Гелиотермическое усиление нефтеотдачи - Solar thermal enhanced oil recovery
Увеличение нефтеотдачи с помощью солнечной энергии (сокращенно солнечное увеличение нефтеотдачи ) - это форма повышения нефтеотдачи (МУН), применяемая производителями нефти для извлечения большего количества нефти из созревающих нефтяных месторождений. Solar EOR использует солнечные тепловые батареи для концентрации солнечной энергии для нагрева воды и генерации пара. Пар нагнетается в нефтяной резервуар для снижения вязкости или разжижается тяжелой сырой нефтью, облегчая тем самым ее выход на поверхность. В процессах термического восстановления, также известных как закачка пара , традиционно сжигается природный газ для производства пара. Использование солнечной энергии для увеличения нефтеотдачи оказалось жизнеспособной альтернативой 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 воздействия на уровни добычи. Фактически, солнечное увеличение нефтеотдачи может обеспечить до 80 процентов годовой потребности поля в паре за счет нагнетания пара, вырабатываемого 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.
Технология
Несмотря на то, что существует много типов технологий преобразования солнечной энергии в пар, которые часто называют солнечной тепловой или концентрированной солнечной энергией , в настоящее время для увеличения нефтеотдачи солнечной энергии используются только две.
Центральная башня
Первоначально разработанная для выработки электричества, технология центральной башни или башни власти 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. В случае увеличения нефтеотдачи процесс заканчивается 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
Закрытая конструкция желоба инкапсулирует солнечную тепловую систему в теплице, похожей на теплицу. Теплица создает защищенную среду, способную противостоять элементам, которые могут отрицательно повлиять на надежность и эффективность солнечной тепловой системы.
Легкие изогнутые зеркала, отражающие солнечные лучи, подвешены внутри конструкции теплицы. Одной оси системы слежения позиции зеркала , чтобы следить за солнцем и фокус его свет на сети стационарных стальных труб, также отстранен от тепличной структуры. 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 достигать более высоких температур и предотвращает накопление пыли в результате воздействия влажности. 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.
Недавние Проекты
21Z в МакКиттрике, Калифорния
GlassPoint Solar в партнерстве с Berry Petroleum , крупнейшим независимым производителем нефти в Калифорнии, развернула первый в мире коммерческий проект увеличения нефтеотдачи солнечной энергии. Введенный в эксплуатацию в феврале 2011 года, проект расположен на 100-летнем нефтяном месторождении МакКиттрик в МакКиттрике, 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.
Коалинга в Коалинге, Калифорния
В октябре 2011 года Chevron Corp. и BrightSource Energy открыли установку для преобразования солнечной энергии в пар мощностью 29 мегаватт на нефтяном месторождении Коалинга в округе Фресно, Калифорния. Проект Coalinga Solar EOR охватывает 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-футовой солнечной батарее. башня.
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 на контракт более 28 миллионов долларов, а BrightSource потеряла не менее 40 миллионов долларов по проекту и сообщила, что потеряет гораздо больше.
Петролеум Девелопмент Оман
В мае 2013 года GlassPoint Solar и Petroleum Development Oman (PDO) запустили первый на Ближнем Востоке проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии. 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 подается 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. В отчетах Petroleum Development Oman указано, что пилотный проект был доставлен вовремя, в рамках бюджета и сверх установленных контрактов, без травм с временной потерей трудоспособности. 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 анонсировал Miraah , солнечно-тепловую установку мощностью 1 гигаватт стоимостью 600 миллионов долларов США 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. Оман ожидает, что новый солнечный проект будет заменять 5,6 триллиона БТЕ природного газа ежегодно, 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 бюджетом и успешно доставили пар на нефтяное месторождение Amal West.
Belridge Solar
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 на нефтяном месторождении Саут-Белридж , недалеко от Бейкерсфилда , Калифорния, и после завершения станет крупнейшим в штате месторождением для увеличения нефтеотдачи солнечной энергии. Это также сократит выбросы углерода на предприятии на 376 000 метрических тонн в год.
Рынок
Мировой рынок технологий повышения нефтеотдачи в 2009 году 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. Предполагается, что солнечные методы повышения нефтеотдачи будут оказывать минимальное влияние на рынок до 2015 года. По мере увеличения МУН на солнечной энергии производители нефти будут потреблять меньше газа для добычи нефти.
По мнению аналитиков Raymond James, увеличение 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. 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.
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. 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.
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: за исключением Катара, страны Персидского залива 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.
Используя солнечную энергию вместо газа для производства 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 добивается повышения нефтеотдачи - например, на месторождении Мухаизна, оператором которого является Occidental Petroleum. 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. В настоящее время Оман использует значительный объем природного газа для повышения нефтеотдачи пластов. Отчет, опубликованный Ernst & Young в январе 2014 года, показал, что полномасштабное развертывание солнечной МУН в Омане, в котором солнечный пар составлял 80% потребности Омана в тепловом МУН, может сэкономить до полумиллиарда кубических футов газа. в день и внесут более 12 миллиардов долларов в ВВП Омана к 2023 году.
История
В 1983 году компания ARCO Solar построила пилотную солнечную парогенераторную установку с использованием технологии центральной башни в Тафте, Калифорния . Система вырабатывала один мегаватт тепловой энергии в пиковые рабочие условия. 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 добычи тяжелой нефти.
Рекомендации
Внешние ссылки
Солнечная дополненная геотермальная энергия (SAGE) - Патент США 7472548 B2
Абстрактный
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 слоем, истощенным углеводородным полем, истощенным углеводородным полем, истощенным нефтяным полем, истощающимся нефтяным полем, истощенным газовым полем или истощенным газовым полем. После загрузки сверхкритического флюида подземная геологическая формация образует синтетический геотермальный резервуар.