הערכת הפוטנציאל של משאבים בלתי קונבנציונליים במערכות התאוששות הנפט של ג'ותרמאל-ננדסד

מבוא: התפקיד המתפתח של משאבים בלתי קונבנציונליים ב-Girmal-Enhanced Oil Recovery

הנוף האנרגיה הגלובלי עובר טרנספורמציה עמוקה כצורך של שיטות מיצוי בר קיימא ויעילות מאיצים את המגבלות. בתוך ההקשר הזה, משאבים לא קונבנציונליים צוברים מתח, במיוחד בתחום של התאוששות שמן גיאותרמי-הנדסה (GEOR) במערכות אלה, הכוללות את היווצרות שנחשבו בעבר קשה מדי או בלתי-כלכלית לאימוץ, עכשיו מציעים מסלול משכנע לשיפור היעילות הסביבתית והן של חומרי גלם כדי להפחית את מאגר האנרגיה ה-החום של אנרגיה בלתי-מחדשנית.

הבנה של התאוששות נפט (GEOR)

התאוששות שמן ג'ותרמאל-נאנסד היא טכנולוגיה היברידית המשלבת קציר חום גיאותרמאל עם הפקת שמן מסורתית.ב EOR תרמי קונבנציונלי, כגון שיטפונות קיטור, מפעילי מזרקת קיטור שנוצר על ידי שריפת דלקים מאובנים ועד לנטיעת שמן נמוכה יותר ולשפר את זרימת שמן גלימת גז חסימת - גם להחליף את הדור החיטור אנרגיה עמידת אנרגיה על ידי הזיקה טבעית של חום טבעי מקושר כדור הארץ.

בפועל, מערכות GEOR בדרך כלל כרוכות בתצורה כפולה או רב-וול.מים קרים מוזרקים לתוך מאגר גיאותרמאל, שבו הוא מחומם על ידי מגע עם סלע חם.נוזל חם מיוצר ומשמש כדי לחמם את מאגר הנפט באמצעות חילופי חום או הזריקה ישירה.נוזל הגיאורמי הקרוור הוא reirculated, יצירת לולאה סגורה.

הטבע הסימביוטי של GEOR הוא היתרון העיקרי שלה.שדות הנפט יש לעתים קרובות תשתיות נרחבות - צינורות, מתקני משטח - שניתן לתקן עבור פעולות גיאותרמיות.יתר על כן, מאגרים שמן רבים ממוקמים באזורים פעילים גיאולוגיים עם זרימת חום גבוהה, כגון חוף המפרץ של ארצות הברית, הים הצפוני וחלקים של דרום מזרח אסיה.זה חופף מציג רמה נמוכה של התרחבות, עם משאבים לא מתאימים של איכות עצמה.

תפקיד המשאבים הבלתי קונבנציונליים ב-GeOR

משאבים גיאותרמאליים, כגון מאגרי הידרותרמיים (בעיקר כיסים חמים טבעיים המתרחשים), מוגבלים בחלוקת ולעתים קרובות מנוצלים כבר לדור כוח.כדי לדרג את GEOR ברחבי העולם, מפעילים חייבים לפנות למשאבים לא קונבנציונליים - היווצרותים שחסרים מספיק כוח טבעי, תוכן נוזלי, או ⁇ טמפרטורה כדי להיות מנוצלים על ידי שיטות גיאומטריות סטנדרטיות.

הפוטנציאל של משאבים לא קונבנציונליים הוא בשפע שלהם.לדוגמה, היווצרות סלע יבשה חמה קיים כמעט בכל מקום בעומק מספיק, בעוד המאגרים גיאוכאים לאורך חוף המפרץ בארה"ב מכילים כמויות עצומות של נוזל חום ועיתונות. משאבים לא קונבנציונליים מציעים גם גמישות מבצעית: הם יכולים להיות מפותחים באזורים ללא תכונות הידרותרמיות משטח, ואת הטבע המהנדס שלהם מאפשר למיצוי חום מותאם אישית דרישות מינרלים ספציפיים של מינרלים.

סוגי משאבים בלתי קונבנציונליים

רוק יבש חם (HDR)

סלעים יבשים חמים הם סלעים של המרתף גבישי, כגון גרניט או gneiss, המכיל טמפרטורות גבוהות (בדרך כלל 150-250 מעלות צלזיוס) אבל תוכן נוזלי בלתי סביר או נחיתות. כדי להשתמש HDR עבור GEOR, מפעילי חייב ליצור רשת שבר על ידי הזרקת מים קרים בלחץ - טכניקה שנלקחה מסגסוגת הידראולית של שמן וגז מים.

אחריות נמוכה-Permeability Reservoirs

מאגרי גיאותרמאל נמוכים, הנמצאים לעתים קרובות באגן הסדימנטרי או tuff געשי, מכילים חום אך אין מספיק יכולת טבעית לעמוד בקצב זרימתם הכלכלית.מאגרים אלה הם אנלוגיים לגז הדוק או היווצרות פצלי פצ'י נפט וגז מוקדמים, אך יש להם תוצאות מהירות דרך צינורות הידראוליים או פירוק כימי יכול לשפר את יכולת ההפריה, מים וזרימה חום בהקשר נמוך של נפט.

Geopressured Gethermal Systems

מאגרים של מחקר גיאוגנטי הם צבר של אנרגיה חמה, מחוננים באגן עמוק של סממנט, לעתים קרובות עם מאן מומס ומדכאים יתר המתקרבים לליטוסטטית.מערכות אלה נמצאות לאורך החוף במפרץ של ארצות הברית, בים הצפוני, ובאגן PoS של איטליה, גם נוזלי ג'ורג'י לחץ יכול להגיע לטמפרטורות של 150-250 מעלות צלזיוס ולחצים של 500-1,000 ב-m חם, אם כי הם יכולים להיות משולב באופן ישיר עם משאבים חשמליים.

מערכות גאוותרמיות (EGS)

מערכות גיאותרמיות משופרות מייצגות את הסיומת המונדסת של HDR ומושגים של יכולת נמוכה של פחמן EGS כולל יצירת רשת של שבר תת-קרקעי על ידי הידראולי, תרמי, או גירוי כימי בסלעים חמים שחסרים מספיק יכולת טבעית COD, המטרה היא ליצור "חילופי חום" של שטח מבודד מספיק עבור מיצוי חום מתמשך.

הערכת הפוטנציאל: Key Assessmentteria

הערכת הפוטנציאל של משאבים לא קונבנציונליים ב GEOR דורשת הערכה רב תחומית המשלבת גיאולוגיה, גיאולוגיה, גיאופיזיקה, הנדסה מאגר וכלכלה.הקריטריונים הבאים חיוניים לקביעת אם משאב לא קונבנציונלי נתון יכול לתמוך בפרויקט GEOR קיימא.

טמפרטורה גיאותרמית

הטמפרטורה של המאגר מכתיבת את כמות החום שניתן להפיק ואת היעילות של הפחתה של שמן מולקולקליות (עבור שמן כבד (10–20 ° API), הטמפרטורה המינימלית של 80–120 מעלות צלזיוס בדרך כלל נדרש כדי להשיג ירידה משמעותית של דיוק, בעוד שמן גרפי נוסף (ב 10 מעלות API נמוך) עשוי לדרוש 150 מעלות צלזיוס או יותר.

אחריות ופורוסיות

אחריות טבעית היא מגבילה עיקרית עבור כל המערכות הגיאוגרפיות.משאבים בלתי קונבנציונליים על ידי הגדרה יש אחריות טבעית נמוכה (בדרך כלל < 10 מ"מ) ודורש גירוי.הצלחת גירוי תלויה תכונות מכניות סלע, ב-Situ-situ להדגיש שדות, ואת נוכחות של שברים טבעיים. גבוה לעורר את הכדאיות ( ⁇ 1 הערכה יציבה לזרימה) הוא הכרחי כדי להשיג שיעורי מחזור נמוך של נוזל / 50 ק"גליקומים, אבל אפקט נוזלי, במקום זאת, 000.

Geoכימיה ו Scaling פוטנציאלי

נוזלים גיאותרמיים לא קונבנציונליים מכילים לעתים קרובות ריכוזים גבוהים של מינרלים מומסים (סיליקה, סידן פחמן, סולפטים) שיכולים להחליש ו בארות לוגיות, מחליפי חום ואזורי הזריקה. Geochemical מודלים באמצעות תוכנה כמו PHREEQC משמש לחיזוי מגמות כלכלה חיוניות תחת תנאי ניתוח.

אחריות: Thermal Sustainability

מערכת גידור בר קיימא חייבת לשמור על תפוקת חום יציבה לאורך חיי הפרויקט המתוכנן (בדרך כלל 20-30 שנים) ההמראה ההמראה ההמראה ההשלמה של מים קרים מוזרקים לתוך המאגר בהדרגה קרירה את הסלע.שימוש בסימולטורים 3D המספריים כי שני נוזל זרימה, העברה חום, גיאומכניקה גיאומכניקה, מהנדסים יכולים לחזות זמני פריצת דרך תרמיים ואופטימיזציה טובה של מערכות EGSforproduction, רשתות, חייב להיות מעדיף לעבור כמה עשורים כדי למנוע זרימה תקופתית, כמו גם על ידי מחזורית, כדי למנוע דרכי טיפול גמישים.

אחריות כלכלית ועלויות גבוהות

הכדאיות הכלכלית של פרויקט GEOR לא קונבנציונלי תלויה בהוצאות ההון (עלויות של גירוי, מתקני משטח), הוצאות תפעול (טיהור, תחזוקה, טיפול), ואת הערך של התאוששות שמן מצטברת של העשור עלות חום (LCOH) הוא מדד שימושי - עבור משאבי EGS, OH% הנוכחי מוערך ב $ 205-0.12 קילוואט ל-125 דולר, לעומת 20 $ להורדת מחיר אשראי, 000 $ עבור רמת פחמן-03 $ לרמה גבוהה יותר.

אתגרים טכנולוגיים ופתרונות

בעוד הפוטנציאל הוא משמעותי, הבנתו שהוא דורש להתגבר על מספר מכשולים טכניים.התתתתות הבאות מטפלות באתגרים הדוחקים ביותר ובפתרונות החדשניים הנמצאים בפיתוח.

דרישות מהירות

מאגרים גיאוותרמיים לא קונבנציונליים בדרך כלל נמצאים בעומק של 3,000-6,000 מטרים, שבו הטמפרטורות עולה על 200 מעלות צלזיוס ולחצים להגיע ל-1,000 בר.א. שמן וטכנולוגיית קידוח גז מדורגות בדרך כלל לתנאים עד 200 מעלות צלזיוס ו-800 בר; מעבר לגבולות אלה, אלקטרוניקה אטומה, אלקטרוניקה מהירה, ומעבדת נוזלים מפלסמה במהירות גבוהה של פתרונות מוטוריים וחיישנים (בקרוב), כמו סיליקון) הם גם אלקטרוניקה מתקדמת.

טכניקות תגמול

יצירת וקיום רשת שבר חד-משמעית בסלע חם, קשה היא האתגר המרכזי של EGS ו-HDR. hydroulic גירוי כרוך בהזרקת נוזל בלחץ גבוה כדי לגרום לכשלים עקב המפרקים הטבעיים.עם זאת, המשקעים המושרה היא דאגה - האירוע של ברקלי בזל, שוויץ, לסגור פרויקט EGS.

שמירה על חיבת חום בר קיימא

ברגע ששברים נוצרים, הם חייבים להישאר פתוחים במשך שנים ללא כריתת מים משמעותית או קצר-ממדליקת תרמית.הזרקת מים קרים גורמת התכווצות תרמית של סלע, אשר יוצרת מתחים בריידיים קרובים או מגיבים לזוויות מוכוונות גרועות.שימוש בנוזלים דלתיים וכימיקלים נוגדי חמצון יכולים למנוע מינרליים שמשתבשים פרקי זמן תרמיים (תוספת של תצורה של מים חמים) עם תצורה מתקדמת יותר עם תצורה של מים (מפוסקת) עם תצורה של מספר רב יותר) של מספר רב יותר ויותר תצורה של מינרלים (ממים חמים).

ניהול השפעה סביבתית

GEOR קונבנציונאלי כולל סיכונים סביבתיים פוטנציאליים: משקעים מושרה, זיהום מים קרקע, שימוש בקרקע, ומכסה את המשקעים ניתן לנהל באמצעות מערכות אור תנועה אשר מפסיקות פעולות אם גודל רעד עולה על סף מוגדר מראש הגנה על מים קרקעיים מובטח על ידי שימוש בתקני עיצוב היטב כי בידוד של מכשולים גיאומטריים מרובים, המיוצרים לעתים קרובות על ידי הגנה על פני השטח (relimate) אשר נשמרת על ידי הגנה על ידי הגנה על פני השטח של מחזור חיים גבוהה יותר על ידי הגנה על ידי מערכת בקרה גבוהה יותר.

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

שילוב של משאבים גיאותרמאליים לא קונבנציונליים עם התאוששות שמן הוא בשלב קריטי של פיילוט פרויקטים ברחבי העולם מפגינים יכולת טכנית, והתפיסה הכלכלית משתפרת עקב למידה טכנולוגית ומדיניות תומכת.

בארצות הברית, משרד האנרגיה של Govermal Technologies של אנרגיה מימן פרויקטים הקשורים GEOR תחת יוזמת "Subsurface Energy Systems" שלה, לדוגמה, הפרויקט בנקודת מילן באלסקה הוא לבחון את EGS בתחום שמן כבד תחת תנאי Permafrost, בעוד החוף המפרץ Geopressure-GEOR הוא אימות חום רב.

מגמות מחקר מתפתחות כוללות את השימוש ב- CO2 סופר קריטי כנוזל העברת חום ב- GEOR. Super Critical CO2 יש נטייה נמוכה יותר מאשר מים, ומאפשר זרימת דם מהירה יותר ומיצוי חום טוב יותר, תוך מתן אחסון פחמן גיאולוגי (לכידת פחמן, ניצול ואחסון) במחקרי תפוקה של אוניברסיטת סטנפורד ב- Gethermal Program מציעים כי שימוש ב- CO2 במקום מים ב-EGS- GEOR יכול לשפר התאוששות תרמית על ידי 20% לאחסון פחמן, ולהגדיל את רמת ה-COF לאחור כדי ל- 10 מיליון טון באופן אוטומטי כדי להתאים את רמת לחץ דם דומה ל-Creperation באופן אוטומטי ל-Creperate Analytics.

התמיכה במדיניות גדלה גם.חוק הניכוי של ארה"ב כולל זיכוי מס של 30% עבור פרויקטים חום גיאותרמית, כולל אלה הקשורים EOR. מספר מדינות (California, ניו מקסיקו) הם יישום תקני דלק פחמן נמוכים כי ריכוז שיטות ייצור נקיות יותר עבור EOR, בינלאומי, IEA's Net Zero עד שנת 2050 מכנה עלייה חדה של 10fold בקיבולת חום גיאומטרית, עם 20 מיליון דולר רגיל של צריכת גזים, אם זהה של 200 $, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה, 000, 000, 000, 000 $, 000 יכול להמשיך קיבולת אנרגיה ללא תשלום טבעי של צריכת חשמל סטנדרטי של צריכת חשמל סטנדרטית של 50, 000, 000 $, 000 $ קיבולת פחמן, 000 $ קיבולת פחמן, 000.

מסקנה: A Promising but Challenging Path Forward

משאבים גיאותרמאליים לא קונבנציונליים מבטיחים שיפור הקיימות והיעילות של פעולות התאוששות הנפט. סלעים יבשים חמים, מאגרים בעלי יכולת נמוכה, מערכות גיאו-רכאיות משופרות, וכל אחת מהן מציעה יתרונות נפרדים ומול פנים של מכשולים טכניים ספציפיים.באמצעות הערכה באתר זהירה, טכניקות גירוי מתקדמות וניהול מאגר משולב, משאבים אלה יכולים לספק חום אמין, נמוך פחמן עבור גיוס שמנים כבדים ונפטיות יעילה.

עם זאת, הדרך לאימוץ נרחב אינה מובטחת.המשך המחקר וההפגנה נדרשים להפחית את עלויות ה-front, לנהל את הסיסמיות המושרה, ולהבטיח קיימות חום לטווח ארוך. שיתוף פעולה בין מפעילי נפט וגז, מפתחים גיאותרמאליים ומוסדות מחקר יהיו חיוניים.עם השקעה מתמשכת ועידוד רגולטורי, משאבים לא קונבנציונליים במערכות GEOR יכולים לשחק תפקיד משמעותי במעבר ענף הנפט לעבר אנרגיה נמוכה יותר, בעודובטח כעת את הפוטנציאל לתעשיית האנרגיה האמיתית.