פיתוח תוספות כימיות ידידותיות לסביבה לשיקום הנפט

הדחף הגדל של פתרונות כימיים בר קיימא ב- Oil Recovery

התאוששות נפט מוגברת (EOR) כבר מזמן אבן הפינה של מיקסום של תפוקה ממאגרים בוגרים.כפי שרזרבות משתנות בקלות, מפעילי פונים לטכניקות מתקדמות -רמי, זריקת גז וכימיקלים EOR - כדי לגייס שמן שנותר. בין אלה, כימיקלים EOR באמצעות גולשים, פולימרים, סוכנים אלקליין יכולים לפתוח כמויות משמעותיות של קיימות, אך טביעת הרגל הסביבתית של תוספים קונבנציונליים יש יותר ביקורת חריפה.

המעבר אינו רק בציות.זה משקף הכרה רחבה יותר כי יכולת התעשייה לטווח ארוך תלויה בצמצום הנזק האקולוגי.פיתוח חלופות ידידותיות לסביבה הוא אתגר טכני והזדמנות לחדש. מאמר זה חוקר את הסוגים, אסטרטגיות פיתוח, שיקולי ביצועים, וסיכויים עתידיים של תוספים כימיים ירוקים עבור EOR, מדגיש כיצד חוקרים ומפעילים יכולים לאזן את הקיימות עם.

הבנת ההשפעה הסביבתית של EOR

כימיקלים מונוקליים, כגון סולפטים נפט, פוליקלידים, ו-Alkylphenol ethoxylates, כבר אופטימיזציה עבור עקירת שמן ובקרת ניידות.אבל החסרונות הסביבתיים שלהם הם מאוד מתועדים.לא-biodeleable פולימרים יכול לצבור היווצרותים גיאולוגיים, בעוד שגולשים רעילים עלולים להיצמד ל-Aquifers Regulatory של הסוכנות האירופית (US) הדורשת הגנה כימית (C) ו-ACM) .

קטגוריות הליבה של תכונות כימיות לסביבה

חלופות ידידותיות לסביבה משתרעות על שלוש קטגוריות עיקריות: גולשים המבוססים על ביולוגית, פולימרים ביו-דגרדיים, ועובינרים ירוקים.כל אחד מטפל בדרישות פונקציונליות ספציפיות תוך צמצום ההתמדה הסביבתית וה רעילות.

חומרים המבוססים על Bio-based Surfactants

חומרים נמוכים יותר מתח בין גזעי בין שמן למים, המאפשר טיפות שמן לגייס.ביו מבוסס גולשים נגזר משאבים מתחדשים כגון שמנים צמחיים, סוכרים, או תסיסה מיקרוביאלית.

(ב) [ה]ב[[1724]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924]]
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [ה] [ה]]: [ה] [ה]]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]], [ה]]]][ה]]]], שיעור נוסף של גולשים מיקרוביאליים עם ריכוז עכברים קריטי נמוך וסובלנות מלח גבוהה, מתאים לתנאי מאגר קשים.

גולשים אלה יכולים להיות מותאמים באמצעות הנדסה גנטית של זנים ייצור כדי לשפר את התשואות והיציבות.הם מתפוגגים לא רעילים תוך שבועות, בניגוד לגולשים סינתטיים קונבנציונליים שעלולים להימשך שנים.

פולימרים בעלי ערך

פולימרים עסמיקים מים כדי לשפר את יעילות הגורפת, למנוע את האצבע של מולקולת באופן חלקי פוליקליד מו hydrolyzed באופן חלקי (HPAM) יעיל אך מתנגד להשפלה.

(FLT:0) פוליצרידים טבעיים אלה מציגים כוח מסמיך מעולה וניתוק באמצעות פעולת מיקרוביאלית. xanthan, חניכיים גורר, ו-schizophyllan. אלה פולימרים טבעיים אלה מפגינים כוח מסמיך מעולה וניתוק באמצעות פעולה מיקרוביאלית. Xanthan מסטיק, למשל, מראה תאימות טובה עם רזות עד 150,000 pm מתמוסס.
(ב) ,0) , מדרש (ב) , ויקרא ויקרא ויקרא, ויקרא יט, ויקרא יט): ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) פוליסטרים (חומצה גליקולית) (PLGA) 1FigpleLT:1 ופוליסטרים סינתטיים אחרים ניתן להנדס כדי להפחית את הריבית תחת טמפרטורות המאגר ו- pH.

מדדי ביצועים מרכזיים עבור פולימרים אלה כוללים יציבות תרמית, סובלנות מלח והתנגדות מכאנית. בעוד פולימרים טבעיים רבים מחלחלים בטמפרטורות מעל 70 מעלות צלזיוס, מחקר מתמשך משתמש בקישורים בין-אישיים או שיבוש כימי כדי לשפר את יציבותם.

ירוק Thickeners

ת'ימנרים משמשים לשליטה באובדן נוזלים או לשיפור התחבורה של ה- proppant בנוזלים השבירים. עבה מסורתיים כמו חניכיים גוררים כבר טבעיים, אבל קישורים חשמליים (למשל, בייט, zirconate) עשויים להיות חלופות ירוקות.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,אלג'ינראטפל (אלג'ינראט) 1 (ה) – מופק מ- Seaweed, יוצר ג'ל בנוכחות של סידן, המציע מערכת שאינה רעילה לחלוטין.
(ב) ,0) מסמיכות מבוססות פרוטנין 1 (למשל, חלבון סויה מבודד) נמצאים תחת חקירה כתוספים זולים, סביבתיים בטוחים.

אסטרטגיות מחקר ופיתוח עבור אקו-חברתי

פיתוח תוספים ירוקים יעילים דורש גישה רב תחומית המשלבת כימיה, מיקרוביולוגיה, הנדסה מאגר והערכה מחזור חיים (LCA).

חידוש חומר גלם

ניזונים כגון פסולת חקלאית (המוכרים, סוכרקני, שקפי סוכר), אצות, ומוצרים תעשייתיים (גליצרול מביוזל) נחקרים.שימוש בזרימת פסולת מפחיתה את טביעת הרגל פחמן ומונע תחרות עם ייצור מזון.לדוגמה, חוקרים ב-FLT:0 מאוניברסיטת טקססFalLT:1 פיתחו גולש מ lignin, על ידי נייר של 90% מהחומרים המסחריים שהושגו של השבריר של חומרים מסחריים.

עיצוב מולקולרי עבור Biodegradability

שינויים מולקולריים יכולים להציג קישורי ester או amide רגישים הידרוליזה על ידי אנזים המתרחשים באופן טבעי.למשל, שילוב של פלחים biodegradable לתוך פולי אקרימיד בחזרה העצם (למשל, פולי(acrylamide-co-lactic acid) מניב פולימרים כי לשבור לאחר השימוש תוך שמירה על מולקוליות כאלה דורשות איזון מהיר מדי, תוך כדי תבוסה מהירה מדי, תוך כדי תבוסה מהירה מדי יכול להיות מכובשת.

צילום מסך גבוה ומודל

מודלים של למידת מכונות עכשיו לחזות ירידה בלחץ בין-גזעי, פתיחות ואמינות המבוססת על מבנה מולקולרי. בשילוב עם ניסויים מיקרו-השפעהיים בעלי ערך רב, זה מאיץ זיהוי של מועמדים מבטיחים. A 2023 נייר ב-FLT:0Scientific ReportsFLT:1 מדגים מודל של יער אקראי כי הציג 5,000 גולשים פוטנציאליים זוהה עם פוטנציאל התאוששות גבוהה שמן וחיזוי נמוך אלומיניום רעילות.

הערכה אקולוגית ומחזור חיים

יש לבחון את התוספים הידידותיים לסביבה קפדנית עבור רעילות חריפה וכרונית לאורגניזמים מימיים (למשל, FLT:0; Daphnia Magaphia MagaphcioFLT:1, אצות, דגים), מיקרובים קרקעיים ויונקים. LCA מגדיר את הנטל הסביבתי המלא - ממיצוי חומרי גלם לייצור, תחבורה, והשפלה סופית. A 2022 על ידי הסוכנות הבינלאומית שנמצאת ל- 40 צינורות גזים יכול להפחית את פליטות כימיות.

אתגרים וגישות מייגציה

למרות היתרונות הסביבתיים, תוספים ירוקים רבים עדיין לא התאימו את הביצועים של כימיקלים קונבנציונליים בתנאי מאגר קשים - סליטי גבוהה, טמפרטורה גבוהה, ואתגרים מרכזיים כוללים:

(FLT:0) יציבות קדמונית (FLT:1): פולימרים טבעיים לעתים קרובות מכים מעל 80 מעלות צלזיוס פתרונות כוללים שינוי כימי (למשל, שיבוש אקרילימיד על גוראר) או באמצעות ביופוחיות מפוכחות (למשל, schizophyllan מכיף אקספופילי).
(FLT:0)Saltסובלנות (Saltסובלנות) 1: ביו-surfactants כמו sophorolipids לבצע היטב בסליניות מתון אבל עשוי להחליש בצלילים מעל 100,000 ppm. . .Bloing עם גולשים סינתטיים או באמצעות הידרוטרופי מגן יכול לעזור.
(FLT:0) אובדן אובדן ראייה FLT:1: רבים מפרסומות של גולשים המבוססים על ביו-ב על פני השטח הסלע, צמצום הריכוז היעיל שלהם.

עלות היא מחסום משמעותי נוסף.ייצור של rhamnolipids או sophorpids באמצעות תסיסה יכול להיות 3-5 פעמים יקר יותר מאשר גולשים סינתטיים.עם זאת, כלכלות של קנה מידה, התקדמות בהנדסה זנים, ושימוש של הזנות זולות הם בהתמדה ירידה עלויות.מחקר הזכאות לאחרונה על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מציעה כי עם אופטימיזציה של תסיסה והורדת עיבוד הזרם, biosurants יכול להיות תחרותי בתוך חמש שנים.

הרשאה והדרכה

ממשלות וגופים בתעשייה מתפתחות מסגרות לעידוד כימיקלים ירוקים של EOR. תווית הבחירה הבטוחה של EPA ו-EcoLabel של האיחוד האירופי מספקים הנחיות לקריטריונים כגון ביו-דידנטיות (OECD או 302 בדיקות), רעילות חריפה (LC50 יותר מ -100 מ"ג / L), ופוטנציאל ניהול ביוקפיציה נמוך מ- 3) בנורווגיה, הסוכנות הסביבתית דורש כי כל אלה יהיו זמינים לכימיקלים (או"מספקי) של מינרלים כימיים מוקדמים של האוקיינוס הירוקים (או"מסופקים) ו-IRA) אך גם הם בעלי פוטנציאל ניהול אנרגיה (CDC) בתנאי טיפול רפואי (CDC) אך גם הם בעלי ערך ניהול אנרגיה (CDC) ופוטנציאל ניהול אנרגיה (CDC) אשר ישמשו פחות מ-IRA) בתנאי סיכון נמוך מ-IRA) של שירות רפואי (CDC (CDC) של שירות רפואי (CDC) ופוטנציאל ניהול אנרגיה (CDC (CDC) של שירות נמוך מ-CDC (CDC) ופוטנציאל ניהול אנרגיה (CDC (CDC פחות מתוקף שימוש במדדים פחות מ-CDC (CDC פחות מ-CDC) של שירות רפואי (CDC) אך גם כן, אך גם כן, אך גם כן, אך גם

מחקרים: יישומי שדה של אקו-ידידותי

מספר ניסויים בשטח ממחישים את יכולת התוספים הירוקים.

זריקת Rhamnolipid בשדה בוגר הודי

בשנת 2019, תאגיד הנפט והגז הטבעי (LongC) פרסם גולש מבוסס rhamnolipid בטמפרטורה גבוהה (75°C), מאגר גבוה (80,000 ppm) בגנצ'ראט.הטייס הזריק 0.3 כרכים של פתרון גולש 0.5% של גולשים.

Xanthan Gum Polymer Flood in Permian אגן

מפעיל אגן Permian החליף את HPAM עם תערובת של חניכיים xanthan ומחבר צלב בר-קישור ביומדן עבור מבול פולימר אופקי היטב.הפנים נשמרו ב -40 cP מעל 6 חודשים, והפולימר פרץ בתוך 90 ימים לאחר שהייצור הפסיק.

טייס סוחחן בצפון הים

קונסורציום של Equinor ו- biotech סטארט אפ הזריק sophorpid במאגר אבן חול בעל יכולת נמוכה בים הצפוני.הגולש הפחית את המתח הבין-גזעי מ-25 מ"ר ל-0.5 מ"ר / מ"מ, השגת התאוששות של 14% בצמיחה.הכימיקל היה מסווג כניתן למדידה ביולוגית מתחת ל-OECDF2 ולא דרשה במיוחד לאחר טיפול במים המיוצרים.

יציבות כלכלית ו Scalability

עבור תוספי ייצור ידידותיים לסביבה להיות מאומצים נרחב, הם חייבים להציע החזר מקובל על ההשקעה. מודל כלכלי טיפוסי רואה עלות תוספת, מחיר שמן, התאוששות מצטבר, וחיסכון סביבתי. ניתוח 2023 ב FLT:0Energy & דלקים לדגימה נמוכה יותר של פחמן 1 לעומת הערך נטו (NPV) של שיטפון ביו-חומר לעומת קונבנציונאלי של נצפית גבוהה יותר מ מצופה מ קיבולת של 10 / ירידה של כימיקלים.

כיוונים עתידיים למחקר

במבט קדימה, כמה תחומים מבטיחים להפוך את תקן התעשייה ידידותי לסביבה.

(FLT:0Engineered ביולוגיה סינתטית ביולוגיה FLT:103): יצירת מיקרובים מעצבים המייצרים גולשים או פולימרים בתשואות גבוהות יותר ועם תכונות מותאמות (למשל, סובלנות טמפרטורה) הנדסה מטבולית מבוססת CRISPR יכול לשנות ייצור מתרבויות טהורות כדי ליצור מערכות תרבות משותפת שמשתמשות בהזנת פסולת.
(FLT:0)Nanomaterial-hybrid מערכות hybrid:1; שילוב פולימרים ביו-degradable עם חלקיקים (כגון silica או cellulose ננוcrystals) כדי להגדיל את הסטיות ולשפר יציבות תרמית תוך שמירה על ביודות של ממטריקס פולימר.
(FLT:0) בדורות של בני דור ה-FLT:1: במקום להזריק כימיקלים לפני רפורמים, חוקרים חוקרים בודקים זריקה של מבשרי שפיר להגיב בתנאי מאגר כדי ליצור סוכנים פעילים.לדוגמה, הזרקת מלחים שאינם רעילים שמרכיבים ב-Gateactants ב- pH גבוה, תוך מיצוי הצורך לייצר ולהסיע כמויות גדולות של גלישה.
(FLT:0Circular EconomyאינטגרציהFLT:1: השימוש במים המיוצרים או CO2 כמו הזנות לייצור תוספת.לדוגמה, מיקרוגה גדל באמצעות CO2 נתפס יכול לייצר טריגליצרידים אשר מומרים אז לתוך חומרים ביולוגיים.זה יוצר מערכת סגורה-לופ כי מפחיתה גם טביעת רגל פחמן וגם עלויות כימיות.

בנוסף, ניסויים בתחום מורחבים עם ניטור סביבתי מקיף יספקו את הנתונים הדרושים כדי לשכנע הרגולטורים והמפעילים. Standardizing פרוטוקולים לבדיקת פרוטוקולים לכימיקלים ידידותיים לסביבה (כמו סדרת ISO 14040 הקרובה של EOR) יזרז את האישורים.

מסקנה

פיתוח תוספים כימיים ידידותיים לסביבה לשיקום שמן משופר אינו עוד מרדף אקדמי נישה, אלא הכרח אסטרטגי עבור תעשיית הנפט.ביו מבוססי גולשים, פולימרים ביו-דידידיים, וכבדים ירוקים מציעים מסלולים כדי להפחית סיכונים רעילים ועקשנות סביבתית תוך השגת משאבים משמעותיים בייצור שמן מצטבר.התקדמות במיקור חוץ, תכנון מולקולרי, באמצעות בדיקות גבוהות, והערכה מתמדת של החיים הם מחזורי ביצועים סביבתיים מתמשכת על פני כוח רצון יעיל של ייצור אנרגיה מתחדשת.