Raskasöljyn ja elvytyksen tehostamisen tarpeen ymmärtäminen

Raskas öljy on merkittävä osa maailmaa jäljellä olevien hiilivetyvarojen, mutta sen tuotanto aiheuttaa poikkeuksellisia haasteita. Määritelty API painovoima alle 20 ° ja viskoosit vaihtelevat sadoista miljooniin centiposie säiliön olosuhteissa, raskas öljy ei virtaa helposti ensisijaisten talteenottomekanismien alla. Tyypillisesti vain 5.15% alkuperäisestä öljystä (OOIP) on hyödynnetty luonnonvoimalla, jättäen valtavat määrät syrjässä. Tehostettu öljyn talteenotto (EOR) menetelmät ovat siksi välttämättömiä mobilisoimaan tämän viskoosista öljyä ja pidentää taloudellista elinaikaa kypsien kenttien. Kuitenkin perinteiset EOR tekniikoita. Olipa lämpö-, kemikaali- tai kaasun ruiskutus . Tämä on lisännyt kiinnostusta hybridi lähestymistapoja, jotka yhdistävät erilaisia fyysisiä mekanismeja voittaa erityisiä esteitä, jotka aiheuttavat raskas öljy.

Raskasöljy, joka ajaa EOR-suunnittelua

Raskasöljy on ensisijainen este. Säiliön lämpötilassa öljy voi olla puolikiinteää, mikä vaikeuttaa virtojen tyypillisten painegradienttien alla. Lisäksi raskasöljyissä on usein korkeita asfalttien ja hartsien pitoisuuksia, jotka vaikuttavat viskositeettiin ja voivat aiheuttaa kosteutta ja huokosestoa. Varusteiden heterogeenisyys, kuten varasvyöhykkeet tai matala läpäisevyys kerrokset, vaikeuttaa edelleen lakaisun tehokkuutta. Nämä tekijät tarkoittavat, että yksi EOR-menetelmä on harvoin riittävä. Hybriditekniikat on suunniteltu hyökkäämään ongelmaa useista näkökulmista: vähentää viskositeettia, parantaa siirtymää ja parantaa tilavuuslakaisua.

Lämpö EOR: Raskasöljyn talteenottosäätiö

Lämpömenetelmät ovat raskaan öljyn yleisin EOR-menetelmä. Nostamalla säiliön lämpötilaa ne ovat dramaattisesti alhaisempi öljyn viskositeetti, usein useita suuruusluokkia. Kaksi yleisintä lämpötekniikkaa ovat cyclic Steam Stimulation (CSS) ja Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD). CSS:ssä höyry ruiskutetaan hyvin pitkälle ajaksi, jota seuraa liotusvaihe ja sen jälkeen tuotanto samasta kaivosta kohti. SAGD:ssä kaksi vaakasuoraa kaivoa porataan, toinen ylitse; höyry syötetään yläkaivoon, ja höyryn syöttäminen ylikuormaan voi tehdä lämpökaappiin epätaloudellisia. In-situ-poltto, toinen lämpötekniikka, jossa sytytetään osa öljyä ja käytetään polttorintamaa kohti, mutta voi johtaa siihen, että se on vaikeasti läpimurtoon.

Standole Thermal EOR -tilan rajoitukset

  • Höyryntuotanto vaatii suuria määriä makeaa vettä ja polttoainetta, mikä lisää korkeita toimintamenoja.
  • Syvien säiliöiden lämpöhäviö (> 1500 m) vähentää lämpötehokkuutta.
  • Höyrykanavat läpi korkean läpäisevyyden raitoja, jolloin suuri osa säiliöstä ei ole naarmuilla.
  • Ympäristön kannalta huolestuttavia ovat esimerkiksi veden ehtyminen ja polttoaineen palamisesta aiheutuvat hiilidioksidipäästöt.

Mekaaninen EOR: Varaston fyysinen stimulointi

Mekaaninen EOR-menetelmä soveltaa energiaa säiliöön tavoilla, jotka eivät perustu ensisijaisesti lämmitykseen. Näitä ovat vedentulva, painepulssi, hydraulinen murtaminen ja tärinästimulaatio. Raskasöljyssä vesitulva yksin on tehoton, koska vesi sormet läpi viskoosin öljy, jättäen öljy taakse. Kuitenkin, kun se yhdistetään lämpöä menetelmiä, vesi voi toimia lämmön kantaja tai disclacting aine, joka hyötyy vähentyneestä öljyn viskositeetti. Muut mekaaniset lähestymistavat kuten syklinen paine sykkii (esim., veden-vaihtokaasu tai WAG) luottaa muuttuviin painejärjestelmiin muotoutua poren rakenteita ja sekoita vaiheita. Vibraation stimulaatio käyttää seismismi käyttää seisminen aaltoja rikkoa kapillary ansoja ja vähentää öljyn-veden-veden-kasvojen jännitettä.

Esimerkkejä raskasöljylle tarkoitetuista mekaanisista tekniikoista

  • Vesien huuhtelu lämpö esivakioinnin jälkeen ... ...................................................................................................................................................................................................................................
  • Hydraulinen murtuma ... luo johtavia reittejä, joiden avulla lämmitetty öljy tai höyry saavuttaa tuotantokaivot nopeammin.
  • Väritys tai seisminen stimulaatio[] . Matalataajuiset aallot mobilisoivat öljyä kuolleissa huokosissa.
  • Gas injection (CO2 tai N2)[ .] ... ..............................................................................................................................................................................................................................

Hybridilämpö-mekaanisen lähestymistavan: Miksi synergia toimii

Hybridilämpömekaanisessa EOR-lämpökomponentissa lämpökomponentti (tyypillisesti höyry tai situ palaminen) yhdistetään mekaaniseen komponenttiin (kuten painepulssi, vesivuoto tai murtuminen). Synergia syntyy, koska lämpö vähentää öljyn viskositeettia, jolloin se reagoi paremmin mekaaniseen siirtymään, kun taas mekaaninen stimulaatio auttaa jakamaan lämpöä tasaisemmin ja käyttää alueita, jotka höyryä yksin. Esimerkiksi höyrynvaihtokaasuksi (SAG) tai höyryvaahdon ruiskutus, kaasun tai vaahton mekaanisen vaikutuksen muuttaa höyryn liikkuvuutta, parantaa lakaisua. Muissa täytäntöönpanoissa höyry ruiskutetaan hyvin, kun lähistön hyvin pyöritetään painepulsseilla, jotka pakottavat höyryn tiukempaan vyöhykkeeseen.

Hybriditekniikoiden tärkeimmät edut

  • Enhanced öljyn liikkuvuutta ja virtausta[ ... Lämmön viskositeetti pienenee suuruusluokan mukaan; mekaaninen voima työntää liikkuvaa öljyä kohti tuottajia.
  • Vähennetty energiankulutus[ . ... ....................................................................................................................................................................................................................................
  • Parempi lakaisutehokkuus[ . Mekaaniset pulssit rikkovat höyrykanavia ja pakottavat lämmitetyn öljyn liuskoihin.
  • Alempi ympäristöjalanjälki[ .
  • Edellinen kenttäikä[ . Hybridiprosessit voivat palauttaa perinteisen lämpötoiminnan jälkeen jäävän öljyn, joskus lisäämällä siihen vuosikymmeniä tuotannon.

Real-World Applications and Field Pilots

Useat raskasöljykentät Kanadassa, Venezuelassa ja Lähi-idässä ovat testanneet hybridien lähestymistapoja. Athabasca öljyhiekoilla SAGD yhdistettynä liuottimeen tai kaasuun (ns. ES-SAGD) on osoittanut parempia hyödyntämiskertoimia ja alhaisempia höyry-öljy-suhteita. Orinoco Beltissä toimijat ovat kokeilleet höyryä ja vesitulppia ylläpitääkseen säiliön painetta samalla kun viskositeetti vähenee. Kenttätulokset osoittavat, että hybridimenetelmillä voidaan saavuttaa 50..70% OOIP:stä verrattuna 30..50%:iin sta standoleihin perustuvissa lämpömenetelmissä. Kuitenkin jokainen säiliö vaatii huolellista simulaatiota ja pilottia ruiskutusnopeuden, ajoituksen ja hyvin mitoituksen optimoimiseksi.

Hybridilämpömekaanisen EOR:n käyttöönoton haasteet

Lupauksesta huolimatta hybriditekniikat tuovat mukanaan monimutkaisuutta. Optimaalisen prosessin suunnittelu edellyttää ymmärrystä siitä, miten lämpö- ja mekaaniset vaikutukset vaikuttavat heterogeenisiin huokoisiin medioihin. Toimintahaasteisiin kuuluu kahden eri ruiskutusjärjestelmän (höyry ja vesi/kaasu) hallinta ja pulssien ajoituksen valvonta. Korroosio ja skaalaus voivat voimistua, kun kuuma höyry sekoitetaan kylmään veteen. Lisäksi hybridi-infrastruktuurin alkupääomainvestointi.Kaksivaiheiset ruiskutusjärjestelmät, seurantalaitteet ja kehittyneet hyvin suoritetut laitteet voivat olla korkeampia kuin yhden menetelmän kohdalla. Säilönsimulaatiomallien on kytkettävä lämpö-, neste- ja geomekaaniset ratkaisut, jotka vaativat merkittäviä laskentaresursseja.

Tekninen ja taloudellinen rynnäkkö

  • Ravintoaines heterogeenisuus[ .
  • Toimintakompleksi [ .
  • Kustannukset[ .
  • Pitkäaikainen säiliövaurio[ .
  • Skaalautumisriski[ . Laboratoriotulokset eivät useinkaan toisteta kenttäpiloteissa mittakaavasta riippuvaisten heterogeenisyyden vuoksi.

Tulevaisuuden tutkimus ja kehittyvät teknologiat

Jatkuvan tutkimuksen tavoitteena on tehdä hybridi lämpömekaanisesta EOR-energiasta ennustettavampaa ja taloudellisempaa. Reaaliaikaisiin tuotantotietoihin koulutetut koneoppimismallit voivat optimoida injektioaikataulut mukautuvasti. Nanoteknologia, kuten kosteutta muuttavat nanohiukkaset tai stabilointivaahdot, voidaan lisätä injektionesteisiin, jotta se parantaisi sekä lämpö- että mekaanisia vaikutuksia. Toinen lupaava keino on sähkömagneettisen lämmityksen käyttö yhdistettynä vedentulvaukseen, jossa radiotaajuuksien aallot lämmittävät öljyä paikan päällä, kun vesi antaa mekaanisen siirtymän. Lisäksi hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCUS) integrointia. Käyttämällä vangittua hiilidioksidia mekaanisena aineena hybridiprosessissa .

Lisätietoja saa -öljyinsinöörien yhteiskunnasta , -U.S.-energiaministeriöstä ja -Schlumberger-sähköntuotantolaitosten kirjastosta .

Päätelmät

Hybridilämpömekaaniset EOR-tekniikat ovat looginen kehitysaskel pyrittäessä tuottamaan raskasta öljyä taloudellisesti ja kestävästi. Yhdistämällä lämmön viskositeetin vähentävä voima mekaanisen energian lakaisevaan ja stimuloivaan voimaan nämä menetelmät voivat saavuttaa suurempia hyödyntämistekijöitä kuin kumpikaan lähestymistapa yksinään, samalla kun ne voivat alentaa energian ja veden kulutusta. Teollisuudella on jo ollut lupaavia tuloksia pilottien taholta, mutta laajalle levinnyt käyttöönotto riippuu siitä, miten voidaan ratkaista varaston monimutkaisuuteen ja kustannuksiin liittyvät tekniset haasteet. Simulaatio-, automaatio- ja materiaalitieteen jatkuvan innovoinnin myötä hybridi EOR-energia voi olla keskeisessä asemassa pidentämässä raskaiden öljykenttien tuotantoelämää vuosikymmeniä.