KR101280016B1 - 배출 가스 주입을 이용한 중유 회수 방법 - Google Patents

Abstract

역청을 포함하는 지층으로부터 천연 가스와 역청을 열적으로 회수하는 다양한 방법들임. 일반적으로 이 방법들은 일련의 기존 기술들을 결합한 것이지만, 이전에는 그렇게 조합하지 않았던 기술들의 결합인 것이다. SAGD 회수 공정에서 통상적으로 사용되는 스팀 발생기들에서 나오는 개질된 배출 가스가 이 지층에 주입되어 생성된 유체, 천연 가스, 역청과 더불어 회수를 증진시키고 더 처리되게 된다. 배출 가스의 주입은 간편히 폐기되며, 천연 가스가 부족해질 때 그렇지 않다면 감압되어지는 지층을 고압화하는 것을 역할을 더 하게 된다. 따라서, 본 방법에 따르면 환경 및 경제적인 장점들이 실현된다.

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Description

배출 가스 주입을 이용한 중유 회수 방법 {FLUE GAS INJECTION FOR HEAVY OIL RECOVERY}

본 발명은 지하 지층에 배출 가스를 주입하는 것을 이용하여 지하 지층으로부터 가치 있는 물질을 열적으로 회수하는 방법에 관한 것이다.

중유 업계에서는, 오일에 따라 넓은 등급 분류 영역이 있다. 그 등급들은 필수적으로 물질의 점도와 밀도에 바탕을 두고 있으며, 다음과 같이 일반적으로 분류된다.

i) 중질 중유

25°>°API> 18°

100 cPs > μ > 10 cPs, 매장 조건에서 유동적임

ⅱ) 극 중유

20°>°API> 12°

10,000 cPs > μ > 100 cPs, 열 또는 물/용제 범람법 등의 매장매증진 기술이 요구됨

ⅲ) 오일 샌드 및 역청

12°>°API> 6°, 채굴 또는 열적 자극이 요구됨

μ > 10,000 cPs, 열 또는 열/용제 주입법 등의 매장물 자극을 포함한 생산 증진 기술이 요구됨.

캐나다, 중앙 아메리카, 러시아, 중국 및 전 세계 기타 위치에서 잠재적으로 확보할 수 있는 중유 및 역청의 방대한 매장량에 대해 인지된 가치에서 보건대, 다양한 추출 및 취급법을 갖추는 것이 각광받게 되었다.

현재, 존재하는 역청 및 극 중유 매장물은 개선된 열 회수 기술을 이용하여 개발되는데, 20 내지 25% 범위의 회수 효율을 보인다. 가장 흔한 열 기술은 스팀 주입인데, 이 기술에서는 스팀으로부터 나오는 열 엔탈피가 응축에 의해 오일로 전달된다. 물론 이는 오일의 점도를 낮추어 주어서 중력 추출 및 수거가 가능하게 해준다. 주입은 잘 알려진 CSS(cyclic steam stimulation), Huff and Puff 및 SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage)에 의해 이루어진다. SAGD가 널리 채용되고 있기는 하지만, 효율과 관련하여 몇몇 단점이 없다고 할 수는 없다. 상당한 비용이 소요되는 분야는 주입용 스팀을 생성하기 위한 스팀 발생기를 작동시키기 위한 연료이다. 가장 바람직한 연료는 천연 가스이지만, 그 비용이 전체적인 효율을 엄청나게 떨어뜨리고 있으며, 문제는 온갖 탄화수소 연료를 사용하여 스팀 발생기를 작동하는 동안 다양한 양의 온실가스(Green House Gas; GHG)가 나온다는 사실과 더불어 더욱 악화되고 있다. 예컨대, 주입용 스팀을 생성하여 100,000 BOPD의 역청을 생산하는 데에 대략 8,000 내지 15,000 Tonnes의 이산화탄소가 매일 발생한다.

SAGD 공정에서의 더 큰 문제는 제품 가치를 증대시키기 위해서는 제조된 제품에 대해 업그레이드가 필요하다는 것이다.

위에 간단히 언급한 바와 같이, SAGD에 영향을 미치는 다른 요소는 회수 효율이 제한되어 있다는 것이다.

언급한 한계 중의 일부를 개선하는 시도에서, 천연가스 이외의 대체 연료의 사용이 천연 가스의 날로 증대하는 충격을 적어도 감소시키기 위해 제안되어져 왔다. SAGD 공정에 사용하기 위한 적당한 연료의 일 예가 2003년 3월 11일에 와콜(Warchol)에게 부여된 미국특허 제6,530,965호에 논의되어 있다. 이 문서는 대체 연료로서 가연성인, 수성 매트릭스(aqueous matrix)에 미리 분산한 잔류물의 구성에 대해 개시한다.

현존하는 기술에 있는 문제점을 고려하건대, 과도한 양의 온실가스 형성을 줄이고, 대체 연료에 천연 가스의 열적 성과를 제공하여, SAGD 공정에서의 효율을 향상시키는 방법을 갖는 것은 바람직한 것이 될 것이다.

본 발명은, 에너지 효율성이 높고, 수율 높고 환경에 좋은 공정이라고 말할 수 있는 가장 바람직한 특징 및 장점을 조합한 것이다.

본 발명의 일 관점은 증진된 효율을 갖는 개량된 열적 회수 공정을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예의 다른 관점은, 중유 및 역청을 함유하는 지하 지층으로부터 중유와 역청을 회수하는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은: 연료를 제공하는 단계와; 상기 지층에 주입하기 위한 주입 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로에서 상기 연료를 태우는 단계와; 상기 지층에 상기 주입 배출 가스를 주입하여 중유 및 역청을 분리하는 단계를 구비한다.

본 발명의 일 실시예의 또 다른 관점은, 중유 및 역청을 함유하는 지하 지층으로부터 중유와 역청을 회수하는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은: 연료를 제공하는 단계와; 상기 지층에 주입하기 위한 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로에서 상기 연료를 태우는 단계와; 상기 지층에 상기 배출 가스를 주입하여 중유 및 역청을 분리하는 단계를 구비한다.

본 발명의 일 실시예의 또 다른 관점은, 지층의 부피 내에 및/또는 지질학적으로 근접한 지층으로부터 역청 위에 가스를 함유한 SAGD 지층의 적어도 하나로부터 가스 및 역청을 회수하는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은: 개질된 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로를 제공하는 단계와; 상기 역청 위에 가스를 분리하고 상기 지층 내에서 역청을 분리하기에 충분한 압력으로 상기 부피 내에 상기 개질된 배출 가스를 주입하는 단계와; 상기 분리된 가스 및 역청을 회수하는 단계와; 상기 부피 내를 상기 개질된 배출 가스로, 상기 개질된 배출 가스의 주입 전의 압력과 실질적으로 비슷한 압력으로 그 압력을 유지하거나 고압화하는 단계를 구비한다.
이때, 상기 분리된 가스는 역청과 직접 지리적 접촉을 하지 않는 천연 가스로 이루어지고, 분리된 가스의 부피가 최대가 되도록 상기 개질된 배출 가스의 조성을 형성하며, 상기 개질된 배출 가스의 조성을 형성하는 단계에서의 개질된 배출 가스 내의 산소 농도는 과량, 화학양론적 양 또는 아화학양론적 양으로 유지되는 것이 바람직하다.
분리 가스의 회수 후에, 온실 가스를 더욱 격리시키기 위해 원래의 지질적 압력과 실질적으로 같은 압력이 되도록 개질 배출 가스의 주입을 지속하고, 상기 개질된 배출 가스의 조성은 질소 부피(volume nitrogen)로 0% 내지 79%로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예의 또 다른 관점은, 지층의 부피 내에 및 지질학적으로 근접한 지층으로부터 역청 위에 가스를 함유한 SAGD 지층의 적어도 하나로부터 가스 및 역청을 회수하는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은: 상기 지층에 주입하기 위한 스팀을 형성하는 스팀 발생 단계와; 상기 지층에 주입하기 위한 배출 가스를 개질하기 위한 배출 가스 순환 단계와; 역청 위의 가스를 분리하고 상기 지층의 압력을 유지하거나 고압화하기 위해, 상기 지층 내에 개질된 배출 가스를 주입하는 주입 단계와; 상기 주입 단계에서 나온 생산된 분리 가스 및 액체를 처리하는 처리단계를 구비한다.

본 발명의 그 이상의 특징 및 장점은 첨부 도면과 다음의 상세한 설명을 조합하면 명백해질 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 일반적 방법의 개략적 예시이며;

도 2는 도 1의 개략적 예시를 더욱 상세하게 나타낸 것이며;

도 3은 건조 바탕에서 배출 가스 이산화탄소 시용(施用)에 대한 산소 요구도를 그래프로 나타낸 것이며;

도 4는 습윤 바탕에서 배출 가스 이산화탄소 시용(施用)에 대한 산소 요구도를 그래프로 나타낸 것이며;

도 5는 SAGD 환경에서 천연 가스 스팀 생산의 개략적 예시이며;

도 6은 SAGD 환경에서 역청 또는 에멀션 연료 스팀 생산의 개략적 예시이며;

도 7은 SAGD 환경에서 잔류 에멀션 연료 스팀 생산의 개략적 예시이며;

도 8은 열병합 배출 가스 압축 공정의 개략적 예시이며;

도 9는 열병합 발전 공정의 개략적 예시이다.

본 설명에서 유사 참조번호는 유사 구성요소를 나타낸다.

[서두]

달리 지적하지 않는다면, SAGD는 스팀 원조된 중력 추출추drainage), SYNGAS는 합성 가스(synthetic gas), OTSG는 관류형 스팀 발생(once through steam generation), GHG는 온실가스(green house gas), BOPD는 하루 당 오일 배럴수(barrels of oil per day), COGEN은 열 회수 및 스팀 생성으로 발전이나 압축 서비스를 병합생산하는 것, HRSG는 열회수 스팀 발생(heat recovery and steam generation)을 각각 말하며, "중유"는 본 기술분야에서 이해되는 바와 같이 중유, 극 중유 및 역청을 아우르는 것이다.

이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 개략적 예시를 나타내고 있다. 참조번호 10은 전반적인 공정을 나타내고 있다. 공기, 연료 및 산소의 혼합물이 배출가스 순환(FGR) 흐름에 섞여서 스팀발생 시스템(12)으로 공급되면, 스팀(16)과 배출가스(35)가 만들어진다. 공기, 연료, 산소 및 FGR의 혼합물은 가스와 중유의 지층으로부터 가스와 중유를 가장 잘 회수하는 시용된 배출가스(35)를 생성할 수 있도록 구성된다. 이것은 후에 더 자세히 기술될 것이다.

공기 혹은 산소 혼합물에 포함된 연료(20)는 적절한 탄화수소 연료 중에서 선택이 가능한데, 몇 가지 예를 들자면 다음과 같은 것들이 있으나 이에 제한되지는 않는다. 즉, 천연가스, 역청, 연료 오일, 중유, 잔류물, 에멀션화된 연료, 다중상 초미세 가루로 된 잔류물(MSAR, Quadrise Canada Fuel Systems사의 상표), 아스팔텐(asphaltenes), 석유 코크스(petcoke), 석탄 및 그 조합물이 이에 포함된다.

스팀발생 시스템(12)에서 나온 배출가스(35)는 지층 내에 주입되기 전에 처리유닛(14)을 통하여 처리 혹은 개질된다. 처리유닛(14)으로부터 생성된 부산물은 선택적으로 회수될 수 있다. 이 배출가스는 이산화탄소, 일산화탄소, 질소, 질소산화물, 수소, 이산화황, 특히 석탄에서 나오는 합성가스 등을 포함하는 여러 기체 상태의 혼합물을 포함할 수 있다. 배출가스(35) 내 산소량이 표시되어 있는데, 과도한 산소 연소상태에서 배출가스(35)는 주로 이산화탄소, 질소 및 수증기로 이루어진다. 처리된 주입가스(45)는 SAGD(스팀 원조된 중력 추출) 지층의 예에서 볼 수 있듯이 참조번호 18로 표시되는 가스와 중유의 지층으로 주입된다.

잘 알려진 것처럼, 이 기술은 끈적거리는 탄화수소의 이동성을 촉진하기 위하여 끈적한 탄화수소의 점성의 감소시키는 스팀을 사용하는 것과 관련이 있다. 이 지층들은 또한 천연가스, 역청 및 다른 여러 종류의 가치 있는 탄화수소들을 포함하고 있다. 그러나 과거에는 이들을 회수하는 것은 거의 경제성이 없거나, 경제적 측면에서는 아예 실현 가능성이 없었다. 도시한 바와 같이, 지층(18) 안으로 시스템(12)에서 나오는 스팀(16)이 유입되고 있다.

지금은 개질된 배출가스(45)의 주입 및 배출가스 순환로로 인하여 지층(18)의 가스가 효율적으로 회수될 수 있게 되었다. 이러한 여러 공정들이 함께 어우러져 본 발명이 방법론적으로 성공을 거둘 수 있었다. 더욱 좋은 점은, 여기에 설명된 기술은 역청 위에 가스가 있는 지층뿐만 아니라, 가스 및 역청 또는 이것들의 조합으로 구성된 지질학적으로 근접한 지층에도 적용이 가능하다는 점이다. 제한 없이 적용되는 예로서, 수평 또는 수직으로 떨어진 지층에도 이 기술은 적용될 수 있다. 이는 도 1에 참조번호 18'로 일반적으로 나타내어져 있다. 개질된 배출 가스가 45'에서 나와 18'로 주입된다. 본 기술의 혜택은, 중유 회수를 유지할 뿐 아니라 중유를 분리하기 위해 배출 가스를 주입하는 방치된 SAGD 챔버나 블로우 다운(blowdown)에도 주어진다.

지층(18)에서 분리된 천연가스는 채집되어 추가적인 단위 공정으로 넘겨지거나 혹은 스팀 생성을 위한 연료로 사용하기 위해 시스템으로 일부가 재순환되어 유입될 수 있다. 도 1에서는 이 재순환 과정은 나타나 있지 않으나, 이 분야의 전문가라면 능히 이해할 수 있다.

역청(22)을 함유하는 이동된 생산 유체는 오일 처리공정(24)으로 넘겨지는데, 여기서 역청(26)의 운반체인 물을 제거하여 판매가 가능한 상품을 생산한다. 이 과정에서 발생한 물은 적절한 물 처리장치(28)에서 역청, 실리카, 단단한 혼합물 등 바람직하지 않은 물질들을 제거하여 보일러에 사용하기 합당한 물(30)로 만든다. 물 처리과정은 어떠한 과정이라도 원하는 결과를 달성할 수 있는 것이라면 채택해도 좋다. 보일러에 공급되는 물(30)은 스팀(16) 생산을 위한 시스템(12)으로 재순환됨으로써, 처리과정에 요구되는 물의 수요를 줄이고 물 사용의 효율을 증대시킬 수 있다. 더불어, 배출가스 처리공정에서 나오는 물(52)도 역시 물 처리장치(28)를 거쳐 재순환될 수 있으므로 물 사용 효율을 높일 수 있다.

처리공정을 전반적으로 살펴보면, 본 발명에서 제안한 처리공정은 기존의 방법들에 비해 다음과 같은 여러 가지의 장점을 가짐을 명백히 알 수 있다.

i) 효율적이고 친환경적인 배출가스의 폐기; ii) 개선된 지층으로부터의 가 스 회수; iii) 동일한 양의 흐름에서 더 많은 역청을 생산할 수 있는 향상된 열처리 회수공정; iv) GHG 방출을 감소시키도록 이산화탄소 격리; v) 지층 내부의 부피적인 손실 복원; 그리고 vi) 상기 장점들의 임의의 조합

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보다 상세한 예시를 나타낸 것이다. 여기서는 스팀 발생 시스템(12)에 연료와 산소를 공급하기 전에 기체상태에서 분리를 하기 위한 공기분리장치(40)을 설치하였다. 배출가스재순환(FGR) 회로는 시스템(12)의 선택사항으로 제공하였다. 배출가스재순환은 시스템(12)에서 연소가 일어나는 부분의 온도를 낮추는데 유용한데, 이것은 스팀 발생 공정에서 연소되는 공기에 대한 산소 유입량에 관계 없이 스팀 발생기의 효율을 적절하게 유지하도록 해 준다.

산소 유입량이 많은 상태에서 배출가스재순환(FGR)이 없을 경우, 열 발생기의 온도가 스팀발생기의 설계 한계치를 넘어가게 된다. 회로를 빠져나간 배출가스는 처리장치 14에서 정전기력에 의한 집진 이나 백하우스(bag house; 44)와 같은 장치를 통해 미립자들을 제거하며, 이 때 포획된 회분은 46에 방출된다. 이렇게 처리된 가스는 48에서 압축되기 전에 급랭되고 또한 50에서 탈수된다. 이 공정에서 나온 물(52)은 물 처리 유닛(28) 또는 아래에 논의된 MSAR 형성 페이스(70)로 순환된다. 14에서 나오는 부산물 가스는, 생성된다면, 배출 가스로부터 분리 및 회수될 수 있으며, CO 연료는 보일러나 공정 로(furnace)로, SO2는 상업적 판매용으로, H2는 역청 업그레이드를 위한 수소 공급원으로 각각 이용될 수 있다.

이 사례에서, 역청을 거르는 오일처리(24)는 일부 혹은 전부를 업그레이더(56)에서 처리해도 좋은데, 부분적으로 품질이 향상된 역청 또는 합성된 원유는 58 에서 배출되고, 역청, 잔류물(residuum), 아스팔텐(asphaltenes), 혹은 코크스 등으로 구성된 탄화수소 혼합물은 추가적으로 처리되어 MSAR로 만들 수 있다. 이 MSAR은 미국특허 제6,530,965호에 자세히 기술된 바와 같이 매우 효율적인 연료인데, 사실상 수성 매트릭스(aqueous matrix)의 선분산(先分散)된 잔류물(residuum)을 형성하며 스팀발생 시스템의 운영에 드는 연료비를 획기적으로 절감해 준다. 전통적인 스팀발생시스템의 연료는 천연가스인데, MSAR을 사용하는 것에 비하면 엄청난 비용이 더 들게 된다. 선택사항으로, 이 연료는 이전에 언급된 것들과 대체되거나 이들을 보충할 수 있다.

도 3과 4는 각각 건식 혹은 습식기반에서 배출가스에 이산화탄소를 충분히 첨가하기 위해 필요한 산소량을 그래프로 나타낸 것이다. 순수한 산소가 스팀발생기에 유입되면, 배출가스(35)는 일정한 양의 이산화탄소에 대하여 더 적은 질소를 함유하게 된다. 따라서 배출가스의 양은 줄어들고, 주입되는 처리된 가스(45)의 이산화탄소 농도는 증가하게 된다. 예를 들어, 도 3의 건식 기반에서 산소의 비율이 100%(연소공기 비율은 0%)에 근접하면, 처리된 배출가스는 이산화탄소의 비율이 거의 100% 에 육박하게 되고 여기에 미량의 일산화탄소, 이산화황, 이산화질소 등으로 구성된다. 도 3은 처리된 주입 가스(45)의 주된 조성을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 14에서 배출 가스를 처리하기 전의 배출 가스 흐름(35)의 주된 조성을 그래프로 나타냈음을 알 수 있다.

도 5는 천연가스를 이용한 스팀발생 회로를 개략적으로 나타낸 것이다. 이 사례에서, 이동된 천연가스(20)의 적어도 일부는 스팀발생시스템(12)을 동작시키기 위한 연료로 재순환될 수 있다. 이 재순환되는 천연가스는 60번으로 표시되어 있다. 30% ~ 50%의 질소 비율과 70% ~ 50%의 이산화탄소 비율을 가지도록 조절된 시용된(enriched) 주입 배출가스(45)는 생산된 유체, 역청, 천연가스, 물 등을 업그레이드하는 공정이 일어나는 62로 이동시키기 위하여 주입된다. 62에서 수행되는 공정은 생산 제품의 종류에 따라서 선택된다. 배출가스 처리장치(14)에서 회수된 물(52)은 62로 재순환시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 공정의 또 다른 변화를 보여주는데, 스팀발생에서 액체 대체연료를 사용하는 사례이다. 여기서 액체 대체연료로는 역청-중유 연료, 또는 역청-중유가 에멀션 연료로 변형된 것이 있다. 중앙처리장치(62)에서 66번 선으로 나온 처리된 역청은 68번 선에서만 일부 중유로 직접 전환되거나, 혹은 대체연료를 생산하기 위해 에멀션 장치로 들어간다. 에멀션 장치는 70번으로 나타나 있다. 52번에서 회수되고 순환되는 물의 잉여량은 72번 선을 통해 70번 장치로 방향을 돌릴 수도 있다. 에멀션 연료장치에서는 대체연료를 생산하기 위해 계면활성제 등의 적절한 화학물질이 역청에 추가된다. 여기서 74번을 통해 에멀션 에멀연료는 스팀발생시스템(12)을 동작시키기 위한 연료로 사용될 수도 있다. 이렇게 되면, 연료로 사용하기 위해 지층(18)에서 천연가스를 빼낼 필요가 없으므로, 전체 공정이 천연가스가 차지하는 공간을 더 이상 고갈시키지 않게 된다. 따라서, 에멀션 장치가 일단 가동되어 안정화되면, 전체 공정은 대체연료를 지속적으로 생산하면서 스스로 유지된다.

도 7은 도 6의 설비를 더욱 변형한 것으로, 역청 업그레이더(76)가 중앙처리 설비에 더해져 있다. 중앙처리설비(66)에서 나오는 물질들은 80번으로 나오게 될 무거운 잔류물을 처리하기 위해 업그레이더(76)에서 고품질화된다. 이 무거운 잔류물은 도 6에 나타난 바와 같이 다시 에멀션화된 대체연료로 처리가 되어 스팀시스템(12)에 공급된다. 이에 따르는 이점은 역청 정도에서 디아스팔티드(deasphalted) 오일 또는 합성원유의 수준으로 품질이 향상된다는 것에 있다.

도 8은 전반적인 중유의 열 회수작업을 향상시키기 위하여, 기존의 COGEN 플랜트(600)에 본 발명의 일 실시예를 덧붙인 것을 보여준다. 이와 같은 구성을 했을 때만 독보적으로 스팀발생기(12)가 COGEN의 열 회수 스팀발생기(HRSG)와 적절하게 부합되어 필요한 만큼의 스팀을 생산하여 처리된 배출가스 압축기를 동작시키는데 충분한 출력을 공급할 수 있다.

도 9는 COGEN 플랜트(600)와 스팀발생기(12)들이 결합되어 전력을 생산하는 것을 구체화하여 나타낸 예시이다. 발생된 전력은 처리된 배출가스 압축기를 구동하거나, 모든 시설(10)에 전력을 공급하여 에너지가 자족되는 시스템을 구현하는데 사용될 수 있을 것이다.

본 기술은 탄화수소 회수 분야에 적용할 수 있는 것이다.

Claims (32)

1. 중유 및 역청을 함유하는 지하 지층으로부터 중유와 역청을 회수하는 방법에 있어서,

   연료를 제공하는 단계와;

   스팀을 발생시키는 스팀 발생 수단을 제공하고, 상기 스팀을 상기 지하 지층 내로 주입하는 단계와;

   배출 가스 순환로를 제공하는 단계와;

   상기 지층 내에 주입하기 위한 개질된 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로에서 상기 연료를 태우는 단계와;

   상기 지층 내에 상기 배출 가스 및 상기 스팀을 주입하여 상기 중유 및 역청을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연료가 화석 연료인 것을 특징으로 하는 회수 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 연료는 천연 가스, 연료 오일, 중유, 역청, 잔류물, 에멀션화된 연료, 수성 메트릭스에 기분산된 잔류물, 아스팔텐(asphaltenes), 석유 코크스(petcoke), 석탄 및 그 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 회수 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 연료는 상기 스팀 발생 수단 내에서 산소 및 공기로 연소되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 지층에 주입 전에 상기 배출 가스를 개질시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 개질 단계 동안에 생성된 부산물 가스를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 부산물 가스는, 수소, 일산화탄소, 질소, 질소 산화물, 황 산화물 및 이산화탄소 중의 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
8. 제 5항에 있어서, 미립자 회분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
9. 제 5항에 있어서, 상기 배출 가스를 개질시키는 단계는, 디파티큘레이션(departiculation), 급랭(quenching), 압축 및 탈수를 포함하는 단위 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회수 방법.
10. 제 5항에 있어서, 상기 지층을 고압화하여 상기 지층 내에서 천연 가스를 빼내기 위해 상기 지층에 개질된 배출 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
11. 제 10항에 있어서, 고압화하는 동안에 상기 지층으로부터 중유가 분리되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
12. 제11항에 있어서, 업그레이딩 단위 공정들을 통해 상기 분리된 중유를 개질하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 업그레이딩 단위 공정들에 상기 지층으로부터 분리된 오일에서 물을 제거하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
14. 제13항에 있어서, 제거된 물의 적어도 일부가 상기 스팀 발생 수단으로 순환되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 업그레이된 중유로부터 나온 잔류물의 적어도 일부는 연소 연료로 사용하기 위한, 수성 메트릭스 내의 기분산 잔류물인 것을 특징으로 하는 회수 방법.
16. 지층의 부피 내에 역청 위에 가스를 함유한 SAGD 지층의 적어도 하나 및 이의 지질학적으로 근접한 지층으로부터 가스 및 역청을 회수하는 방법에 있어서,

    개질된 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로를 제공하는 단계와;

    상기 역청 위에 상기 가스를 분리하고 상기 지층 내에서 상기 역청을 분리하기에 충분한 압력으로 상기 부피 내에 상기 개질된 배출 가스를 주입하는 단계와;

    분리된 가스 및 역청을 회수하는 단계와;

    상기 부피 내를 상기 개질된 배출 가스로, 상기 개질된 배출 가스의 주입 전의 압력과 비슷한 압력으로 그 압력을 유지하거나 고압화하는 단계;

    를 구비하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 분리된 가스가 역청과 직접 지리적 접촉을 하지 않는 천연 가스로 이루어진 것을 특징으로 하는 회수 방법.
18. 제16항에 있어서, 분리된 가스의 부피가 최대화가 되도록 상기 개질된 배출 가스의 조성을 형성하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 개질된 배출 가스의 조성을 형성하는 단계에서는, 상기 개질된 배출 가스 내의 산소 농도가 과량, 화학양론적 양 또는 아화학양론적 양으로 유지되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 개질된 배출 가스의 상기 조성이 질소 부피(volume nitrogen)로 0% 내지 79%로 이루어진 것을 특징으로 하는 회수 방법.
21. 제16항에 있어서, 분리 가스의 회수 후에, 온실 가스를 격리시키기 위해 원래의 지질적 압력과 동일 압력이 되도록 개질 배출 가스의 주입이 계속되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
22. 제16항에 있어서, 상기 배출가스 순환로는, 천연 가스, 연료 오일, 중유, 역청, 잔류물, 진공 잔류물, 에멀션화된 연료, 수성 메트릭스에 기분산된 잔류물, 아스팔텐(asphaltenes), 석유 코크스(petcoke), 석탄 및 그 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 탄화수소 연료를 배출하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
23. 지층의 부피 내에 역청 위에 가스를 함유한 SAGD 지층의 적어도 하나 및 이의 지질학적으로 근접한 지층으로부터 가스 및 역청을 회수하는 방법에 있어서,

    상기 지층에 주입하기 위한 스팀을 생성하는 스팀생성단계와;

    상기 지층에 주입하기 위한 배출가스를 개질 하기 위해 배출 가스를 순환시키는 배출가스순환단계와;

    상기 역청 위에 상기 가스를 분리하고 상기 지층에 압력을 가하거나 지층의 압력을 유지하기 위해 상기 지층 내에 상기 개질된 배출 가스를 주입하는 주입단계와;

    생성된 분리가스 및 상기 주입단계로부터 배출된 액체를 처리하기 위한 처리단계를 포함하는 것으로 특징으로 하는 회수 방법.
24. 중유 및 역청을 함유하는 지하 지층으로부터 중유와 역청을 회수하는 방법에 있어서,

    연료를 제공하는 단계와;

    상기 지층 내에 주입하기 위한 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로에서 상기 연료를 태우는 단계와;

    주입에 앞서 상기 배출 가스를 개질하는 단계와;

    상기 지층으로부터 천연 가스와 중유를 빼내면서 상기 지층 내에 개질된 배출 가스를 주입하여 상기 지층을 가압하는 단계와;

    회수된 중유를 업그레이드하는 단계와;

    연료로 사용하기 위해 잔류물의 적어도 일부를 수성 메트릭스에 기분산된 잔류물로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
25. 지층의 부피 내에 역청 위에 가스를 함유한 SAGD 지층의 적어도 하나 및 이의 지질학적으로 근접한 지층으로부터 가스 및 역청을 회수하는 방법에 있어서,

    개질된 배출 가스를 생성하기 위해 배출 가스 순환로를 제공하는 단계와;

    상기 개질된 배출 가스로부터 부산물 가스를 생성하는 단계와;

    상기 지층 내에서 상기 역청 위의 상기 가스를 분리하고, 또한 상기 역청을 분리하기에 충분한 압력에서 상기 부피 내에 상기 개질된 배출 가스를 주입하는 단계와;

    분리된 가스 및 역청을 회수하는 단계와;

    상기 부피의 압력을 상기 개질된 배출 가스로, 상기 개질된 배출 가스의 주입 전의 압력과 동일 압력으로 그 압력을 유지하거나 고압화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 부산물 가스에, 수소, 일산화탄소, 질소 산화물, 황 산화물 및 이산화탄소 중의 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 회수 방법.
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