что такое enhanced oil recovery eor

СОДЕРЖАНИЕ

Методы

Закачка газа

Тепловая инъекция

В этом подходе используются различные методы для нагрева сырой нефти в пласте с целью снижения ее вязкости и / или испарения части нефти и, таким образом, уменьшения коэффициента подвижности. Повышенный нагрев снижает поверхностное натяжение и увеличивает проницаемость масла. Нагретое масло также может испаряться, а затем конденсироваться с образованием улучшенного масла. Методы включают циклическую закачку пара, закачку пара и сжигание. Эти методы улучшают эффективность развертки и эффективность вытеснения. Закачка пара использовалась в коммерческих целях с 1960-х годов на месторождениях Калифорнии. В 2011 году в Калифорнии и Омане были начаты проекты по увеличению нефтеотдачи с использованием солнечной энергии. Этот метод аналогичен термическому МУН, но использует солнечную батарею для производства пара.

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

Паровое затопление

Заводнение паром (см. Рисунок) является одним из способов подачи тепла в пласт путем закачки пара в скважину по схеме, аналогичной закачке воды. В конце концов пар конденсируется в горячую воду; в зоне пара масло испаряется, а в зоне горячей воды масло расширяется. В результате масло расширяется, вязкость падает, а проницаемость увеличивается. Для обеспечения успеха процесс должен быть цикличным. Это основная программа повышения нефтеотдачи, используемая сегодня.

Пожарное наводнение

Существует три метода сжигания: сухое прямое, обратное и мокрое горение. Сухой форвард использует воспламенитель, чтобы поджечь масло. По мере развития пожара нефть отталкивается от огня к добывающей скважине. В обратном направлении нагнетание воздуха и зажигание происходят с противоположных сторон. При мокром горении вода впрыскивается сразу за переднюю часть и превращается в пар горячей породой. Это тушит огонь и равномерно распределяет тепло.

Химическая инъекция

Полимерное заводнение

Полимерное заводнение заключается в смешивании длинноцепочечных молекул полимера с закачиваемой водой с целью увеличения вязкости воды. Этот метод улучшает эффективность вертикального и площадного охвата за счет улучшения отношения подвижности вода / нефть.

Поверхностно-активные вещества можно использовать в сочетании с полимерами; они уменьшают поверхностное натяжение между маслом и водой. Это снижает остаточную нефтенасыщенность и улучшает макроскопическую эффективность процесса.

Первичные поверхностно-активные вещества обычно содержат вспомогательные поверхностно-активные вещества, усилители активности и сорастворители, добавленные к ним для улучшения стабильности состава.

Микробная инъекция

Третий подход используется для решения проблемы парафиновых парафиновых компонентов сырой нефти, которые имеют тенденцию выпадать в осадок по мере того, как нефть течет к поверхности, поскольку поверхность Земли значительно холоднее, чем нефтяные залежи (падение температуры на 9–10–10 ° C). 14 ° C на тысячу футов глубины обычно).

Жидкая сверхтекучая двуокись углерода

Двуокись углерода (CO ₂ ) особенно эффективна в резервуарах глубже 2000 футов, где CO ₂ находится в сверхкритическом состоянии. В условиях высокого давления с более легкими маслами CO ₂ смешивается с нефтью, что приводит к набуханию нефти и снижению вязкости, а также, возможно, к снижению поверхностного натяжения породы-коллектора. В случае резервуаров низкого давления или тяжелой нефти CO ₂ будет образовывать несмешивающуюся жидкость или будет только частично смешиваться с нефтью. Может произойти некоторое набухание масла, а вязкость масла все равно может быть значительно снижена.

Вода-газо-переменный (WAG)

Плазма-импульс

Он основан на той же технологии, что и российский импульсный плазменный двигатель, который использовался на двух космических кораблях и в настоящее время совершенствуется для использования в горизонтальных скважинах.

Экономические затраты и выгоды

С 1986 по 2008 гг. Квотируемая добыча нефти, рассчитываемая по ПНП, увеличилась с 0,3% до 5% благодаря растущему спросу на нефть и сокращению предложения нефти.

Проекты повышения нефтеотдачи с CO ₂ от улавливания углерода

Электростанция на пограничной дамбе, Канада

Петра Нова, США

В проекте Petra Nova используется абсорбция амина после сжигания для улавливания части выбросов углекислого газа от одного из котлов на электростанции WA Parish в Техасе и транспортировки его по трубопроводу на нефтяное месторождение West Ranch для использования в целях повышения нефтеотдачи.

Kemper Project, США (отменено)

Уэйберн-Мидейл, Канада

CO ₂ EOR в США

В феврале 2018 года Конгресс принял решение, и президент подписал расширение налоговых скидок на улавливание углерода, определенных в разделе 45Q Налогового кодекса IRS. Ранее эти кредиты были ограничены 10 долларами на тонну и ограничены в общей сложности 75 миллионами тонн. В рамках расширения проекты по улавливанию и утилизации углерода, такие как EOR, будут иметь право на налоговый кредит в размере 35 долларов США за тонну, а проекты по секвестрации получат кредит в размере 50 долларов США за тонну. Расширенная налоговая льгота будет предоставляться в течение 12 лет любому заводу, построенному к 2024 году, без ограничения объема. В случае успеха эти кредиты «могут помочь секвестрировать от 200 миллионов до 2,2 миллиардов метрических тонн углекислого газа» и снизить затраты на улавливание и связывание углерода с оцениваемых в настоящее время 60 долларов за тонну в Петра Нова до всего лишь 10 долларов за тонну.

Воздействие на окружающую среду

Источник

Повышение нефтеотдачи (сокращенно EOR), также называется третичное восстановление, это извлечение сырая нефть из нефтяное месторождение которые нельзя извлечь иначе. EOR может извлекать от 30% до 60% или более нефти из пласта, [1] по сравнению с 20% до 40% при использовании первичный и вторичное восстановление. [2] [3] По данным Министерства энергетики США, углекислый газ и воды закачиваются вместе с одним из трех методов увеличения нефтеотдачи: закачкой тепла, закачкой газа и закачкой химикатов. [1] Более продвинутые, спекулятивные методы увеличения нефтеотдачи иногда называют четвертичное восстановление. [4] [5] [6] [7]

Содержание

Методы

Существует три основных метода увеличения нефтеотдачи: закачка газа, закачка термическим способом и закачка химикатов. Впрыск газа, при котором используются такие газы, как натуральный газ, азот, или углекислый газ (CO₂), составляет почти 60 процентов добычи EOR в Соединенных Штатах. [1] Термический впрыск, предполагающий введение высокая температура, составляет 40 процентов добычи ПНП в США, большая часть которой приходится на Калифорнию. [1] Химическая инъекция, которая может включать использование длинноцепочечных молекул, называемых полимеры для повышения эффективности заводнения, на него приходится около одного процента добычи EOR в Соединенных Штатах. [1] В 2013 году методика под названием Плазменный импульс технология была завезена в США из России. Этот метод может привести еще к 50-процентному увеличению добычи из существующих скважин. [8]

Закачка газа

Тепловая инъекция

В этом подходе используются различные методы для нагрева сырой нефти в пласте с целью снижения ее вязкости и / или испарения части нефти и, таким образом, уменьшения коэффициента подвижности. Повышенный нагрев снижает поверхностное натяжение и увеличивает проницаемость масла. Нагретое масло также может испаряться, а затем конденсироваться с образованием улучшенного масла. Методы включают циклическая закачка пара, закачка пара и сжигание. Эти методы улучшают эффективность развертки и эффективность вытеснения. Закачка пара использовалась в коммерческих целях с 1960-х годов на месторождениях Калифорнии. [10] В 2011 гелиотермическое повышение нефтеотдачи проекты были начаты в Калифорнии и Оман, этот метод аналогичен термическому EOR, но для производства пара используется солнечная батарея.

В июле 2015 г. Petroleum Development Oman и GlassPoint Solar объявили, что подписали соглашение на 600 миллионов долларов о строительстве солнечного месторождения мощностью 1 ГВт на месторождении Амаль. Проект, названный Miraah, будет крупнейшим в мире солнечным полем, измеренным по пиковой тепловой мощности.

В ноябре 2017 года GlassPoint и Petroleum Development Oman (PDO) завершили строительство первого блока солнечной электростанции Miraah в соответствии с графиком и бюджетом и успешно доставили пар на нефтяное месторождение Amal West. [11]

Также в ноябре 2017 г. GlassPoint и Aera Energy объявила о совместном проекте по созданию крупнейшего в Калифорнии месторождения солнечного МУН на месторождении Нефтяное месторождение Южный Белридж, около Бейкерсфилд, Калифорния. Предполагается, что установка будет производить около 12 миллионов баррелей пара в год с помощью теплового солнечного парогенератора мощностью 850 МВт. Это также сократит выбросы углерода на предприятии на 376 000 метрических тонн в год. [12]

Паровое затопление

Заводнение паром (см. Рисунок) является одним из способов подачи тепла в пласт путем закачки пара в скважину по схеме, аналогичной закачке воды. [13] В конце концов пар конденсируется в горячую воду; в зоне пара масло испаряется, а в зоне горячей воды масло расширяется. В результате масло расширяется, вязкость падает, а проницаемость увеличивается. Для обеспечения успеха процесс должен быть цикличным. Это основная программа повышения нефтеотдачи, используемая сегодня.

Пожарное наводнение

Существует три метода сжигания: сухое прямое, обратное и мокрое горение. Сухой форвард использует воспламенитель, чтобы поджечь масло. По мере развития пожара нефть отталкивается от огня к добывающей скважине. В обратном направлении нагнетание воздуха и воспламенение происходят с противоположных сторон. При влажном горении вода впрыскивается сразу за переднюю часть и превращается в пар горячей породой. Это тушит огонь и равномерно распределяет тепло.

Химическая инъекция

Введение различных химикатов, обычно в виде разбавленных растворов, использовалось для увеличения подвижности и уменьшения поверхностное натяжение. Инъекция щелочной или едкий растворов в резервуары с нефтью, органические кислоты естественным образом присутствующие в масле, приведут к образованию мыло это может снизить межфазное натяжение достаточно, чтобы увеличить производство. [15] [16] Введение разбавленного раствора вода полимер для увеличения вязкости закачиваемой воды может увеличить количество нефти, извлекаемой в некоторых пластах. Разбавленные растворы поверхностно-активные вещества например, нефть сульфонаты или биосурфактанты такие как рамнолипиды может быть введен для снижения межфазное натяжение или капиллярное давление препятствует перемещению капель масла через резервуар, это анализируется с точки зрения номер облигации, связывая капиллярные силы с гравитационными. Специальные составы масла, воды и ПАВ, микроэмульсии, может быть особенно эффективным для снижения межфазного натяжения. Применение этих методов обычно ограничено стоимостью химикатов, их адсорбцией и потерями на породе нефтесодержащего пласта. Во всех этих методах химикаты закачиваются в несколько скважин, а добыча происходит в других соседних скважинах.

Полимерное заводнение

Полимерное заводнение заключается в смешивании длинноцепочечных молекул полимера с закачиваемой водой с целью увеличения вязкости воды. Этот метод улучшает эффективность вертикального и площадного охвата за счет улучшения отношения подвижности вода / нефть. [17]

Поверхностно-активные вещества можно использовать в сочетании с полимерами; они уменьшают поверхностное натяжение между маслом и водой. Это снижает остаточную нефтенасыщенность и улучшает макроскопическую эффективность процесса. [18]

Первичные поверхностно-активные вещества обычно содержат вспомогательные поверхностно-активные вещества, усилители активности и сорастворители, добавленные к ним для улучшения стабильности состава.

Микробная инъекция

Микробная инъекция является частью повышение нефтеотдачи с помощью микробов и редко используется из-за его более высокой стоимости и потому что развитие не получил широкого распространения. Эти микробы функционировать либо путем частичного переваривания длинных углеводород молекул, генерируя биосурфактанты, или путем выделения диоксида углерода (который затем функционирует, как описано в Закачка газа над). [19]

Для микробной инъекции использовались три подхода. В первом подходе бактериальные культуры, смешанные с источником пищи (углевод, такой как патока обычно используется) закачиваются в нефтяное месторождение. Во втором подходе, используемом с 1985 г., [20] питательные вещества вводятся в почву для питания существующих микробных тел; Эти питательные вещества заставляют бактерии увеличивать производство естественных поверхностно-активных веществ, которые они обычно используют для метаболизма сырой нефти под землей. [21] После того, как введенные питательные вещества израсходованы, микробы переходят в почти отключенный режим, их внешний вид становится гидрофильный, и они мигрируют в область границы раздела нефть-вода, где вызывают образование капель нефти из большей массы нефти, повышая вероятность миграции капель к устью скважины. Этот подход использовался на месторождениях вблизи Четыре угла и в Нефтяное месторождение Беверли-Хиллз в Беверли-Хиллз, Калифорния.

Третий подход используется для решения проблемы парафиновая свеча компоненты сырой нефти, которые имеют тенденцию выпадать в осадок по мере того, как нефть течет к поверхности, поскольку поверхность Земли значительно холоднее, чем нефтяные залежи (обычно падение температуры на 9–10–14 ° C на тысячу футов глубины).

Жидкая сверхтекучая двуокись углерода

Двуокись углерода (CO₂) особенно эффективен в резервуарах глубже 2000 футов, где CO₂ будет в сверхкритический штат. [22] В условиях высокого давления с более легкими маслами CO₂ смешивается с нефтью, что приводит к набуханию нефти и снижению вязкости, а также, возможно, к снижению поверхностного натяжения породы-коллектора. В случае резервуаров низкого давления или тяжелой нефти CO₂ образует несмешивающуюся жидкость или только частично смешивается с маслом. Может произойти некоторое набухание масла, а вязкость масла все равно может быть значительно снижена. [23]

В этих приложениях от половины до двух третей закачиваемого CO₂ возвращается с добытой нефтью и обычно повторно закачивается в пласт для минимизации эксплуатационных затрат. Остаток улавливается в масляном резервуаре различными способами. Диоксид углерода в качестве растворителя более экономичен, чем другие аналогично смешивающиеся жидкости, такие как пропан и бутан. [24]

Вода-газо-переменный (WAG)

Плазма-импульс

Плазменно-импульсный EOR для нефтяных скважин использует низкие выбросы энергии для создания того же эффекта, что и многие другие технологии, за исключением того, что не оказывает негативного воздействия на окружающую среду. [ нужна цитата ] Практически в каждом случае объем воды, забираемой с нефтью, фактически уменьшается после обработки перед ПНП, а не увеличивается. [ нужна цитата ] Текущие клиенты и пользователи новой технологии включают: ConocoPhillips, ONGC, Газпром, Роснефть и Лукойл. [ нужна цитата ]

Он основан на той же технологии, что и российский импульсный плазменный двигатель который использовался на двух космических кораблях и в настоящее время разрабатывается для использования в горизонтальных скважинах. [ нужна цитата ]

Экономические затраты и выгоды

Считается, что использование трофейных, антропогенный диоксид углерода, полученные в результате эксплуатации лигнит запасы угля, чтобы загнать производство электроэнергии и поддержка увеличения нефтеотдачи существующих и будущих нефтяных и газовых скважин предлагает многогранное решение энергетических, экологических и экономических проблем США. [31] Нет никаких сомнений в том, что уголь а нефтяные ресурсы конечны. США имеют сильные позиции для использования таких традиционных источников энергии для удовлетворения будущих потребностей в электроэнергии, в то время как другие источники исследуются и развиваются. [31] Для угольная промышленность, CO₂ EOR создает рынок для угля газификация побочные продукты и снижает затраты, связанные с связывание и хранение углерода.

Проекты EOR с CO₂ от улавливания углерода

Электростанция на пограничной дамбе, Канада

Петра Нова, США

В Петра Нова В проекте используется абсорбция амина после сжигания для улавливания некоторых выбросов диоксида углерода от одного из котлов на W.A Parish электростанции в Техасе и транспортирует ее по трубопроводу на нефтяное месторождение Вест-Ранч для использования в целях повышения нефтеотдачи.

Kemper Project, США (отменено)

Миссисипи Пауэрэнергетический объект округа Кемпер, или Кемпер Проект, должен был стать первым в своем роде заводом в США, который должен был быть запущен в 2015 году. [36] Компонент газификации угля был с тех пор отменен, и электростанция была преобразована в обычную электростанцию ​​с комбинированным циклом, работающую на природном газе, без улавливания углерода. В Южная компания дочерняя компания работала с Министерство энергетики США и другие партнеры с намерением разработать более чистые, менее дорогие и более надежные методы производства электроэнергии с использованием угля, которые также поддерживают производство EOR. В газификация технология была предназначена для подпитки интегрированный комбинированный цикл газификации электростанция. [31] Кроме того, уникальное расположение проекта Кемпер и его близость к запасы нефти, сделал его идеальным кандидатом для увеличения нефтеотдачи. [37]

Уэйберн-Мидейл, Канада

В 2000 г. Саскачеванс Weyburn-Midale нефтяное месторождение стало использовать МУН как метод добычи нефти. [38] В 2008 году месторождение стало крупнейшим в мире хранилищем углекислого газа. [39] Двуокись углерода поступает по трубопроводу протяженностью 320 км от Объект газификации Дакоты. Подсчитано, что в рамках проекта EOR будет храниться около 20 миллионов тонн углекислого газа, будет произведено около 130 миллионов баррелей нефти и продлит срок эксплуатации месторождения более чем на два десятилетия. [40] Сайт также примечателен тем, что на нем проводилось исследование воздействия МУН на близлежащую сейсмическую активность. [38]

CO₂ МУН в США

Соединенные Штаты использовали CO₂ МУН на несколько десятилетий. За более чем 30 лет на месторождениях Пермского бассейна реализовано CO
2 EOR с использованием естественных источников CO
2 из Нью-Мексико и Колорадо. [41] Министерство энергетики (DOE) подсчитало, что полное использование CO следующего поколения₂— ПНП в США может дать дополнительно 240 миллиардов баррелей (38 км 3 ) извлекаемых запасов нефти. Развитие этого потенциала будет зависеть от наличия коммерческого CO.₂ в больших объемах, что стало возможным благодаря широкому использованию улавливания и хранения углерода. Для сравнения, общие неразвитые внутренние нефтяные ресурсы США, все еще находящиеся в недрах, составляют более 1 триллиона баррелей (160 км. 3 ), большая часть осталась невосстановимой. По оценкам Министерства энергетики, если потенциал повышения нефтеотдачи будет полностью реализован, казначейства штатов и местные казначейства получат в будущем 280 миллиардов долларов дохода. роялти, НДПИ, а также подоходный налог штата с добычи нефти, помимо других экономических выгод.

Основное препятствие для дальнейшего использования CO₂ Для увеличения нефтеотдачи в США было недостаточно доступного CO.₂. В настоящее время существует разрыв в стоимости между тем, что нефтедобывающая компания может позволить себе платить за CO.₂ в нормальных рыночных условиях и стоимость улавливания и транспортировки CO₂ от электростанций и промышленных источников, поэтому большая часть CO₂ происходит из природных источников. Однако при использовании CO₂ от электростанций или промышленных источников может снизить углеродный след (если CO₂ хранится под землей). Для некоторых промышленных источников, таких как переработка природного газа или производство удобрений и этанола, разрыв в затратах невелик (потенциально 10–20 долларов за тонну CO₂). Для других искусственных источников CO₂, включая производство электроэнергии и различные промышленные процессы, затраты на улавливание выше, а разрыв в расходах становится намного больше (потенциально 30–50 долларов США за тонну CO₂). [42] Инициатива по повышению нефтеотдачи объединила лидеров промышленности, экологического сообщества, профсоюзов и правительств штатов для продвижения выбросов CO.₂ EOR в Соединенных Штатах и ​​ликвидировать ценовой разрыв.

В США правила могут как помочь, так и замедлить разработку МУН для использования в улавливании и утилизации углерода, а также в добыче нефти в целом. Одним из основных правил, регулирующих повышение нефтеотдачи, является Закон о безопасной питьевой воде 1974 г. (SDWA), что дает большую часть регулирующих полномочий в отношении увеличения нефтеотдачи и аналогичных операций по добыче нефти EPA. [43] Агентство, в свою очередь, делегировало часть этих полномочий своей собственной Программе контроля подземного нагнетания, [43] и большая часть остальной части этих регулирующих полномочий правительствам штатов и племен, что делает большую часть регулирования EOR локализованным делом в соответствии с минимальными требованиями SDWA. [43] [44] Затем EPA собирает информацию от этих местных органов власти и отдельных скважин, чтобы гарантировать, что они соблюдают общие федеральные правила, такие как Закон о чистом воздухе, который диктует правила отчетности для любых операций по улавливанию углекислого газа. [43] [45] Помимо проблем с атмосферой, большинство этих федеральных директив призвано гарантировать, что закачка углекислого газа не нанесет серьезного ущерба водным путям Америки. [46] В целом, местность регулирования МУН может усложнить проекты МУН, поскольку разные стандарты в разных регионах могут замедлить строительство и вынудить отдельные подходы к использованию одной и той же технологии. [47]

В феврале 2018 года Конгресс принял решение, и президент подписал расширение налоговых скидок на улавливание углерода, определенных в разделе 45Q Налогового кодекса IRS. Ранее эти кредиты были ограничены 10 долларами на тонну и ограничены в общей сложности 75 миллионами тонн. В рамках расширения проекты по улавливанию и утилизации углерода, такие как EOR, будут иметь право на налоговый кредит в размере 35 долларов США за тонну, а проекты по секвестрации получат кредит в размере 50 долларов США за тонну. [48] Расширенная налоговая льгота будет доступна в течение 12 лет для любого завода, построенного к 2024 году, без ограничения объема. В случае успеха эти кредиты «могут помочь улавливать от 200 миллионов до 2,2 миллиардов метрических тонн двуокиси углерода». [49] а также снизить затраты на улавливание и секвестрацию углерода с оцениваемых в настоящее время 60 долларов за тонну в Петра Нова до 10 долларов за тонну.

Воздействие на окружающую среду

Скважины с повышенным нефтеотдачей обычно закачивают большие количества пластовая вода на поверхность. Эта вода содержит рассол а также может содержать токсичный тяжелые металлы и радиоактивные вещества. [50] Это может быть очень опасно для питьевая вода источники и окружающая среда в целом, если не контролировать должным образом. Скважины для сброса отходов используются для предотвращения поверхностного загрязнения почвы и воды путем закачки добываемой воды глубоко под землю. [51] [52]

В Соединенных Штатах, нагнетательная скважина деятельность регулируется Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и правительства штатов под Закон о безопасной питьевой воде. [53] EPA издало правила контроля подземной закачки (UIC) для защиты источников питьевой воды. [54] Скважины с увеличенной нефтеотдачей относятся к скважинам «Класса II» Агентством по охране окружающей среды. Правила требуют, чтобы операторы скважин закачивали рассол, использованный для добычи, глубоко под землей в сбросные скважины класса II. [51]

Источник