KR20190043159A - 유정 및 가스정 생성 해수 처리 시스템 - Google Patents

유정 및 가스정 생성 해수 처리 시스템 Download PDF

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Abstract

유정 및 가스정 생성 해수로부터 물과 석출된 염분을 동시에 제거하여, 그에 따라, 전기 생산 및 다른 부산물들을 통한 수익을 부가하는 가운데, 비용 및 폐수 처리와 연관되는 환경적 문제점들을 감소시키거나 없애도록 하는, 통합된 프로세스가 제공된다. 제로 배기 가스 엔진의 부가는, 또한, 유정 헤드 천연가스를, 부가적인 산물을 촉진함과 함께 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시키도록, 탄소 중립적인 배기 가스 없는 전기 및 열 에너지로 변환할 것이다.

Description

유정 및 가스정 생성 해수 처리 시스템
본 출원은, 2016년 8월 27일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/495,014호의 이익을 주장하며, 그리고 마치 현 시점에 완전하게 기술되는 것처럼, 상기 가출원을 이 문서에 참조로 통합한다.
본 출원은, 수압 파쇄 작업 이후에 또는 암층(formation)으로부터의 물의 정상적인 생산 도중에, 유정 및 가스정으로부터 생성되는 물의 폐기 또는 재활용을 위한 처리에 관한 것이다.
염수는, 수압 파쇄 작업 도중의 암층 내로의 물 주입의 결과로서 또는 암층의 천연수 내용물의 결과로서, 유정 및 가스정으로부터 생성된다. 원유 또는 가스가 생성될 때, 이러한 물은, 이러한 산물들을 표면에 동반하며 그리고 분리 및 폐기되어야만 한다. 폐기의 통상적인 방법들은, 수집 및, 동일한 또는 다른 깊은 암층 내로의 재주입이다. 심층수 주입은 지진과 관련되며 그리고 대안적인 폐기 방법들이 요구된다.
폐기의 다른 방법들은, 폐기 또는 보관 시설로 주입되거나 이끌리는 농축된 물의 양을 감소시키기 위해, 증발 또는 여과에 의한 염 제거를 위한 현장 처리를 활용한다. 이러한 방법들은, 에너지 집약적이며 그리고 폐기물 처리 문제를 해결하지 못한다. 일부 수압 파쇄 수는, 염수를 희석시키며 그리고 이를 지표 수역(surface water bodies)으로 배출하는, 지역의 상업적 처리 시설로 운송되어 왔다. 이는, 그 지방의 일부 지역에서의 담수 오염으로 이어져 왔다.
주입되는 물의 양을 감소시키고, 폐기의 비용을 최소로 유지하며, 그리고 어떤 다른 지역에서의 부가적인 폐기물 처리 문제를 발생시키지 않는, 해법이, 요구된다. 원유 가격이 떨어질 때, 어떤 유정들은, 비용 효율적인 해법들이 이용 가능하지 않은 경우, 생산을 중단할 필요가 있을 것이다.
어떤 유정들은, 가스를 시장으로 가져가기 위한 기반 시설이 없기 때문에, 불태워져야만 하는 천연가스를 생산한다. 이러한 유정들은, 에너지 원으로서 유정 헤드 가스(wellhead gas)를 사용하여, 물의 양을 줄이는 기술에 대한 가장 가능성 있는 후보들이다.
본 발명은, 상기 요구를 만족시키며 그리고 이상에 논의된 문제점들을 완화시킨다. 유정 및 가스정 생성 해수로부터 물과 석출된 염분을 동시에 제거하여, 그에 따라, 또한 선택적으로 전기 생산 및 다른 부산물들을 통한 수익을 부가하는 가운데, 비용 및 폐수 처리와 연관되는 환경적 문제점들을 감소시키거나 없애도록 하는, 통합된 프로세스가, 제공된다. 추가적 옵션이, 유정 헤드 천연가스를, 부가적인 산물을 촉진함과 함께 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시키도록, 탄소 중립적인 배기 가스 없는 전기 및 열 에너지로 변환하는, 새로운 제로 배기 가스 엔진(zero emissions engine: ZEE)의 부가이다.
하나의 양태에서, 원유 및 가스 생산, 수압 파쇄, 또는 다른 프로세스들의 결과로서 생성되는 염수를 감소시키거나 또는 제거하기 위한 방법으로서: (a) 바람직하게 물과 글리콜 또는 냉매 또는 이와 유사한 물질의 혼합물로 이루어지는 냉각 매체를 통해 시스템의 다른 부분들로부터의 열을 부가함에 의해, 염수 용액 내의 물의 일부를 증발시키는 증발형 유체 냉각기를 통해 염수를 운반하는 것; (b) 상기 증발형 냉각기의 부착물(fouling)로 이어지지 않을 레벨 아래의 사전 결정된 농도로, 염수 용액 내의 염의 농도를 높이는 것; 및 (c) 농축된 염수를, 현장 또는 다른 장소의 다른 프로세스들, 주입정(injection well), 또는 염전(evaporation pond)으로 보내는 것을 포함하는 것인, 방법이 제공된다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 농축된 염수는, 공기와 유정 헤드 가스의 혼합물을 연소시키는 버너로부터의 배기 흐름에 의해 생성되는 열에 의한 열전달을 통해 염분 농도를 거의 포화 상태까지 증가시키도록, 부가적인 물이 비등하게 되는 곳인, 직접적 또는 간접적 접촉 타워로 보내질 수 있다. 버너 배기 흐름은, 증발을 촉진하도록 그리고 상승된 온도에서의 포화 상태 바로 아래까지 염분 농도를 높이도록 하는, 배기 가스로부터 염수로의 열전달을 허용하는 열전달 매체가 완비된, 직접적 접촉 타워 내에서 염수에 직접적으로 노출될 수 있다. 대안적으로, 버너 배기 흐름은, 염수의 이산화탄소 또는 다른 연소 생성물과의 교차 오염 없이 열교환기 및 냉각 매체를 통해 염수 증기의 회수를 허용하도록 하고, 증발을 촉진하도록 그리고 상승된 온도에서의 포화 상태 바로 아래까지 염분 농도를 높이도록 하며, 배기 가스가 열전달 표면의 일측으로 들어가며 그리고 염수는, 배기 가스로부터 염수로의 열전달을 허용하도록, 열전달 표면의 타측으로 들어가는, 간접적 접촉 타워 내에서 염수에 간접적으로 노출될 수 있다. 어느 경우든, 염수는 바람직하게, 고형물을 방출하도록 그리고 현장 또는 다른 장소의 다른 프로세스들, 주입정 또는 염전으로의 고형물 및 포화된 염수의 전달을 허용하도록, 온도가 냉각 매체에 의해 떨어지는, 보관 탱크로 유도될 것이다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 포화된 염수는, (i) 염수가, 물이 비등하는 것을 허용하도록 상승 배기 흐름 내로 직접적으로 분무되며 그리고 건조 고형물이 판매 또는 폐기를 위해 바닥으로 낙하하는 것을 허용하도록 배기 흐름에 의해 위로 이동하게 되는 곳인, 기류 건조기(flash dryer) 내에서 공기와 유정 헤드 가스의 혼합물을 연소시키는, 버너, 또는 (ii) 물이 증발하는 것을 허용하며 그리고 염분이 회전 블레이드들의 도움으로, 염분이 판매 또는 폐기를 위해 수집되며 그리고 수증기는 담수로서 회수되고 판매될 수 있는 곳인, 타워의 바닥으로 이동하는 것을 허용하는, 염수가, 타워의 상부로 공급되며 그리고 회전 블레이드들에 의해 전개되는 박막 내의 열전달 표면의 내측 벽을 따라 아래로 유동하도록 허용되는, 박막 증발기를 사용하여, 수증기 및 건조 고형물로 환원될 수 있다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 버너 열의 일부가, 유기 랭킨 사이클(organic Rankine cycle: ORC) 엔진 및 발전기의 사용을 통해, 전력을 생산하기 위해 사용될 수 있다. ORC 엔진 및 발전기는, 이용 가능한 전력이 없는 지역에서 염수 처리 시스템의 작동을 그리고 프로세스를 더욱 비용 효율적으로 만들기 위해 전력의 판매를 통해 부가적인 수입을 창출하는 것을, 허용한다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 프로세스 열 및 전력은, 전력 발전기를 구동하는, 내연 기관에 의해 생성될 수 있다. 내연 기관 및 발전기는, 이용 가능한 전력이 없는 지역에서 염수 처리 시스템의 작동을 그리고 프로세스를 더욱 비용 효율적으로 만들기 위해 전력의 판매를 통해 부가적인 수입을 창출하는 것을, 허용한다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 염소 가스, 수산화물들 및 염산을 생산하는, 염소-알칼리 프로세스(Chlor-Alkali process)가, 염수 처리 시스템에 부착될 수 있다. 이러한 물품들의 판매는, 프로세스를 더욱 비용 효율적으로 만들기 위한 그리고 염수로부터의 염분의 제거를 지원하기 위한, 부가적인 수입을 창출할 것이다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 증기 폐열 발전 시스템이, 전력 생산 효율을 증가시키도록, 내연 기관에 부가될 수 있다. 부가적인 전기의 판매는, 프로세스를 더욱 효율적으로 만들기 위한 부가적인 수입을 창출할 것이다.
다른 양태에서, 이상에 설명된 방법에서 또는 다른 적용들에서 사용될 수 있는, 제로 배기 가스 엔진(ZEE)이, 제공된다. 이상에 설명된 방법에서 사용될 때, ZEE는, 유정 헤드 천연가스를 탄소 중립적인 배기 가스 없는 전기 및 열 에너지로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 아르곤 및 질소와 같은 부산물들이, 환경적 충격이 적거나 없는 가운데 프로세스를 더욱 비용 효율적으로 만들도록, 부가적인 수입을 창출하기 위해 판매될 수 있다. 이산화탄소가, 이산화탄소의 광물 격리(mineral sequestration)를 야기하도록, 탄산칼슘의 형성을 촉진함에 의해 염분 분리를 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 이산화탄소는 또한, 깊은 암층 내에 격리될 수 있으며, 또는 원유 생산 향상을 위해 또는, 염수 처리 시스템 경제성을 추가로 개선하도록 부가적인 수입을 창출하는, 다른 용도를 위해, 판매될 수 있다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 수소 개질 장치가, 직접적 증기 공급원으로서 활용될 수 있는 배기 가스로, 수소 연료를 생산하기 위해 프로세스에 부가될 수 있다. 이러한 증기는, 수소 개질 장치 및 부가적인 프로세스들을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 수소는 또한, 염수 처리 시스템의 경제성을 추가로 개선하도록, 메탄올 생산과 같은 다른 프로세스들을 위한 공급 원료로서 사용될 수 있다.
이상에 설명된 방법의 다른 선택적 양태에서, 암모니아 생산 장치가, 시스템에 부가될 수 있다. 이는, 염수 처리 시스템의 경제성을 추가로 개선하도록 그리고 염수를 증발시키기 위해 사용되는 폐열을 증가시키도록, 수소 및 질소 부산물들의 활용을 허용한다.
본 발명의 추가의 양태들, 특징들 및 이점들이, 첨부 도면을 참조함에 의해 그리고 바람직한 실시예들에 대한 뒤따르는 상세한 설명을 읽음으로써, 당업자에게 명백해질 것이다.
일부 실시예들이, 뒤따르는 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은, 담수를 회수하는 옵션을 갖는 가운데 건조 염분을 남기도록 물을 완전히 증발시키기 위해, 가스 버너, 증발형 냉각기, 증발 접촉 타워, 탱크들, 순환 펌프들, 열교환기들, 송풍기들, 염전, 및 스프레이 건조기 또는 박막 증발기를 사용하여, 최대 100%까지 유정에 의해 생성되는 물의 양을 감소시키기 위해, 유정 헤드 가스를 사용하는, 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 2는, 전력이 이용 가능하지 않을 때 프로세스에 전력을 공급하기 위한 또는 전기의 판매로부터 부가적인 수입을 창출하기 위한, 유기 랭킨 사이클(ORC) 엔진 및 전기 발전기를 갖는, 도 1에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 3은, 프로세스를 위해 열을 제공하는 그리고 전기의 판매로부터 부가적인 수입을 창출하기 위한, 내연 기관 및 전기 발전기를 갖는, 도 1에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 4는, 염분을 제거하도록 물을 처리하는 것의 부산물들로서 염산 및 수산화물을 생산하기 위한 시스템의 부가를 동반하는, 도 3에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 5는, 전력 생산 효율을 증가시키기 위한 폐열 발전 유닛의 부가를 동반하는, 도 4에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 6은, 전력 생산을 극대화하는 가운데 배기 가스를 감소시키거나 또는 제거하기 위한, 압축기 없이, 공기 분리 유닛 및, 새로운 개념의 동력 생산 유닛인, 제로 배기 가스 엔진(ZEE)의 부가를 동반하는, 도 5에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
도 7은, 수소 연료를 생산하기 위한, 전력 생산을 극대화하는 가운데 배기 가스를 감소시키거나 또는 제거하기 위한, 그리고 메탄올 및 암모니아와 같은 부산물들의 생산을 허용하기 위한, 증기 개질 장치의 부가를 동반하는, 도 6에 도시된 실시예에 대한 개략적 도면이다.
본 발명의 염수 처리 시스템(STS)은, 유정 및 가스정 생성 해수로부터 물 및 석출된 염분을 동시에 제거하여, 그에 따라 비용 및 폐수 처리와 연관되는 환경적 문제점들을 감소시키도록 또는 제거하도록 하는, 통합된 프로세스이다. 물 제거는, 스테이지 2 냉각 섹션으로부터 열을 전달하기 위해 냉각 매체를 사용하는, 유체 냉각기에서의 증발에 의해, 제1 스테이지에서 달성된다. 이는, 초기 값으로부터, 주어진 물 온도에 대한 포화 지점 바로 아래의 지점까지, 염분 농도를 증가시킨다. 이어서, 열 공급원이, 염수 온도를 비등점까지 증가시키기 위해 사용되며, 그리고 물이, 직접적 또는 간접적 접촉 타워 내에서 비등하게 된다. 고온의 포화된 염수는 이어서, 온도가 냉각 매체를 통해 포화 온도 아래로 떨어지는, 보관 탱크 내로 낙하하며, 그리고 염분이, 염수 용액에서 석출된다. 포화된 염수는, 최대의 양의 물이 제거될 때까지 추가적인 증발을 위해, 직접적 또는 간접적 접촉 타워로 다시 재순환될 수 있다. 직접적 또는 간접적 접촉 타워는, 생산자 염수(producer salt water)의 특성 그리고 염수의 농축된 용액 및 염분 석출물의 최종 처리에 기초하여, 선택된다. 일부 염분은, 상당한 가치를 가지며, 그리고 부가적인 수익 흐름을 창출하기 위해 후 처리될 수 있다. 현장 또는 다른 장소의, 배열된 염전, 박막 증발기, 및/또는 기류 건조기가, 도로용 소금으로서 판매, 추가적인 처리, 또는 폐기를 위해, 최종 비율의 물을 제거하기 위해, 사용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 생성 해수는, 저장 탱크로부터 유체 냉각기의 상부로 펌핑된다. 공기가, 통합형 팬에 의해 유체 냉각기 내로 추진되며 그리고 염수와 직접적으로 접촉하여, 증발을 통해 대기 관련 습구 온도로 염수의 온도를 떨어뜨리도록 한다. 냉각 매체는, 습구 온도 위의 온도에서 유체 냉각기 내의 젖은 표면 열교환기를 통해 순환된다. 이는, 습구 온도를 유지하기 위해, 부가적인 증발을 촉진한다. 염수 및 공기 유동은, 남은 염수의 농도를 제어하기 위해 균형을 이룬다.
염수는 이어서, 열 공급원이 자체의 온도를 증가시키며 그리고 부가적인 물을 비등시키는, 접촉 타워에 들어간다. 열 공급원은, 염수에 직접적으로 또는 간접적으로 열을 부가하기 위해, 공기와 조합되는 유정 생산 천연가스를 사용하는, 버너일 수 있다. 유정에 불타는 가스(flaring gas)가 존재하는 경우, 이 실시예는, 불타는 가스로 교체될 수 있으며, 또는 적어도 구조적인 목적으로 그 가스를 활용할 수 있다. 직접적 접촉 타워는, 표면적 및 잔류 시간을 증가시킴에 의해 열전달을 촉진하기 위해, 포장 재료(packing material) 또는 쟁반들을 활용할 수 있으며, 또는, 합리적인 양의 물 제거를 제공하는 가운데, 발생할 수 있는 부착물의 양을 제한하는, 낙하 필름 구성을 사용할 수 있다. 포화된 염수는, 최대의 양의 물이 제거될 때까지 추가적인 증발을 위해, 간접적 접촉 타워로 다시 재순환될 수 있다. 버너 가스 유동은, 응결점 위에서 배기 가스 및 수증기의 배출 온도를 유지하도록 조절된다. 이러한 직접적 타워가 더욱 효율적이지만, 이라한 물자의 가치를 감소시킬 수 있는, 농축된 염 용액 및 석출물 내로 도입되는 어떤 오염물들이 존재할 수 있다. 이러한 직접적인 접촉의 잠재적인 이득은, 염 용액 내로의, 일부의 경우에, 더 낮은 용해도를 가지며, 그에 따라 고형물 석출을 증가시키는, 수산화물의 형성을 촉진할 수 있는, CO2의 도입이다. 간접적 접촉 타워는, 버너 배기 가스를 염수로부터 분리하기 위해, 열교환기를 사용한다. 이는, 오염 문제를 제거하지만, 낮은 열전달 효율을 갖는다. 간접적 접촉 타워는, 고온의 가스가 내측 튜브 또는 튜브들 둘레에서 유동하고, 염수가 튜브의 내측 표면 상의 박막 내에서 유동하는, 낙하 필름 증발기의 형태일 수 있다. 증기는, 포화된 염수 및 염분이 바닥으로 낙하하는 가운데, 튜브의 중심에서 위로 그리고 상부 밖으로 유동한다. 염수 분석이, 접촉 타워의 유형을 결정하기 위해 사용될 것이다.
염수는, 고온의 농축된 용액으로서, 접촉 타워를 떠난다. 이어서, 온도가 냉각 매체 및 열교환기에 의해 떨어지는, 고형물 분리 탱크에 들어간다. 염분은, 온도가 떨어짐에 따라 석출되며, 그리고 경사진 바닥의 탱크의 바닥 상에 수집된다. 고형물 이송 펌프가 이러한 고형물을 제거하며, 그리고 고형물을, 건조상(drying bed)으로 또는, 추가로 처리되거나 또는 땅을 메우기 위해, 운송 트럭으로, 이송한다. 농축된 염수는, 커버된, 배열된 염전, 박막 증발기, 기류 건조기, 또는, 추가적 처리를 위한 다른 장소의 설비로의 운송을 위해, 트럭으로 펌핑된다.
유정/가스정 생성 물(염수)은, 도 1 상의 탱크(1) 내에 수집된다. 염수(A)가 펌프(2)에 의해 증발형 유체 냉각기(3) 내로 이동하게 되고, 이곳에서 염수의 일부가, 농축된 염수(B)를 생성하도록 증발된다. 공기(C)가 도입되며 그리고 염수는, 증발을 통해, 대기와 연관된 습구 온도 또는 거의 그러한 온도로 냉각되며, 그리고 공기 및 수증기(D)로서 나간다.
전기(E)가, 공기를 이동시키기 위한 통합형 팬에 동력을 공급하기 위해 사용된다. 복귀 냉각 매체(G)는, 습구 온도 위의 온도에서 유체 냉각기 내의 일체형 젖은 표면 열교환기를 통해 순환된다. 이는, 더 낮은 온도의 냉각 매체 공급(H)을 야기하도록 습구 온도를 유지하기 위해, 부가적인 증발을 촉진한다. 냉각 매체(G)는, 탱크(4)에 저장되며 그리고 펌프(5)에 의해 순환된다.
농축된 염수(B)는 이어서, 접촉 타워(6)에 들어가고, 이곳에서 농축된 염수는, 유정 가스(F), 공기(C) 및 전기(E)를 사용하는 버너(7)에 의해 가열된다. 버너 열은, 온도를 비등점까지 증가시키며, 그리고 부가적인 물을 비등시킨다. 버너 배기 가스 및 수증기는, 간접적 접촉 타워에서는 별개의 흐름의 배기 가스(I) 및 수증기(J)로서, 또는 직접적 접촉 타워에서는 조합된 배기 가스 및 수증기(K)로서, 접촉 타워를 나간다. 고농축 염수(L)가, 접촉 타워를 나가며 그리고, 분리 탱크(8)에 들어가고, 이곳에서 고농축 염수는, 냉각 매체(H)를 사용하는 일체형 열교환기에 의해 냉각되며 그리고 염분이 석출된다. 포화된 염수(M)가, 펌프(9)에 의해 염전(11), 박막 증발기(12), 기류 건조기(13), 또는 다른 장소로의 운반을 위해 트럭으로, 이송된다. 석출된 젖은 염분(N)이, 펌프(10)에 의해, 건조상으로 또는 다른 장소로의 운반을 위해 트럭으로, 이송된다.
배열된 염전(11)은, 빗물 희석을 방지하기 위한 커버를 구비한다. 염전은, 증발을 유입 유동과 맞추도록 크기 결정될 것이다. 결국, 유동은, 다른 염전이나 염분 건조 시스템으로 향하게 될 것이며, 그리고 염분 고형물은 완전히 건조되도록 허용되며 그리고 다른 장소로 운반될 것이다.
박막 증발기(12)는, 유정 가스(F), 공기(C) 및 전력(E)에 의해 작동하게 되는, 버너(7)를 사용하여, 건조한 염분 고형물을 또한 생성한다. 포화된 염수(M)는, 유닛의 상부로 이송되며, 이곳에서 포화된 염수는 수직 가열 드럼의 내측 표면 둘레로 방출된다 한 세트의 블레이드들이, 포화된 염수를 얇은 층으로 펼치고, 이때 물은, 가열 드럼의 외측 표면 상에서, 버너 배기 가스(I)에 의해 비등하게 된다. 블레이드들은 또한, 증발기의 바닥으로 고형물을 이송함에 의해, 건조한 염분 고형물(O)로서, 드럼 상에 고형물이 퇴적되도록 유지한다. 수증기(J)는, 대기 중으로 배기되거나, 또는 요구에 따라 물 회수 시스템으로 유도될 수 있다.
대안적인 기류 건조기(13)가, 유정 가스(F), 공기(C) 및 전력(E)에 의해 작동하게 되는, 버너(7)를 사용하여, 건조한 염분 고형물을 또한 생성한다. 포화된 염수(M)는, 유닛의 상부로 이송되며, 이곳에서 포화된 염수는 기류 건조기 내로 분무되고, 이곳에서 포화된 염수는 고온의 버너 가스와 상호 작용한다. 건조한 염분 고형물(O)이, 바닥으로 낙하하며 그리고, 배기 가스와 수증기의 혼합물(K)이, 유닛의 상부를 통해 대기로 빠져 나가거나, 또는 필요에 따라 물 회수 시스템으로 유도된다. 기류 건조기는, 현장 또는 다른 장소에 위치하게 될 수 있다.
다른 특징적 요소가, 다양한 구성요소에 의해 생성되는 수증기(J 및 K)를 취하며 그리고 현장에서의 사용 또는 판매를 위한 담수(P)를 응축시키는, 물 회수 시스템이다. 열교환기(14)가, 흐름(J 또는 K)으로부터의 수증기를, 담수 탱크(15) 내에 저장될, 담수(P)로 응축시키기 위해 냉각 매체 공급(H)을 사용한다. 펌프(16)가, 담수를, 내부적 사용을 위해 현장의 시스템으로, 판매를 위해 파이프라인으로 또는 트럭으로, 운반한다.
도 2는, 유기 랭킨 사이클(ORC) 엔진 및 발전기(17)를 사용하는 전력의 생산의 부가를 동반하는, 도 1에 주어진 실시예를 나타낸다. 과열된 유기 냉매 증기(Q)가, 전기 발전기(17B)를 회전시키기 위한 동력을 생성하도록, 터빈 휠(17A)을 통해 팽창된다. 전력(E)이, 프로세스에 동력을 공급하기 위해 현장에서 사용될 수 있으며 또는, 염수를 증발시키기 위한 비용을 감소시키도록, 전력망에 판매될 수 있다. 열교환기(17C)가 이어서, 냉각 매체 공급(H)을 사용하여 증기를 응축시키며 그리고 이를 탱크(17D) 내에 저장한다. 펌프(17E)가, 과열 증기(Q)를 생성하는, 보일러/열교환기(17F) 내로 액체 냉매(R)를 고압으로 이송한다. ORC 프로세스를 위한 열이, 배기 가스가 접촉 타워들(6A 또는 6B)에 진입하기 이전에, 버너(7)에 의해 제공된다. 냉각 매체(H)로 전달되는 초과 열은 또한, 냉각 타워(3)에서의 부가적인 증발을 촉진한다.
도 3은, 전력을 생산하기 위한 내연 기관 및 발전기의 부가를 동반하는, 도 1 및 도 2에 주어진 실시예를 나타낸다. 터빈 기관(18A) 또는 피스톤 기관(18B)이, 전력(E)을 생성하도록 발전기들(19A 또는 19B)을 구동하기 위한 동력을 생성하기 위해, 유정 가스(F) 및 공기(C)를 사용한다. 배기 흐름들(S)이, 접촉 타워들(6A 또는 6B) 상에서 버너들을 대체한다. 열교환기(20)가, 냉각 타워(3)에서의 증발을 촉진하도록, 피스톤 기관 냉각수로부터의 열을 냉각 매체로 전달한다. 전력(E)이, 프로세스에 동력을 공급하기 위해 현장에서 사용될 수 있으며 또는, 염수를 증발시키기 위한 비용을 감소시키도록, 전력망에 판매될 수 있다.
도 4는, 염산을 생성하는 염소-알칼리 프로세스의 부가를 동반하는, 도 1, 도 2 및 도 3에 주어진 실시예를 나타낸다. 농축된 염수(B)가, 멤브레인에 의해 2개의 섹션으로 분리되는, 염소-알칼리 용기(22)의 일측으로 펌프(21)에 의해 지향하게 된다. 이러한 측부/섹션은, 양극(23)을 구비하며 그리고, 접촉 타워(6A 또는 6B)로 유동하는 흐름(W)을 형성하기 위해 조합되는, 농축된 염수 흐름(B)으로 복귀하는 저 농도 염수(W)와 함께, 염소 가스(U)를 생성한다. 음극(24)을 구비하는 용기(22)의 다른 측부는, 펌프(16)로부터 담수(P)를 수용하며 그리고, 멤브레인을 가로지르는, 나트륨 이온 및 칼슘 이온으로부터 수소 가스(T) 및 수산화물들(V)을 생성한다. 농축된 칼슘 및 나트륨 수산화물들(V)은, 수집되며 그리고 시장에 판매될 것이다. DC 전압이, 화학 반응을 촉진하도록 양극 및 음극(E+ & E-)을 가로질러 인가된다. 수소(T) 및 염소(U)는, 수소 염소 버너(25) 내에서 조합되며 그리고, 담수(P) 및 전기(E)와 함께, 농축된 염산(Y)을 형성한다. 담수(P)가, 탱크(26) 내에 저장되기 이전에 농도를 조절하기 위해, 염산에 부가된다. 최종 제품(Z)은, 시장에 판매되도록 펌프(27)를 통해 탱커 트럭으로 운반되거나, 또는 유정 추적 첨가제(well tracking additive)로서 또는 유정 생산 증대를 위해 사용된다. 염소-알칼리 프로세스는, 부가적인 수익을 생성할 것이며 그리고 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시킨다.
도 5는, 생산되는 전력을 증가시키기 위해 그리고 염수를 증발시키는 경제성을 개선하기 위해, 내연 기관에 부가되는 증기 폐열 발전 시스템의 부가를 동반하는, 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4에 주어진 실시예를 나타낸다. 내연 기관 배기 가스(S)가, 계속해서 접촉 타워(6)로 들어가기 이전에, 고온 가스 증기 발생기(28)에 들어간다. 고온 가스 증기 발생기는, 공급수(AA)를 수용하며 그리고 과열된 증기(AB)를 생성한다. 과열된 증기는 증기 터빈(29)으로 들어가고, 이곳에서, 전기(E)를 생성하는 전기 발전기(30)를 구동하는, 기계적 에너지가, 추출된다. 저압 포화 증기(AC)가, 증기 터빈을 빠져 나가며 그리고, 다른 프로세스들을 위해 사용되거나, 또는 열교환기(31) 내에서 응축된다. 냉각 매체(H)가, 응축되는 증기로부터 열을 수집하는 응축기를 통해 순환되고, 염수 체적을 더욱 감소시키도록 증발을 증가시키는 증발형 유체 냉각기(3)로 펌핑되기 이전에, 탱크(4)로 복귀한다. 응축된 공급수는, 탱크(32) 내에 저장되며 그리고, 펌프(33)에 의해 증기 발생기로 다시 이송된다. 증기 폐열 발전 시스템의 부가는, 부가적인 수익을 생성할 것이며 그리고 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시킨다.
도 6은, 유정 헤드 천연가스를 탄소 중립적인 배기 가스 없는 전기 및 열 에너지로 변환할, 본 발명의 제로 배기 가스 엔진(ZEE)의 부가를 동반하는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 및 도 5에 주어진 실시예를 나타낸다. ZEE(34)는, 제어 밸브들(FC)을 통해, 극도로 높은 압력의 유정 헤드 가스(F), 액체 산소(AF) 및 증류수(AG)를 수용하며 그리고, 터빈(35) 내에서 기계적 에너지를 생성하며 그리고 배기 가스(AH)로서 빠져 나가는, 극도로 높은 압력 및 높은 온도의 이산화탄소 및 수증기를 생성한다. 압축기를 구동해야만 하는 것은 아닌, ZEE 터빈은, 전기(E)를 생성하는 전기 발전기(36)로, 자체의 에너지의 대부분을 전달한다. ZEE 배기 흐름(AH)의 전부 또는 일부가, 열교환기(37)로 지향되고, 이곳에서 그의 열 에너지가, 액체 질소(AE)에 전달된다. 배기 흐름(AH) 내의 물의 전부 또는 일부가, 응축되며 그리고, 포화된 물 및 이산화탄소(AI)로서 빠져 나가고, 포화된 물 및 이산화탄소는, 이산화탄소(AJ)가 증류수(AG)로부터 분리되는 용기(39)에 들어가기 이전에, 열교환기(38) 내에서 추가로 냉각된다. 펌프(40)는, 온도를 구성요소 한계들에서 또는 그 아래로 유지하는 방법을 제공하도록, 제어 밸브를 통해 ZEE(34)에 증류수를 공급한다. 증류수(AG)는 또한, 다른 용도들 또는 판매를 위해 운반될 수 있다. 열교환기(37) 내에서 비등하는 액체 질소(AE)는, 질소 터빈(41)을 구동하는 극도로 높은 압력 매체 온도의 질소 가스를 생성하여, 전력(E)을 생산하는 전기 발전기(42)를 구동하기 위한 기계적 에너지를 생성하도록 한다. 질소 가스(AK)는, 저압 및 저온 상태에서 대기로 빠져 나간다.
ZEE의 일부로서, 액체 산소 및 질소를 생성하기 위한 방법이, 포함된다. 공기(C)가, 열교환기(45)로부터의 극도로 높은 압력 매체 온도의 질소 가스에 의한 질소 터빈(44)에 의해 동력을 공급 받게 되는, 압축기(43)에 의해 사전 결정된 양만큼 가압된다. 질소를 비등시키기 위한 그리고 질소의 온도를 증가시키기 위한 열 에너지가, ZEE 배기 가스(AH)에 의해 공급된다. 가압된 공기는, 공기 분리 유닛(47)으로 보내지기 이전에, 열교환기(45) 상류의 열교환기(46) 내에서 액체 질소(AE)를 비등시킴에 의해 냉각된다. 유닛은, 액체 아르곤(AD), 액체 질소(AE) 및 액체 산소(AF)를 생성하기 위해, 전력을 사용한다. 아르곤의 판매는, 공기 분리 유닛을 위한 운영 및 자본 비용을 지불하기에 충분한 수입을 부가시킨다. 공기 분리 유닛에 대한 냉각은, 냉각 매체(H)에 의해 그리고 열교환기(48) 내에서 제공된다. 액체 질소(AE)는, 공기 분리 유닛으로부터 저장 탱크들(49A-D)로 유동하고, 이곳에서 ZEE 프로세스를 위해 요구됨에 따른 사용을 위해 유지된다. 펌프(50)가, 증발 및 과열을 위해 제어 밸브들을 통해 열교환기(46) 또는 열교환기(51)로, 극도로 높은 압력으로 질소를 운반한다. 저장의 이점은, 질소에 의한 전기의 생산이, 전기의 값이 증가하는 때인, 통상적으로 주중의 9:00 am 내지 3:00 pm 사이의, 피크 기간에 이용 가능하다는 점이다. 이는, 생산된 전력으로부터의 수입을 극대화하여, 염수를 처리하기 위한 비용을 추가로 감소시킨다. 액체 산소(AF)는, 공기 분리 유닛으로부터 저장 탱크들(52)로 유동하고, 이곳에서 ZEE 프로세스를 위해 요구됨에 따른 사용을 위해 유지된다. 펌프(53)가, 제어 밸브(FC)를 통해 ZEE 버너(34)로, 극도로 높은 압력으로 산소를 운반한다.
ZEE 시스템의 마지막 구성요소가, 이산화탄소(AJ)를 수집하며 그리고, 활용하거나 또는 격리하는 방법이다. 부가적인 열교환기(54)가, 활용되지 않은 배기 흐름(AH)으로부터 물을 응축시켜, 이를 이산화탄소 증기와 함께 흐름(AI)으로서 용기(55)로 보내고, 이곳에서 흐름은, 이산화탄소 증기(AJ)와 증류수(AG)로 분리된다. 다른 흐름들(AI)이 또한, 접촉 용기(4)와 같은, 프로세스의 다른 영역으로부터 수집될 것이다. 용기들(55 및 39)로부터의 이산화탄소 증기(AJ)는, 전기 모터(58)에 의해 구동되는, 압축기(57)로 유도될 것이며, 그리고 깊은 암층의 염분 함유 대수층 내에서의 지질학적 격리, 탄산염과 같은 광물 격리, 향상된 오일 회수, 다른 용도, 판매를 위해 보내지거나, 또는 액체 이산화탄소(AL)로의 응축을 위해 열교환기(51)로 보내진다. 액체 이산화탄소는, 이후의 판매 또는 사용을 위해 용기(59) 내에 저장될 것이고, 펌프(60)에 의해 이송될 것이다. 탄산염 격리가 일어날 수 있는 하나의 방식이, 이산화탄소(AJ)가 용기(8) 내에서 기포 형태로 유동할 때이다. 염수 용액이 이산화탄소에 노출될 때, 수산화물 이온들은, 중탄산염 이온들을 형성하도록 이산화탄소와 빠르게 반응하며, 그리고 칼슘 이온 또는 나트륨 이온과 조합될 때 탄산칼슘 또는 탄산나트륨을 형성한다. 이산화탄소는 또한, 현장의 또는 지역의 오일 지탱 암층들에서의, 향상된 오일 회수를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 제로 배기 가스 엔진 개념, ZEE 시스템의 부가는, 관련된 부산물들의 생성과 함께, 부가적인 수익을 생성할 것이며, 그리고 환경적 충격이 적거나 없는 가운데, 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시킬 것이다.
도 7은, 금속 촉매를 갖는 증기 개질 장치와 유사한 수소 생성 유닛의 부가를 동반하는, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6에 주어진 실시예를 나타낸다. 제로 배기 가스 엔진(ZEE) 개념 내에서의 수소의 사용은, 이산화탄소를 배기 흐름 밖에서 유지함에 의해, 이산화탄소의 포획을 간단하게 한다. 연료로서의 수소에 의해, ZEE는, 단지 증기만을 배기 가스(AM)로 생성하여, ZEE 터빈을 떠난 이후의 배기 가스의 복수의 용도를 허용한다. 금속 촉매를 갖는 증기 개질 장치(61)가, 유정 헤드 가스(F), 산소(AF) 및 증기(AM)를 수용하며, 그리고 수소(AN) 및 이산화탄소(AJ)를 생성한다. 수소의 일부 또는 전부가, 연소를 위해 ZEE로 보내진다. 수소 개질 장치의 부가는 또한, 이용 가능한 수소, 증기, 산소 및 질소로부터의 다른 산물들의 생산을 허용한다. 메탄올 프로세스(62)가, 수소(AN) 및 일산화탄소(AO)를 취하기 위해 그리고 메탄올(AP)을 생성하기 위해, 부가될 수 있다. 가열 및 냉각 프로세스가, 냉각 매체(H) 및 증기(AM)에 의해 제공될 수 있다. 하버-보슈(Harber-Bosch)와 같은 암모니아 프로세스(63)가, 수소(AN), 질소(AE)를 취할 것이며 그리고 암모니아(AQ)를 생성할 것이다. 가열 프로세스가, 증기(AM)를 사용하며 그리고 응축된 증류수(AG)를 복귀시키는, 열교환기(64)에 의해 제공된다. 제로 배기 가스 엔진(ZEE) 개념 시스템에 대한 증기 개질 장치의 부가는, 기계적 에너지 및 열 에너지를 생성하는 더욱 비용 효율적인 프로세스를 그리고 메탄올 및 암모니아와 같은 부가적인 산물들의 생산을 허용한다. 이것의 전부가, 부가적인 수익을 생성할 것이며 그리고 환경적 충격이 적거나 없는 가운데, 염수를 처리하는 비용을 추가로 감소시킬 것이다.
이상의 실시예들에서, 특히 생성되는 물의 양이 생성기로부터 이용 가능한 열을 초과할 때, 복수 효과 증발 또는 증기 압축 증발이, 증발되는 물의 양을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 복수 효과 증발 프로세스에서, 제1 효과에서 생성되는 증기는, 제2 스테이지로 이동하고, 이곳에서 압력은 더 낮으며 그리고 증발이 낮은 온도에서 일어난다. 이것은 가능한 한 많은 효과로 지속된다. 증발은, 석출된 염분이 제거되며 그리고 포화된 물이 증발기로 다시 보내짐에 따라, 낙하 필름 타입 증발기 내에서 포화를 넘어설 수 있다. 이는, 물 양이 최대 90%까지 감소될 때까지, 반복될 수 있다. 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 및 다른 미량의 염분을 함유하는 매우 농축된 물은, 이어서, 현장 또는 다른 장소의 다른 프로세스들로 보내질 수 있다.
증기 압축의 경우에, 물이, 먼저 전기적 요소 또는 다른 열 공급원에 의해, 이어서 생성되는 수증기에 의해, 비등하게 된다. 증기는, 증발기에 들어가는 물의 비등점 위로 응결점을 상승시키는, 전기 구동 압축기에 의해 압축된다. 증기 압축 접근법은, 단지 생성되는 전기의 양에 의해서만 변화하는, 물의 제한되지 않는 증발을 허용한다. 원유 또는 가스 생산자의 경우에, 이용 가능한 전기는, 피크 기간 도중에 생산 및 처리 수요처들로 향하게 되어, 생산자에게 더욱 유리한 전기 요금(electric utility rate)을 허용한다. 이는, 가스 플랜트 또는 다른 처리 설비들 주변에서, 특히 전기 용량이 제한적인 지방의 지역들에서, 중요할 것이다. 피크 기간 도중에, 증발이 일어나지 않을 때, 낮은 농도의 생성된 물이, 내부 표면들 상에 퇴적된 임의의 염분들을 용해시키기 위해, 증발기들 및 연관된 장비 내에서 순환될 수 있다. 이는, 증발기 및 고형물 제거 장비의 유지보수 간격들 사이의 시간을 연장시킨다.
다른 혁신이, 생성된 물로부터 제거되는 염분의 추가적인 처리에서 존재한다. 염분들이 가능한 한 순수하게 다양한 성분들로 분리된 다음, 용융된 또는 준비된 염분들을 염소 및 금속의 전기화학적 분리에 종속시키는 것이, 제안된다. 염소는, 염산의 제조를 위해 포획될 것이며, 그리고 주로 나트륨, 칼슘 및 마그네슘과 같은, 금속들은, 불활성 환경에서 수집될 것이다. 금속들은 이어서, 가치 있는 화합물들을 형성하기 위해 다른 원소들과 조합될 수 있다. 칼슘의 경우에, 새로운 유형의 전기적 전도체를 제조하기 위해 칼슘을 사용하는 것이, 제안된다. 칼슘 전도체는, 절연체 내부에 밀봉될 것이고, 더불어 노출된 연결부들이, 구리, 알루미늄, 또는 다른 합금으로 이루어진다. 전도체는, 직접적인 매설, 또는 다른 비-육상(non overhead) 설치 또는 응력 유도 설치를 위해 사용될 것이다. 칼슘은, 단지 구리 및 알루미늄에 이어, 전도성이 세 번째이지만, 낮은 밀도를 갖는다. 이는, 전력망을 지하로 이동시키는데 그리고 원격 영역들에서 생산된 많은 양의 전력을 공급원으로부터 수백 마일 떨어진 사용자들에게로 이동시키는데, 도움이 될 수 있는 더 낮은 비용의 전도체를 야기한다.
그에 따라, 본 발명은, 목적을 수행하는데 그리고 이상에 언급된 목표 및 이점뿐만 아니라 그 자체에 내재된 것들을 달성하는데, 매우 적합하다. 현재 바람직한 실시예들이 본 개시의 목적을 위해 설명되었지만, 수많은 변경들 및 수정들이 당업자들에게 명백할 것이다. 그러한 변경들 및 수정들은, 청구항들에 의해 한정되는 본 발명 이내에 포함된다.

Claims (20)

  1. 유정으로부터의 원유 및 가스 생산, 또는 유정의 추적의 결과로서 생성되는 염수 용액을 감소시키거나 또는 제거하기 위한 방법으로서:
    (a) 농축된 염수 용액을 생성하기 위해 염수 용액 내의 물의 일부분을 증발시키는 증발형 유체 냉각기를 통해 염수 용액을 운반하는 단계; 및
    (b) 버너, 터빈 기관, 피스톤 기관, 제로 배기 가스 엔진, 또는 다른 연소 기관으로부터의 배기 가스 흐름으로부터의 직접적 또는 간접적 열전달에 의해, 더욱 농축된 흐름을 생성하기 위해, 상기 농축된 염수 용액으로부터 부가적인 물을 비등시키거나 증발시키는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배기 가스 흐름은, 유정으로부터의 유정 헤드 가스의, 버너, 터빈 기관, 피스톤 기관, 제로 배기 가스 엔진, 또는 다른 연소 기관에서의, 연소에 의해 생성되는 것인, 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    단계 (b)에서, 상기 농축된 염수 용액은, 직접적 접촉 타워 내에서 상기 배기 가스 흐름과 직접적으로 접촉하게 되고, 상기 직접적 접촉 타워는, 상기 배기 가스 흐름으로부터 상기 농축된 염수 용액으로의 열전달을 촉진하기 위해, 전달 매체를 그 내부에 구비하는 것인, 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    단계 (b)에서, 상기 배기 가스 흐름으로부터의 열이, 상기 배기 가스 흐름으로부터 상기 농축된 염수 용액으로 열을 전달하기 위한 열교환 요소를 그 내부에 구비하는, 간접적 접촉 타워 내에서 상기 농축된 염수 용액으로 간접적으로 전달되는 것인, 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    보관 탱크 내에서 상기 더욱 농축된 흐름을 냉각시키는 단계로서, 상기 더욱 농축된 흐름은, 보관 탱크 내에서 고형물 산물 및 포화된 염수 산물을 형성하기 위해 더욱 농축된 용액으로부터 분리되는 고형물을 방출하도록, 상기 더욱 농축된 용액의 포화점 아래의 온도로, 냉각 매체와의 간접적인 열교환에 의해 냉각되는 것인, 더욱 농축된 흐름을 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 더욱 농축된 흐름을 냉각시키는 단계 이전에, 단계 (a)에서의 증발형 유체 냉각기 내에서 냉각 매체로부터 염수 용액으로 열을 전달함에 의해, 냉각 매체를 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 포화된 염수 산물이 공기와 유정으로부터의 유정 헤드 가스의 혼합물을 연소시킴에 의해 생성되는 배기 흐름 내로 분무되는, 기류 건조기 내에서 상기 포화된 염수 산물을 수증기 및 건조 고형물로 환원시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    박막 증발기 타워 내에서 상기 포화된 염수 산물을 환원시키는 단계로서, 상기 포화된 염수 산물이, 상기 박막 증발기 타워의 상부로 공급되며 그리고 상기 박막 증발기 타워 내부에서 회전 블레이드들에 의해 전개되는 박막 내의 열전달 표면의 내측 벽을 따라 하방으로 유동하고, 따라서 물이 상기 포화된 염수 산물로부터 증발되며 그리고 염분 산물이 상기 박막 증발기 타워의 바닥에 수집되도록 하는 것인, 박막 증발기 타워 내에서 상기 포화된 염수 산물을 환원시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    유기 랭킨 사이클 엔진 및 발전기를 사용하여 전력을 생성하기 위해, 상기 배기 가스 흐름으로부터 열을 회수하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    단계 (b)에서 사용되는 상기 배기 가스 흐름은, 전력을 생성하기 위해 전기 발전기를 구동하는, 내연 기관에 의해 생성되는 것인, 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 사용되기 이전에, 상기 내연 기관에 의해 생성되는 상기 배기 가스 흐름은, 전기를 생성하는 폐열 발전 시스템 내에서 증기를 가열하기 위한 열전달을 위해 사용되는 것인, 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    단계 (a) 이후 및 단계 (b) 이전에, 염소 가스, 수산화물 및 염산을 생성하기 위해 염소-알칼리 프로세스에서, 상기 농축된 염수 용액의 적어도 일부분을 사용하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    (i) 유정으로부터의 유정 헤드 가스 또는 상기 유정 헤드 가스로부터 생성되는 수소 흐름, (ii) 액체 산소, 및 (iii) 물로부터, ZEE 배기 흐름을 생성하는, 제로 배기 가스 엔진(ZEE)을 사용하여 전기 발전기를 구동하는 단계로서, 상기 ZEE 배기 흐름은, (1) 단계 (b)에서 배기 가스 흐름으로서, (2) 질소 터빈을 구동하기 위해 액체 질소를 가열하도록, 또는 (3) 이들의 조합으로서, 사용되는 것인, 제로 배기 가스 엔진(ZEE)을 사용하여 전기 발전기를 구동하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 ZEE 배기 흐름으로부터 CO2를 회수하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    고형물이 상기 더욱 농축된 흐름으로부터 석출되도록 하기 위해 상기 더욱 농축된 흐름을 냉각시키는 동안에, 단계 (b)에서 생성되는 상기 더욱 농축된 흐름을 통해 상기 CO2를 기포 형태로 유동시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    공기 분리 유닛을 사용하여 상기 제로 배기 가스 엔진으로부터 액체 산소를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 공기 분리 유닛 내에서 생성되는 아르곤을 회수하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    유정으로부터의 유정 헤드 가스를 사용하여 개질 유닛 내에서 수소를 생성하는 단계로서, 상기 개질 유닛은 또한, 증기 산물을 생성하며 그리고, 상기 수소의 적어도 일부분은, 상기 제로 배기 가스 엔진 내에서 연료로서 사용되는 것인, 개질 유닛 내에서 수소를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 수소의 일부분으로부터 메탄올을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 수소의 일부분으로부터 암모니아 산물을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
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