DE60105584T2 - In-situ-gewinnung von kohlenwasserstoffen aus einer kerogen enthaltenden formation - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Produktion von Kohlenwasserstoffen aus einer kerogenhältigen Formation.
- Kohlenwasserstoffhältige Materialien, welche aus unterirdischen Formationen erhalten werden, werden oft als Energieressourcen, als Einsatzmaterialien und als Verbrauchsprodukte verwendet. Bedenken hinsichtlich der Erschöpfung von verfügbaren Kohlenwasserstoffressourcen haben zur Entwicklung von Verfahren zur effizienteren Gewinnung, Verarbeitung und/oder Verwendung verfügbarer Kohlenwasserstoffressourcen geführt. In-situ-Verfahren können verwendet werden, um Kohlenwasserstoffmaterialien aus unterirdischen Formationen zu entfernen.
- Solch ein in-situ-Verfahren durch Anwenden von Wärme auf Ölschieferformationen ist in US-A-2,923,535 und US-A-4,886,118 beschrieben. Die Wärme wird auf die Ölschieferformation angewandt, um Kerogen innerhalb der Ölschieferformation zu pyrolysieren. Die Wärme bricht auch die Formation, um die Permeabilität der Formation zu erhöhen. Die erhöhte Permeabilität kann es dem Pyrolyseprodukt erlauben, zu einer Produktionsbohrung zu gelangen, an welcher das Fluid aus der Ölschieferformation entfernt wird. Im Verfahren der US-A-2,923,535 wird beispielsweise ein sauerstoffhältiges gasförmiges Medium in eine durchlässige Schicht eingeführt, vorzugsweise während diese von einem Vorerhitzungsschritt noch heiß ist, um eine Verbrennung zu initiieren.
- Kerogen setzt sich aus organischem Material zusammen, welches infolge eines Reifungsprozesses transformiert wurde. Kerogen enthaltende kohlenwasserstoffhältige Formationen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, kohlehältige Formationen und öl schieferhältige Formationen. Der Reifungsprozeß kann zwei Stufen umfassen: eine biochemische Stufe und eine geochemische Stufe. Die biochemische Stufe umfaßt typischerweise die Zersetzung von organischem Material sowohl durch aerobe als auch durch anaerobe Mechanismen. Die geochemische Stufe umfaßt typischerweise die Umwandlung von organischem Material infolge von Temperaturveränderungen und signifikanten Drücken. Während der Reifung können Öl und Gas entstehen, wenn organisches Material des Kerogens umgewandelt wird.
- Beispielsweise kann Kerogen in vier verschiedene Gruppen eingeteilt werden: Typ I, Typ II, Typ III und Typ IV. Die Typen sind von den Vorläufermaterialien des Kerogens abhängig. Die Vorläufermaterialien wandeln sich über die Zeit zu Maceralen um, welche mikroskopische Strukturen sind, die basierend auf den Vorläufermaterialien, aus welchen sie erhalten werden, unterschiedliche Strukturen und Eigenschaften, aufweisen. Ölschiefer kann als Kerogen Typ I oder Typ II beschrieben werden und überwiegend Maceralen aus der Liptinitgruppe enthalten. Liptinite werden aus Pflanzen, insbesondere den lipidreichen und harzhältigen Teilen, erhalten. Die Konzentration von Wasserstoff in Liptinit kann so hoch wie 9% sein. Zusätzlich weist Liptinit ein verhältnismäßig hohes H/C-Verhältnis und ein verhältnismäßig geringes O/C-Verhältnis auf. Ein Typ-I-Kerogen kann ferner auch als ein Alginit klassifiziert werden, da Typ-I-Kerogen überwiegend aus Algenkörpern bestehen kann. Typ-I-Kerogen kann aus Ablagerungen resultieren, welche in Seenumgebungen auftraten. Typ-II-Kerogen kann sich aus organischem Material entwickeln, welches in Meeresumgebungen abgelagert wurde.
- Typ-III-Kerogen kann im allgemeinen Vitrinitmaceralen umfassen. Vitrinit wird aus Zellwänden und/oder Holzgeweben (z. B. Stämmen, Zweigen, Blättern und Wurzeln von Pflanzen) erhalten. Typ-III-Kerogen kann in den meisten feuchten Kohlen vorhanden sein. Typ-III-Kerogen kann sich aus organischem Material entwickeln, welches in Sümpfen abgelagert wurde. Typ-IV-Kerogen umfaßt die Inertinitmaceralgruppe. Diese Gruppe setzt sich aus Pflanzenmaterialien, wie Blättern, Rinden und Stämmen zusammen, welche während der frühen Torfstufen der Verschüttungsdiagenese einer Oxidation unterliegen. Es ist chemisch ähnlich dem Vitrinit, besitzt aber einen hohen Kohlenstoff- und einen geringen Wasserstoffgehalt. Es wird daher als inert angesehen.
- Wenn Kerogen einer Reifung unterliegt, verändert sich die Kerogenzusammensetzung üblicherweise. Beispielsweise umfassen die Klassenstufen der kohlehältigen Formationen die folgenden Klassifizierungen, welche in der Reihenfolge der ansteigenden Klasse und der Reifung für Typ-III-Kerogen angeführt sind: Holz, Torf, Lignit, subbituminöse Kohle, einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Kohle, einen mittleren Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Kohle, einen geringen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Kohle, Semianthracit und Anthracit. Zusätzlich tendiert das Kerogen mit steigender Klasse dazu, einen Anstieg der aromatischen Natur zu zeigen.
- Es wurde gefunden, daß es möglich ist, die Qualität von aus bestimmten Formationen produzierten Fluiden durch Vitrinitreflexion zu bewerten. Die Eigenschaften, welche verwendet werden können, um das kohlenwasserstoffhältige Material zu bewerten, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: einen Gehalt an Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, welche dazu neigen werden, aus dem kohlenwasserstoffhältigen Material produziert zu werden, eine API-Schwerkraft der gewonnenen Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, einen Gehalt an Kohlenwasserstoffgas, welches dazu neigen wird, aus dem kohlenwasserstoffhältigen Material produziert zu werden, und/oder einen Gehalt an Kohlendioxid, welches dazu neigen wird, aus dem kohlenwasserstoffhältigen Material produziert zu werden. US-A-4,397,732 beschreibt die Auswahl von Einsatzkohle zur Verarbeitung durch direkte (überirdische) Verflüssigung auf Basis der Vitrinitreflexion.
- Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur in-situ-Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen in einer unterirdischen kerogenhältigen Formation bereit, umfassend:
Zuführen von Wärme aus einer Heizquelle zu wenigstens einem Abschnitt der kerogenhältigen Formation in solcher Weise, daß wenigstens ein Teil des erhitzten Abschnittes die Pyrolysetemperatur von Kerogen erreicht, unter Ausbildung von Pyrolyseprodukten; und
Gewinnen von Pyrolyseprodukten aus der unterirdischen Formation; wobei die unterirdische Formation Kerogen mit einer Vitrinitreflexion von 0,2 bis 3,0% umfaßt. - "Pyrolyse" wird allgemein als das Aufbrechen von chemischen Bindungen infolge der Anwendung von Wärme in Abwesenheit von Sauerstoff definiert. Beispielsweise kann die Pyrolyse das Umwandeln einer Verbindung in eine oder mehrere andere Substanzen allein durch Wärme, d. h. ohne Oxidation, umfassen. Wie hierin verwendet, bezieht sich "Pyrolyseprodukt" auf ein Fluid, welches während der Pyrolyse einer kerogenhältigen Formation produziert wird.
- Die Vitrinitreflexion (Ro) ist der Prozentsatz an Licht, welcher von der Oberfläche von poliertem Vitrinit reflektiert wird. Sie ist ein Standardmaß, das verwendet wird, um Gestein aus organischen Quellen zu klassifizieren. Bei der Herstellung von Proben werden Normen eingehalten. Die Probe wird auf eine bestimmte Größe zerkleinert, anschließend in ein Befestigungsmedium eingebettet, die Oberfläche wird geschnitten und poliert und unter einem Mikroskop unter Verwendung von reflektiertem Licht betrachtet. Die Reflexion wird gemessen und die Normen weisen auf das zu verwendende Verfahren hin, nämlich ASTM D2798. Es wurde gefunden, daß ein Anstieg in der Vitri nitreflexion des kerogenhältigen Materials mit einer beträchtlichen Neuordnung einer Struktur des kohlenwasserstoffhältigen Materials zusammentreffen kann. Materialien mit einer hohen Vitrinitreflexion können spiegelähnliche Eigenschaften aufweisen und ihre thermische Leitfähigkeit kann erhöht sein. Außerordentliche Ergebnisse wurden mit kerogenhältigen Formationen mit einer Vitrinitreflexion von wenigstens 0,25%, noch bessere mit Formationen mit einer Vitrinitreflexion von wenigstens 0,4%, am stärksten bevorzugt wenigstens 0,5% erzielt. Der obere Grenzwert ist geeigneterweise 3,0%, stärker bevorzugt 2,0%, am stärksten bevorzugt 1,2%.
- Es ist vorteilhaft, zur Behandlung eine kerogenhältige Formation auszuwählen, welche auf Kerogen mit einem Wasserstoffgehalt innerhalb der Formation basiert. Beispielsweise besitzt ein vorteilhaftes Kerogen zur Behandlung einen Wasserstoffgehalt von mehr als 2 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 3 Gew.-%, oder stärker bevorzugt mehr als 4 Gew.-%, gemessen auf trockener aschefreier Basis. Zusätzlich umfaßt der ausgewählte Teilabschnitt geeigneterweise Kerogen mit einem Verhältnis von elementarem Wasserstoff zu Kohlenstoff, welches in einen Bereich von 0,5 bis 2, und in vielen Fällen von 0,70 bis 1,65 fällt.
- Wasserstoff innerhalb der Formation kann Radikale in den gebildeten Kohlenwasserstofffluiden neutralisieren. Auf diese Weise kann der in der Formation vorhandene Wasserstoff die Reaktion von Kohlenwasserstofffragmenten durch Umformen der Kohlenwasserstofffragmente zu verhältnismäßig kurzkettigen Kohlenwasserstofffluiden im wesentlichen inhibieren. Diese Kohlenwasserstofffluide können in eine Dampfphase eintreten und aus der Formation erhalten werden. Der Anstieg der Kohlenwasserstofffluide in der Dampfphase kann ein Potential zum Verkoken innerhalb des ausgewählten Teilabschnitts der Formation signifikant verringern. Es wird angenommen, daß, wenn zu wenig Wasserstoff in der Formation vorhanden ist, die Menge und die Qualität der produzierten Fluide negativ beeinflußt werden wird. Wenn zu wenig Wasserstoff natürlich vorhanden ist, dann können in einigen Ausführungsformen Wasserstoff oder andere reduzierende Fluide der Formation zugesetzt werden.
- Wenn ein Abschnitt einer kohlenwasserstoffhältigen Formation erhitzt wird, kann der Sauerstoff in diesem Abschnitt Kohlendioxid bilden. Es kann wünschenswert sein, die Entstehung von Kohlendioxid und anderen Oxiden zu verringern. Zusätzlich kann eine Menge an Kohlendioxid, die in einer Formation produziert wird, in Abhängigkeit beispielsweise von einem Sauerstoffgehalt eines behandelten Abschnitts der kohlenwasserstoffhältigen Formation variieren. Daher ist es bevorzugt, einen Abschnitt der Formation auszuwählen und zu behandeln, welcher Kerogen mit einem Gewichtsprozentsatz an elementarem Sauerstoff von weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-%, und stärker bevorzugt 10 Gew.-% aufweist. Zusätzlich können bestimmte Ausführungsformen das Auswählen und Verarbeiten von Kerogen mit einem Verhältnis von elementarem Sauerstoff zu Kohlenstoff von weniger als 0,15 umfassen. In alternativer Weise kann wenigstens einiges kerogenhältiges Material in einem Abschnitt einer zur Behandlung ausgewählten Formation ein Verhältnis von elementarem Sauerstoff zu Kohlenstoff von 0,03 bis 0,12 besitzen. Auf diese Weise kann die Produktion von Kohlendioxid und anderen Oxiden durch ein in-situ-Umwandlungsverfahren von kohlenwasserstoffhältigem Material verringert werden.
- Es können elektrische Heizgeräte verwendet werden, um die unterirdische Formation durch Strahlung und/oder leitend zu erhitzen. Ein elektrisches Heizgerät kann ein Element durch Widerstand erhitzen. Beispiele von elektrischen Heizelementen sind in US-A-2,548,360, US-A-4,716,960, US-A-5,060,287 und US-A-5,065,818 beschrieben. US-A-6,023,554 beschreibt ein elekt risches Heizelement, welches innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist. Das Heizelement liefert Strahlungsenergie, welche das Gehäuse erhitzt. Ein körniges festes Füllmaterial kann zwischen dem Gehäuse und der Formation angeordnet sein. Das Gehäuse kann das Füllmaterial leitend erhitzen, welches seinerseits die Formation leitend erhitzt. Es kann vorteilhaft sein, unverkleidete Bohrungen für die Heizquellen anzuwenden.
- In US-A-4,570,715 ist ein elektrisches Heizelement beschrieben. Das Heizelement besitzt einen elektrisch leitenden Kern, eine umgebende Schicht aus isolierendem Material und eine umgebende Metallumhüllung. Der leitfähige Kern besitzt einen verhältnismäßig geringen Widerstand bei hohen Temperaturen. Das isolierende Material besitzt elektrische Widerstands-, Druckfestigkeits- und Wärmeleitfähigkeitseigenschaften, welche bei hohen Temperaturen verhältnismäßig hoch sind. Die isolierende Schicht verhindert eine Lichtbogenbildung vom Kern zur metallischen Umhüllung. Die metallische Umhüllung besitzt Zugfestigkeits- und Kriechwiderstandseigenschaften, welche bei hohen Temperaturen verhältnismäßig hoch sind.
- Die Verbrennung eines Brennstoffes kann auch zum Erhitzen einer Formation verwendet werden. In bestimmten Fällen ist es zum Erhitzen einer Formation ökonomischer, einen Brennstoff zu verbrennen, als zum Erhitzen einer Formation Elektrizität zu verwenden. Bei mehreren verschiedenen Heizgerätetypen wird die Verbrennung von Brennstoffen als Heizquelle zum Erhitzen einer Formation angewandt. Die Verbrennung kann in der Formation, in einer Bohrung und/oder nahe der Oberfläche stattfinden. Die Verbrennung in der Formation kann eine Feuerflut sein. Ein Oxidationsmittel wird dann in die Formation gepumpt. Das Oxidationsmittel wird entzündet, um eine Feuerfront in Richtung einer Produktionsbohrung voranzutreiben. Das Oxidationsmittel, welches in die Formation gepumpt wird, fließt durch die Formation entlang der Bruchlinien und anderer hochpermeabler Pfade in der Formation. In derartigen Fällen gelangt die Feuerfront nicht gleichmäßig durch die Formation.
- Ein flammenloser Vergasungsbrenner kann zur Verbrennung eines Brennstoffes innerhalb einer Bohrung verwendet werden. In US-A-5,255,742, US-A-5,404,952, US-A-5,862,858 und US-A-5,899,269 sind flammenlose Vergasungsbrenner beschrieben. Die flammenlose Verbrennung erfolgt durch Vorerhitzen eines Brennstoffes und Verbrennungsluft auf eine Temperatur über eine Selbstentzündungstemperatur des Gemisches. Der Brennstoff und die Verbrennungsluft werden in geeigneter Weise in einer Heizzone zur Verbrennung vermischt.
- Die Wärme kann einer Formation auch von einem Oberflächenheizgerät zugeführt werden. Das Oberflächenheizgerät liefert Verbrennungsgase, welche durch Bohrungen zirkuliert werden, um die Formation zu erhitzen. In alternativer Weise wird ein Oberflächenbrenner verwendet, um ein Wärmeübertragungsfluid zu erhitzen, welches durch eine Bohrung geleitet wird, um die Formation zu erhitzen. Beispiele von befeuerten Heizgeräten oder Oberflächenbrennern, welche verwendet werden können, um eine unterirdische Formation zu erhitzen, sind in US-A-6,056,057 und US-A-6,079,499 veranschaulicht.
- Die kerogenhältige Formation kann Ölschiefer sein. Vorzugsweise ist die kerogenhältige Formation eine kohlehältige Formation. Ein wichtiger Parameter für die Durchführbarkeit des vorliegenden Verfahrens ist die thermische Leitfähigkeit der unterirdischen Formation. Die frühere Literatur wies darauf hin, daß bestimmte kohlenwasserstoffhältige Formationen, wie Kohle, verhältnismäßig niedrige Werte für die thermische Leitfähigkeit und die Wärmeleitzahl zeigten, wenn sie erhitzt wurden. Beispielsweise berichten im Regierungsbericht Nr. 8364 von J. M. Singer and R. P. Tye mit dem Titel "Thermal, Mechanical and Physical Properties of Selected Bituminous Coals and Co kes", US Department of the Interior, Bureaus of Mines (1979), die Autoren von der thermischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitzahl von vier bituminösen Kohlen. Der Bericht umfaßt graphische Darstellungen der thermischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitzahl, welche verhältnismäßig niedrige Werte bis zu etwa 400°C (z. B. beträgt die thermische Leitfähigkeit etwa 0,2 W/m°C) oder darunter zeigen, und die Wärmeleitzahl beträgt etwa 1,7 10–3 cm2/s. Dieser Regierungsbericht führt an, daß "Kohlen und Kokse außerordentliche thermische Isolatoren sind". Diese Feststellung wurde in "The Thermal and Structural Properties of a Hanna Basin Coal", Trans. ASME, Bd. 106, S. 266, Juni 1984, bestätigt, worin von thermischen Leitfähigkeiten für einen hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Kohle von etwa 0,3–0,4 W/m·K bis zu 400°C berichtet wird. Diese vorgelegten Werte für die thermische Leitfähigkeiten von kohlehältigem Material führen dazu, die Verwendung der in-situ-Erhitzung für Kohle nicht zu fördern.
- Es wurde festgestellt, daß die thermischen Leitfähigkeiten der verwendeten Kohlen höher waren, als die vorgelegten Werte für die thermischen Leitfähigkeiten von kohlehältigem Material. Es wird angenommen, daß der Unterschied wenigstens teilweise erklärt werden kann, wenn vorausgesetzt wird, daß in den vorgelegten Werten die eingeschränkte Beschaffenheit der Kohle in einer in-situ-Lage nicht in Betracht gezogen wurde.
- Kohle wird oft gefördert und als Brennstoff innerhalb eines Elektrizitätswerks verwendet. Die meiste Kohle, welche als Brennstoff zur Erzeugung von Elektrizität verwendet wird, wird gefördert. Eine signifikante Anzahl der kohlehältigen Formationen sind jedoch für die ökonomische Förderung nicht geeignet. Beispielsweise kann eine Förderung von Kohle aus steil abfallenden Kohleflözen, aus dünnen Kohleflözen und/oder aus tiefen Kohleflözen ökonomisch nicht vernünftig sein.
- Die kerogenhältige Formation oder der Abschnitt hievon, welche/welcher der in-situ-Wärmebehandlung unterworfen wird, kann eine Breite von beispielsweise wenigstens 0,5 m oder wenigstens 1,5 m oder wenigstens 2,4 m oder sogar wenigstens 3,0 m aufweisen. Die Breite kann bis zu 100 m oder bis zu 1.000 m oder sogar bis zu 2.000 m oder darüber betragen. Die kerogenhältige Formation oder der Abschnitt hievon, welche/welcher der in-situ-Wärmebehandlung unterworfen wird, kann eine Schichtdicke von beispielsweise wenigstens 1 m, in typischerer Weise im Bereich von 4 m bis 100 m, in noch typischerer Weise von 6 m bis 60 m aufweisen. Die überlagernden Schichten der kerogenhältigen Formation können eine Stärke von beispielsweise wenigstens 10 m, in typischerer Weise im Bereich von 20 m bis 800 m, oder bis 1.000 m oder mehr aufweisen.
- Dünne Kohleflöze können Kohleschichten mit einer Stärke von weniger als etwa 10 m umfassen. Tiefe Kohleflöze umfassen Kohleflöze, welche in Tiefen von mehr als 760 m unter dem Oberflächenniveau vorhanden sind, oder sich bis dahin erstrecken. Die Energieumwandlungseffizienz des Verbrennens von Kohle zur Erzeugung von Elektrizität ist im Vergleich zu Brennstoffen wie Erdgas verhältnismäßig gering. Zudem liefert das Verbrennen von Kohle zur Erzeugung von Elektrizität oft beträchtliche Mengen an Kohlendioxid, Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden und Teilchen, welche in die Atmosphäre freigesetzt werden.
- Eine Heizquelle kann verwendet werden, um die unterirdische Formation zu erhitzen. Geeigneterweise werden die Heizquellen auf die Formation durch ein oder mehrere Schachtbohrungen angewandt. Die Pyrolyseprodukte werden in geeigneter Weise über eine Produktionsbohrung gewonnen. Die Anzahl von Heizquellen kann variieren. Vorteilhafterweise wird mehr als eine Heizquelle pro Produktionsbohrung angewandt. Vorteilhafterweise reicht die Anzahl von Heizquellen pro Produktionsbohrung von 1 bis 16. Beispielsweise umfaßt in einer Ausführungsform ein in- situ-Umwandlungsverfahren für kohlenwasserstoffhältiges Material das Erhitzen von wenigstens einem Abschnitt einer kohlenwasserstoffhältigen Formation mit einer Anordnung von Heizquellen, die innerhalb der Formation verteilt sind. In einigen Ausführungsformen ist die Anordnung von Heizquellen im wesentlichen äquidistant von einer Produktionsbohrung. Bestimmte Muster (z. B. dreieckige Anordnungen) können verwendet werden.
- Der Abstand zwischen den Heizquellen kann typischerweise im Bereich von 5 m bis 20 m, vorzugsweise von 8 m bis 15 m betragen. Die Anordnung von äquidistanten Heizquellen in einem dreieckigen Muster wird bevorzugt, da sie im Vergleich zu anderen Mustern, wie Sechsecken, dazu beiträgt, ein gleichmäßigeres Erhitzen bis zum kältesten Punkt der Formation zu gewährleisten. Zusätzlich trägt ein dreieckiges Muster im Vergleich zu anderen Mustern, wie Sechsecken, dazu bei, ein rascheres Erhitzen auf eine vorbestimmte Temperatur zu gewährleisten. Zusätzlich kann das in-situ-Umwandlungsverfahren für kohlenwasserstoffhältiges Material ein Erhitzen von wenigstens einem Abschnitt der Formation mit Heizquellen umfassen, welche im wesentlichen parallel zu einer lateralen Grenze des kohlenwasserstoffhältigen Materials angeordnet sind. Unabhängig von der Anordnung oder der Entfernung zwischen den Heizquellen beträgt in einer Ausführungsform ein Verhältnis von Heizquellen zu Produktionsbohrungen innerhalb einer Formation mehr als 8.
- Bestimmte Ausführungsformen umfassen auch das Zulassen einer Wärmeübertragung von einer oder mehreren der Heizquellen auf einen ausgewählten Teilabschnitt des erhitzten Abschnitts. In einer Ausführungsform befindet sich der ausgewählte Teilabschnitt zwischen einer oder mehreren Heizquellen. Beispielsweise kann das in-situ-Umwandlungsverfahren auch eine Wärmeübertragung von einer oder mehreren Heizquellen auf einen ausgewählten Teilabschnitt der Formation umfassen, sodaß Wärme von einer oder mehreren der Heizquellen wenigstens eine gewis se Menge an kohlenwasserstoffhältigem Material innerhalb des ausgewählten Teilabschnitts pyrolysiert. Auf diese Weise umfaßt das in-situ-Umwandlungsverfahren das Erhitzen von wenigstens einem Abschnitt einer kerogenhältigen Formation über eine Pyrolysetemperatur von kohlenwasserstoffhältigem Material in der Formation. Geeigneterweise umfaßt eine Pyrolysetemperatur eine Temperatur von wenigstens 250°C, vorzugsweise 270°C. Vorteilhafterweise beträgt die Temperatur wenigstens 305°C. Die Wärme kann von einer oder mehrerer der Heizquellen auf den ausgewählten Teilabschnitt im wesentlichen durch Leitung übertragen werden. Die Pyrolysetemperatur kann so hoch wie 900°C sein, aber sie überschreitet vorzugsweise 400°C nicht. In einer weiteren Ausführungsform kann der Abschnitt derart erhitzt werden, daß eine Durchschnittstemperatur des ausgewählten Teilabschnitts weniger als 375°C betragen kann, sodaß die Pyrolyse bei 270° bis 375°C ausgeführt wird.
- Der Abstand zwischen den Heizquellen kann ausgewählt sein, um ein Gebiet des ausgewählten Teilabschnitts zu vergrößern. Auf diese Weise wird die Entfernung zwischen den Heizquellen ausgewählt, um die Wirksamkeit der Heizquellen zu erhöhen, wodurch die Eigenwirtschaftlichkeit eines ausgewählten in-situ-Umwandlungsverfahrens für kerogenhältiges Material erhöht wird.
- Der Abschnitt der kerogenhältigen Formation kann mit einer Aufheizgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,1°C/Tag bis 50°C/Tag erhitzt werden. Geeigneterweise wird der ausgewählte Abschnitt der kerogenhältigen Formation mit einer Aufheizgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,1°C/Tag bis 10°C/Tag erhitzt. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Kohlenwasserstoffen aus einer Formation mit einer Aufheizgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von etwa 0,1°C/Tag bis etwa 10°C/Tag erhalten werden. Insbesondere im Pyrolysetemperaturbereich ist die Aufheizgeschwindigkeit gering. Daher wird eine kerogenhäl tige Formation vorteilhafterweise mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 1°C/Tag, insbesondere von weniger als 0,7°C/Tag im Pyrolysetemperaturbereich erhitzt. Der Pyrolysetemperaturbereich umfaßt geeigneterweise einen Bereich von Temperaturen wie sie vorstehend beschrieben sind, d. h. von 270–400°C. Unter den Pyrolysetemperaturen besitzt die Aufheizgeschwindigkeit einen geringeren Einfluß und kann bis zu 50°C/Tag, vorzugsweise von 3 bis 10°C/Tag sein. Beispielsweise kann der erhitzte Abschnitt mit solch einer Geschwindigkeit während einer Zeitdauer erhitzt werden, die mehr als 50% der zum Überspannen des Temperaturbereichs benötigten Zeitdauer beträgt, die mehr als 75% der zum Überspannen des Temperaturbereichs benötigten Zeitdauer beträgt oder die mehr als 90% der zum Überspannen des Temperaturbereichs benötigten Zeitdauer beträgt.
- Die Geschwindigkeit, mit welcher eine kerogenhältige Formation erhitzt wird, kann die Menge und die Qualität der aus der kohlenwasserstoffhältigen Formation produzierten Pyrolyseprodukte beeinflussen. Beispielsweise kann das Erhitzen mit hohen Aufheizgeschwindigkeiten, wie es der Fall ist, wenn ein Fischer-Assay durchgeführt wird, eine größere Menge an Fluiden aus einer kohlenwasserstoffhältigen Formation liefern. Die Produkte solch eines Verfahrens können jedoch von beträchtlich geringerer Qualität sein, als bei Aufheizgeschwindigkeiten von weniger als etwa 10°C/Tag. Das Erhitzen mit einer Geschwindigkeit für den Temperaturanstieg von weniger als ungefähr 10°C/Tag kann eine Pyrolyse innerhalb eines Pyrolysetemperaturbereichs ermöglichen, bei welcher die Produktion von Koks und Teeren verringert sein kann. Zusätzlich kann eine Geschwindigkeit für den Temperaturanstieg von weniger als etwa 3°C/Tag die Qualität der produzierten Fluide durch weiteres Verringern der Produktion von Teeren innerhalb einer kohlenwasserstoffhältigen Formation erhöhen.
- In einigen Ausführungsformen umfaßt das Regeln der Temperatur innerhalb einer kerogenhältigen Formation das Regeln einer Aufheizgeschwindigkeit innerhalb der Formation. Beispielsweise gewährleistet das Regeln der Aufheizgeschwindigkeit derart, daß die Aufheizgeschwindigkeit weniger als ungefähr 3°C/Tag beträgt, eine bessere Steuerung einer Temperatur innerhalb der kerogenhältigen Formation.
- Ein in-situ-Pyrolyseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Überwachen einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs an einer Produktionsbohrung umfassen. Eine Temperatur innerhalb eines Abschnitts einer kerogenhältigen Formation kann jedoch an verschiedenen Stellen innerhalb des Abschnitts der kerogenhältigen Formation gemessen werden. Beispielsweise umfaßt ein Verfahren zur Behandlung eines Abschnitts einer kohlenwasserstoffhältigen Formation das Überwachen einer Temperatur des Abschnitts an einem mittleren Punkt zwischen zwei benachbarten Heizquellen. Die Temperatur kann über die Zeit beobachtet werden. In diesem Fall kann auch eine Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs überwacht werden. Eine Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs kann eine Zusammensetzung von Pyrolyseprodukten, welche aus der Formation produziert werden, beeinflussen. Als solche kann eine Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs überwacht, verändert und/oder reguliert werden, beispielsweise, um eine Zusammensetzung von aus der Formation produzierten Pyrolyseprodukten zu verändern. Die Temperatur des Abschnitts kann z. B. durch eine Testbohrung überwacht werden, welche in der Formation angebracht ist. Beispielsweise ist die Testbohrung in einer Formation zwischen einer ersten Heizquelle und einer zweiten Heizquelle angeordnet. Bestimmte Systeme und Verfahren umfassen das Regulieren der Hitze von der ersten Heizquelle und/oder der zweiten Heizquelle, um die überwachte Temperatur an der Testbohrung mit einer Geschwindigkeit von weniger als etwa einem ausgewählten Ausmaß pro Tag zu erhöhen. Zusätzlich oder in alternativer Weise wird eine Temperatur des Abschnitts an einer Produktionsbohrung überwacht. In diesem Fall umfaßt das in-situ-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Regulieren der Wärme von der ersten Heizquelle und/oder der zweiten Heizquelle, um die überwachte Temperatur an der Produktionsbohrung mit einer Geschwindigkeit von weniger als einem ausgewählten Ausmaß pro Tag zu erhöhen.
- Der Druck innerhalb eines ausgewählten Teilabschnitts eines erhitzten Abschnitts der kerogenhältigen Formation kann in Abhängigkeit von beispielsweise der Tiefe, der Entfernung von einer Heizquelle, dem Angereichert-Sein mit kohlenwasserstoffhältigem Material in der kohlenwasserstoffhältigen Formation und/oder einer Entfernung von einer Produktionsbohrung variieren.
- Es wurde gefunden, daß die Produktqualität der Pyrolyseprodukte durch Beibehalten eines erhöhten Drucks in der kerogenhältigen Formation weiter verbessert werden kann.
- Der Druck kann während der Pyrolyse und während der Produktion der Pyrolyseprodukte aus der Formation reguliert werden. Obwohl der Druck atmosphärisch sein kann, wird geeigneterweise ein Druck von wenigstens 1,4 bar (0,14 MPa), vorzugsweise von 1,5 bar (0,15 MPa) angewandt, in typischerer Weise mindestens 1,6 bar, insbesondere mindestens 1,8 bar. Insbesondere wenn die Pyrolysetemperatur mindestens 300°C beträgt, wird geeigneterweise ein Druck von wenigstens 1,6 bar angewandt. Der obere Grenzwert des Drucks kann durch die Struktur und das Gewicht der überlagernden Schichten bestimmt werden. Häufig beträgt unter praktischen Bedingungen der Druck weniger als 70 bar, noch häufiger weniger als 60 bar oder sogar weniger als 50 bar. Der Druck kann vorteilhafterweise innerhalb eines Bereiches von 2 bar bis 18 bar oder 20 bar, oder in alternativer Weise innerhalb eines Bereiches von 20 bar bis 36 bar reguliert werden.
- In Kohleformationen wird der Druck geeigneterweise innerhalb eines Bereichs von 1,4 bar abs. bis 36 bar abs. (0,14–3,6 MPa) reguliert. Vorzugsweise beträgt der Druck mindestens 1,5 bar (0,15 MPa). Beispielsweise kann das Verfahren das Regulieren eines Drucks innerhalb eines Hauptanteils eines ausgewählten Teilabschnitts eines erhitzten Abschnitts der Formation umfassen. Der regulierte Druck beträgt vorzugsweise über 2 bar abs. (0,2 MPa) während der Pyrolyse. Ein in-situ-Umwandlungsverfahren für kerogenhältige Formationen umfaßt vorzugsweise das Erhöhen und Aufrechterhalten des Drucks in der Formation innerhalb eines Bereiches bis 20 bar abs. (2 MPa). Die Regulierung des Drucks in der Formation kann an der Produktionsbohrung oder zumindest an den Heizquellen erfolgen. Der Druck innerhalb einer Formation kann an einer Anzahl von verschiedenen Stellen ermittelt werden, welche, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Bohrungskopf und verschiedene Tiefen in einer Bohrung umfassen können. In einigen Ausführungsformen wird der Druck an einer Produktionsbohrung gemessen. In alternativen Ausführungsformen kann der Druck an einer Heizeinrichtungsbohrung gemessen werden. Es können auch Testbohrungen angewandt werden, ähnlich den Testbohrungen, welche vorstehend für die Temperaturmessungen beschrieben sind.
- Ein Ventil kann vorgesehen sein, um einen Druck innerhalb eines erhitzten Abschnitts einer kohlenwasserstoffhältigen Formation aufrecht zu erhalten, zu verändern und/oder zu regulieren. Beispielsweise kann eine Heizquelle, die innerhalb einer kohlenwasserstoffhältigen Formation angeordnet ist, an ein Ventil gekoppelt werden. Das Ventil kann konfiguriert sein, um Fluid aus der Formation durch die Heizquelle freizusetzen. Zusätzlich kann ein Druckventil an eine Produktionsbohrung gekoppelt werden, welches innerhalb der kohlenwasserstoffhältigen Formation angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können die durch die Ventile freigesetzten Fluide gesammelt und zu einer Oberflächeneinheit zur weiteren Verarbeitung und/oder Behandlung transportiert werden.
- Die Pyrolyseprodukte umfassen molekularen Wasserstoff. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß das Regulieren der Formationsbedingungen zur Steuerung des Drucks von Wasserstoff im produzierten Fluid zu verbesserten Qualitäten in den produzierten Fluiden führt. Es ist daher vorteilhaft, die Formationsbedingungen derart zu regulieren, daß der Partialdruck von Wasserstoff in den Pyrolyseprodukten mehr als etwa 0,5 bar abs. (0,5 MPa), gemessen an der Produktionsbohrung, beträgt.
- Es ist möglich, ein Reduktionsmittel für wenigstens einen Abschnitt der Formation bereitzustellen. Ein Reduktionsmittel, welches für einen Abschnitt der Formation während des Erhitzens bereitgestellt wird, kann die Produktion von ausgewählten Pyrolyseprodukten erhöhen. Ein Reduktionsmittel kann, ohne darauf beschränkt zu sein, molekularen Wasserstoff umfassen. Es wird angenommen, daß die Pyrolyse der kerogenhältigen Formation zu Kohlenwasserstofffragmenten führt. Derartige Kohlenwasserstofffragmente können miteinander und mit anderen Verbindungen, welche in der Formation vorhanden sind, reagieren. Die Reaktion dieser Kohlenwasserstofffragmente kann die Produktion von olefinischen und aromatischen Verbindungen erhöhen. Ein für die Formation bereitgestelltes Reduktionsmittel kann mit diesen Kohlenwasserstofffragmenten reagieren, um ausgewählte Produkte auszubilden und/oder die Produktion von nicht ausgewählten Produkten, wie Olefinen und Aromaten, zu verhindern. Der molekulare Wasserstoff wird in der Pyrolysereaktion gebildet. Es ist auch möglich, Wasserstoff zuzusetzen. Derartiger Wasserstoff kann durch Reaktion von heißem Kohlenstoff mit Dampf gebildet werden. Molekularer Wasserstoff kann auch durch Cracken eines injizierten Kohlenwasserstofffluides ausgebildet werden. Das Reduktionsmittel kann auch aus wenigstens einem Teil des Pyrolyseprodukts, welches in einem ersten Abschnitt einer kohlenwasserstoffhältigen Formation produziert wird, an einen zweiten Abschnitt der Formation bereitgestellt werden. Beispielsweise wird molekularer Wasserstoff, welcher in einem ersten Abschnitt der Formation ausgebildet wird, für einen zweiten Abschnitt der Formation bereitgestellt.
- In einer weiteren Ausführungsform ist ein Druck innerhalb eines erhitzten Abschnitts der Formation ausreichend, um den Dampfphasentransport der Pyrolyseprodukte innerhalb der Formation zu erhöhen. Der erhöhte Dampfphasentransport wird teilweise auf die Bildung von Wasserstoff innerhalb eines Abschnitts der kohlenwasserstoffhältigen Formation zurückzuführen sein. Es wird angenommen, daß die gebildeten Komponenten eine Doppelbindung und/oder ein Radikal umfassen können. H2 in den Pyrolyseprodukten kann die Doppelbindung von gebildeten Pyrolyseprodukten reduzieren, wodurch ein Potential zur Polymerisation der gebildeten Pyrolyseprodukte verringert wird. Zusätzlich kann Wasserstoff auch Radikale in den gebildeten Pyrolyseprodukten neutralisieren. Es wird daher angenommen, daß Wasserstoff die gebildeten Pyrolyseprodukte an der Reaktion miteinander und/oder mit anderen Verbindungen in der Formation im wesentlichen hindert. Auf diese Weise können verhältnismäßig kurzkettige Fluide in die Dampfphase eintreten und aus der Formation gewonnen werden.
- Das Erhöhen einer Menge an Pyrolyseprodukten in der Dampfphase verringert das Potential für ein Verkoken innerhalb des ausgewählten Teilabschnitts der Formation signifikant. Auch der Dampfphasentransport erhöht die Kohlenwasserstoffgewinnungseffizienz. Eine Verkokungsreaktion kann in der flüssigen Phase auftreten. Da viele der gebildeten Komponenten in kurzkettige Kohlenwasserstoffe übergeführt werden und in die Dampfphase eintreten können, ist die Verkokungsneigung innerhalb des ausgewählten Teilabschnitts verringert. Da ein Verkoken auch die Permeabilität einer Formation verringern kann, erhöht eine Menge an Pyrolysefluiden in der Dampfphase auch die Permeabilität der Formation.
- Die Masse von wenigstens einem Abschnitt der Formation wird infolge der Produktion von Pyrolyseprodukten aus der Formation verringert werden. Somit werden die Permeabilität und die Porösität von wenigstens einem Abschnitt der Formation erhöht werden. Zusätzlich kann das Entfernen von Wasser während des Erhitzens auch die Permeabilität und Porösität von wenigstens einem Abschnitt der Formation erhöhen.
- In bestimmten Ausführungsformen wird die Permeabilität von wenigstens einem Abschnitt einer kerogenhältigen Formation auf mehr als 0,01 oder 0,1, oder sogar 1 Darcy, erhöht werden. In bestimmten Ausführungsformen wird ein im wesentlichem einheitlicher Anstieg der Permeabilität von wenigstens einem Abschnitt der kerogenhältigen Formation erhalten. Auch die Porösität von wenigstens einem Abschnitt der kerogenhältigen Formation kann im wesentlichen gleichmäßig erhöht werden.
- Das Erhitzen einer kerogenhältigen Formation auf einen Pyrolysetemperaturbereich kann erfolgen, bevor eine wesentliche Permeabilität innerhalb der kohlenwasserstoffhältigen Formation ausgebildet wurde. Ein anfängliches Fehlen von Permeabilität kann den Transport der gebildeten Fluide aus einer Pyrolysezone innerhalb der Formation verhindern. Auf diese Weise kann sich, da die Wärme anfänglich von einer Heizquelle zu der kerogenhältigen Formation geleitet wird, ein Fluiddruck innerhalb der kerogenhältigen Formation nahe einer Heizquelle erhöhen. Ein derartiger Anstieg im Fluiddruck kann beispielsweise durch Ausbilden von Fluiden während der Pyrolyse von wenigstens einem Teil von kohlenwasserstoffhältigem Material in der Formation verursacht werden. Der erhöhte Fluiddruck kann durch eine derartige Heizquelle freigesetzt, überwacht, verändert und/oder reguliert werden. Beispielsweise kann die Heizquelle ein Ventil umfassen, wie es in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Ein derartiges Ventil kann konfiguriert sein, um eine Durchflußgeschwindigkeit von Fluiden aus und in die Heizquelle zu regulieren. Zusätzlich kann eine Heizquelle eine unverschalte Bohrlochkonfiguration umfassen, durch welche Druck freigesetzt werden kann.
- In alternativer Weise kann der durch Expansion von Pyrolysefluiden oder anderen in der Formation gebildeten Fluiden hervorgerufene Druck ansteigen gelassen werden, obwohl ein offener Pfad zur Produktionsbohrung oder eine jedwede andere Drucksenke in der Formation noch nicht vorliegen kann. Zusätzlich kann ein Fluiddruck auf einen lithostatischen Druck ansteigen gelassen werden. Risse in der kohlenwasserstoffhältigen Formation können sich ausbilden, wenn der Fluiddruck dem lithostatischen Druck entspricht oder diesen übersteigt. Beispielsweise können sich Risse von einer Heizquelle zu einer Produktionsbohrung ausbilden. Die Ausbildung von Rissen innerhalb des beheizten Abschnitts kann den Druck innerhalb des Abschnitts infolge der Produktion von Pyrolyseprodukten durch eine Produktionsbohrung verringern. Um einen ausgewählten Druck innerhalb des beheizten Abschnitts aufrecht zu erhalten, kann ein Gegendruck in der Produktionsbohrung aufrecht erhalten werden.
- Der Fluiddruck innerhalb einer kohlenwasserstoffhältigen Formation kann in Abhängigkeit von beispielsweise der thermischen Expansion von kohlenwasserstoffhältigem Material, der Bildung von Pyrolysefluiden und der Entnahme der gebildeten Fluide aus der Formation variieren. Beispielsweise kann sich mit der Bildung von Fluiden innerhalb der Formation ein Fluiddruck innerhalb der Poren erhöhen. Die Entfernung von gebildeten Fluiden aus der Formation kann einen Fluiddruck innerhalb der Formation verringern.
- Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt das Verändern und/oder das Regulieren der Produktion von Olefinen. Beispielsweise kann das Verfahren das Erhitzen des Abschnitts mit einer Geschwindigkeit für die Temperatur umfassen, um Pyrolyseprodukte mit einem Olefingehalt von weniger als etwa 10 Gew.-% einer kondensierbaren Komponente der Pyrolyseprodukte zu erhalten. Die Verringerung der Olefinproduktion verringert die Tendenz zum Überziehen einer Rohroberfläche durch derartige Olefine, wodurch Schwierigkeiten, die mit dem Gewinnen von Kohlenwasserstoffen durch derartige Rohrleitungen verbunden sind, verringert werden. Die Verringerung der Olefinproduktion neigt auch dazu, die Polymerisation von Kohlenwasserstoffen während der Pyrolyse zu verhindern, wodurch die Qualität der hergestellten Fluide erhöht wird (z. B. durch Absenken der Kohlenstoffzahlverteilung, durch Erhöhen der API-Schwerkraft, etc.).
- In einigen Ausführungsformen kann der Abschnitt jedoch mit einer Geschwindigkeit für die Temperatur erhöht werden, um den Olefingehalt einer kondensierbaren Komponente der Kohlenwasserstofffluide selektiv zu erhöhen. Beispielsweise können Olefine aus solch einer kondensierbaren Komponente abgetrennt werden und zur Herstellung zusätzlicher Produkte verwendet werden.
- In bestimmten Ausführungsformen kann nach der Pyrolyse eines Anteils der Formation Synthesegas aus dem kohlenwasserstoffhältigen Material, welches in der Formation verbleibt, produziert werden. Die Pyrolyse des Abschnitts kann eine verhältnismäßig hohe, im wesentlichen gleichmäßige Permeabilität überall im Abschnitt zur Folge haben. Eine derartige verhältnismäßig hohe, im wesentlichen gleichförmige Permeabilität kann eine Ausbildung von Synthesegas ohne Produktion von signifikanten Mengen an Kohlenwasserstofffluiden im Synthesegas erlauben. Der Abschnitt kann auch eine große Oberflächen- Fläche aufweisen und/oder eine große Oberflächen-Fläche/Volumen. Die große Oberflächen-Fläche kann erlauben, daß Synthesegas produzierende Reaktionen im wesentlichen bei Gleichgewichtsbedingungen während der Synthesegasbildung ablaufen. Die verhältnismäßig hohe, im wesentlichen gleichförmige Permeabilität kann zu einer verhältnismäßig hohen Gewinnungseffizienz von Synthesegas im Vergleich zur Synthesegasbildung in einer kohlenwasserstoffhältigen Formation, welche nicht so behandelt wurde, führen.
- Das Synthesegas kann aus der Formation vor der oder auf die Produktion eines Pyrolyseprodukts aus der Formation folgend produziert werden. Synthesegas wird allgemein als ein Gemisch aus Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid definiert. Zusätzliche Komponenten von Synthesegas können Wasser, Kohlendioxid, Methan und andere Gase sein. Beispielsweise kann die Synthesegasbildung bevor und/oder nachdem die Pyrolyseproduktgewinnung auf ein unökonomisches Niveau absinkt, begonnen werden. Auf diese Weise kann die zur Pyrolyse bereitgestellte Wärme auch verwendet werden, um Synthesegas herzustellen. Beispielsweise wird, wenn ein Abschnitt der Formation mit einer Temperatur von 270°C bis 375°C nach der Pyrolyse vorliegt, im allgemeinen weniger zusätzliche Wärme benötigt, um einen derartigen Abschnitt auf eine zur Unterstützung der Synthesegasbildung ausreichende Temperatur zu erhitzen.
- Die Pyrolyse von wenigstens etwas kohlenwasserstoffhältigem Material kann in einigen Ausführungsformen etwa 20 Gew.-% oder mehr des ursprünglich verfügbaren Kohlenstoffs umwandeln. Die Synthesegasbildung kann wenigstens zusätzliche 10 Gew.-%, und typischerweise bis zu zusätzlichen 70 Gew.-% des ursprünglich vorhandenen Kohlenstoffes umwandeln. Auf diese Weise kann die in-situ-Herstellung von Synthesegas aus einer kohlenwasserstoffhältigen Formation die Umwandlung von größeren Mengen an ursprünglich verfügbarem Kohlenstoff erlauben.
- Das Synthesegas kann in einem weiten Temperaturbereich, wie von 400°C bis 1.200°C, in typischerer Weise von 600°C bis 1.000°C gebildet werden. Bei einer verhältnismäßig geringen Synthesegasbildungstemperatur neigt das Synthesegas dazu, in einer Qualität produziert zu werden, welche ein hohes H2 zu CO-Verhältnis aufweist. Eine verhältnismäßig hohe Bildungstemperatur kann ein Synthesegas mit einem H2 zu CO-Verhältnis liefern, welches sich 1 annähert, und der Strom kann überwiegend und in einigen Fällen im wesentlichen nur H2 und CO enthalten. Bei einer Formationstemperatur von etwa 700°C kann die Formation ein Synthesegas mit einem H2 zu CO-Verhältnis von 2 liefern. Typischerweise kann Synthesegas geliefert werden, welches ein H2 zu CO-Molverhältnis im Bereich von 1 : 4 bis 8 : 1, in typischerer Weise im Bereich von 1 : 2 bis 4 : 1, insbesondere im Bereich von 1 : 1 bis 2,5 : 1 aufweist. Bestimmte Ausführungsformen können ein Vermischen eines ersten Synthesegases mit einem zweiten Synthesegas zur Produktion von Synthesegas mit einer gewünschten Zusammensetzung umfassen. Das erste und das zweite Synthesegas können aus verschiedenen Abschnitten der Formation produziert werden.
- Heizquellen für die Synthesegasproduktion können jedwede der Heizquellen umfassen, wie sie in irgendeiner der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind. In alternativer Weise kann ein Erhitzen die Wärmeübertragung auf ein Wärmeübertragungsfluid (z. B. Dampf oder Verbrennungsprodukte aus einem Brenner) umfassen, welches innerhalb einer Vielzahl von Bohrungen innerhalb der Formation fließt.
- Ein Synthesegas generierendes Fluid (z. B. flüssiges Wasser, Dampf, Kohlendioxid und Gemische hievon oder Gemische mit Luft, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen) kann für die Formation bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Synthesegas generierende Fluidgemisch Dampf und Sauerstoff umfassen.
- In einer Ausführungsform kann ein Synthesegas generierendes Fluid wäßriges Fluid umfassen, welches durch Pyrolyse von wenigstens etwas kohlenwasserstoffhältigem Material innerhalb eines oder mehrerer anderer Abschnitte der Formation produziert wird. Das Bereitstellen des Synthesegas generierenden Fluids kann in alternativer Weise das Erhöhen eines Wasserniveaus der Formation umfassen, um zu erlauben, daß Wasser in diese fließt. Das Synthesegas generierende Fluid kann auch durch wenigstens eine Injektionsbohrung bereitgestellt werden. Das Synthesegas generierende Fluid wird im allgemeinen mit Kohlenstoff in der Formation reagieren, um H2, Wasser, CO2 und/oder CO auszubilden. Ein Anteil des Kohlendioxids kann mit Kohlenstoff in der Formation reagieren, um Kohlenmonoxid zu ergeben. Kohlenwasserstoffe, wie Ethan, können zu einem Synthesegas generierenden Gemisch zugesetzt werden. Wenn sie in die Formation eingebracht werden, können die Kohlenwasserstoffe cracken, um Wasserstoff und/oder Methan auszubilden. Das Vorhandensein von Methan in produziertem Synthesegas kann den Heizwert des produzierten Synthesegases erhöhen.
- Synthesegas generierende Reaktionen sind typischerweise endotherme Reaktionen. In einer Ausführungsform kann dem Synthesegas generierenden Fluid ein Oxidationsmittel zugesetzt werden. Das Oxidationsmittel kann, ohne darauf beschränkt zu sein, Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, andere oxidierende Fluide oder Kombinationen hievon umfassen. Das Oxidationsmittel kann mit Kohlenstoff innerhalb der Formation reagieren, um exotherm Wärme zu erzeugen. Die Reaktion eines Oxidationsmittels mit Kohlenstoff in der Formation kann zur Bildung von CO2 und/oder CO führen. Die Einbringung eines Oxidationsmittels zur Reaktion mit Kohlenstoff in der Formation kann es ökonomisch erlauben, die Formationstemperatur ausreichend zu erhöhen, um zur Bildung von signifikanten Mengen an H2 und CO aus Kohlenstoff innerhalb der Formation zu führen.
- Die Synthesegasbildung kann über einen Chargenprozeß oder einen kontinuierlichen Prozeß, wie hierin ferner beschrieben, verlaufen. Synthesegas kann aus einem oder mehreren Produktionsbohrungen erhalten werden, die eine oder mehrere Heizquellen umfassen. Derartige Heizquellen können betrieben werden, um die Produktion des Synthesegases mit einer gewünschten Zusammensetzung zu fördern.
- Bestimmte Ausführungsformen können das Überwachen einer Zusammensetzung des produzierten Synthesegases umfassen, und anschließend das Regulieren des Erhitzens und/oder das Regulieren des Einsatzes des Synthesegas generierenden Fluids, um die Zusammensetzung des produzierten Synthesegases innerhalb eines gewünschten Bereiches zu halten. Beispielsweise kann eine gewünschte Zusammensetzung des produzierten Synthesegases ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid von etwa 2 : 1 aufweisen.
- Bestimmte Ausführungsformen können das Vermischen eines ersten Synthesegases mit einem zweiten Synthesegas zur Herstellung von Synthesegas mit einer gewünschten Zusammensetzung umfassen. Das erste und das zweite Synthesegas können aus verschiedenen Abschnitten der Formation produziert werden.
- Die hierin beschriebenen Synthesegase können in schwerere, kondensierbare Kohlenwasserstoffe übergeführt werden. Beispielsweise kann ein Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoffsyntheseverfahren zusammengestellt werden, um Synthesegas in verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe überzuführen, insbesondere in Paraffine. Durch das Fischer-Tropsch-Verfahren produzierte Paraffine können zusammengestellt werden, um andere Produkte, wie Diesel, Flugzeugtreibstoff und Naphtaprodukte, zu produzieren. Das produzierte Synthesegas kann auch in einem katalytischen Methanierungsverfahren verwendet werden, um Methan zu produzieren. In alternativer Weise kann das produzierte Synthesegas zur Herstellung von Methanol, Benzin und Dieseltreibstoff, Ammoniak und mittleren Destillaten verwendet werden. Produziertes Synthesegas kann als Brennstoff verwendet werden, um die Formation zu erhitzen. Der Wasserstoff im produzierten Synthesegas kann verwendet werden, um Öl zu veredeln.
- Das Synthesegas kann auch für andere Zwecke verwendet werden. Das Synthesegas kann als Brennstoff verbrannt werden. Das Synthesegas kann auch zum Synthetisieren eines weiten Bereichs von organischen und/oder anorganischen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen und Ammoniak, verwendet werden. Synthesegas kann zur Erzeugung von Elektrizität, entweder durch Reduzieren des Drucks des Synthesegases in Turbinen und/oder durch Anwenden der Temperatur des Synthesegases zur Herstellung von Dampf (und anschließendes Betreiben von Turbinen) verwendet werden. Synthesegas kann auch in einer Energieerzeugungseinheit, wie einer Brennstoffzelle mit geschmolzenem Carbonat, einer Brennstoffzelle mit festem Oxid und/oder einem anderen Typ einer Brennstoffzelle verwendet werden.
- In einer Ausführungsform kann ein Abschnitt einer Formation, welcher pyrolysiert und/oder einer Synthesegasbildung unterworfen wurde, abkühlen gelassen werden, oder er kann abgekühlt werden, um einen abgekühlten, erschöpften Abschnitt innerhalb der Formation auszubilden. Beispielsweise kann ein erhitzter Abschnitt einer Formation durch Wärmeübertragung an einen benachbarten Abschnitt der Formation abkühlen gelassen werden. Die Wärmeübertragung kann natürlich erfolgen oder sie kann durch die Einbringung von Wärmeübertragungsfluiden durch den erhitzten Abschnitt in den kühleren Abschnitt der Formation erzwungen werden. In alternativer Weise kann das Einbringen von Wasser in den ersten Abschnitt der Formation den ersten Abschnitt abkühlen. Wasser, welches in den ersten Abschnitt eingebracht wird, kann aus der Formation als Dampf gewonnen werden. Das entfernte Wasser kann in einen heißen Abschnitt der Formation injiziert werden, um Synthesegas auszubilden.
- Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung können den Fachleuten auf Grund der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen klar werden, worin:
-
1 einen Querschnitt eines experimentellen in-situ-Feldversuchssystems zeigt; -
2 die Lage von Heizquellen, Produktionsbohrungen und von Temperaturbeobachtungsbohrungen, die im experimentellen Feldversuchssystem verwendet werden, veranschaulicht; -
3 einen Ausdruck des kumulativen Volumens von flüssigen Kohlenwasserstoffen zeigt, die als Funktion der Zeit produziert werden (m3/Tag); und -
4 einen Ausdruck des kumulativen Volumens an produziertem Gas in Standardkubikfuß als Funktion der Zeit (in Tagen) für das selbe in-situ-Experiment zeigt. - Beispiel 1
- Es wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um die Konsequenz der Vitrinitreflexion für die Eigenschaften von aus derartigen kerogenhältigen Formationen produzierten Fluiden zu bestimmen. Die Reihe von Experimenten umfaßte ein Fischer-Assay und eine Rock-Eval-Pyrolyse. Die Reihe von Experimenten wurden mit Kohlewürfeln durchgeführt, um die Quellgesteinseigenschaften jeder Kohle zu bestimmen und die potentielle Öl- und Gasproduktion aus jeder Kohle zu bewerten.
- Die Rock-Eval-Pyrolyse ist ein Erdöluntersuchungstool, welches entwickelt wurde, um das Bildungspotential und die thermische Reifung von zukünftigen Quellgesteinen zu bewerten. Eine Bodenprobe kann in einer Heliumatmosphäre pyrolysiert werden.
- Die Probe wird am Beginn erhitzt und bei einer Temperatur von 300°C während fünf Minuten gehalten, wodurch Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden. Die Probe wird ferner mit einer Geschwindigkeit von 25°C/Minute auf eine Endtemperatur von 600°C erhitzt, was weitere Kohlenwasserstoffe ausbildet. Jedwedes CO2, welches gebildet wird, wird durch Wärmeleitfähigkeitsdetektion gemessen. Die Ergebnisse sind als Prozentsatz an Öl, bezogen auf die Probe auf trockener und aschefreier Basis, dargestellt.
- Sieben Kohlen von unterschiedlichem Rang wurden in einem Labor behandelt, um ein in-situ-Umwandlungsverfahren zu simulieren. Die unterschiedlichen Kohleproben wurden verhältnismäßig rasch auf 250°C erhitzt und darauffolgend mit einer Geschwindigkeit von etwa 2°C/Tag auf 600°C und einen in Tabelle I angegebenen Druck ("p") erhitzt. Die Produkte wurden abgekühlt und die kondensierte Phase wurde als Öl gesammelt. Tabelle I
- VR
- ist die Vitrinitreflexion in %;
- FA
- ist das Fischer-Assay, die Ölausbeute, bezogen auf eine trockene und aschefreie Basis, ausgedrückt in Gallonen/Tonne (4,2 10–3 l/kg);
- RE
- ist der Rock-Eval-Pyrolysetest, Gew.-% Öl, bezogen auf die trockene und aschefreie Probe;
- ICP
- ist die Ölausbeute, welche in den Laborexperimenten zur Simulierung eines in-situ-Umwandlungsverfahrens erhalten wurde, ausgedrückt in Gallonen/Tonne, bezogen auf eine trockene und aschefreie Basis;
- P/A
- ist das Verhältnis von Paraffinen gegenüber Aromaten im Öl;
- C/A
- ist das Verhältnis von cyclischen Alkanen gegenüber Aromaten im Öl; und
- API
- ist die API-Schwerkraft in °.
- Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß die Vitrinitreflexion einen Einfluß auf die Ölausbeute und die Eigenschaften der produzierten Kohlenwasserstoffe besitzt. Der bevorzugtere Bereich scheint von 0,4–1,2% zu sein, wobei der optimale Bereich um eine Vitrinitreflexion von 0,7–0,9% zu liegen scheint.
- Beispiel 2
- Ein Würfel aus einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisender bituminöser Fruitland-B-Kohle mit einer Vitrinitreflexion von 0,71% wurde mit etwa 2°C/Tag erhitzt. Die Tabelle II zeigt die Ausbeutefraktionen der Produkte, welche durch Erhitzen dieses Würfels mit 2°C/Tag auf etwa 450°C ausgebildet wurden. Zusätzlich zeigt Tabelle II die Ausbeutefraktionen von Produkten, die durch ein Wirbelbettvergasungsverfahren von zwei verschiedenen Blöcken einer ähnlichen Art von Kohle gebildet wurden. Die beiden verschiedenen Kohleblöcke umfassen einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Utah-Kohle und einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse Illinois Nr. 6-Kohle. Die Ausbeutedaten für das Wirbelbettvergasungsverfahren wurden von Jacobs, Jones und Eddinger, beschrieben in "Hydrogenation of COED Process Coal-Derived Oil", Industrial and Engineering Chemistry, Process Design and Development. Bd. 10, Nr. 4, S. 558–562, 1971, erhalten. Die Ausbeutefraktionen sind definiert als: Naphta (Anfangssiedepunkt bis 166°C), Flugzeugtreibstoff (166°C bis 249°C), Diesel (249°C bis 370°C) und hochsiedender Rückstand (Siedepunkt mehr als 370°C).
- Die Wirbelbettverfahren, für welche die Ausbeutefraktionen in Tabelle I gezeigt sind, sind für Ausbeutefraktionen beispielhaft, die aus einem Verfahren erhalten werden, welches ein rasches Erhitzen und eine Pyrolyse bei einer erhöhten Temperatur vorsieht. Eine hohe Aufheizgeschwindigkeit kann mehr als ungefähr 20°C/Tag betragen. Eine erhöhte Temperatur für die Pyrolyse kann 450°C sein. Im Gegensatz dazu sind Ausbeutefraktionen, welche durch Erhitzen des Kohlewürfels erhalten werden, für ein Verfahren beispielhaft, welches ein langsames Erhitzen und eine Pyrolyse unter niedrigerer Temperatur umfaßt. Die API-Schwerkraft des gesamten Öls, welches aus dem Kohlewürfel hergestellt wurde, betrug etwa 37°. Im Gegensatz dazu betrug die API-Schwerkraft des gesamten Öls, das aus der Wirbelbett-Utah-Kohle produziert wurde, etwa –3,5°, und die API-Schwerkraft des gesamten Öls, welches aus der Wirbelbett-Illinois-Kohle produziert wurde, betrug etwa –13,1°. Auf diese Weise kann ein langsames Erhitzen des Kohlewürfels ein besseres Produkt mit einer höheren API-Schwerkraft liefern, als sie das Produkt besitzt, welches aus Kohle produziert wird, die rasch erhitzt wurde.
- Das Experiment wurde mit dieser Kohle in einer Trommel wiederholt. Es scheint, daß die Produktion von kondensierbaren Kohlenwasserstoffen im wesentlichen vollständig ist, wenn die Temperatur etwa 390°C erreicht. Die Methanproduktion beginnt von 270°C an. Von 270 bis 400°C wurden kondensierbare Kohlenwasserstoffe, Methan und Wasserstoff produziert. Bei Temperaturen über 400°C wurden weiterhin Methan und Wasserstoff produziert. Über etwa 450°C wurde die Methankonzentration verringert.
- Beispiel 3
- Kohlenwasserstofffluide wurden aus einem Abschnitt einer kohlehältigen Formation durch ein in-situ-Experiment produziert, welches in einem Abschnitt einer kohlehältigen Formation durchgeführt wurde. Die Kohle ist eine einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisende bituminöse C-Kohle mit einer Vitrinitreflexion von 0,54%. Sie wurde mit elektrischen Heizelementen erhitzt.
1 veranschaulicht einen Querschnitt des experimentellen in-situ-Feldversuchssystems. Wie in1 gezeigt, umfaßte das experimentelle Feldversuchssystem wenigstens eine kohlehältige Formation3802 im Boden und eine Spritzwand3800 . Die kohlehältige Formation3802 neigte sich mit einem Winkel von ungefähr 36° mit einer unterbrochenen Stärke von ungefähr 4,9 Meter.2 veranschaulicht eine Anordnung von Heizquellen3804a ,3804b ,3804c , Produktionsbohrungen3806a ,3806b , und Temperaturbeobachtungsbohrungen3803a ,3808b ,3808c ,3808d , welche im experimentellen Feldversuchssystem verwendet wurden. Die drei Heizquellen wurden in einer Dreieckskonfiguration angeordnet. Die Produktionsbohrung3806a war nahe eines Zentrums des Heizquellenmusters und äquidistant von jeder der Heizquellen angeordnet. Eine zweite Produktionsbohrung3806b war außerhalb des Heizquellenmusters und äquidistant von den beiden nächsten Heizquellen angeordnet. Eine Spritzwand3800 wurde um das Heizquellenmuster und die Produktionsbohrungen ausgebildet. Die Spritzwand umfaßte Pfeiler 1–24. Die Spritzwand3800 wurde konfiguriert, um einen Einbruch von Wasser in den Abschnitt während des in-situ-Experiments zu verhindern. Zusätzlich wurde die Spritzwand3800 konfiguriert, um im wesentlichen einen Verlust von gebildeten Kohlenwasserstofffluiden an einen nicht erhitzten Abschnitt der Formation zu verhindern. - Die Temperaturen wurden zu verschiedenen Zeitpunkten während des Experiments an jeder der vier Temperaturbeobachtungsbohrungen
3808a ,3808b ,3808c ,3808d gemessen, die innerhalb und außerhalb des Heizquellenmusters, wie in2 veranschaulicht, lokalisiert waren. Die Temperaturen an den Beobachtungsbohrungen3808a ,3808b und3808c lagen verhältnismäßig nahe beieinander. Eine Temperatur an der Temperaturbeobachtungsbohrung3808d war beträchtlich kälter. Diese Temperaturbeobachtungsbohrung lag außerhalb des Dreiecks von Heizgerätebohrungen, welches in2 veranschaulicht ist. Diese Daten zeigen, daß in Zonen, worin eine geringe Überlagerung von Wärme stattfand, die Temperaturen beträchtlich geringer waren. Die Temperaturprofile waren an den Heizquellen verhältnismäßig gleichförmig. -
3 veranschaulicht einen Ausdruck des kumulativen Volumens von produzierten flüssigen Kohlenwasserstoffen3840 als Funktion der Zeit (m3/Tag).4 veranschaulicht einen Ausdruck des kumulativen Volumens von produziertem Gas3910 in Kubikmeter als Funktion der Zeit (in Tagen) im selben in-situ-Experiment. Sowohl3 als auch4 zeigt die Ergebnisse nur während der Pyrolysestufe des in-situ-Experiments. Ver hältnismäßig hochqualitative Produkte wurden während der Behandlung gewonnen. - Es wurden zwei Laborexperimente mit Kohlewürfeln aus dem Feldversuchsgelände durchgeführt. Ein Experiment wurde bei 1 bar abs. (0,8 MPa) durchgeführt. Der zweite Druck betrug 8 bar (0,8 MPa). Die Laborkohlenstoffzahlverteilung ist ähnlich jener, die im Feldexperiment ebenfalls bei 1 bar abs. erhalten wurde. Mit steigendem Druck sinkt ein Bereich von Kohlenstoffzahlen der Kohlenwasserstofffluide. Ein Anstieg in Produkten mit Kohlenstoffzahlen von weniger als 20 wurde beobachtet, wenn bei 8 bar abs. gearbeitet wurde. Das Erhöhen des Drucks von 1 bar abs. auf 8 bar abs. erhöhte auch die API-Schwerkraft der kondensierten Kohlenwasserstofffluide. Die API-Schwerkraft-Werte von produzierten kondensierten Kohlenwasserstofffluiden betrugen ungefähr 23,1° bzw. ungefähr 31,3°. Ein derartiger Anstieg in der API-Schwerkraft stellt eine erhöhte Produktion von wertvolleren Produkten dar.
- Beispiel 4
- Tabelle III veranschaulicht Fraktionen aus einer Siedepunkttrennung von Ölen, die durch ein Fischer-Assay gewonnen wurden, und eine Siedepunkttrennung von Ölen aus dem vorstehend beschriebenen Kohlewürfelexperiment. Das Feldexperiment war ein in-situ-Umwandlungsverfahren (ICP), welches mit einer viel geringeren Aufheizgeschwindigkeit auf eine niedrigere Endtemperatur als das Fischer-Assay durchgeführt wurde. Tabelle III zeigt die Gewichtsprozent von Öl mit verschiedenen Siedepunktschnitten, welche aus einer einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen aufweisenden bituminösen Fruitland-B-Kohle (Vitrinitreflexion 0,71%) erhalten wurden. Verschiedene Siedepunktschnitte können verschiedene Kohlenwasserstofffluidzusammensetzungen darstellen. Die veranschaulichten Siedepunktschnitte umfassen Naphta (Anfangssiedepunkt bis 166°C), Flug zeugtreibstoff (166°C bis 249°C), Diesel (249°C bis 370°C), und hochsiedenden Rückstand (Siedepunkt höher als 370°C). Die ICP-Flüssigkeit war ein wesentlich wertvolleres Produkt. Die API-Schwerkraft der ICP-Flüssigkeit war signifikant größer als die API-Schwerkraft der Fischer-Assay-Flüssigkeit. Die ICP-Flüssigkeit umfaßte auch signifikant weniger hochsiedenden Rückstand als die Fischer-Assay-Flüssigkeit.
- Es wurde ferner festgestellt, daß das Verringern der Aufheizgeschwindigkeit des Abschnitts die Produktion von Olefinen absenkt.
- Beispiel 5
- Es wurde ein Experiment mit der Formation durchgeführt, die gemäß dem in-situ-Umwandlungsverfahren behandelt wurde, um die gleichförmige Permeabilität der Formation nach der Pyrolyse zu messen. Nach dem Erhitzen eines Abschnitts der kohlehältigen Formation wurde ein zehnminütiger CO2-Stoß in die Formation an der ersten Produktionsbohrung
3806a injiziert und an der Bohrung3804a , wie in2 gezeigt, gewonnen. Der CO2-Spurentest wurde von der Produktionsbohrung3806a zur Bohrung3804b und von der Produktionsbohrung3806a zur Bohrung3804c wiederholt. Wie vorstehend beschrieben, war jede der drei verschiedenen Heizquellen äquidistant von der Produktionsbohrung angeordnet. Das CO2 wurde mit einer Geschwindigkeit von 4,08 m3/h inji ziert. Das CO2 erreichte jede der drei verschiedenen Heizquellen zu ungefähr dem gleichen Zeitpunkt. Die Ausbeute an CO2 aus jeder der drei verschiedenen Bohrungen war über die Zeit ebenfalls ungefähr gleich. Eine derartige ungefähr gleiche Weiterleitung eines CO2-Spurenstosses durch die Formation und die Ausbeute von CO2 aus der Formation wiesen darauf hin, daß die Formation im wesentlichen gleichmäßig permeabel war. Stationäre Gaspermeabilitätsmessungen wurden zwischen verschiedenen Bohrungen innerhalb des Dreiecks von Heizeinrichtungsbohrungen durchgeführt. Die Nachbehandlungspermeabilitäten reichten von 4,5 Darcy bis 39 Darcy mit einem Durchschnitt von etwa 20 Darcy. Die Anfangspermeabilitäten betrugen im Mittel etwa 50 Millidarcy. Die Tatsache, daß die erste CO2-Ankunft nur ungefähr 18 Minuten nach Beginn des CO2-Stosses begann, weist darauf hin, daß keine bevorzugten Pfade zwischen den Bohrungen3806a und3804a ,3804b und3804c ausgebildet wurden.
Claims (12)
- Verfahren zur in-situ-Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen in einer unterirdischen kerogenhältigen Formation, umfassend: Zuführen von Wärme zu wenigstens einem Abschnitt der kerogenhältigen Formation in solcher Weise, daß wenigstens ein Teil des erhitzten Abschnittes die Pyrolysetemperatur von Kerogen erreicht, unter Ausbildung von Pyrolyseprodukten; und Gewinnen von Pyrolyseprodukten aus der unterirdischen Formation; dadurch gekennzeichnet, daß die unterirdische Formation so ausgewählt wird, daß sie Kerogen mit einer Vitrinitreflexion von 0,2 bis 3,0% umfaßt.
- Verfahren nach Anspruch 1, worin die kerogenhältige Formation eine kohlehältige Formation ist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Druck zweckmäßig innerhalb eines Bereiches von 1,4 bis 36, vorzugsweise 2 bis 20 bar absolut geregelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Pyrolysetemperatur von 270 bis 400°C, vorzugsweise von 275 bis 375°C beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die kerogenhältige Formation durch eine oder durch mehrere Heizquellen erhitzt wird und die Pyrolyseprodukte über eine oder mehrere Produktionsbohrungen gewonnen werden.
- Verfahren nach Anspruch 5, worin die Anzahl der Heizquellen von 1 bis 16, vorzugsweise von 8 bis 16 pro Produktionsbohrung beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Kerogen eine Vitrinitreflexion von 0,25 bis 2,0%, vorzugsweise von 0,4 bis 1,2% aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Kerogen einen Wasserstoffgehalt von über 2 Gew.-%, vorzugsweise von über 3 Gew.-% aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Kerogen ein Verhältnis von elementarem Wasserstoff zu Kohlenstoff im Bereich von 0,5 bis 2, vorzugsweise von 0,70 bis 1,65 aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Kerogen einen Gewichtsprozentsatz an elementarem Sauerstoff von weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15 Gew.-% aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Kerogen ein Verhältnis von elementarem Sauerstoff zu Kohlenstoff von 0,03 bis 0,12 aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin nach dem Gewinnen der Pyrolyseprodukte die kerogenhältige Formation mit einem Synthesegas generierenden Fluid reagieren gelassen wird.
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