Využití solárního termálního oleje - Solar thermal enhanced oil recovery

Využití solárního termálního oleje (zkráceně solární EOR) je forma termální lepší výtěžnost oleje (EOR), technika používaná producenty ropy k těžbě více ropy z dozrávajících se ropných polí. Solar EOR používá solární termální pole soustředit sluneční energii na ohřev vody a výrobu páry. Pára se vstřikuje do olejové nádrže, aby se snížila viskozita nebo řídká, těžká ropa, čímž se usnadní její tok na povrch. Procesy tepelného zotavení, známé také jako vstřikování páry, tradičně spalují zemní plyn za účelem výroby páry. Solar EOR se ukazuje jako životaschopná alternativa k výrobě páry spalující plyn pro ropný průmysl. Solar EOR může generovat stejně kvalitní páru jako zemní plyn a dosahovat teplot až 400 ° C (750 ° F) a 2500 PSI.

Zatímco typické parní operace spalující palivo vstřikují páru do země konstantní rychlostí, výzkum vedený předními producenty ropy ukazuje, že vstřikování páry s proměnlivou rychlostí nemá žádný negativní dopad na úroveň výroby. Solární EOR by ve skutečnosti mohl dodávat až 80 procent ročních požadavků na páru na poli, a to vstřikováním páry vytvářené sluneční energií během slunečných hodin a sníženým množstvím páry spalující plyn v noci nebo za méně slunečného počasí nebo podnebí. Tato metoda integrace solárního EOR vytlačí větší množství spotřeby plynu, aniž by to ovlivnilo produkci ropy.[1]

Technologie

I když existuje mnoho typů solárních parních technologií, často označovaných jako solární termální nebo koncentrovaná solární energie, pro solární EOR jsou aktuálně nasazeny pouze dva.

Centrální věž

Původně navržen pro výrobu elektřiny, centrální věž nebo technologie energetické věže, používá pole velkých sledovacích zrcadel, nazývaných heliostaty, ke koncentraci slunečního světla na kotel naplněný vodou, který spočívá na centrální věži. Energie slunce se odráží na kotli k výrobě páry, která se používá k přeměně tradiční turbíny na výrobu elektřiny. Pro EOR proces končí výrobou páry. Vysokoteplotní pára vyrobená z demineralizované vody v přijímači věže prochází tepelným výměníkem a při nízkých teplotách vytváří páru s nižší teplotou z vysoce kontaminované napájecí vody z ropného pole. Pára se přivádí do rozdělovacích sběračů, které vedou k injektážním studnám, které dopravují páru do formace nesoucí olej.

Uzavřený žlab

Uvnitř uzavřeného systému žlabu

Uzavřená architektura žlabu zapouzdřuje solární systém ve skleníku podobném skleníku. Skleník vytváří chráněné prostředí, aby odolalo prvkům, které mohou negativně ovlivnit spolehlivost a účinnost solárního systému.[2]

Lehká zakřivená zrcadla odrážející sluneční záření jsou zavěšena ve struktuře skleníku. A jednoosý sledovací systém umístí zrcadla ke sledování slunce a zaostření jeho světla na síť stacionárních ocelových trubek, rovněž zavěšených na konstrukci skleníku.[3] Pára se vytváří přímo pomocí vody v kvalitě pro ropné pole, protože voda proudí ze vstupu po celé délce potrubí, bez výměníků tepla nebo mezilehlých pracovních kapalin.

Vyrobená pára se poté přivádí přímo do stávající distribuční sítě páry na poli, kde se pára kontinuálně vstřikuje hluboko do olejové nádrže. Krytí zrcátek před větrem jim umožňuje dosáhnout vyšších teplot a zabránit usazování prachu v důsledku působení vlhkosti.[2] GlassPoint Solar Společnost, která vytvořila metodu uzavřeného žlabu, uvádí, že její technologie může vyrábět teplo pro EOR za zhruba 5 USD na milion britských tepelných jednotek ve slunných oblastech, ve srovnání s 10 až 12 USD u jiných konvenčních solárních tepelných technologií.[4]

Aktuální projekty

21Z v McKittricku v Kalifornii

První komerční solární projekt EOR na světě se sídlem v Kern Country, CA, USA.

GlassPoint Solar spolupracuje s Berry Petroleum, Největší nezávislý producent ropy v Kalifornii, nasadit první komerční solární projekt EOR na světě. Projekt, který byl uveden do provozu v únoru 2011, se nachází na 100letém McKittrickovo ropné pole v McKittrick, Kalifornie. Tento systém, který vznikl v rámci solárního projektu Kern County 21Z, zabírá zhruba jeden akr a bude produkovat přibližně jeden milion Btus za hodinu slunečního tepla, čímž nahradí zemní plyn používaný k výrobě páry. Projekt solárního EOR byl postaven za méně než šest týdnů a je první instalací uzavřené technologie žlabu GlassPoint v ropném poli.[5]

Coalinga v Coalinga v Kalifornii

V říjnu 2011 Chevron Corp. a BrightSource Energy odhalilo 29 megawattové solární zařízení na paru v Ropné pole Coalinga v okrese Fresno v Kalifornii. Projekt Coalinga solar EOR se rozprostírá na ploše 100 akrů a skládá se z 3 822 zrcadlových systémů nebo heliostatů, každý se dvěma 10 stopovými (3 metry) a 7 stopovými zrcadly namontovanými na ocelové tyči o délce 6 stop, zaostřující světlo na solární energii 327 stop věž.[4]

Společnost BrightSource byla uzavřena smlouvu na poskytování technologických, inženýrských a výrobních a stavebních služeb a operace projektu bude řídit společnost Chevron Technology Ventures. Zařízení bylo zahájeno s výstavbou v roce 2009. Bylo oznámeno, že Chevron na kontrakt utratil více než 28 milionů dolarů a společnost BrightSource na projektu ztratila nejméně 40 milionů dolarů a zveřejnila, že přijde o mnohem více.[6]

Petroleum Development Oman

Projekt 7MW Solar EOR v Amalu v Ománu

V květnu 2013 GlassPoint Solar a Petroleum Development Oman (CHOP) zadala první projekt solárního EOR na Středním východě.[7] PDO je společný podnik mezi Ománským sultanátem, společností Shell a Total. Solární zařízení EOR o výkonu 7 MW produkuje denně v průměru 50 tun páry bez emisí, která se přivádí přímo do stávajících tepelných provozů EOR v poli Amal West PDO v jižním Ománu. Systém je 27krát větší než první instalace společnosti GlassPoint na ropném poli 21Z společnosti Berry Petroleum.[8] Zprávy společnosti Petroleum Development Oman naznačují, že pilotní projekt byl dodán včas, pod rozpočtem a nad rámec specifikací výstupů smlouvy, přičemž nedošlo ke ztrátě času. V prvním roce provozu plně automatizovaný systém úspěšně překonal všechny výkonnostní testy a výrobní cíle. Systém zaznamenal 98,6% provozuschopnost, což výrazně překonalo očekávání PDO. I při silném prachu a písečných bouřích se ukázalo, že systém udržuje pravidelný provoz.

V roce 2015 Omán oznámil Miraah, solární termální zařízení v hodnotě 600 milionů USD za 1 gigawatt do roku 2017 v Amal West. Závod bude pokrývat 3 čtvereční kilometry (36 čtverečních mil) s 36 velkým skleníkem chránícím sluneční kolektory před pískem a prachem.[9] Omán předpokládá, že nový solární projekt nahradí 5,6 bilionu BTU zemního plynu každý rok, což odpovídá množství potřebnému k výrobě elektřiny pro 209 000 lidí v Ománu. V srpnu 2017 GlassPoint a jeho dodavatelé překročili hranici 1,5 milionu odpracovaných hodin bez ztráty času (LTI) ve společnosti Miraah.

V listopadu 2017 dokončily společnosti GlassPoint a Petroleum Development Oman (PDO) bezpečně podle plánu a rozpočtu stavbu prvního bloku solární elektrárny Miraah a úspěšně dodávaly páru na ropné pole Amal West.[10]

Belridge Solar

Vykreslení budoucího slunečního pole v Belridge
Vykreslení budoucího slunečního pole v South Belridge

Belridge Solar Project je společný podnik mezi GlassPoint Solar a Aera Energy. Projekt byl oznámen v listopadu 2017 a po dokončení se má podle odhadů vyprodukovat přibližně 12 milionů barelů páry ročně prostřednictvím tepelného solárního parního generátoru 850 MW. Projekt bude umístěn na Ropné pole South Belridge, blízko Bakersfield V Kalifornii a po dokončení bude největším solárním polem EOR ve státě. Rovněž sníží emise uhlíku ze zařízení o 376 000 metrických tun ročně.[11]

Trh

Celosvětový trh s technologiemi EOR dosáhl v roce 2009 4,7 miliardy USD a očekává se, že poroste pětiletým složeným ročním tempem 28 procent a v roce 2014 dosáhne 16,3 miliardy USD.[4] I když si rychle získává trakci, předpokládá se, že sluneční EOR bude mít na trh do roku 2015 minimální dopad.[12] Jak se solární EOR zvětšuje, producenti ropy spotřebují na produkci ropy méně plynu [4]

Podle výzkumných analytiků společnosti Raymond James lze solární EOR provádět nákladově efektivněji než pomocí plynu, i když jsou ceny v současné době nízké. Pára představuje až 60 procent výrobních nákladů na těžbu ropy.[12] Kromě toho, že je solární EOR nákladově konkurenceschopný, poskytuje zajištění proti dlouhodobému zvyšování cen plynu. Dlouhodobé cenové projekce uvádějí zemní plyn na 5,00 USD za tisíc kubických stop, což je podstatně vyšší než prognóza z roku 2011 ve výši 3,75 USD za tisíc kubických stop. Když výrobce ropy investuje do solárního systému EOR, jsou všechny náklady předem a standardní životnost zařízení je 30 let.[12]

Spojené státy

Kalifornie je slibnou geografií pro sluneční EOR s vysokou úrovní slunečního svitu a obrovskými zásobami těžké ropy. V současné době 40 procent kalifornské produkce ropy využívá vstřikování páry pro EOR a za několik let vzroste na 60 procent.[2][4] Společně pět producentů těžké ropy - Chevron, Aera Energy, Berry Petroleum, Plains a Occidental - ročně spotřebuje asi 283 Bcf plynu. To se rovná 1,3 procenta celkové poptávky ve Spojených státech. Analytici však tvrdí, že solární EOR by mohl nahradit 20 procent zemního plynu použitého pro EOR v Kalifornii.[13]

střední východ

Perský záliv má výjimečně příznivé sluneční záření, které na některých místech překračuje úrovně v Mohavské poušti, což je faktor, díky němuž je zde sluneční slib velmi slibný. Druhý faktor je méně zřejmý, ale ještě důležitější: s výjimkou Kataru jsou v zemích Perského zálivu nedostatek zemního plynu a plyn musí skutečně dovážet. Omezené dodávky zemního plynu zhoršují rostoucí místní ekonomiky, které vyžadují zemní plyn pro odsolování, elektřinu a další průmyslové využití.[14]

Použitím solární energie namísto plynu k výrobě páry pro EOR mohou blízkovýchodní společnosti rozšířit své domácí dodávky zemního plynu na vyšší hodnoty využití. To je zvláště důležité pro Omán, který agresivně sleduje EOR - například v oblasti Mukhaizna, kterou provozuje Occidental Petroleum.[14] Omán postavil exportní terminál zemního plynu, ale protože jeho produkce ropy dosáhla vrcholu v roce 2000, země přesměrovala plyn, který se používá při operacích EOR. Nedostatek plynu v Ománu znamená, že se jeho cena pohybuje kolem 10 $ za tisíc kubických stop.[14] Omán v současnosti využívá pro EOR značné množství svého zemního plynu.[15] Zpráva zveřejněná uživatelem Ernst & Young v lednu 2014 zjistil, že úplné nasazení solárního EOR v Ománu, kde solární pára představovala 80% tepelných potřeb Emanu v Ománu, může ušetřit až půl miliardy kubických stop plynu za den a přispět více než 12 USD B v Ománu HDP do roku 2023.[16]

Dějiny

V roce 1983 společnost ARCO Solar zkonstruovala pilotní projekt výroby sluneční páry pomocí technologie centrální věže Taft, Kalifornie. Během špičkových provozních podmínek systém generoval jeden megawatt tepelné energie.[17] Ačkoli to bylo technicky proveditelné, systém nebyl nákladově efektivní a nebyl replikován. [4] Pilot ARCO byl poprvé použit solární páru k usnadnění těžkého těžby ropy.

Reference

  1. ^ Van Heel, A.P.G .; Shell Technology Oman; van Wunnik, J.N.M .; Bentouati, S .; Terres, R .; Petroleum Development Omán, „Dopad denních a sezónních cyklů ve sluneční páře na těžbu ropy“ Archivováno 2012-04-25 na Wayback Machine „Společnost ropných inženýrů“, 11. – 13. Dubna 2010
  2. ^ A b C Deloitte Touche Tohmatsu Ltd, „Energetika a předpovědi zdrojů 2012“, 2. listopadu 2011
  3. ^ Helman, Christopher, "Olej ze slunce" „Forbes“, 25. dubna 2011
  4. ^ A b C d E Goossens, Ehren, „Chevron využívá solární termální páru k těžbě ropy v Kalifornii“ „Bloomberg“, 3. října 2011
  5. ^ Začíná první komerční solární projekt EOR na světě
  6. ^ Gilbert, Daniel, „Vrtání pro ropu jde solární“ „The Wall Street Journal“, 1. října 2011
  7. ^ Mahdi, Wael (21. května 2013). „GlassPoint Solar zaznamenává zájem ropných společností na Středním východě“. Bloomberg. Citováno 25. června 2013.
  8. ^ „Petroleum Development Oman si vybere GlassPoint, aby postavil prvního pilota na zvýšení solární těžby ropy v oblasti Perského zálivu“. Reuters. 3. srpna 2011. Citováno 25. června 2013.
  9. ^ Omán postaví obří solární elektrárnu na těžbu ropy, Wall Street Journal, Georgi Kantchev, 8. července 2015
  10. ^ „Petroleum Development Oman a GlassPoint oznamují zahájení dodávky páry ze solární elektrárny Miraah“.
  11. ^ „Ropné pole South Belridge“.
  12. ^ A b C Molchanov, Pavel, „Může tepelná technologie transformovat ekonomiku vylepšené těžby ropy“[trvalý mrtvý odkaz ]„„ Raymond James Energy Report “, 7. března 2011 (Citováno 12. října 2011)
  13. ^ Ženich, Nichola, „Analýza: Ropné společnosti využívají solární energii k těžko dostupným dodávkám“ „„ Vydání USA; Reuters “. Vyvolány 17 August 2011
  14. ^ A b C Molchanov, Pavel, „Solar EOR pokračuje v rozvoji: Omán vybuduje první systém na Středním východě“ Archivováno 2012-04-25 na Wayback Machine „Energetická zpráva Raymonda Jamese“. Vyvolány 10 November 2011
  15. ^ Ali Khan, Gulam (21. května 2013). „Projekt PDO Provize Solar EOR“. Muscat denně. Citováno 25. června 2013.
  16. ^ Odkaz -2014.pdf
  17. ^ Larson, Ronald, „Implementace solární tepelné technologie“ Archivováno 10. 09. 2006 na Wayback Machine „MIT Press“, 1996

externí odkazy

Solární geotermální energie (SAGE) - americký patent 7472548 B2

Abstraktní

Je popsán přístroj a způsob pro skladování solární energie v podpovrchovém geologickém zásobníku. Způsob zahrnuje přenos koncentrované solární tepelné energie na tekutinu, čímž se generuje superkritická tekutina. Superkritická tekutina se poté vstřikuje do podpovrchového geologického zásobníku prostřednictvím alespoň jedné injekční studny. Podpovrchovým geologickým rezervoárem může být vysoce propustná a porézní sedimentární vrstva, vyčerpané uhlovodíkové pole, vyčerpané uhlovodíkové pole, vyčerpané ropné pole, vyčerpané ropné pole, vyčerpané plynové pole nebo vyčerpané plynové pole. Jakmile je podpovrchová geologická formace nabitá superkritickou tekutinou, vytvoří syntetickou geotermální nádrž.