مخازن سنگین نفت، بخش قابل توجهی از منابع هیدروکربن باقی مانده جهان را تشکیل می دهند، با رسوبات گسترده در منطقه Athabasca کانادا، کمربند Orinoco ونزوئلا و شن های نفتی ایالات متحده، حتی چالش حیاتی در توسعه این مخازن، ویسکوزیته بسیار بالا است - اغلب ده ها هزار درصد از آن - که به طور طبیعی از بهبود شدید انرژی جلوگیری می کند، حتی با کاهش قیمت های حرارتی، به خوبی کاهش می یابد.

اصول بازیابی حرارتی

تمام روش های بازیابی حرارتی همان اصل فیزیکی را به اشتراک می گذارند: گرما به طور چشمگیری کاهش می یابد، بهبود توانایی آن برای جریان از طریق رسانه های متخلخل.مجت ترین فن آوری ها به تزریق بخار یا احتراق داخل و داخل حساس متکی هستند، اما نوآوری های اخیر حرارت الکتریکی و الکترومغناطیسی را معرفی کرده اند، و همچنین فرآیندهای اشباع ترکیبی که منابع انرژی چندگانه را ترکیب می کنند.

روش های مبتنی بر Steam

تزریق بخار استیم ستون فقرات روغن سنگین برای بیش از نیم قرن است تحریک بخار بخار (CSS) و Steam Flooding ، CSS، همچنین به نام "ففف-وپوف" تزریق می شود، که باعث می شود برخی از مناطق خشک شدن روغن به خوبی کاهش یابد، اما به خوبی کاهش می یابد.

مهمترین پیشرفت در روش های بخار (FLT:0) [FLT] [FLT] [SAGD] [FLT] است؛ پیشگام در نسبت روغن کانادا [FGD]، دو چاه افقی در بالای دیگر، بخار به خوبی تزریق می شوند، ایجاد یک محفظه بخار که در آن مقدار آب معمولی (FDFD) کاهش می یابد، که به خوبی حاوی مقدار آب های کم است.

در-Situ Combustion (ISC)

احتراق داخل و یا آتش سوزی، بخش کوچکی از نفت خام را می سوزاند (۱) در محل تولید گرما، گازهای احتراق و یک بانک بخار که از طریق مخزن پخش می شود، به دلیل کنترل ضعیف و نگرانی های ایمنی، مزایای ISC مدرن از مواد اولیه پایین تر از نظارت و مدل سازی عددی پیشرفته، استراتژی های احتراق و مناطق خاموش می تواند به طور تاریخی به چالش برانگیز باشد.[۱۰]

توسعه تکنولوژی های حرارتی

فراتر از بخار و احتراق، نسل جدیدی از روش های حرارتی وارد کارآزمایی های میدانی می شوند، این تکنولوژی ها تحویل دقیق گرما، کاهش تلفات انرژی و سازگاری با مخازن نازک یا ناهمگن را ارائه می دهند که کاندیدای ضعیف برای تزریق بخار هستند.

گرمایش مقاومت الکتریکی (ERH)

ERH از الکترودهای قرار داده شده در مخزن برای عبور جریان الکتریکی از طریق آب جذب شده استفاده می کند، تولید گرما از طریق زیان های مقاومت کننده، این روش اجازه می دهد تا گرمایش مناطق خاص بدون نیاز به پیشرفت تزریق مایع شامل (FLT:0downhole برق در هر بشکه 10 RH1 با عناصر سرامیک که می تواند دمای بالاتر از 300 °C و سیستم های کنترل هوشمند که قدرت تحویل را بر اساس انتقال گاز بالا تنظیم می کنند، جبران کند (در سطح بالا در EPE0، اگر مقدار آب در سطح بالا را کاهش دهد، کاهش دهد، کاهش دهد، مقدار آب در سطح بالا را کاهش دهد).

الکترومستر (EM) گرمایش

EM Heat از آنتن های فرکانس رادیویی (RF) یا مایکروویو برای انتقال انرژی به طور مستقیم به فاز نفت استفاده می کند، زیرا آب انرژی مایکروویو را به شدت بیشتر از نفت جذب می کند، گرمایش انتخابی می تواند به دست آورد. تحولات اخیر شامل آنتن های انعطاف پذیر است که می تواند در چاه های انحرافی و مدل های محاسباتی که پیش بینی الگوی گرمایش در شکل های پیچیده است، بسیار پایین تر از حد 40٪ است.

فرآیندهای حرارتی حل شده – Assisted

ترکیب حلالها با گرما می تواند کاهش همان ویسکوزیته در دمای پایین (کاهش تقاضا انرژی و انتشار CO2، علاوه بر ES-SAGD، فرآیندهای جدیدتر مانند تزریق محلول (HSI) کاهش مقدار قابل توجهی از روغن است.[۳] لوله های روغنی (FLT:2Vapor (VAPEX)[۳] احتمال استفاده از روغن را کاهش داده است.

نوآوری در نظارت و کنترل

ابزار پیشرفته بهبود حرارتی را از یک فرایند تزریق "کور" به یک عملیات غنی از داده (FLT:0) اندازه گیری دما توزیع شده (DTS) با استفاده از کابل های فیبر نوری در امتداد چاه های افقی فراهم می کند پروفایل های دمای مداوم که نشان دهنده رشد اتاق بخار، زیان های حرارتی و رویدادهای بالقوه پیشرفت به طور مشابه، [F:2] پیکربندی صدا در برابر (F3) و نظارت بر فشار مایع (F2) می تواند فشار جریان هدایت کننده مایع نزدیک به طور مداوم پالس را تشخیص دهد.

الگوریتم های یادگیری ماشین به طور فزاینده ای برای تفسیر داده های DTS /DAS، بهینه سازی نرخ تزریق بخار و پیش بینی تولید شن و ماسه استفاده می شود، به عنوان مثال، اپراتورهای در شکل گیری McMurray در حال حاضر از مدل های شبکه عصبی برای تنظیم جفت های خوب SAGD به طور خودکار، حفظ سازگاری اتاق بخار و کاهش نسبت های بخار-کربن توسط 5 تا 10٪ ( انرژی روزانه، 2023] استفاده می کنند، همچنین به ابزارهای سنگین تولید کمک می کنند.

محیط زیست و ملاحظات اقتصادی

بازیابی حرارتی ذاتاً انرژی است. تولید بخار به تنهایی می تواند ۷۰ درصد از هزینه عملیاتی در عملیات SAGD را در بر گیرد و انتشار CO2 مرتبط قابل توجه است، با این حال، پیشرفت های اخیر کاهش کربن را کاهش می دهد.[۳][۳][۳][۲][۳][۳][۲] این سیستم های ذخیره سازی حرارتی را کاهش می دهد.[۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳][۳]

در سمت اقتصادی، عوامل بهبودی از 30 تا 40 درصد برای CSS به بیش از 60 درصد برای SAGD بهینه شده و ISC افزایش یافته است، این افزایش به معنی افزایش بشکه در روز است، گسترش هزینه های ثابت بیش از تولید بیشتر، ترکیب بهبود بیشتر و شدت انرژی پایین، اقتصاد پروژه را حتی در غرب تگزاس متوسط (WTI) قیمت به عنوان کم 40 /bb برای بهترین عملیات گرم سازی معمولی در کانادا، در حالی که هنوز هم هزینه بالاتر است، در حالی که در حال حاضر، در حال حاضر، قیمت های پایین تر از آن است.

چالش ها و مسیرهای آینده

علی رغم پیشرفت، بهبودی حرارتی با موانع مداوم مواجه است: منابع آب و دفع (بخش های خشک، هزینه های سرمایه بالا برای تجهیزات کم عمق و ناهمگنی مخزن که می تواند یک منطقه گرم را بدون بهره وری فراهم کند، روش های هیبریدی که ترکیب تکنیک های حرارتی با کربن جذب، استفاده و ذخیره سازی (CCUS) به دست آوردن یک مثال بهره، برای خلبانان بخار و انتقال کربن در کنار آن (F2).

اتوماسیون و دوقلوهای دیجیتال مرز بعدی هستند.مدل های زمان واقعی که داده ها را از صدها سنسور می سازند می توانند نرخ تزریق، قدرت بخاری و حتی ترکیب حلال را بدون دخالت انسان تنظیم کنند.شرکت هایی مانند Schlumberger و بیکر هیوز شروع به ارائه سیستم های کنترل حرارتی "حلقه بسته" کرده اند.

در نهایت، پیشرفت در تکنیک های بازیابی حرارتی اپراتورهای را قادر می سازد تا روغن سنگین را با بهره وری بیشتر، تاثیر زیست محیطی پایین تر و بهبود اقتصاد استخراج کنند. تغییر از تزریق بخار brute-force به روش های حرارتی دقیق - هدایت شده توسط داده ها و افزایش یافته توسط منابع انرژی جدید - نشان دهنده یک تکامل اساسی در چگونگی تولید یکی از چالش برانگیزترین منابع جهان است.