, die keramischen Proppant enthalten. Vor dem Injizieren der Formulierungen F1 und F2 wird die vertikale Injektionsbohrung (2) mit einem Packer (4), wie er exemplarisch in Figur 3 gezeigt ist, versehen. Danach wird durch den ersten Injektionsstrang (6) als Formulierung F1 eine 30 Gew. %tige Wasserstoffperoxidlösung in die unterirdische Erdöllagerstätte (1 ) injiziert. Die Formulierung F1 enthält darüber hinaus ein Verdickungsmittel und weitere Additive, die die vorzeitige Reaktion des Wasserstoffperoxids sowie eine Verdünnung der Formulierung F1 untertage verhindert. Als Verdickungsmittel wird Polyacrylamid eingesetzt. Durch die erste Perforationsöffnung (32o) werden 400 m3 der Formulierung F1 injiziert. Das Gesamtvolumen der injizierten Formulierung F1 ist 10 bis 30 % kleiner als das Volumen der verwendeten Frackflüssigkeit. Anschließend werden durch den ersten Injektionsstrang (6) 40 m3 Wasser, das mit Polyacrylamid verdickt ist, injiziert. Danach wird durch den zweiten Injektionsstrang (9) als Formulierung F2 eine Lösung, die 95 Gew.-% Wasser und 5 Gew.-% Natriumpermanganat (NaMn04 3H20) enthält, injiziert. Die beiden Formulierungen F1 und F2 vermischen sich in den Frackrissen (5) der Frackzone (50) wodurch die exotherme Zersetzung von Wasserstoffperoxid initiiert wird. Das Wasserstoffperoxid zersetzt sich dabei unter der Bildung von Wasserdampf und Sauerstoff, wobei Temperaturen von ca. 500 C erreicht werden. Durch die explosionsartige Zersetzung der Formulierungen F1 und F2 nach Vermischen bildet sich in der unterirdischen Erdöllagerstätte eine erwärmte Zone (10) aus. Darüber hinaus kann es zu der Ausbildung von zusätzlichen Frackrissen kommen, wodurch die Permeabilität der unterirdischen Erdöllagerstätte (1 ) erhöht wird. Nachfolgend wird eine Ruhephase von 4 bis 8 Tagen eingelegt. Die ursprüngliche Injektionsbohrung (2) wird nachfolgend als Produktionsbohrung (15) verwendet. Nachfolgend wird für 3 bis 6 Monate Erdöl aus der Produktionsbohrung (15) (ehemalige Injektionsbohrung (2)) gefördert. Nachfolgend wird das Verfahren zur thermischen Behandlung wiederholt. Hierdurch wird eine effektive Steigerung des Entölungsgrads der unterirdischen Erdöllagerstätte erreicht. A deep underground oil deposit (1) is being developed containing high viscosity petroleum with a viscosity in the range of 300 to 500 cP. The underground oil reservoir (1) has a dense storage rock. A vertical hole is drilled into the underground oil reservoir (1) which is used as the injection well (2). Subsequently, the underground Erdöllagerstätte (1) is one or two-stage cracked, with quasi vertical Frackrisse (5) form, as shown by way of example in Figure 6. For the fracking process, conventional fracking fluids containing ceramic proppant are used. Before injecting the formulations F1 and F2, the vertical injection well (2) is provided with a packer (4), as shown by way of example in FIG. Thereafter, as the formulation F1, a 30% by weight hydrogen peroxide solution is injected into the subterranean crude oil deposit (1) through the first injection strand (6). The formulation F1 also contains a thickening agent and others Additives that prevent the premature reaction of hydrogen peroxide and a dilution of the formulation F1 underground. The thickener used is polyacrylamide. 400 m 3 of the formulation F1 are injected through the first perforation opening (32o). The total volume of the injected formulation F1 is 10 to 30% smaller than the volume of the fracking liquid used. Subsequently, 40 m 3 of water, which is thickened with polyacrylamide, are injected through the first injection strand (6). Thereafter, by the second injection strand (9) as Formulation F2, a solution containing 95 wt .-% water and 5 wt .-% sodium permanganate (NaMn0 4 3H 2 0) injected. The two formulations F1 and F2 mix in Frackrissen (5) of the fracking zone (50) whereby the exothermic decomposition of hydrogen peroxide is initiated. The hydrogen peroxide decomposes under the formation of water vapor and oxygen, whereby temperatures of about 500 C are reached. Due to the explosive decomposition of the formulations F1 and F2 after mixing, a heated zone (10) is formed in the subterranean crude oil deposit. In addition, the formation of additional fracture cracks may occur, increasing the permeability of the underground oil reservoir (1). Subsequently, a rest period of 4 to 8 days is inserted. The original injection well (2) is subsequently used as the production well (15). Subsequently, for 3 to 6 months, oil is extracted from the production well (15) (former injection well (2)). The process for thermal treatment is repeated below. This achieves an effective increase in the degree of de-oiling of the underground oil reservoir.
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