UNKONVEKTIONELLE ÖLFÖRDERUNG. Dampfinjektion. Erweiterter Patentbericht. Aenert. Juli 2022
Zusammenfassung
Methoden der Dampfstimulation im Zusammenhang mit der thermisch unterstützten Ölförderung wurden häufig für die Produktion verschiedener Qualitäten von unkonventionellem Öl eingesetzt, das sich vor allem durch hohe Dichte und Viskosität auszeichnet. Im industriellen Maßstab sind diese Methoden bei der Gewinnung von bituminösem Öl (Ölsand), Schwerstöl oder Kerogenöl (Ölschiefer) weit verbreitet und haben eine API-Dichte von weniger als 10o und eine Viskosität von oft mehr als 10.000 Centipoise. Das Aussehen dieser Ölsorten unterscheidet sich erheblich vom herkömmlichen Öl und nimmt manchmal exotische Formen an. Ölsande beispielsweise bilden ein natürlich vorkommendes Gemisch aus Sand, Wasser, Ton, Mineralien und Bitumen. Bitumen ist eine schwarze und hochviskose flüssige oder halbfeste Form von Erdöl. Ölsandvorkommen gibt es auf der ganzen Welt. Einige der wichtigsten Ölsandvorkommen befinden sich in Kanada, Venezuela, den Vereinigten Staaten und Russland. Gleichzeitig belaufen sich allein in Kanada die festgestellten Reserven an Naturbitumen auf über 160 Milliarden Barrel, was bereits eine riesige Energieressource darstellt. Derzeit werden Dampfstimulationsmethoden auch aktiv bei der Produktion von Leichtöl mit einer API-Dichte von weniger als 25o eingesetzt.
Die Dampfinjektion ist eine der gebräuchlichsten und am weitesten verbreiteten Methoden zur thermischen Stimulation von Öllagerstätten mit hoher Viskosität und hoher Dichte, was zu einer deutlichen Verringerung der Viskosität der Schweröle führt. Es gibt drei Haupttypen von Dampfinjektionstechniken: SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage), CSS (Cyclic Steam Stimulation) und Steam Flooding. In der Praxis wird der Dampfinjektionsprozess häufig durch eine Kombination dieser Technologien und der ständig weiterentwickelten neuen Techniken zu deren Verbesserung unterstützt.
Die dampfunterstützte Schwerkraftdrainage (SAGD) ist derzeit die am weitesten verbreitete In-situ-Rückgewinnungsmethode. Es erfordert das Bohren eines oberen und eines unteren Bohrlochs; Anschließend wird kontinuierlich Dampf in den oberen Schacht eingespritzt, sodass das Bitumen flüssiger wird und in den unteren Schacht fließt. Anschließend wird das Bitumen an die Oberfläche gepumpt.
Obwohl dampfbetriebene Rückgewinnungsmethoden die am weitesten verbreiteten und bewährtesten EOR-Methoden sind, gibt es eine Reihe damit verbundener wirtschaftlicher, technologischer und ökologischer Herausforderungen. Dazu gehören hohe Treibhausgasemissionen, Schwierigkeiten beim Betrieb und der Gerätewartung, Dampfkondensation, zusätzliche Betriebskosten aufgrund von Energieverlusten und starke Dampfkanalisierung. Daher zielen die neuesten technologischen Innovationen auf diesem Gebiet darauf ab, die Qualität des Dampfinjektionsprozesses und seiner Erzeugungsausrüstung zu optimieren und gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren. Ebenso wichtig ist die Reduzierung des Energie- und Wasserverbrauchs, die Entwicklung neuer Geräte und Materialien, die Verbesserung von Reparaturabläufen und die Abfallverwertung. Auch hybride Produktionsmethoden, die Methoden der thermischen Stimulation und der hydraulischen Frakturierung, der chemischen Stimulation, der elektromagnetischen oder akustischen Stimulation kombinieren, wurden erheblich entwickelt.
Ein wesentlicher Teil effektiver technischer Lösungen zur Entwicklung dieser Technologien ist in Patentdokumenten konzentriert, die bei verschiedenen Patentämtern registriert sind. Das Unternehmen EnerTechUp führte eine systematische Suche nach Patentdokumenten zu diesem Thema durch, erstellte eine einzigartige Patentdatenbank und führte eine gründliche statistische Analyse der Ergebnisse der Patentierungsaktivitäten durch.
Alle Patentdokumente sind mit einer speziellen Kennzeichnung gekennzeichnet, die eine Gruppierung nach semantischer Zugehörigkeit ermöglicht, einschließlich der Sortierung nach Patentämtern, Anmeldern, technologischen Parametern und Problemen, die sie lösen sollen. Insbesondere ermöglicht die Datenbank die Erstellung von Listen von Patentdokumenten für die gängigsten Technologien zur Dampfbehandlung unterirdischer Formationen, beispielsweise SAGD oder Steam Flooding; und für Elemente der Ausrüstung, die an der Dampferzeugung und -injektion, Abfallverwertung usw. beteiligt sind. Diese ursprünglichen Funktionen der Datenbank bieten Benutzern aller Ebenen einzigartige Möglichkeiten, die neuesten technischen Errungenschaften auf dem Gebiet der unkonventionellen Ölförderung zeitnah zu überwachen und vorherzusagen Entwicklungsrichtungen in der gesamten Ölindustrie oder für einzelne Regionen und Unternehmen.
Die Datenbank umfasst mehr als 13.000 Patentdokumente, die in den Jahren 1987 bis 2022 in allgemein zugänglichen Quellen auf der ganzen Welt veröffentlicht wurden. Die statistische Analyse für den 20-Jahres-Zeitraum zwischen 2002 und 2021 umfasst 4458 Patente und 8562 Patentanmeldungen. Die allgemeine Methodik zur Zusammenstellung von Patentdatenbanken und zur statistischen Auswertung, die in diesem Produkt verwendet wird, finden Sie unter aenert.com.
Schlüssel-Höhepunkte
Die statistische Analyse für den 20-Jahres-Zeitraum zwischen 2002 und 2021 umfasst:
Erfindungen: 13020
Büros: 53
Länder: 50
Bewerber: 2342
Einzelne IPC-Untergruppen: 2867
Gesamtzahl der zugewiesenen IPC-Untergruppen: 39050
Insgesamt wurden für die vorliegende Prüfung 13020 Patentdokumente (4458 Patente und 8562 Patentanmeldungen) gefunden. Die aktivste Registrierung von Patentanmeldungen fand in den Jahren 2015-2019 statt. Die beliebtesten Patentämter bei den Anmeldern waren USPTO (USA), CNIPA (China) und CIPO (Kanada). Am Patentierungsprozess beteiligten sich Vertreter aus 50 Ländern weltweit. Die meisten Patente wurden den Einwohnern der Vereinigten Staaten, Chinas, Kanadas und Russlands erteilt. Die meisten Patentanmeldungen wurden in den letzten fünf Jahren von Einwohnern Chinas, der Vereinigten Staaten und Kanadas eingereicht. Die meisten Patente wurden von CIPO (Kanada), USPTO (USA), IP Australia und CNIPA (China) an Nichtansässige erteilt.
Der Anteil der Ausländer unter den Antragstellern nahm gegen Ende des Betrachtungszeitraums deutlich ab. Die Anzahl der Anträge im Verhältnis zur Gesamtzahl der Dokumente pro Jahr betrug im Zeitraum 2017–2020 0,68–0,52. Gleichzeitig lag die Zahl der Startbewerbungen im Verhältnis zur Gesamtzahl der Bewerbungen pro Jahr auf einem hohen Niveau (0,40-0,44 im Zeitraum 2017-2020). Ende 2021 waren mehr als 80 % der Patente Mitglieder von Patentfamilien (drei und mehr Patentdokumente). 34 Patentfamilien umfassten mehr als 20 Patentdokumente. Die durchschnittliche Patentanmeldezeit betrug in den letzten Jahren 43-48 Monate.
Insgesamt wurden in der betrachteten Patentdatenbank 2867 einzelne IPC-Untergruppen identifiziert, die 39050-mal vergeben wurden, und 2512 Gruppen identischer einheitlicher Indikatoren. Unter den IPC-Untergruppen waren E21B 43/24 (Gewinnung von Flüssigkeiten aus Bohrlöchern mittels Wärme, z. B. Dampfinjektion), E21B 43/12 (Methoden oder Geräte zur Steuerung des Flusses der gewonnenen Flüssigkeit zu oder in Bohrlöchern) und E21B 43/ die beliebtesten. 16 (Verbesserte Rückgewinnungsmethoden zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen). Unter den Patenten und Patentanmeldungen hat die Beliebtheit der IPC-Untergruppen E21B 43/24, E21B 43/12 und E21B 34/06 (Ventilanordnungen in Bohrlöchern) erheblich zugenommen. In Patenten wurden 207 Dokumenten gleichzeitig drei und mehr verschiedene IPC-Abschnitte zugeordnet (mehr als 4,5 %). Die jährliche Anzahl neuer IPC-Untergruppen, die Patentdokumenten zugewiesen werden, ist in den letzten Jahren erheblich zurückgegangen. In Patenten und Patentanmeldungen wurden am häufigsten die Technologiekategorien Schwer- und Schwerstöl sowie Nicht spezifizierte oder allgemeine Technologien genannt. In den meisten Fällen gaben die Autoren eine geringe Effizienz der Primärproduktion und hohe laufende Reparatur- und Ersatzkosten als Probleme an, die mit den in den Patenten und Patentanmeldungen offenbarten technischen Lösungen gelöst werden sollten. In den allermeisten Fällen standen die Erfindungen im Zusammenhang mit Geräten oder Methoden.
Die Liste der zehn produktivsten Anmelder nach Anzahl der Patente umfasst:
Halliburton Energy Services, Inc. (USA)
Baker Hughes Incorporated (USA)
ExxonMobil Upstream Research Company (USA)
ConocoPhilips Company (USA)
Shell Internationale Research Maatschappij B.V. (NL)
PetroChina Company Limited (CN)
Tatneft (RU)
Schlumberger Technology Corporation (USA)
Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN)
Baker Hughes a Ge Company, LLC (USA)
Der abschließende Teil der Analyse umfasst berechnete Daten, die es ermöglichen, die daraus resultierenden Patentierungstrends aufzuzeigen und wesentliche Schlussfolgerungen zu ziehen. Hier werden auch Diagramme wie das Verhältnis der Zahl der Anmeldungen zur Zahl der Patente pro Jahr, das Verhältnis der Zahl der Einzelanmeldungen zur Gesamtzahl pro Jahr und andere dargestellt.
Eine kostenlose Demoversion dieser Datenbank kann hier heruntergeladen werden:
Die Demoversion präsentiert die ersten hundert Patentdokumente.
Eine kurze Analyse statistischer Indikatoren finden Sie in einem Patentinformationsbulletin, das hier heruntergeladen werden kann (Lizenz CC BY-SA 4.0):
Wer braucht diesen erweiterten Patentbericht?
Dieser erweiterte Patentbericht (einschließlich Datenbank und Patentprüfung) dient als eine der Varianten zur Überwachung fortgeschrittener technischer Errungenschaften im angegebenen Industriesektor. Die in der Datenbank bereitgestellten statistischen Daten, Ratingauswertungen und sorgfältig ausgewählten Patentdokumente können für Erfinder, Ingenieure, Forscher, Studenten und Pädagogen sowie für Geschäftsleute und Investoren von Interesse sein, die sich auf die eine oder andere Weise mit den Problemen von beschäftigen die Entwicklung der Produktion von unkonventionellem Öl.
Haftungsausschluss
Die vorliegende Patentdatenbank und Patentübersicht wurden von der Firma EnerTechUp und ihren Partnern erstellt. Der erweiterte Patentbericht umfasst Patentdokumente, die sorgfältig aus öffentlich zugänglichen Quellen zusammengestellt wurden und laut den Autoren zum größten Teil die neuesten Innovationen in der jeweiligen Energiebranche zum Zeitpunkt der Erstellung des erweiterten Patentberichts darstellen. Detaillierte Informationen zur Methodik der Suche und Bearbeitung von Patentdokumenten finden Sie bei Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). Angesichts der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Zusammenstellung von Listen internationaler Patentdokumente, einschließlich derjenigen im Zusammenhang mit Zeitrahmen, nationalen und terminologischen Barrieren, sowie unter Berücksichtigung der hohen Arbeitsintensität bei der Sammlung der erforderlichen analytischen Informationen und der Durchführung ihrer qualitativen Interpretation, haben die Autoren von Die Patentdatenbank und Patentrecherche kann keine absolute Vollständigkeit und Richtigkeit der dargestellten Materialien garantieren und lehnt jegliche Verantwortung für deren Verwendung ab. EnerTechUp stellt dieses Material „wie besehen“ dar und lehnt jegliche Ansprüche und Haftungen ab, die sich aus der Nutzung der darin veröffentlichten Daten ergeben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Entschädigung für finanzielle Schäden jeglicher Art, entgangenen Gewinn oder Entschädigung für moralische Verletzungen. Diese Bestimmungen gelten auch für Mitarbeiter, Aktionäre, Vertreter und Datenlieferanten von EnerTechUp.
