Повышение нефтеотдачи с использованием солнечной энергии

Увеличение нефтеотдачи с помощью солнечной термической обработки (сокращенно солнечное увеличение нефтеотдачи ) — это форма повышения нефтеотдачи при термическом воздействии (EOR), метода, применяемого производителями нефти для извлечения большего количества нефти из стареющих нефтяных месторождений. Solar EOR использует солнечные тепловые батареи для концентрации солнечной энергии для нагрева воды и выработки пара. Пар впрыскивается в нефтяной пласт для снижения вязкости или разжижения тяжелой нефти, что облегчает ее выход на поверхность. Процессы термической регенерации, также известные как впрыск пара , традиционно сжигают природный газ для получения пара. Солнечная МУН оказывается жизнеспособной альтернативой газовому производству пара для нефтяной промышленности. Солнечная МУН может генерировать пар того же качества, что и природный газ, достигая температуры до 750 °F (399 °C) и 2500 фунтов на квадратный дюйм.

В то время как типичные операции по закачке пара с использованием топлива закачивают пар в землю с постоянной скоростью, исследования, проведенные ведущими производителями нефти, показывают, что закачка пара с переменной скоростью не оказывает негативного влияния на уровень добычи. Фактически, солнечная МУН может обеспечить до 80 процентов годовой потребности месторождения в паре за счет впрыскивания пара, вырабатываемого солнечной энергией, в солнечные часы и уменьшенного количества пара, вырабатываемого газом, ночью или в менее солнечную погоду или климат. Этот метод интеграции солнечной нефтеотдачи позволит заменить большее количество потребления газа, не влияя на добычу нефти. ^{[ 1 ]}

Технология

Несмотря на то, что существует множество типов технологий преобразования солнечной энергии в пар, часто называемых солнечной тепловой или концентрированной солнечной энергией , в настоящее время для солнечной МУН используются только две.

Центральная башня

Первоначально разработанная для выработки электроэнергии, технология центральной башни или энергетической башни использует поле больших следящих зеркал, называемых гелиостатами, для концентрации солнечного света на котле, наполненном водой, который стоит на центральной башне. Энергия Солнца отражается от котла для производства пара, который используется для вращения традиционной турбины для выработки электроэнергии. Для EOR процесс заканчивается производством пара. Высокотемпературный пар, полученный из деминерализованной воды в ресивере башни, проходит через теплообменник, генерируя пар более низкой температуры из высокозагрязненной питательной воды нефтяного месторождения при более низких температурах. Пар подается в распределительные коллекторы, ведущие к нагнетательным скважинам, по которым пар подается в нефтеносный пласт.

Закрытый корыто

Закрытая архитектура 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. ^{[ 2 ]}

Внутри конструкции теплицы подвешены легкие изогнутые зеркала, отражающие солнечные лучи. Одноосная система слежения позиционирует зеркала так, чтобы отслеживать солнце и фокусировать его свет на сети 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.

Произведенный пар затем подается непосредственно в существующую парораспределительную сеть месторождения, где пар непрерывно закачивается глубоко в нефтяной пласт. Защита зеркал от ветра позволяет им достигать более высоких температур и предотвращает скопление пыли в результате воздействия влаги. ^{[ 2 ]} GlassPoint Solar , компания, создавшая метод закрытого желоба, заявляет, что ее технология может производить тепло для повышения нефтеотдачи по цене около 5 долларов за миллион британских тепловых единиц в солнечных регионах по сравнению с 10–12 долларами для других традиционных солнечных тепловых технологий. ^{[ 4 ]}

Недавние проекты

21Z в Маккитрике, Калифорния.

GlassPoint Solar заключила партнерское соглашение с Berry Petroleum , крупнейшим независимым производителем нефти в Калифорнии, для реализации первого в мире коммерческого проекта увеличения нефтеотдачи с помощью солнечной энергии. Введенный в эксплуатацию в феврале 2011 года проект расположен на 100-летнем нефтяном месторождении МакКиттрик в МакКиттрике, Калифорния . Система, получившая название «Солнечный проект округа Керн 21Z», занимает территорию примерно в один акр и будет производить около одного миллиона БТЕ в час солнечного тепла, заменяя природный газ, используемый для выработки пара. Проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии был построен менее чем за шесть недель и является первой установкой технологии закрытого желоба GlassPoint на нефтяном месторождении. ^{[ 5 ]}

Коалинга в Коалинга, Калифорния

В октябре 2011 года Chevron Corp. и BrightSource Energy представили установку по производству солнечной энергии и пара мощностью 29 мегаватт на нефтяном месторождении Коалинга в округе Фресно, Калифорния. Проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии Coalinga охватывает 100 акров и состоит из 3822 зеркальных систем или гелиостатов, каждая из которых имеет два зеркала размером 10 футов (3 метра) на 7 футов, установленных на 6-футовом стальном столбе, фокусирующем свет на 327-футовой солнечной установке. башня. ^{[ 4 ]}

С BrightSource был заключен контракт на предоставление технологических, инженерных, производственных и строительных услуг, а Chevron Technology Ventures будет управлять эксплуатацией проекта. Строительство объекта началось в 2009 году. Сообщалось, что Chevron потратила на контракт более 28 миллионов долларов, а BrightSource потеряла на проекте не менее 40 миллионов долларов и сообщила, что потеряет гораздо больше. ^{[ 6 ]}

Нефтяное развитие Омана

В мае 2013 года компания GlassPoint Solar and Petroleum Development Oman (PDO) ввела в эксплуатацию первый на Ближнем Востоке проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии. ^{[ 7 ]} PDO является совместным предприятием Султаната Оман, компаний Shell и Total. Солнечная установка EOR мощностью 7 МВт производит в среднем 50 тонн пара без выбросов в день, который поступает непосредственно в существующие операции термического увеличения нефтеотдачи на месторождении Амаль Вест компании PDO в Южном Омане. Эта система в 27 раз больше, чем первая установка GlassPoint на нефтяном месторождении 21Z компании Berry Petroleum. ^{[ 8 ]} Отчеты Petroleum Development Oman показывают, что пилотный проект был реализован вовремя, в рамках бюджета и сверх контрактных спецификаций, без потерь рабочего времени. В первый год работы полностью автоматизированная система успешно превзошла все тесты производительности и производственные цели. Время безотказной работы системы составило 98,6%, что значительно превзошло ожидания PDO. Даже во время сильных пыльных и песчаных бурь система доказала свою работоспособность.

В 2015 году Оман объявил о строительстве солнечно-термальной установки Miraah стоимостью 600 миллионов долларов и мощностью 1 гигаватт к 2017 году в Амаль-Уэст. Завод будет занимать площадь 3 квадратных километров (1,2 квадратных миль) с 36 большими теплицами, защищающими солнечные коллекторы от песка и пыли. ^{[ 9 ]} Оман ожидает, что новый солнечный проект будет заменять 5,6 триллионов БТЕ природного газа каждый год, что эквивалентно количеству, необходимому для производства электроэнергии для 209 000 человек в Омане. В августе 2017 года компания GlassPoint и ее подрядчики преодолели порог в 1,5 миллиона человеко-часов, отработанных без потерь времени (LTI) в Мире.

В ноябре 2017 года компании GlassPoint и Petroleum Development Oman (PDO) завершили строительство первого блока солнечной электростанции Мираах в соответствии с графиком и бюджетом и успешно доставили пар на нефтяное месторождение Амаль Вест. ^{[ 10 ]}

Белридж Солар

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 солнечным месторождением повышения нефтеотдачи. Это также сократит выбросы углекислого газа от объекта на 376 000 метрических тонн в год. ^{[ 11 ]}

Рынок

Мировой рынок технологий повышения нефтеотдачи пластов в 2009 году составил 4,7 миллиарда долларов США, и, как ожидается, в течение пяти лет совокупный годовой темп его роста составит 28 процентов, достигнув 16,3 миллиарда долларов США в 2014 году. ^{[ 4 ]} Хотя эта технология быстро набирает обороты, она предполагает, что солнечная МУН окажет минимальное влияние на рынок до 2015 года. ^{[ 12 ]} По мере расширения масштабов увеличения нефтеотдачи солнечной энергии производители нефти будут потреблять меньше газа для добычи нефти. ^{[ 4 ]}

По мнению аналитиков компании Raymond James, солнечная МУН может быть более экономически эффективной, чем использование газа, даже при нынешних низких ценах. Пар составляет до 60 процентов производственных затрат при интенсивной добыче нефти. ^{[ 12 ]} Помимо того, что солнечная МУН является конкурентоспособной по цене по сравнению с газом, она обеспечивает защиту от долгосрочного роста цен на газ. Долгосрочные прогнозы цен на природный газ оцениваются в $5,00 за тысячу кубических футов, что значительно превышает прогноз 2011 года в $3,75 за тысячу кубических футов. Когда производитель нефти инвестирует в солнечную систему повышения нефтеотдачи, все затраты оплачиваются авансом, а стандартный срок службы оборудования составляет 30 лет. ^{[ 12 ]}

Соединенные Штаты

Калифорния является многообещающим регионом 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 осуществляется за счет закачки пара для увеличения нефтеотдачи, а через несколько лет этот показатель вырастет до 60 процентов. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} Вместе пять производителей тяжелой нефти – Chevron, Aera Energy, Berry Petroleum, Plains и Occidental – потребляют около 283 миллиардов кубических футов газа ежегодно. Это соответствует 1,3 процента от общего спроса в Соединенных Штатах. Однако аналитики утверждают, что солнечная МУН может заменить 20 процентов природного газа, используемого для МУН в Калифорнии. ^{[ 13 ]}

Средний Восток

Персидский залив имеет исключительно благоприятную инсоляцию, которая в некоторых местах превышает уровень в пустыне Мохаве, что является фактором, делающим солнечную МУН там очень перспективной. Другой фактор менее очевиден, но еще более важен: за исключением Катара, страны Персидского залива испытывают нехватку природного газа и фактически вынуждены его импортировать. Ограниченность поставок природного газа усугубляется ростом местной экономики, которая требует природного газа для опреснения воды, производства электроэнергии и других промышленных целей. ^{[ 14 ]}

Используя солнечную энергию вместо газа для производства пара для повышения нефтеотдачи, компании Ближнего Востока могут расширить свои внутренние поставки природного газа для более дорогостоящего использования. Это особенно актуально для Омана, который активно проводит МУН – например, на месторождении Мухаизна, оператором которого является Occidental Petroleum. ^{[ 14 ]} Оман построил терминал для экспорта природного газа, но, поскольку добыча нефти в стране достигла пика в 2000 году, страна перенаправила газ для использования в своих операциях по повышению нефтеотдачи. Из-за нехватки газа в Омане цена там составляет около 10 долларов за тысячу кубических футов. ^{[ 14 ]} Оман в настоящее время использует значительное количество своего природного газа для повышения нефтеотдачи. ^{[ 15 ]} В отчете, опубликованном Ernst & Young в январе 2014 года, показано, что полномасштабное развертывание солнечной технологии EOR в Омане, при которой солнечный пар обеспечивает 80% потребностей Омана в тепловой энергии EOR, может сэкономить до полумиллиарда кубических футов (млрд кубических футов) газа. в день и внесут более 12 миллиардов долларов в ВВП Омана к 2023 году. ^{[ 16 ]}

История

В 1983 году компания ARCO Solar построила пилотную установку по производству солнечного пара с использованием технологии центральной башни в Тафте, Калифорния . Система генерировала один мегаватт тепловой энергии в пиковых условиях эксплуатации. ^{[ 17 ]} Несмотря на техническую осуществимость, система не была экономически эффективной и не воспроизводилась. [4] Пилотный проект ARCO стал первым случаем применения солнечного пара для облегчения добычи тяжелой нефти.

Ссылки

^ ван Хил, AP; ван Вунник, JN; Бентуати, С..; Террес, Р.. (11 апреля 2010 г.). «Влияние суточных и сезонных циклов пара, вырабатываемого солнечной энергией, на добычу нефти» (PDF) . Все дни . ОПЭ. дои : 10.2118/129225-мс . Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Прогнозы энергетики и ресурсов на 2012 год» . Deloitte.com . 11 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 6 января 2013 г.
^ Хелман, Кристофер (6 апреля 2011 г.). «Масло Солнца» . Форбс .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «В Калифорнии начинается добыча нефти Chevron с помощью солнечной энергии» . Bloomberg.com . 03.10.2011.
^ «Начинается первый в мире коммерческий проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии» . arabianoilandgas.com . 27 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 27 июля 2014 г.
^ Гилберт, Дэниел (30 сентября 2011 г.). «Бурение нефти идет на солнечную энергию» . ВСЖ .
^ Махди, Ваэль (21 мая 2013 г.). «GlassPoint Solar видит интерес со стороны нефтяных компаний Ближнего Востока» . Блумберг . Проверено 25 июня 2013 г.
^ «Petroleum Development Oman выбирает GlassPoint для строительства первого пилотного проекта по добыче нефти с использованием солнечной энергии в регионе Персидского залива» . Рейтер . 3 августа 2011 года. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 25 июня 2013 г.
^ Канчев, Георгий (08 июля 2015 г.). «Оман построит гигантскую солнечную электростанцию для добычи нефти» . ВСЖ .
^ «Petroleum Development Oman и GlassPoint объявляют о начале поставки пара с солнечной электростанции Мираа» (пресс-релиз). Ноябрь 2017.
^ «Нефтяное месторождение Саут-Белридж» .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Молчанов, Павел (7 марта 2011 г.). Могут ли термические технологии изменить экономику увеличения нефтеотдачи пластов (PDF) . glasspoint.com (Отчет) . Проверено 12 октября 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Жених, Никола (18 апреля 2011 г.). «Анализ: нефтяные компании переходят на солнечную энергию, чтобы получить доступ к труднодоступным запасам» . Reuters.com .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Молчанов Павел. Солнечная EOR продолжает развиваться: Оман построит первую систему на Ближнем Востоке (PDF) . glasspoint.com (Отчет). Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г. Проверено 10 ноября 2011 г.
^ Али Хан, Гулам (21 мая 2013 г.). «Проект PDO по увеличению солнечной нефтеотдачи» . Маскат Дейли . Проверено 25 июня 2013 г.
^ «Увеличенная добыча нефти с помощью солнечной энергии: оценка стоимости Омана внутри страны» (PDF) . ey.com . Январь 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 г.
^ Ларсон, Ронал В.; Уэст, Рональд Эммет (1996). Внедрение солнечной тепловой технологии . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-12187-3 .

Внешние ссылки

Патент США 7472548B2 «Солнечная дополненная геотермальная энергия (SAGE)».

[1] ван Хил, AP; ван Вунник, JN; Бентуати, С..; Террес, Р.. (11 апреля 2010 г.). «Влияние суточных и сезонных циклов пара, вырабатываемого солнечной энергией, на добычу нефти» (PDF) . Все дни . ОПЭ. дои : 10.2118/129225-мс . Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г.

[2012_pred-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Прогнозы энергетики и ресурсов на 2012 год» . Deloitte.com . 11 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 6 января 2013 г.

[3] Хелман, Кристофер (6 апреля 2011 г.). «Масло Солнца» . Форбс .

[ehren_chevron-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «В Калифорнии начинается добыча нефти Chevron с помощью солнечной энергии» . Bloomberg.com . 03.10.2011.

[5] «Начинается первый в мире коммерческий проект повышения нефтеотдачи солнечной энергии» . arabianoilandgas.com . 27 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 27 июля 2014 г.

[6] Гилберт, Дэниел (30 сентября 2011 г.). «Бурение нефти идет на солнечную энергию» . ВСЖ .

[Bloomberg-7] Махди, Ваэль (21 мая 2013 г.). «GlassPoint Solar видит интерес со стороны нефтяных компаний Ближнего Востока» . Блумберг . Проверено 25 июня 2013 г.

[Reuters-8] «Petroleum Development Oman выбирает GlassPoint для строительства первого пилотного проекта по добыче нефти с использованием солнечной энергии в регионе Персидского залива» . Рейтер . 3 августа 2011 года. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 25 июня 2013 г.

[9] Канчев, Георгий (08 июля 2015 г.). «Оман построит гигантскую солнечную электростанцию для добычи нефти» . ВСЖ .

[10] «Petroleum Development Oman и GlassPoint объявляют о начале поставки пара с солнечной электростанции Мираа» (пресс-релиз). Ноябрь 2017.

[11] «Нефтяное месторождение Саут-Белридж» .

[pavel_soer-12] Перейти обратно: ^а ^б ^с Молчанов, Павел (7 марта 2011 г.). Могут ли термические технологии изменить экономику увеличения нефтеотдачи пластов (PDF) . glasspoint.com (Отчет) . Проверено 12 октября 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[13] Жених, Никола (18 апреля 2011 г.). «Анализ: нефтяные компании переходят на солнечную энергию, чтобы получить доступ к труднодоступным запасам» . Reuters.com .

[pavel_oman-14] Перейти обратно: ^а ^б ^с Молчанов Павел. Солнечная EOR продолжает развиваться: Оман построит первую систему на Ближнем Востоке (PDF) . glasspoint.com (Отчет). Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г. Проверено 10 ноября 2011 г.

[Muscat_Daily-15] Али Хан, Гулам (21 мая 2013 г.). «Проект PDO по увеличению солнечной нефтеотдачи» . Маскат Дейли . Проверено 25 июня 2013 г.

[16] «Увеличенная добыча нефти с помощью солнечной энергии: оценка стоимости Омана внутри страны» (PDF) . ey.com . Январь 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 г.

[17] Ларсон, Ронал В.; Уэст, Рональд Эммет (1996). Внедрение солнечной тепловой технологии . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-12187-3 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]