KR102150092B1 - Bitumen Mining System Including Biopolymer Layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열 공급원; 열 공급 파이프; 채굴 파이프; 및 오일샌드 상단에 형성되는 바이오 폴리머 층;을 포함하는 비투멘 채굴 시스템을 제공한다. 또한, 바이오폴리머 층을 형성하는 단계; 열을 공급하는 단계; 및 비투멘을 채굴하는 단계를 이용하는 오일샌드(Oil sand)에 포함된 비투멘(Bitumen)을 채굴하는 방법을 제공한다.
본 발명의 비투멘 채굴 시스템 및 비투멘 채굴방법에서 바이오폴리머 층은 수증기의 소산을 지연시켜 오일샌드 지역의 온도를 유지하고 원유의 점성을 효과적으로 낮추며, 지상에서 주입하는 고온 스팀의 생산과 주입을 최소화하므로, 원유 생산 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 현재 고온의 증기를 생산하기 위한 연소로 인해 발생하는 CO2 생산량을 감소시킬 수 있다.The present invention is a heat source; Heat supply pipe; Mining pipes; It provides a bitumen mining system comprising; and a biopolymer layer formed on the top of the oil sand. In addition, forming a biopolymer layer; Supplying heat; And it provides a method of mining bitumen (Bitumen) contained in the oil sand (Oil sand) using the step of mining bitumen.
In the bitumen mining system and bitumen mining method of the present invention, the biopolymer layer delays the dissipation of water vapor to maintain the temperature of the oil sand area, effectively lowers the viscosity of crude oil, and minimizes the production and injection of hot steam injected from the ground. Therefore, it is possible to reduce the cost of crude oil production. In addition, it is possible to reduce the amount of CO 2 produced by combustion to produce current hot steam.

Description

바이오폴리머 층을 포함하는 비투멘 채굴 시스템{Bitumen Mining System Including Biopolymer Layer}Bitumen Mining System Including Biopolymer Layer {Bitumen Mining System Including Biopolymer Layer}

본 발명은 오일샌드(Oil sand)에 포함된 비투멘(Bitumen)을 채굴하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원유의 생산 효율을 향상시키기 위하여 바이오폴리머 층을 포함하는 비투멘 채굴 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for mining bitumen contained in oil sand, and more particularly, to a system for mining bitumen including a biopolymer layer to improve production efficiency of crude oil. .

오일샌드(Oil sand)란 모래, 물, 점토 등으로 구성되어 있는 미고결 사암층에 밀도가 높고 찐득찐득한 석유 형태의 역청(비투멘)이 섞여있는 것으로, 비투멘 1~18%, 모래 80~85%, 물 5~10% 등으로 구성되어있다. 비투멘은 초중질 원유로 생각할 수 있으며, 아스팔트와 같이 점성도가 매우 높은 물질로 상온에서 10,000cP 이상이고 비중은 8~12°API인 무거운 탄화수소이다. 따라서 비투멘은 유동성이 적어 열을 가하여 점성도를 낮추거나, 용매를 주입하여 희석작용에 의해 점성도를 낮춘 후 송유관으로 수송하여 생산하게 된다.Oil sand is an unsolidified sandstone layer composed of sand, water, clay, etc., mixed with bitumen (bitumen) in the form of dense and sticky petroleum, and is 1~18% bitumen and 80~ sand. It is composed of 85% and 5-10% of water. Bitumen can be thought of as an ultra-heavy crude oil, and it is a material with a very high viscosity such as asphalt. It is a heavy hydrocarbon with a specific gravity of more than 10,000 cP at room temperature and a specific gravity of 8-12° API. Therefore, bitumen has low fluidity and is produced by applying heat to lower the viscosity or by injecting a solvent to lower the viscosity by dilution and then transporting it to an oil pipeline.

오일샌드는 경제성 문제로 인해 적극적인 개발이 이루어지지 않다가, 고유가 시대가 도래함에 따라, 새로운 석유자원의 형태로 급격히 부상하면서 그 투자 및 연구가 활발히 이루어지고 있다. 오일샌드의 채굴은 일반적으로 매장 깊이에 따라 노천채굴방식과 지하채굴방식 두 가지로 나뉘며, 노천채굴방식은 비교적 지표면 가까이, 약 75m 이내에 묻혀있는 오일샌드에 적용하는 방식이고, 지하채굴방식은 비교적 깊은 땅속에 있는 오일샌드에 적용하는 방식이다.Oil sands have not been actively developed due to economic issues, but as the era of high oil prices has arrived, they have rapidly emerged as a form of new petroleum resources, and their investments and research are being actively conducted. Oil sand mining is generally divided into two types: open-pit mining and underground mining, depending on the depth of the burial. The open-pit mining method is applied to oil sands buried relatively close to the surface and within about 75m, and the underground mining method is relatively deep. This method is applied to oil sand in the ground.

구체적으로 지하채굴방식은 비교적 심부에 매장되어 표토층을 걷어 내는 것이 비용이 많이 드는 경우에 이용되며, 채굴 동안 지하 내 비투멘의 유동성을 확보하기 위해 고온의 수증기를 주입하여 비투멘의 점성을 낮추어 회수하는 방식이다. 고온의 수증기는 기체상태에서 뜨거운 물로 상변화가 일어날 때 갖고 있던 열을 방출하는데, 이 열이 비투멘의 점도를 낮추는데 이용된다. 대략 온도가 200℃까지 올라가면 비투멘의 점성도가 급격히 줄어 유동성이 좋아진다.Specifically, the underground mining method is used when it is buried in a relatively deep part and it is expensive to remove the topsoil layer, and during mining, high-temperature water vapor is injected to reduce the viscosity of bitumen to secure the liquidity of bitumen in the basement. This is the way to do it. High-temperature water vapor releases the heat it has when a phase change occurs from gaseous to hot water, and this heat is used to lower the viscosity of bitumen. When the temperature rises to about 200℃, the viscosity of bitumen decreases rapidly, and the fluidity improves.

지하채굴방식으로 주로 CSS(Cyclic Steam stimulation)와 SAGD(Steam-Assisted Gravity Draingae)와 같은 스팀주입법이 많이 사용되고 있으며, 이 외에 탄화수소 주입법 및 지하연소법 등이 새로운 오일샌드 회수방법으로 연구되고 있다. CSS 방법은 하나의 수직정을 스팀주입정과 생산정으로 동시에 이용하여 비투멘을 회수하는 방법이며, SAGD 방법은 두개의 수평정을 이용하여 상부의 주입정과 하부의 생산정을 위치시켜 회수하는 방법이다. As the underground mining method, steam injection methods such as CSS (Cyclic Steam Stimulation) and SAGD (Steam-Assisted Gravity Draingae) are widely used, and in addition, hydrocarbon injection method and underground combustion method are being studied as new oil sand recovery methods. The CSS method is a method of recovering bitumen by using one vertical well as a steam injection well and a production well at the same time, and the SAGD method is a method of recovering by positioning the upper injection well and the lower production well using two horizontal wells. .

이 중 SAGD 방법의 경우 주입정을 통해 연속적으로 스팀을 주입하여 비투멘의 점성도를 낮추어 중력구배에 의해 생산정으로 비투멘을 회수하는 방식으로 연속적으로 비투멘을 생산할 수 있다. 다만, SAGD 방법은 주입되는 스팀의 열이 지하에서 소산되기 때문에 지속적으로 지상에서 고온의 스팀을 만들어 지하로 주입해야 하므로, 비용적인 문제와 스팀 생산 동안 많은 량의 CO2 가스를 방출한다는 환경적인 문제가 있다.Among them, the SAGD method can continuously produce bitumen by continuously injecting steam through an injection well to lower the viscosity of bitumen and recover bitumen to the production well by gravity gradient. However, in the SAGD method, since the heat of the injected steam is dissipated underground, it is necessary to continuously create high-temperature steam from the ground and inject it into the basement.Therefore, it is a cost problem and an environmental problem that a large amount of CO 2 gas is released during steam production. There is.

한편, 한국 등록특허공보 제10-1481459호는 생물학적 처리법에 의한 오일샌드의 비투멘 채굴 방법에 관한 것으로, 미생물을 오일샌드 지역에 혼합 접종하여 비투멘의 점성을 낮추고, 미생물 기반 생물 계면활성제를 이용하여 비투멘을 침출시키는 방법을 개시한다. 그러나, 상기 방법은 종래기술에 비해 원유 점성의 저감 효과가 낮고, 계면활성제가 저류층의 오일이 잔류하는 지역까지 도달해야 하므로 미생물의 접종 및 처리가 좁은 범위로 국한되는 단점이 있다. 또한, 상기 방법은 미생물 기반 생물 계면활성제와 원유를 분리하는 별도의 순도 공정이 필요한 문제가 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-1481459 relates to a method for mining bitumen of oil sand by a biological treatment method, in which microorganisms are mixed and inoculated in the oil sand area to lower the viscosity of bitumen, and a microorganism-based biological surfactant is used. Thus, a method of leaching bitumen is disclosed. However, the method has a disadvantage in that the reduction effect of crude oil viscosity is lower than that of the prior art, and the inoculation and treatment of microorganisms is limited to a narrow range because the surfactant must reach the region where the oil in the reservoir layer remains. In addition, the method requires a separate purity process for separating the microorganism-based biological surfactant and crude oil.

KRKR 10-148145910-1481459 BB

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오일샌드 저류층에서 비투멘의 점성을 낮추기 위한 스팀회수공법을 사용하는 동안 생산정에 주입되는 스팀에 의해 증가하는 저류층의 열을 보존하는 방법을 이용한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 박테리아가 생산한 바이오폴리머로 처리된 지역에 저류층의 열이 갇힘으로써, 소산되지 않고 보존되게 하여, 주입되는 스팀 공급량을 감소시키는 동시에 주입된 스팀이 저류층에 충분히 전달될 수 있도록 하는 비투멘 채굴방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, and while using the steam recovery method for lowering the viscosity of bitumen in the oil sand storage layer, a method of preserving the heat of the storage layer increased by the steam injected into the production well is used. will be. Specifically, the present invention allows heat in the reservoir to be confined in the area treated with the biopolymer produced by bacteria, so that it is not dissipated and preserved, thereby reducing the amount of supplied steam and allowing the injected steam to be sufficiently delivered to the reservoir. It is to provide a bitumen mining method.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 비투멘 채굴 시스템은 열 공급원; 열 공급 파이프; 채굴 파이프; 및 오일샌드 상단에 형성되는 바이오 폴리머 층;을 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 일 구현 예로서, 히팅(heating)장치에 의해 공급되는 고온 스팀을 상기 오일샌드 내부로 방출하는 열 공급 파이프; 상기 열공급파이프에서 방출되는 열에 의해 점성이 낮아진 비투멘을 채굴하는 채굴 파이프; 및 상기 오일샌드 상단에 위치하며 고온 스팀의 소산을 지연시키는 바이오폴리머 층;을 포함하는 오일샌드의 비투멘 채굴 시스템을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the bitumen mining system of the present invention includes a heat source; Heat supply pipe; Mining pipes; And a biopolymer layer formed on the top of the oil sand. Specifically, as an embodiment of the present invention, a heat supply pipe for discharging high-temperature steam supplied by a heating device into the oil sand; A mining pipe for mining bitumen whose viscosity is lowered by heat emitted from the heat supply pipe; And a biopolymer layer positioned on the top of the oil sand and delaying the dissipation of high-temperature steam.

본 발명의 바이오폴리머 층은, 미생물에 의해 생성된 바이오폴리머 물질이 오일샌드 지반의 공극 내에 축적되어 생성된 것을 특징으로 하며, 상기 미생물에 의해 생성된 바이오폴리머 물질은, 다당류, 고분자 단백질, 또는 이의 복합물을 포함한다.The biopolymer layer of the present invention is characterized in that the biopolymer material produced by the microorganism is accumulated and produced in the pores of the oil sand ground, and the biopolymer material produced by the microorganism is a polysaccharide, a polymer protein, or its Includes complex.

또한, 상기 바이어폴리머 층은 미생물 및 배양액을 주입하여 형성되거나, 또는 저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하는 트리거 화학 물질을 주입하여 형성된다. 이 때, 미생물 및 배양액은 열 공급 파이프로 주입하거나, 또는 열 공급 파이프 주변에 미생물 주입 장치를 추가적으로 설치하여 주입할 수 있다. 상기 배양액은 미생물의 생장 및 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분, 산소, pH 완충제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 또한, 상기 미생물의 생장 및 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분은 탄수화물 성분으로서 당밀(molasses), 수크로스(sucrose), 글루코스(glucose), 프럭토스(Fructose), 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 추가적으로 단백질 합성을 위한 질소 공급원으로서 효소추출물, 트립톤, 펩톤, 또는 이들의 혼합물을 더 포함한다.In addition, the biapolymer layer is formed by injecting microorganisms and a culture solution, or by injecting a trigger chemical that stimulates microorganisms originally present in the reservoir to make enzymes capable of producing biopolymers. In this case, the microorganism and the culture solution may be injected through a heat supply pipe, or a microorganism injection device may be additionally installed around the heat supply pipe to be injected. The culture medium contains nutrients necessary for the growth of microorganisms and formation of a biopolymer layer, oxygen, a pH buffer, or a mixture thereof. In addition, nutrients necessary for the growth of the microorganism and the formation of the biopolymer layer include molasses, sucrose, glucose, fructose, or a mixture thereof as a carbohydrate component, Additionally, as a nitrogen source for protein synthesis, an enzyme extract, tryptone, peptone, or a mixture thereof is further included.

본 발명에서 미생물은 류코노스톡 속 (Leuconostoc sp.), 엔테로박터 속 (Enterobacter sp.), 산토모나스 속(Xanthomonas sp.), 디설포비브리오 속(Desulfovibrio sp.), 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 슈도모나스 속(Psedomonas sp.), 칸디다 속(Candida sp.), 리도코커스 속(Rodococcus sp.), 아씨네박터 속(Acinetobacter sp.), 고르도니아 속(Gordonia sp.), 노카디아 속(Nocardia sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 아조토박터 속(Azotobacter sp.), 라이조비움 속(Rhizobium sp.), 아조스피릴륨 속(Azogpirillium sp.), 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 스트렙도마이시스 속(Streptomysis sp.), 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.) 및 이들의 혼합 배양 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the microorganisms are Leukonostoc sp., Enterobacter sp., Xanthomonas sp., Desulfovibrio sp., Thiobacillus sp. ), Bacillus sp., Psedomonas sp., Candida sp., Rodococcus sp., Acinetobacter sp., Gordonia sp. sp.), Nocardia sp., Bacillus sp., Azotobacter sp., Rhizobium sp., Azogpirillium sp., Flavobacterium sp., Streptomysis sp., Klebsiella sp., and a mixture of cultured strains thereof, and at least one selected from the group consisting of.

또한, 본 발명은 바이오폴리머 층을 형성하는 단계; 열을 공급하는 단계; 및 비투멘을 채굴하는 단계를 이용한 비투멘 채굴 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a biopolymer layer; Supplying heat; And it provides a bitumen mining method using the step of mining bitumen.

본 발명의 비투멘 채굴 방법 중 상기 바이오폴리머 층을 형성하는 단계는, 미생물 및 배양액을 주입하여 형성하거나, 또는 저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하는 트리거 화학 물질을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 한다. In the bitumen mining method of the present invention, the step of forming the biopolymer layer may be formed by injecting a microorganism and a culture medium, or a trigger chemical substance that stimulates the microorganism originally present in the reservoir to make an enzyme capable of producing the biopolymer. It is characterized in that it is formed by injecting.

또한, 상기 미생물 및 배양액은 열 공급 파이프로 주입하거나, 또는 미생물 주입 장치를 추가적으로 설치하여 주입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the microorganisms and the culture solution are injected through a heat supply pipe, or a microorganism injection device is additionally installed and injected.

본 발명의 오일샌드의 비투멘 채굴 시스템은 미생물이 생성한 바이오 물질이, 오일샌드 저류층 위의 지반에 층을 형성하여 공극을 막아 수증기의 소산을 지연시키는 효과가 있다. 이를 통해, 오일샌드 지역의 온도를 유지하고 원유의 점성을 효과적으로 낮춘다. The bitumen mining system of the oil sand of the present invention has the effect of delaying the dissipation of water vapor by blocking voids by forming a layer on the ground above the oil sand storage layer of biomaterials produced by microorganisms. Through this, it maintains the temperature of the oil sand area and effectively lowers the viscosity of crude oil.

또한, 지상에서 주입하는 고온 스팀의 생산과 주입을 최소화하므로, 원유 생산 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 현재 고온의 증기를 생산하기 위한 연소로 인해 발생하는 CO2 생산량을 감소시킬 수 있다.In addition, since the production and injection of high-temperature steam injected from the ground is minimized, the production cost of crude oil can be reduced. In addition, it is possible to reduce the amount of CO 2 produced by combustion to produce current hot steam.

도 1은 본 발명의 일 구현 예로서, 바이오폴리머 층을 포함하는 오일샌드의 비투멘 채굴 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a bitumen mining system for oil sands including a biopolymer layer as an embodiment of the present invention.

본 발명은 오일샌드(Oil sand)에 포함된 비투멘(Bitumen)을 채굴하는 시스템으로서, 오일샌드 상단에 형성되는 바이오폴리머 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a system for mining bitumen contained in oil sand, characterized in that it includes a biopolymer layer formed on the top of the oil sand.

구체적으로 본 발명은, 열 공급원; 열 공급 파이프; 채굴 파이프; 및 오일샌드 상단에 형성되는 바이오 폴리머 층;을 포함한다.Specifically, the present invention, a heat source; Heat supply pipe; Mining pipes; And a biopolymer layer formed on the top of the oil sand.

본 발명에서 상기 열 공급원은 오일샌드에 열을 공급하여 비투멘의 점성을 낮추는 데 쓰이는, 당해 기술 분야에서 사용되는 모든 종류의 열 공급원을 의미한다. 또한, 상기 열 공급 파이프는 열 공급원에 의해 발생된 열 등을 오일샌드 내부로 공급하는 관으로서, 주입정에 해당한다. 채굴 파이프는, 열에 의해 점성이 낮아진 비투멘을 채굴하는 데 쓰이는 장치로서, 생산정에 해당한다.In the present invention, the heat source means all types of heat sources used in the art, which are used to lower the viscosity of bitumen by supplying heat to the oil sand. In addition, the heat supply pipe is a pipe that supplies heat generated by a heat supply source into the oil sand, and corresponds to an injection well. A mining pipe is a device used to mine bitumen whose viscosity is lowered by heat, and corresponds to a production well.

예를 들어, 스팀주입법을 이용하는 경우 열 공급원은 고온의 스팀을 공급하는 히팅장치를 의미한다. 히팅장치에 의해 발생된 고온의 스팀은 열 공급 파이프를 통해 오일샌드 내부에 공급되고, 이것이 액체로 상변화되면서 열을 방출하여 비투멘의 점도를 낮춘다. 이러한 과정을 통해 비투멘의 점도가 낮아지면, 채굴 파이프를 통해 비투멘을 채굴할 수 있다.For example, when using the steam injection method, the heat source means a heating device that supplies high-temperature steam. The high-temperature steam generated by the heating device is supplied to the inside of the oil sand through a heat supply pipe, and as it phases into a liquid, it releases heat to lower the viscosity of bitumen. If the viscosity of bitumen decreases through this process, bitumen can be mined through a mining pipe.

본 발명에서 바이오폴리머 층은 오일샌드 광구의 상단에 위치하면서 공급된 열의 소산을 차단하는 역할을 한다. 또한, 공급된 열이 광구에 오래 머무르게 함으로써 고온 생성에 소요되는 비용을 절감시킨다.In the present invention, the biopolymer layer serves to block the dissipation of the supplied heat while being positioned at the top of the oil sand mine. In addition, the supplied heat stays in the photosphere for a long time, thereby reducing the cost required for high temperature generation.

따라서, 본 발명은 열을 공급하여 비투멘의 점성을 낮추어 채굴하는 방식의 비투멘 채굴 시스템에 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어 CSS와 SAGD와 같은 스팀주입법, 지하연소법 등의 채굴 방식에 사용할 수 있다.Therefore, the present invention can be used in all bitumen mining systems in which heat is supplied to lower the viscosity of bitumen and mined, and for example, it can be used in mining methods such as steam injection methods such as CSS and SAGD, and underground combustion methods. .

상기 바이오폴리머 층은 미생물에 의해 생성된 반고체형태, 즉 젤리 형태의 바이오폴리머 물질들이 광구 상단 지반의 공극에 축적됨으로써 형성된다. 그 후 열에 의해 건조되어도 단단하게 유지된다. 따라서, 이를 통해 스팀주입 등에 의해 생성되는 열의 흐름을 막아 열의 소산을 최소화한다.The biopolymer layer is formed by accumulating biopolymer materials in a semi-solid form, that is, a jelly form, produced by microorganisms in the pores of the ground at the top of the photosphere. After that, even if it is dried by heat, it remains firm. Accordingly, heat dissipation is minimized by preventing the flow of heat generated by steam injection or the like.

구체적으로는, 상기 바이오폴리머 물질은 미생물이 생산하는 고분자 물질로, 섬유소, 덱스트란, 녹말, 글리코겐, 리그닌, 키틴, 알긴산과 같은 다당류, 및 고분자 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.Specifically, the biopolymer material is a macromolecular material produced by microorganisms, and includes one or more selected from the group consisting of polysaccharides such as cellulose, dextran, starch, glycogen, lignin, chitin, alginic acid, and polymer proteins. .

본 발명의 바이오폴리머 층을 형성하기 위한 미생물의 접종 및 증식 단계는 통상의 방법을 따르지만, 저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하거나, 임의로 바이오폴리머를 잘 생산하는 미생물을 상기 바이오폴리머 층에 접종하여 현상을 발현되게 할 수 있다. 일 실시예로서, 저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하는 것은, 상기 효소를 만들 수 있도록 하는 트리거 화학물질을 주입하는 방법을 이용할 수 있다.The step of inoculating and proliferating microorganisms to form the biopolymer layer of the present invention follows a conventional method, but stimulates the microorganism originally present in the reservoir to make an enzyme capable of producing the biopolymer, or optionally produces a biopolymer well. Microorganisms may be inoculated into the biopolymer layer to allow the phenomenon to be expressed. As an example, stimulation of microorganisms originally present in the reservoir to make an enzyme capable of producing a biopolymer may use a method of injecting a trigger chemical to make the enzyme.

상기 미생물은, 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.), 엔테로박터 속(Enterobacter sp.), 산토모나스 속(Xanthomonas sp.), 디설포비브리오 속(Desulfovibrio sp.), 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 슈도모나스 속(Psedomonas sp.), 칸디다 속(Candida sp.), 리도코커스 속(Rodococcus sp.), 아씨네박터 속(Acinetobacter sp.), 고르도니아 속(Gordonia sp.), 노카디아 속(Nocardia sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 아조토박터 속(Azotobacter sp.), 라이조비움 속(Rhizobium sp.), 아조스피릴륨 속(Azogpirillium sp.), 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 스트렙도마이시스 속(Streptomysis sp.), 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.) 및 이들의 혼합 배양 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이나, 이에 한정되지 않으며, 이러한 미생물에 의해 바이오폴리머 층을 생성할 수 있다.The microorganisms are Leukonostoc sp., Enterobacter sp., Xanthomonas sp., Desulfovibrio sp., Thiobacillus sp. , Bacillus sp., Psedomonas sp., Candida sp., Rodococcus sp., Acinetobacter sp., Gordonia sp. .), Nocardia sp., Bacillus sp., Azotobacter sp., Rhizobium sp., Azogpirillium sp., Plasyllium sp. At least one selected from the group consisting of Flavobacterium sp., Streptomysis sp., Klebsiella sp., and mixed culture strains thereof, but is not limited thereto. , The biopolymer layer can be produced by these microorganisms.

본 발명의 비투멘 채굴 시스템은, 미생물이 오일샌드 광구에 직접 접종될 수도 있으나, 직접 접종되지 않고 오일샌드 광구 상단에 접종되고 증식되는 것이 더욱 바람직하다. 이로써 미생물의 증식이 광구에 직접 접종되는 것에 비해 넓은 범위로 적용될 수 있으며, 효과적으로 열의 소산을 차단하여 원유 점성을 저하시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 바이오폴리머 층은 오일샌드 광구의 상단에 위치함으로써, 열 공급 파이프로 주입되는 고온 스팀에서 방출되는 열을 효과적으로 차단한다.In the bitumen mining system of the present invention, microorganisms may be directly inoculated into the oil sand mine, but it is more preferable that microorganisms are not directly inoculated and inoculated and multiplied at the top of the oil sand mine. As a result, the growth of microorganisms can be applied to a wider range compared to that of direct inoculation in the photosphere, and it can effectively block the dissipation of heat to reduce the viscosity of crude oil. As an example, the biopolymer layer is located on the top of the oil sand mine, thereby effectively blocking heat emitted from the high temperature steam injected into the heat supply pipe.

또한 본 발명은, 상기 바이오폴리머 층을 형성하기 위해, 목표 깊이에 미생물을 주입하는 장치를 설치한다. 이러한 주입장치를 통해 목표 깊이에 상기 미생물의 생장과 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분을 포함하는 배양액과 산소, pH 완충제를 주입할 수 있다.In addition, in the present invention, in order to form the biopolymer layer, an apparatus for injecting microorganisms into a target depth is installed. Through this injection device, a culture solution containing nutrients necessary for the growth of the microorganism and formation of the biopolymer layer, oxygen, and a pH buffer may be injected to a target depth.

구체적으로, 바이오폴리머 층의 형성은 생산 전 열 공급 파이프를 이용하여 미생물과 배양액을 접종하여 열 공급 파이프 주변에 바이오폴리머층을 형성하는 방법, 또는 목표 깊이에 미생물과 배양액을 접종할 수 있는 주입장치를 더 설치하여 바이 바이오폴리머를 형성하는 방법이 있으나, 이에 한정되지 않는다. Specifically, the formation of the biopolymer layer is a method of inoculating microorganisms and culture solution using a heat supply pipe before production to form a biopolymer layer around the heat supply pipe, or an injection device capable of inoculating microorganisms and culture solution at a target depth. There is a method of forming a bi-biopolymer by further installing, but is not limited thereto.

상기 목표 깊이는, 해당 깊이에 바이오폴리머 층이 형성되었을 때 본 발명의 비투멘 채굴 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 깊이를 의미한다. The target depth means a depth at which the efficiency of the bitumen mining system of the present invention can be improved when the biopolymer layer is formed at the depth.

이에 더하여, 상기 주입장치는 상기 목표 깊이에 상기 미생물의 생장 및 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분, 산소, pH 완충제 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액을 주입할 수 있다. 배양액에 산소나 pH 완충제 등의 첨가 여부는 미생물 종류와 특성에 따라 결정될 수 있다.In addition, the injection device may inject a culture solution containing nutrients, oxygen, a pH buffer, or a mixture thereof required for growth of the microorganism and formation of the biopolymer layer to the target depth. Whether oxygen or a pH buffer is added to the culture medium may be determined according to the type and characteristics of microorganisms.

구체적으로 상기 배양액은 미생물의 생장과 바이오폴리머를 생산할 수 있도록 하는 성분으로 구성되며, 탄수화물 성분으로서 당밀, 수크로스, 글루코스, 프럭토스, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 단백질 합성을 위한 질소 공급원은 효소추출물, 트립톤, 펩톤, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, pH 조절을 위한 완충액으로서 인산염 완충액, 염화칼륨 수산화나트륨 완충액 또는 염화암모늄 암모니아 완충액이 사용될 수 있고, 경우에 따라 미량원소(trace element)가 추가적으로 혼합될 수 있다.Specifically, the culture medium is composed of a component that enables the growth of microorganisms and the production of a biopolymer, and molasses, sucrose, glucose, fructose, or a mixture thereof may be used as a carbohydrate component. In addition, as the nitrogen source for protein synthesis, enzyme extract, tryptone, peptone, or a mixture thereof may be used, and a phosphate buffer, potassium chloride sodium hydroxide buffer, or ammonium chloride ammonia buffer may be used as a buffer for pH adjustment. Depending on the trace element (trace element) may be additionally mixed.

본 발명의 일 실시예로서 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 발명의 오일샌드의 비투멘 채굴 시스템은 히팅장치에 의해 공급되는 고온 스팀을 상기 오일샌드 내부로 방출하는 열 공급 파이프; 상기 열 공급 파이프에서 방출되는 열에 의해 점성이 낮아진 비투멘을 채굴하는 채굴 파이프; 및 상기 오일샌드 상단에 위치하며 고온 스팀의 소산을 지연시키는 바이오폴리머 층;을 포함한다.Referring to Figure 1 as an embodiment of the present invention in detail, the bitumen mining system of the oil sand of the present invention comprises a heat supply pipe for discharging high temperature steam supplied by a heating device into the oil sand; A mining pipe for mining bitumen whose viscosity is lowered by heat emitted from the heat supply pipe; And a biopolymer layer positioned on the top of the oil sand and delaying dissipation of high-temperature steam.

이러한 시스템에서, 히팅장치에 의해 공급되는 고온 스팀은 열 공급 파이프를 통해 오일샌드 내부에 전달되고, 오일샌드 내부에 전달된 열로 인해 점성이 낮아진 비투멘은 채굴 파이프를 통해 추출될 수 있다. 이 때 바이오폴리머 층이 오일샌드 상단에 위치하여, 열 공급 파이프로 주입되는 고온 스팀에서 방출되는 열을 차단한다. 도 1의 실시예에서는 바이오폴리머 층이 오일샌드 광구(鑛區)의 상단에 위치하여, 열 공급 파이프의 열이 오일샌드 밖으로 방출되지 않도록 한다.In such a system, high-temperature steam supplied by the heating device is transferred to the inside of the oil sand through a heat supply pipe, and bitumen having a lower viscosity due to heat transferred inside the oil sand can be extracted through a mining pipe. At this time, the biopolymer layer is located on the top of the oil sand to block heat emitted from the hot steam injected into the heat supply pipe. In the embodiment of FIG. 1, the biopolymer layer is located at the top of the oil sand photosphere, so that heat from the heat supply pipe is not discharged out of the oil sand.

도 1에서 바이오폴리머 층은 오일샌드 광구의 상단에 위치하면서 열 공급 파이프 내 스팀주입에 의해 생성되는 열의 소산을 차단하는 역할을 하며, 히팅장치에 의해 공급된 고온 스팀이 오일샌드 광구에 오래 머무르게 함으로써 고온 스팀 생성에 소요되는 비용을 절감시킨다.In FIG. 1, the biopolymer layer is located at the top of the oil sand block and serves to block the dissipation of heat generated by steam injection in the heat supply pipe, and the high temperature steam supplied by the heating device stays in the oil sand block for a long time. It reduces the cost required to generate hot steam.

Claims (13)

오일샌드(Oil sand)에 포함된 비투멘(Bitumen)을 채굴하는 시스템에 있어서,
상기 오일샌드 상단에 형성되는 바이오폴리머 층을 포함하고,
열 공급원;
상기 열 공급원에서 생성된 열을 오일샌드 내부로 공급하는 열 공급 파이프; 및
열에 의해 점성이 낮아진 비투멘을 회수하는 채굴 파이프;를 포함하며,
상기 바이오폴리머 층은 상기 오일샌드 상단에 직접 미생물을 주입하여 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 미생물은 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.), 엔테로박터 속(Enterobacter sp.), 산토모나스 속(Xanthomonas sp.), 디설포비브리오 속(Desulfovibrio sp.), 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 슈도모나스 속(Psedomonas sp.), 칸디다 속(Candida sp.), 리도코커스 속(Rodococcus sp.), 아씨네박터 속(Acinetobacter sp.), 고르도니아 속(Gordonia sp.), 노카디아 속(Nocardia sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 아조토박터 속(Azotobacter sp.), 라이조비움 속(Rhizobium sp.), 아조스피릴륨 속(Azogpirillium sp.), 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 스트렙도마이시스 속(Streptomysis sp.), 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.) 및 이들의 혼합 배양 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
In the system for mining bitumen contained in oil sand,
Including a biopolymer layer formed on the top of the oil sand,
Heat source;
A heat supply pipe for supplying heat generated from the heat source into the oil sand; And
Includes; a mining pipe for recovering bitumen whose viscosity is lowered by heat,
The biopolymer layer is characterized in that it is formed by injecting microorganisms directly onto the top of the oil sand,
The microorganisms include Leuconostoc sp., Enterobacter sp., Xanthomonas sp., Desulfovibrio sp., Thiobacillus sp., and Thiobacillus sp. Bacillus sp., Psedomonas sp., Candida sp., Rodococcus sp., Acinetobacter sp., Gordonia sp. ), Nocardia sp., Bacillus sp., Azotobacter sp., Rhizobium sp., Azogpirillium sp., flavo Bacterium (Flavobacterium sp.), Streptomysis (Streptomysis sp.), Klebsiella (Klebsiella sp.), characterized in that at least one selected from the group consisting of a mixed culture strain thereof, Bitumen Mining system.
청구항 제1항에 있어서,
상기 바이오폴리머 층은 미생물에 의해 생성된 바이오폴리머 물질이 오일샌드 지반의 공극 내에 축적되어 생성된 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 1,
The biopolymer layer is a bitumen mining system, characterized in that the biopolymer material produced by microorganisms is accumulated in the pores of the oil sand ground.
청구항 제2항에 있어서,
상기 미생물에 의해 생성된 바이오폴리머 물질은,
다당류, 고분자 단백질, 또는 이의 복합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 2,
The biopolymer material produced by the microorganism,
A bitumen mining system, characterized in that it comprises a polysaccharide, a high molecular protein, or a complex thereof.
청구항 제1항에 있어서,
상기 바이오폴리머 층은 미생물 및 배양액을 주입하여 형성하거나,
저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하는 트리거 화학 물질을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 1,
The biopolymer layer is formed by injecting microorganisms and culture solutions, or
A bitumen mining system, characterized in that it is formed by injecting a trigger chemical that stimulates microorganisms originally present in the reservoir to make enzymes capable of producing biopolymers.
청구항 제4항에 있어서,
상기 미생물 및 배양액은 열 공급 파이프로 주입하거나, 또는 미생물 주입 장치를 추가적으로 설치하여 주입하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 4,
The microorganism and the culture solution is injected through a heat supply pipe, or a microorganism injection device is additionally installed and injected.
청구항 제5항에 있어서,
상기 배양액은 상기 미생물의 생장 및 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분, 산소, pH 완충제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 5,
The culture medium is characterized in that it contains nutrients necessary for the growth of the microorganisms and the formation of the biopolymer layer, oxygen, a pH buffer, or a mixture thereof.
청구항 제6항에 있어서,
상기 미생물의 생장 및 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분은,
당밀(molasses), 수크로스(sucrose), 글루코스(glucose), 프럭토스(Fructose), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 6,
Nutrients necessary for the growth of the microorganism and the formation of the biopolymer layer,
Molasses (molasses), sucrose (sucrose), glucose (glucose), fructose (Fructose), characterized in that it comprises a mixture thereof, bitumen mining system.
청구항 제7항에 있어서,
상기 미생물의 생장 및 상기 바이오폴리머 층의 형성에 필요한 영양분으로서,
효소추출물, 트립톤, 펩톤, 또는 이들의 혼합물을 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 7,
As nutrients necessary for the growth of the microorganism and formation of the biopolymer layer,
An enzyme extract, tryptone, peptone, or a mixture thereof, characterized in that it further comprises a bitumen mining system.
삭제delete 청구항 제1항에 있어서,
상기 열 공급원은 고온의 스팀을 제공하는 히팅(heating)장치인 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 시스템.
The method of claim 1,
The heat source is characterized in that the heating (heating) device for providing high-temperature steam, Bitumen mining system.
오일샌드(Oil sand)에 포함된 비투멘(Bitumen)을 채굴하는 방법으로서,
상기 오일샌드 상단에 바이오폴리머 층을 형성하는 단계;
열을 공급하는 단계; 및
비투멘을 채굴하는 단계를 이용하며,
상기 바이오폴리머 상기 오일샌드 상단에 직접 미생물을 주입하여 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 미생물은 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.), 엔테로박터 속(Enterobacter sp.), 산토모나스 속(Xanthomonas sp.), 디설포비브리오 속(Desulfovibrio sp.), 티오바실러스 속(Thiobacillus sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 슈도모나스 속(Psedomonas sp.), 칸디다 속(Candida sp.), 리도코커스 속(Rodococcus sp.), 아씨네박터 속(Acinetobacter sp.), 고르도니아 속(Gordonia sp.), 노카디아 속(Nocardia sp.), 바실러스 속(Bacillus sp.), 아조토박터 속(Azotobacter sp.), 라이조비움 속(Rhizobium sp.), 아조스피릴륨 속(Azogpirillium sp.), 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.), 스트렙도마이시스 속(Streptomysis sp.), 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.) 및 이들의 혼합 배양 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 방법.
As a method of mining Bitumen contained in oil sand,
Forming a biopolymer layer on top of the oil sand;
Supplying heat; And
Using the step of mining bitumen,
It characterized in that it is formed by injecting microorganisms directly to the top of the biopolymer,
The microorganisms include Leuconostoc sp., Enterobacter sp., Xanthomonas sp., Desulfovibrio sp., Thiobacillus sp., and Thiobacillus sp. Bacillus sp., Psedomonas sp., Candida sp., Rodococcus sp., Acinetobacter sp., Gordonia sp. ), Nocardia sp., Bacillus sp., Azotobacter sp., Rhizobium sp., Azogpirillium sp., flavo Bacterium (Flavobacterium sp.), Streptomysis (Streptomysis sp.), Klebsiella sp. How to mine.
청구항 제11항에 있어서,
상기 바이오폴리머 층을 형성하는 단계는,
미생물 및 배양액을 주입하여 형성하거나, 또는 저류층에 본래 존재하는 미생물이 바이오폴리머를 생산할 수 있는 효소를 만들도록 자극하는 트리거 화학 물질을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 방법.
The method of claim 11,
The step of forming the biopolymer layer,
It is formed by injecting a microorganism and a culture solution, or formed by injecting a trigger chemical that stimulates the microorganism originally present in the reservoir to make an enzyme capable of producing a biopolymer.
청구항 제12항에 있어서,
상기 미생물 및 배양액은 열 공급 파이프로 주입하거나, 또는 미생물 주입 장치를 추가적으로 설치하여 주입하는 것을 특징으로 하는, 비투멘 채굴 방법.The method of claim 12,
The microorganism and the culture solution is injected through a heat supply pipe, or a microorganism injection device is additionally installed and injected.
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