Plazma Isıtma Teknolojileri Potansiyeli Ağır Petrol Termal Kurtarma

Ağır petrol ve bitumen, dünyanın hidrokarbon rezervlerinin önemli bir bölümünü temsil ediyor, ancak ekstraksiyonlar dayanılmaz mühendislik meydan okuması için geçerli bir yaklaşım olarak kalıyor.Bu kaynakların yüksek vizasyonları - rezervuar koşullarında 10.000 sentipoise - iyi üretim için doğal akışlar gerekiyor, ancak yüksek miktarda taze su ve doğal gaz kurtarma yöntemleri, yüksek miktarda ısı emisyonlarını azaltmak ve aşırı ısı kayıplarına doğrudan yardımcı olmak için yüksek miktarda ısı geçişi gerekiyor.

Plazma Isıtmasını Reservoir Context

Plazma, genellikle dördüncü madde durumunu çağıran, ücretsiz elektronlar, pozitif iyonlar ve nötr parçacıklar içeren iyonize gazdan oluşur. Elektrik enerjisi bir gazla uygulanırsa, ikiyüzlülüğe kadar ısınabilir ve 10 bin ila 10.000 arasında ısı transferleri ile ısıtılır;C ve 10.000-deg; Üretim yöntemine ve işletim koşullarına bağlı olarak, plazma rezervuar oluşumuna veya birkaç büyüklükteki siparişlere bağlıdır.

Oyundaki anahtar fiziksel mekanizmalar ısı geçişi içerir - ısı geçişi ve sürekli su tedariki için kayanın egzersizi - bu da yüksek miktarda su tasarrufu sağlar ve plazma ısı geçişi veya visbreaking yoluyla yağın arttırılmasına yol açabilir.Bu yerelleştirilmiş enerji, aşırı ısı transferine ve sürekli su tedarikine dayanan ısı kaybı azaltır, plazma ısıtma doğrudan ısı pompası sağlar ve su bazlı yöntemlerden büyük bir rahatsızlık verir.

İki temel plazma kategorisi ağır petrol kurtarma için ilgilidir: termal plazma ve non-term (veya soğuk) plazma. Termal plazma, elektronlar ve ağır partiküller arasındaki termodinamik dengeyi elde eder ve yüksek ısıtma kapasitesi nedeniyle yüksek ısı sıcaklıkları idealdir.

Plazma Isıtmaının Avantajları Konvansiyonel Termal Yöntemler

Enerji Verimliliği ve Heat Transfer

Konvansiyonel buhar enjeksiyonu önemli ısı kayıplarından muzdariptir: Hatta indüklenmiş iyibores, ısı aşırı verimsiz formasyonlara ve yan yanarsız ürün olmayan bölgelerden geçer. Plazma ısıtma, çünkü ısının doğrudan ısıyınır, yüksek derecede yönlendirilen bir kiriş (örneğin, mikrodalga kaynaklı plazma) ile ısınır, enerji transfer efficiliği %80'i, tipik SAGD operasyonları için% 30–60'ı da azaltır.

Çevre Ayak izi

Buhar nesli, temiz su hacminin büyük hacmini tüketiyor (tipik olarak 2-5 adet petrol üretimi başına su deposu) ve ısıtma için önemli doğal gaz gerektirir. Plazma ısıtma, yenilenebilir enerjiden kaynaklanabilir, nükleer enerji, veya su geri dönüşümü altyapısına sahip doğal gaz, düşük karbonlu elektrik ile pompalandığında, plazma yöntemlerin yakınında hızlanması gerekir.

Hızlı Isıtma ve Deep Reservoir Access

Plazma hem sığ hem de derin rezervuarlarda, geleneksel buhar enjeksiyonunun ısı kayıpları nedeniyle pratik hale gelebileceği uygulanabilir. Derin rezervuarlar - 3000 metreye kadar veya daha fazla - yüksek iyibore ısı kayıpları ve baskı kısıtlamaları nedeniyle buharlı sular ve diğer taraftan, yüksek enerji yoğunluğu doğrudan ödeme bölgesinde yüksek enerji yoğunluğu sağlayabilir.

Plazma Üretim Yöntemleri Ağır Petrol Kurtarma Yöntemleri

Arc Discharge Plazma

Arc deşarjı, alt delik uygulamaları için en olgun plazma nesil yöntemidir. Yüksek gerilimli elektrik yay, on yıllardır iki elektrot iyonize eder ve petrol kurtarmaları için adaptasyonları iyi bir plazma jetine dayanır.

Mikrodalga-Indüklenmiş Plazma

Mikrodalga enerji yüksek enerjili bir gaz molekülleri tarafından plazma üretebilir. Bir mıknatıs veya sağlam havalimanı mikrodalga jeneratörü radyo frekansı gönderir (tipik olarak 915 MHz veya 2.45 GHz) Enerji, ekipmana koptif bir kablo veya dalga kılavuzunu azaltabilir, ancak hala alana yakın bir ısı pompası sağlar, elektrotoksitoksit sorunlarının ortadan kaldırılması ve plazma bariyerinin azaltılması.

Radyo Frekansı (RF) Capacitive Coupled Plazma

RF plazma, komponent frekanslarında AC elektrik alanı kullanır (örneğin, 13.56 MHz) iki elektrot arasındaki gaza iyonize etmek için. Bu yöntem, plazma yoğunluk ve sıcaklık üzerinde iyi kontrol sağlar ve geniş bir basınç aralığının değiştiği yerde çalışabilir. RF plazma, hidrojen ile ağır yağ yükseltme ve çatlakları artırmak için incelenebilir.

Teknik ve Operasyonel Zorluklar

Onun sözüne rağmen, plazma ısıtma henüz standart bir endüstriyel uygulama değildir. Ticari ölçekli dağıtım uygulanabilir hale gelmeden önce birkaç engel ele alınmalıdır.

Ekipman Durability ve High-Temperature Materials

plazmanın yoğun ısısı (Bondra'da 2.000°C'de ark bölgesinde) plazma kaynağı için aşırı malzemeler ve bileşenleri çevreleyen elektrotlar ve nozullar, termal bisiklet ve kimyasal saldırıdan hızlı erozyona maruz kalıyorlar.Rerakter metaller, hafnium gibi kullanılır, ancak pahalı ve sık sık sık yedekler.

Güç Teslimatı ve Enerji Tüketimi

Mikrodalga alt delik, kablodaki yüksek güç elektrik beslemesini iyi bir şekilde gerektirir.Tek bir plazma kaynağı için tek bir motor kaynağı 100 kW'dan 1 MW'a kadar. Bu enerjiyi birkaç kilometreden fazla kabloya teslim etmek, kablodaki direnç ve ısı üretiminden daha verimli olsa da, elektrik kablosu ekonomik olarak azalır ve ekonomik olarak yüksek oranda tasarruf sağlar.

Mevcut Well Altyapı ile entegrasyon

Çoğu ağır petrol alanı, buhar enjeksiyonu için tasarlanmış dikey veya yatay kuyular var.Bu iyileri plazma ısıtma için optimize etmek, kabloların kurulumu ve muhtemelen iyibore kullanımı. plazma aracı, standart kaplama boyutlarının sınırları içinde sığmalıdır (genellikle 7-95⁄8 inç).

Araştırma ve Pilot Projeler

Laboratuvar deneyleri ve alan pilotları plazma ısıtma teknolojisi ile değerli bilgiler sağladı. Hafif petrol Bilimi ve Mühendisliği Dergisinde yayınlanan önemli bir çalışma, yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek orandaki yüksek çözünürlükte bulunan bir COD testinin (9.000 cP vibrasyonel) yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek orandan elde edilen bir test olduğunu bildirdi.

Çin'in Liaohe petrol sahasında bir başka devam eden proje, yüksek sıcaklık operasyonu için tasarlanmış bir delikli ark plazmaşayı değerlendiriyor. Preliminary data, plazmaşakın sürekli olarak 500 saat boyunca sürekli olarak devam ettirebileceğine işaret ediyor, elektrotın günde 5 gramdan daha az aşınması gerekiyor.

Ekonomik Viability ve Market Outlook

Plazma ısıtma ve buhar tabanlı yöntemler arasındaki ekonomik karşılaştırma, Uluslararası Enerji Ajansı (CAPEX) için plazma ekipmanları için, elektrik ve elektrot değiştirilmesi için 30 $ değerindeki harcamalar ve karbon kredilerinden kaçınılması gerekir. AurFLT:0report by International Energy Agency), özellikle de bu düşük maliyetli enerji miktarı ile birlikte, yüksek miktardaki yüksek maliyetli tahminlerin maliyetinin 40 $ değerinde olması durumunda, yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek oranda yüksek çözünürlükte.

Düşük karbon kredisi için kullanılan operatörler için (örneğin, Kanada, Avrupa, Kaliforniya), plazma ısıtma daha cazip hale gelir, çünkü düşük karbon kredisi için asgari 50 $ değerindeki bir varilasyon elde edilir.Bu, buhar veya elektrik yoluyla elde edilen bir kovan üretmek için kaçınılan emisyonlar, bu tür bir cezaya uygun olmaz.

Çevre Implikasyonları ve Sürdürülebilirlik

Daha düşük CO)2) ve su kullanımı, plazma ısıtma, yüksek petrolün enerji yoğunluğunu azaltabilecek, bu “küresel ve reaktif türlerin yüksek sıcaklıklara ve reaktif türlerin azaltılması, daha az işleme gerektiren hafif bileşikleri azaltılabilir. Bu efekt plazma tedavisinin toplam% 10 ila 15 artışını ölçeklendirmede azaltabilir.

Başka bir çevresel fayda, buhar jeneratörleri, su yumuşatma tesisleri ve su tasarrufu gibi büyük yüzey tesislerinin ortadan kaldırılmasıdır. Bunun yerine, plazma ısıtılmış bir kuyu sadece bir güç kablosu ve sıkıştırılmış gaz tedariki (often azot, ki bu da toksik değildir).

Bununla birlikte, plazma ısıtma bir panacea değildir. Elektrik gerekli olan bir yerde üretilmelidir.Eğer elektrik kömür kaynaklı bir bitkiden gelirse, yaşam döngüsü emisyonları uygun şekilde ele geçirilebilir veya plazma ısıtmanın sürdürülebilirliği temiz güç kaynaklarıyla bütünleşmeye bağlıdır.

Future Path and Concluding Remarks

Önümüzdeki on yıl plazma ısıtma teknolojisi için kritik olacaktır. Araştırma, yüksek sıcaklıklara ve kororasyona dayanabilecek gelişmiş malzemeler geliştirmek için gereklidir. Gelişmiş kontrol algoritmaları ve delik sensörleri, zorunlu soğutma veya kendi kendine özgü seramikleri kullanarak gerçek zamanlı optimizasyon sistemleri araştırılır.

Çok sayıda iyi alanda alan ölçekli gösteri projeleri, petrol şirketleri, ulusal laboratuvarlar ve üniversiteler arasındaki işbirliği, en iyi uygulamaların gelişimini hızlandıracak. Şu anda TRL 5-6'da plazma ısıtması üzerinde test edilen bir ortam, 5-10 yıl içinde bir yörünge ile gerçekleştirilecek.

Sonuç olarak, plazma ısıtma teknolojileri ağır petrol termal iyileşmeye bir dönüştürücü yaklaşım temsil eder. Doğrudan yüksek verimlilik ve minimum çevresel ceza ile rezervuar sağlayarak, buhar enjeksiyonunun birçokını ele alır. Önemli teknik ve ekonomik zorluklar kalırken, laboratuvar çalışmalarında ve erken alan pilotlarında ilerleme teşvik edilir. Enerji endüstrisi, karbonatizasyona doğru hareket ettiğinde, plazma ısıtma, yüksek verimlilik ve minimum çevresel cezayı önemli ölçüde daha düşük çevresel ayak izi kullanmaya devam etmek için bir yol sunar.