Гелиотермическое усиленное извлечение нефти - Solar thermal enhanced oil recovery

Гелиотермическое усиленное извлечение нефти (сокращенно солнечный EOR) является формой теплового повышенная нефтеотдача (EOR), метод, применяемый производителями нефти для извлечения большего количества нефти из созревающих нефтяных месторождений. Солнечный EOR использует солнечные тепловые батареи концентрировать солнечную энергию для нагрева воды и производства пара. Пар нагнетается в нефтяной резервуар для снижения вязкости или разжижается тяжелой сырой нефтью, облегчая тем самым ее выход на поверхность. Процессы термического восстановления, также известные как закачка пара, традиционно сжигали природный газ для производства пара. Использование солнечной энергии для увеличения нефтеотдачи доказано как жизнеспособная альтернатива производству пара на газе для нефтяной промышленности. Solar EOR может генерировать пар того же качества, что и природный газ, достигая температуры до 750 ° F (400 ° C) и 2500 фунтов на квадратный дюйм.

В то время как при типичных операциях заводнения паром на топливе пар закачивается в грунт с постоянной скоростью, исследования, проведенные ведущими нефтедобывающими компаниями, показывают, что закачка пара с переменной скоростью не оказывает отрицательного влияния на уровни добычи. Фактически, солнечные МУН могут обеспечить до 80 процентов годовой потребности поля в паре за счет нагнетания пара, генерируемого солнечной энергией, в солнечные часы и уменьшенного количества пара, работающего на газе, ночью или в менее солнечную погоду или климат. Этот метод интеграции солнечного увеличения нефтеотдачи компенсирует потребление большего количества газа, не влияя на добычу нефти.[1]

Технологии

Хотя существует много типов технологий преобразования солнечной энергии в пар, которые часто называют солнечная тепловая энергия или концентрированная солнечная энергия, только два в настоящее время используются для увеличения нефтеотдачи солнечной энергии.

Центральная башня

Первоначально разработан для производства электроэнергии, центральной башни или технология Power Tower, использует поле больших зеркал слежения, называемых гелиостатами, для концентрации солнечного света на бойлере, наполненном водой, который находится на центральной башне. Солнечная энергия отражается на котле для производства пара, который используется для вращения традиционной турбины для производства электричества. Для увеличения нефтеотдачи процесс завершается производством пара. Высокотемпературный пар из деминерализованной воды в ресивере башни проходит через теплообменник, генерируя пар более низкой температуры из питательной воды нефтяных месторождений с высоким уровнем загрязнения при более низких температурах. Пар подается в распределительные коллекторы, ведущие к нагнетательным скважинам, по которым пар подается в нефтеносный пласт.

Закрытый желоб

Внутри закрытой системы желобов

Закрытая конструкция желоба инкапсулирует солнечную тепловую систему внутри теплицы. Теплица создает защищенную среду, способную противостоять элементам, которые могут отрицательно повлиять на надежность и эффективность солнечной тепловой системы.[2]

Легкие изогнутые зеркала, отражающие солнечные лучи, подвешены внутри конструкции теплицы. А одноосная система слежения размещает зеркала так, чтобы отслеживать солнце и фокусировать его свет на сеть стационарных стальных труб, также подвешенных к конструкции теплицы.[3] Пар генерируется напрямую с использованием воды нефтяного качества, поскольку вода течет от входа по всей длине труб, без теплообменников или промежуточных рабочих жидкостей.

Затем произведенный пар подается непосредственно в существующую парораспределительную сеть месторождения, где пар непрерывно закачивается глубоко в нефтяной пласт. Укрытие зеркал от ветра позволяет им достичь более высоких температур и предотвращает накопление пыли в результате воздействия влажности.[2] GlassPoint Solar, компания, создавшая метод закрытого желоба, заявляет, что ее технология может производить тепло для EOR примерно по 5 долларов за миллион британских тепловых единиц в солнечных регионах, по сравнению с 10-12 долларами для других традиционных солнечных тепловых технологий.[4]

Текущий проект

21Z в МакКиттрике, Калифорния

Первый в мире коммерческий проект увеличения нефтеотдачи солнечной энергии, расположенный в Керн-Кантри, Калифорния, США.

GlassPoint Solar в партнерстве с Берри Петролеум, Крупнейшего независимого производителя нефти в Калифорнии, для реализации первого в мире коммерческого проекта увеличения нефтеотдачи солнечной энергии. Введен в эксплуатацию в феврале 2011 г., объект расположен на 100-летнем здании. Нефтяное месторождение МакКитрик в МакКиттрик, Калифорния. Созданная в рамках проекта солнечной энергетики округа Керн 21Z, система занимает площадь около одного акра и будет производить примерно один миллион британских тепловых единиц в час солнечного тепла, заменяя природный газ, используемый для производства пара. Проект увеличения нефтеотдачи солнечной энергии был построен менее чем за шесть недель и является первой установкой технологии закрытого желоба GlassPoint на нефтяном месторождении.[5]

Коалинга в Коалинге, Калифорния

В октябре 2011 г. Chevron Corp. и BrightSource Energy обнаружил установку преобразования солнечной энергии в пар мощностью 29 мегаватт на Нефтяное месторождение Коалинга в округе Фресно, Калифорния. Проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии Coalinga занимает территорию 100 акров и состоит из 3822 систем зеркал или гелиостатов, каждое из которых состоит из двух зеркал размером 10 футов (3 метра) на 7 футов, установленных на 6-футовой стальной опоре, фокусирующей свет на 327-футовую солнечную башня.[4]

С BrightSource был заключен контракт на предоставление технологических, инженерных, производственных и строительных услуг, а Chevron Technology Ventures будет управлять операциями по проекту. Строительство объекта было начато в 2009 году. Сообщалось, что Chevron потратила более 28 миллионов долларов на контракт, а BrightSource потеряла не менее 40 миллионов долларов по проекту и сообщила, что потеряет гораздо больше.[6]

Petroleum Development Oman

Проект увеличения нефтеотдачи солнечной энергии мощностью 7 МВт в Амале, Оман

В мае 2013 г. GlassPoint Solar и Петролеум Девелопмент Оман (PDO) ввела в эксплуатацию первый на Ближнем Востоке проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии.[7] PDO - совместное предприятие Султаната Оман, Shell и Total. Солнечная установка для повышения нефтеотдачи мощностью 7 МВт в день производит в среднем 50 тонн пара без выбросов, который направляется непосредственно на существующие тепловые операции повышения нефтеотдачи на месторождении Амаль-Вест PDO в Южном Омане. Система в 27 раз больше, чем первая установка GlassPoint на нефтяном месторождении 21Z компании Berry Petroleum.[8] В отчетах Petroleum Development Oman указано, что пилотный проект был доставлен вовремя, в рамках бюджета и сверх установленных контрактов, без травм с потерей рабочего времени. В первый год эксплуатации полностью автоматизированная система успешно превзошла все производственные испытания и производственные цели. Время безотказной работы системы составило 98,6%, что значительно превышает ожидания PDO. Доказано, что даже во время сильных пыльных и песчаных бурь система поддерживает нормальную работу.

В 2015 году Оман объявил Miraah - солнечно-тепловую установку мощностью 1 гигаватт за 600 миллионов долларов к 2017 году в Amal West. Завод будет охватывать 3 квадратных километра (1,2 квадратных миль) с 36 большими теплицами, защищающими солнечные коллекторы от песка и пыли.[9] Оман ожидает, что новый солнечный проект заменит 5,6 трлн. БТЕ природного газа каждый год, что эквивалентно количеству, необходимому для производства электроэнергии для 209 000 человек в Омане. В августе 2017 года GlassPoint и его подрядчики преодолели порог в 1,5 миллиона человеко-часов, отработанных без травм с потерей рабочего времени (LTI) в Miraah.

В ноябре 2017 года GlassPoint и Petroleum Development Oman (PDO) завершили строительство первого блока солнечной электростанции Miraah в соответствии с графиком и в рамках бюджета и успешно доставили пар на нефтяное месторождение Amal West.[10]

Belridge Solar

Визуализация будущего солнечного поля в Белридже
Визуализация будущего солнечного поля в Южном Белридже

Belridge Solar Project - совместное предприятие GlassPoint Solar и Aera Energy. О проекте было объявлено в ноябре 2017 года, и после его завершения планируется производить около 12 миллионов баррелей пара в год с помощью теплового солнечного парогенератора мощностью 850 МВт. Проект будет расположен по адресу: Нефтяное месторождение Южный Белридж, около Бейкерсфилд, Калифорния, и после завершения станет крупнейшим в штате полем для увеличения нефтеотдачи солнечной энергии. Это также сократит выбросы углерода на предприятии на 376 000 метрических тонн в год.[11]

Рынок

В 2009 году мировой рынок технологий повышения нефтеотдачи составил 4,7 миллиарда долларов, и ожидается, что он будет расти со среднегодовыми темпами за 5 лет на 28 процентов, достигнув 16,3 миллиарда долларов в 2014 году.[4] Ожидается, что солнечные МУН, хотя и быстро набирают обороты, будут иметь минимальное влияние на рынок до 2015 года.[12] По мере увеличения МУН на солнечной энергии производители нефти будут потреблять меньше газа для добычи нефти. [4]

По мнению аналитиков Raymond James, повышение нефтеотдачи солнечной энергии может быть более рентабельным, чем использование газа, даже при нынешних низких ценах. Пар составляет до 60 процентов производственных затрат при добыче тяжелой нефти.[12] Помимо того, что они конкурентоспособны по стоимости с газом, солнечные МУН обеспечивают защиту от долгосрочного роста цен на газ. Согласно долгосрочным прогнозам цены на природный газ оценивается в 5 долларов США за тысячу кубических футов, что значительно выше прогноза 2011 года в 3,75 доллара за тысячу кубических футов. Когда производитель нефти инвестирует в систему повышения нефтеотдачи солнечной энергии, все затраты оплачиваются авансом, а стандартный срок службы оборудования составляет 30 лет.[12]

Соединенные Штаты

Калифорния - многообещающая география для увеличения нефтеотдачи солнечной энергии с ее высоким уровнем солнечного света и огромными запасами тяжелой нефти. В настоящее время 40 процентов добычи нефти в Калифорнии использует закачку пара для увеличения нефтеотдачи пластов, а через несколько лет вырастет до 60 процентов.[2][4] Вместе пять производителей тяжелой нефти - Chevron, Aera Energy, Berry Petroleum, Plains и Occidental - потребляют около 283 млрд куб. Футов газа в год. Это составляет 1,3 процента от общего спроса в США. Однако аналитики говорят, что увеличение нефтеотдачи солнечной энергии может заменить 20 процентов природного газа, используемого для увеличения нефтеотдачи в Калифорнии.[13]

Средний Восток

Персидский залив имеет исключительно благоприятную инсоляцию, которая в некоторых местах превышает уровни в пустыне Мохаве, что делает солнечные МУН там очень многообещающими. Другой фактор менее очевиден, но даже более важен: страны Персидского залива, за исключением Катара, испытывают нехватку природного газа и фактически вынуждены его импортировать. Ограниченные поставки природного газа усугубляются растущей местной экономикой, которой требуется природный газ для опреснения воды, электричества и других промышленных целей.[14]

Используя солнечную энергию вместо газа для выработки пара для увеличения нефтеотдачи, ближневосточные компании могут расширить свои внутренние поставки природного газа для более ценных видов использования. Это особенно актуально для Омана, который настойчиво стремится к увеличению нефтеотдачи - например, на месторождении Мухаизна, которым управляет Occidental Petroleum.[14] Оман построил экспортный терминал природного газа, но, поскольку его добыча нефти достигла пика в 2000 году, страна перенаправила газ для использования в своих операциях по увеличению нефтеотдачи. Дефицит газа в Омане означает, что его цена составляет около 10 долларов за тысячу кубических футов.[14] В настоящее время Оман использует значительный объем природного газа для повышения нефтеотдачи пластов.[15] Отчет опубликован Эрнст & Янг в январе 2014 года было обнаружено, что полномасштабное развертывание солнечной МУН в Омане, в котором солнечный пар составлял 80% потребностей Омана в тепловом МУН, может сэкономить до полумиллиарда кубических футов газа в день и внести более 12 долларов. B в Омане ВВП к 2023 г.[16]

История

В 1983 году ARCO Solar построила пилотную солнечную парогенерацию с использованием технологии центральной башни в Тафт, Калифорния. Система генерировала один мегаватт тепловой энергии в пиковые рабочие условия.[17] Хотя эта система была технически осуществима, она не была рентабельной и не была воспроизведена. [4] Пилотный проект ARCO был первым случаем, когда солнечный пар был использован для облегчения извлечения тяжелой нефти.

использованная литература

  1. ^ Van Heel, A.P.G .; Shell Technology Оман; ван Вунник, J.N.M .; Bentouati, S .; Terres, R .; Петролеум Девелопмент Оман, «Влияние суточных и сезонных циклов солнечного пара на добычу нефти» В архиве 2012-04-25 в Wayback Machine, «Общество инженеров-нефтяников», 11–13 апреля 2010 г.
  2. ^ а б c Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, «Прогнозы энергетики и ресурсов 2012», 2 ноября 2011 г.
  3. ^ Хельман, Кристофер, «Масло от солнца», «Форбс», 25 апреля 2011 г.
  4. ^ а б c d е Гуссенс, Эрен, «Chevron использует солнечно-термический пар для добычи нефти в Калифорнии», «Блумберг», 3 октября 2011 г.
  5. ^ Начинается первый в мире коммерческий проект увеличения нефтеотдачи солнечной энергии
  6. ^ Гилберт, Дэниел, «Бурение на нефть становится солнечным», "The Wall Street Journal", 1 октября 2011 г.
  7. ^ Махди, Ваэль (21 мая 2013 г.). «GlassPoint Solar проявляет интерес к нефтяным компаниям Ближнего Востока». Bloomberg. Получено 25 июн 2013.
  8. ^ «Компания Petroleum Development Oman выбирает GlassPoint для строительства первой экспериментальной установки для повышения нефтеотдачи от солнечной энергии в регионе Персидского залива». Рейтер. 3 августа 2011 г.. Получено 25 июн 2013.
  9. ^ Оман построит гигантскую солнечную электростанцию ​​для добычи нефти, Wall Street Journal, Георгий Канчев, 8 июля 2015 г.
  10. ^ «Petroleum Development Oman и GlassPoint объявляют о начале подачи пара с солнечной электростанции Miraah».
  11. ^ "Южно-Белриджское нефтяное месторождение".
  12. ^ а б c Молчанов, Павел, «Могут ли тепловые технологии изменить экономику увеличения нефтеотдачи пластов»[постоянная мертвая ссылка ], «Raymond James Energy Report», 7 марта 2011 г. (последнее посещение - 12 октября 2011 г.)
  13. ^ Жених, Николай, «Анализ: нефтяные компании переходят на солнечную энергию, чтобы использовать труднодоступные источники», "USA Edition; Reuters". Проверено 17 августа 2011 г.
  14. ^ а б c Молчанов, Павел, «Solar EOR продолжает развиваться: Оман создаст первую систему на Среднем Востоке» В архиве 2012-04-25 в Wayback Machine, "Энергетический отчет Раймонда Джеймса". Проверено 10 ноября 2011 г.
  15. ^ Али Хан, Гулам (21 мая 2013 г.). "Проект по увеличению нефтеотдачи солнечной энергии по заказу PDO". Muscat Daily. Получено 25 июн 2013.
  16. ^ http://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/EY-Solar-enhanced-oil-recovery-in-Oman-January-2014/$FILE/EY-Solar-enhanced-oil-recovery-in-Oman-January -2014.pdf
  17. ^ Ларсон, Рональд, «Внедрение солнечной тепловой технологии» В архиве 2006-09-10 на Wayback Machine, «MIT Press», 1996 г.

внешние ссылки

Солнечная дополненная геотермальная энергия (SAGE) - Патент США 7472548 B2

Абстрактные

Раскрыты устройство и способ для хранения солнечной энергии в подземном геологическом резервуаре. Способ включает передачу концентрированной солнечной тепловой энергии жидкости, тем самым создавая жидкость в сверхкритическом состоянии. Затем сверхкритический флюид закачивают в подземный геологический резервуар через по меньшей мере одну нагнетательную скважину. Подповерхностный геологический резервуар может быть высокопроницаемым и пористым осадочным пластом, истощенным углеводородным полем, истощенным углеводородным полем, истощенным нефтяным полем, истощающимся нефтяным полем, истощенным газовым месторождением или истощенным газовым полем. После заполнения сверхкритическим флюидом подземная геологическая формация образует синтетический геотермальный резервуар.