מבוא

תעשיית הנפט והגז מסתמכת רבות על תהליכי התאוששות תרמיים כדי לחלץ שמן כבד ונשטב ממאגרי תת-קרקעיים עמוקים.טכניקות כגון ניקוז כוח הכבידה מאוישים (SAGD), גירוי קיטור צ'ילי (CSS), והחלפתן צורכת כמויות עצומות של אנרגיה – המיוצרות לעיתים קרובות על ידי שריפת גז טבעי או פחם – ומייצרות פליטות גזי חממה משמעותיות.

ההתאוששות הארסית אינה תיעלם; שמן כבד ומעטומלין מייצגים נתח משמעותי של עתודות הנפט הגלובליות שנותרו.עם זאת, התעשייה יכולה לאמץ חבילת אסטרטגיות כדי לקצץ פליטות ללא הקרבה של ייצור פחמן לכידת ואחסון (CCS) לחשמל ולפתור חלופות המבוססות על בסיס-ידי משטר, הדרך לשיקום תרמי היא גם מאתגרת וגם עקשנית.

המונחים: Thermal Recovery Methods

תהליכי ההתאוששות הארוכים מגבירים את הטמפרטורה של המאגר כדי להפחית את השקיפות של הנפט, ומאפשרים לו לזרום לבארות הייצור.ארבע השיטות העיקריות בשמן כבד ושדות bitumen מתוארות להלן.

« « Gravity Drainage (SAGD)

SAGD משתמשת בשני בארות אופקיות קידוח לתוך המאגר.S Steam מוזרק באופן רציף לתוך הטוב העליון, יצירת תא אדים שמחממת את השמן וגורם לו לנקז על ידי הכבידה לתוך הייצור התחתון.זה השיטה התרמית הנפוצה ביותר בחולי הנפט הקנדי, אבל זה דורש כמויות גדולות של קיטור, המיוצר בדרך כלל על ידי שריפת גז טבעי.

Cyclic Steam Stimulation (CSS)

ידוע גם בשם “huff-and-puff, ” CSS מזרקת קיטור לתוך באר אנכי או אופקי לתקופה, ולאחר מכן סוגר אותו כדי לאפשר חום לספוג, ולבסוף מייצר שמן מחומם.המחזור חוזר. CSS הוא פחות אנרגיה-רגיש לחבית מאשר SAGD במקרים מסוימים, אבל הטבע שלה הופך את הקיטור יעיל פחות, ועדיין יכול לשמש גם חומרים כבדים של .

מים חמים מתבוללים

במים חמים הצפות, מים מזוקקים מחוממים ומשמשים לדחוף שמן לעבר בארות ייצור.זו שיטה פשוטה יותר אבל פחות יעילה מאשר קיטור כי מים יש יכולת חום נמוכה יותר ואינו יוצר תא קיטור.

In-Situ Combustion (ISC)

ISC כולל הזרקת חלק מהנפט במאגר כדי לייצר גזי חום ובעירה שמניעים שמן לבארות. בעוד שהוא נמנע מצורך בדור קיטור חיצוני, התבוסות לא שלמה יכולה לייצר CO, מתאן, ומזהמים אחרים.ISC משמש בכמה שדות שמן כבדים בארצות הברית וברומניה, אך יש לו תיעוד סביבתי מעורב.

לכל שיטה יש פרופיל פליטה משלה, אבל כל אחד מהם שותף לתלות נפוצה בחום עתיר, שהוא המקור העיקרי של גזי חממה.

מקורות של גז ירוקהאוס פליטות בתהליכים הירומאליים

גזי החממה מהחלמה תרמית באים ממקורות ישירים ועקיפים.

  • (ב) [ה]0]COIRLT:1 [2FLT:2] מדור קיטור: 3 [הההבעירה של גז טבעי או פחם לייצר פחמן דו חמצני.זהו המקור הגדול ביותר, המונה 70-80% מכלל פליטות מפעולת SAGD טיפוסית.
  • (ב) [15] , ניכוי מאן:0 (מאט): ל"הפלת המתאן" (FLT:1 ), יכול להתרחש מפליטות מתאן מקודות, צינורות, דחוסים ומכלי אחסון.
  • (ב) ב[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]
  • (ב) כאשר לא ניתן לתפוס את הגז המשויך (במדבר כ"ד) או להשתמש בו, ניתן להמציאו (לשחרר מתאן ישירות) או להתלקח (המנעו מתאן ל- COFLT:2reaFLT 3, אשר עדיף אך עדיין גז חממה).
  • (FLT:0) פליטות עקיפות חשמל:FLT:1hil אם משאבות חשמליות, דחוסים או ציוד אחר שואבים כוח מרשת דלק מאובן, פליטות אלה ניתנות למניעה תרמית.

הבנת מקורות אלה מאפשרת למפעילים לאשר אסטרטגיות הפחתה.סוכנות הגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) וקנדה ’ הממשל הפדרלי של קנדה הקימו תוכניות דיווח גזי חממה המחייבות זיהוי מפורט של זרמי פליטה אלה.

אסטרטגיות עיקריות להפחתה של גזי גז ירוק

הפחתה של פליטות מהחלמה תרמית דורשת גישה רב-מכוננת שמקדמת את המקורות הגדולים ביותר. להלן הן האסטרטגיות המוכחות והרחבות ביותר.

לכידת פחמן, אוחוסן ואחסון (CCUS)

CCUS כוללת לכידת COFLT:0 [2FLT] מזרימי גז פלואיים בתחנות דור קיטור או אחסון אותו עמוק מתחת לאדמה בקומדיות או ממאגרים מדולקים, או באמצעותו להחלמה מוגברת של שמן (EOR) עבור פעולות תרמיות, לאחר הפסקת אש באמצעות פתוריאמין היא הטכנולוגיה הבוגרת ביותר.

עם זאת, CCUS אינה מבטלת את כל הפליטות.בנוסף ללכידת אי-יעילות (בדרך כלל 85-95% לכידת שערי), אנרגיה הנדרשת כדי ליצור מחדש את המזהמים ודחיסות COIRFLT:02IRLT:1 מוסיף למתקן ’ טביעת הרגל הכוללת של פחמן D למרות מגבלות אלה, CCUS היא אחת הטכנולוגיות היחידות שיכולות לטפל בצמחים ללא צורך במערכת התאוששות תרמית.

המעבר למקורות אנרגיה נמוכים-Carbon לדור Steam

מאחר שרוב הפליטות מגיעות מדלק בוער לייצור קיטור, מעבר למקורות אנרגיה פחמן נמוכים יכול להיות השפעה גדולה.

  • (FLT:0) אלקטרוניקה עם כוח מתחדש: FLT:1 Re הנחת גנרטורים טבעיים-גזיים עם מרתחים חשמליים המופעלים על ידי רוח, שמש, או הידרואלקטריות יכול לקצץ פליטות ישירות כמעט אפס. באלברטה, כמה פרויקטים חוקרים מתקני SAGD מחשמלים.האתגר הוא יכולת רשת ועלות גבוהה של חימום חשמלי ביחס לגז טבעי.
  • (FLT:0) ,Solar תרמי:FLT:1 , מערכות אנרגיה סולארית מבוזרת (CSP) יכול לייצר קיטור ללא בעירה.הפרויקט הסולארי שולמו את השיקום הנפט (SEOR) ב- CSP כדי לספק קיטור לשדה התאוששות תרמי, צמצום צריכת גז עד 90% בשעות היום.
  • (FLT:0Gethermalאינטגרציה: FLT:1 באגן מסוימים, מאגרים גיאותרמאליים עמוקים יכולים לספק חום לדור קיטור, בעוד הטכנולוגיה עדיין גבוהה עבור חולות שמן, פרויקטים טייס בטקסס ואינדונזיה להראות הבטחה.
  • (ב) [15] ,0) ,הבעירה: [13] מימן ירוק הבוער (התקבל באמצעות אלקטרוליטיזה עם מתחדשים) במקום גז טבעי יסלק את פליטות COIRFLT:203FLT 3 מדור קיטור.המכשולים העיקריים הם עלות גבוהה של מימן ירוק והצורך לשנות כוויות וצנרת.

נראה כי האפשרות הדרגתית ביותר באזורים עם משאבים מתחדשים בשפע, בעוד תרמי השמש אטרקטיבי באזורים עקשניים שמש.

שיפור היעילות הארומית בדור ה-Steam והפצת

גם ללא שינוי סוג הדלק, שיפור היעילות התרמית של צמחי קיטור יכול להפחית את פליטות ב-15-25%.

  • התקנת שפכים חום החלמה ללכידת חום מגזי שפעת וממים לפני חימום.
  • אופטימיזציה של יחס אדים-לנפט (SOR) נמוך יותר SOR פירושו פחות קיטור נדרש לחבית המיוצר.טכנולוגיות כמו פותרים מורחבים או nano-surfactants יכול להפחית את כמות הקיטור הנדרשת.
  • באמצעות התחדשות (חום וכוח) כך עודף קיטור או חום פסולת גם יוצר חשמל, מסיט את פליטת החשמל.
  • יישום אוטומציה מתקדמת של תהליך כדי להתאים באופן רציף את הפרמטרים של הזרקת קיטור בהתבסס על תגובת המאגר.

לדוגמה, MEG Energy ’s כריסטינה לייק SAGD מתקן אלברטה הפחית את SOR שלה מ 2.5 עד 2.0 באמצעות שליטה משופרת והזרקה מופרכת, המקבילה לירידה של 20% בפליטת חבית.

אימוץ חלופות Solvent-Assisted ו- non-thermal Alternatives

אחת האסטרטגיות המבטיחות ביותר לטווח ארוך היא להפחית או לחסל את הצורך בחום לחלוטין. שיטות מבוססות Solvent כמו Vapor Extraction (VAPEX) להשתמש ב- hydrocarbon פותרים (למשל, propane, Butane) כדי לטבול שמן כבד ללא קיטור. בשילוב עם כמויות קטנות של קיטור, התוצאה היא תהליך היברידי שיכול לקצץ את השימוש ב- 30-50%.

שיטות לא-thermal כגון שחזור שמן משופר מיקרוביאלי (MEOR) ושיטפונות מים דלים נחקרים גם עבור שמן כבד. meOR משתמש באופן טבעי חיידקים המתרחשים לייצר גולשים וגזים שמשפרים את הניידות הנפט. בעוד טכנולוגיות אלה עדיין לא מסחריות עבור כל מאגרי הנפט הכבדים, פרויקטים טייסים בהודו ובארצות הברית הוכיחו ירידה של 60% בהשוואה לשיטות תרמיות קונבנציונליות.

מצוינות תפעולית: ניטור, Leak Detection ושיפור מתמיד

אסטרטגיה לעתים קרובות-Overlook היא פשוט להפעיל את המתקן חזק יותר.הדלפות ממתיקים, חותמות, ומדחסחסנים ניתן לזהות באמצעות מצלמות הדמיה גז אופטי, מל"טים, או צגים קבועים.תיקון אפילו מספר קטן של דליפות סופר-מפרס יכול להביא חיסכון משמעותי פליטה.

ניתוח נתונים מתקדם ולמידה של מכונות מאפשר למפעילים לחזות כשלים בציוד ולייעל את לוח הזמנים של הזרקת קיטור, עוד צמצום הפסולת.סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מעריך כי שיפורים תפעוליים כאלה עלולים לקצץ את פליטת הנפט והגזים ב-15% בעולם בעלות נמוכה או שלילית.

טכנולוגיות וחדשנות

מעבר לאסטרטגיות מבוססות, מספר טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות אפילו קיצוץ עמוק יותר של פליטות.

דור Steam עם חידושים

כמה מפעילי חול שמן שותפים עם כלי רכב לבנות מזחלות חשמליות מאנרגיה מתחדשת מרידינג. מחקר שנערך לאחרונה במכון פמבינה מצא כי אספקת 50% של הדור הקיטור SAGD באלברטה עלולה להפחית את פליטות הפרובינציאליות הכוללות על ידי 8 מגהטונים בשנה עד 2030.החסמים העיקריים הם עלות ההון הגבוהה של רתמי חשמל ואת הצורך באחסון סוללות בקנה מידה גדול או תרמי לספק הפעלה 24/7.

סגור-Loop ו- Solvent-based Next-Generation SAGD

תהליכים של הדור הבא כמו אלקטרומגנטי Heating (EMH) משתמשים גלי רדיו או מיקרוגל כדי לחמם את המאגר ישירות, חיסול הצורך בטכנולוגיית קיטור מוזרק. EMH, שפותחה על ידי חברות כמו Laricina Energy ו- PetroPhase, נבדק בחולי שמן, מראה את הפוטנציאל לקצץ פליטות על ידי 80% או יותר.

שילוב של פחמן לכידת עם Direct Air Capture (DAC)

כמה חברות חוקרות שילוב DAC עם CCUS באתרי התאוששות תרמיים.ה- COFLT:0203IRFLT:1 מהאווירה ניתן להשתמש כדי להפחית את פליטות הנותרים מהמתקן. בעוד DAC עדיין יקר (600-800 טון), עלויות צפויים ליפול מתחת 100 טון עד אמצע 20.

אחסון גיאוגרפי והגדלת מים

טיפול במים מתקדמים ומיחזור יכול להפחית את הביקוש למים המתוקים של דור קיטור ולהקטין את האנרגיה הדרושה לחימום מים. בשילוב עם חימום טרום גיאותרמאלי, זה יכול עוד להפחית את העומס של הבעירה. באגן Permian, מפעילי השיגו מעל 98% שיעורי מחזור מים בכמה פרויקטים תרמיים.

מדיניות ותקנות נהיגה לשינוי

מדיניות הממשלה חיונית כדי להאיץ את אימוץ טכנולוגיות הפחתת פליטות בשיקום תרמי.

  • (FLT:0) תמחור קרבון: 1FLT (ה) מערכת מסחר עולה פחמן או פליטות הופכת את הדור הקיטור העוצמתי של פליטה-לכאורה יקר יותר, יצירת מקרה עסקי עבור CCUS וחשמל. קנדה ’ מחיר הפחמן הפדרלי של פחמן נקבע להגיע ל-170 דולר לטון עד 2030.
  • תקנות FLT:0 (Methaneתקנות: FLT:1 בארה"ב ובקנדה, כללים חדשים דורשים זיהוי ותיקון תקופתיים, כמו גם מגבלות על venting ו flaring.תקנות אלה ישירות להתמודד עם מתאן נמלט מפעילות תרמית.
  • (FLT:0Clean דלק תקני: 1FLT) כמה מדינות ומחוזות מיישמים תקני דלק פחמן נמוכים שמגמלים את ייצור הנפט פחמן נמוך פחמן פחמן.זה נותן למפעילים תרמיים פרמיה מחיר עבור כל חבית המיוצרת עם טביעת רגל פחמן קטנה יותר.
  • (FLT:0) השקעה בתשתיות: מענקים ממשלתיים 1:1 ואשראי מס עבור מרכזי CCUS, קווי שידור לשדות נפט מרוחקים, ופרויקטים אנרגיה מתחדשת מסייעים לחלוק את הסיכון של טכנולוגיות בשלבים מוקדמים.

ללא אותות מדיניות חזקים, מפעילים רבים ימשיכו להשתמש בגז טבעי זול לדור קיטור.ה-EA הצהירו כי כדי לעמוד בפליטות אפס הנקי עד שנת 2050, חברות הנפט והגז צריכות להפחית את עוצמת פליטת הזרם הממוצעת שלהם ב-70%.

מחקרים בנושא Emission Reduction

כמה פרויקטים ברחבי העולם מראים מה הוא היום אפשרי.

  • (FLT:0Petro China Shinjiang Oilfield Gethermal-Solar Hybrid:FLT:1 בצפון מערב סין, שדה שמן כבד משתמש בגיאורמי וסמינר מים זורמים לפני מים לתוך גנרטורים קיטור, חיתוך צריכת גז טבעי ב-30% ו COIRFLT:2FLT 3 פליטות עד 25,000 טון בשנה.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0CNRL – Solvent-Assisted SAGD ב- קירבי סאות':FLT:1 Canadian Natural Resources Limited מיושמת תהליך הזרקת הקניין הניתוק במתקן קירבי דרום SAGD, צמצום יחס קיטור לנפט ב-20% ולהפחית את פליטות ב-15%.

פרויקטים אלה מוכיחים כי הפחתה של פליטות אינה רק תיאורטית; הם מושגים כיום בפעולות מסחריות.

הדרך קדימה: Balancing Production and Climate Goals

צמצום פליטות גזי חממה מתהליכי התאוששות תרמיים הוא אחד האתגרים הקשים ביותר בתעשיית הנפט והגז.הביקוש באנרגיה גבוהה של מאגרים חימום פירושו שגם רווחים קטנים יכולים להניב קיצוץ פליטה גדול.האסטרטגיה המבטיחה ביותר היא גישה שכבתית: שיפור היעילות התפעולית הראשונה, ולאחר מכן לעבור למקורות אנרגיה נמוכים יותר פחמן (חשמל, שמש או מימן), ולבסוף לתפוס פליטות CCUS.

אין טכנולוגיה אחת שתפתור את הבעיה.במקום זאת, נדרש תיק פתרונות המותאמים לכל מאגר וגיאוגרפיה.השקעות במחקר, מדיניות תומכת ושיתוף פעולה בתעשייה יקבע אם התאוששות תרמית תוכל לעבור לעתיד פחמן נמוך.כפי שהעולם עובר לעבר אפס נטו, החברות שפועלות כעת על הפחתת פליטות יהיו ממוקמות בצורה הטובה ביותר לשגשג בכלכלה מאומנים פחמן.

אפשרויות פשוטות יותר, בעלות נמוכה יותר כגון שיפור וזיהוי מתאן יש לפרוס באופן מיידי.בינתיים, ממשלות ותעשייה חייבים לעבוד יחד כדי להגדיל את תשתיות CCUS ודור קיטור מופעל מחדש.העשור הבא יהיה קריטי.עם פעולה נחושה, התאוששות תרמית יכולה להמשיך לספק אנרגיה חיונית תוך צמצום דרמטי של השפעת האקלים שלה.