RU2008148629A - Способ и устройство для улавливания секвестирования двуокиси углерода и для извлечения энергоносителей из крупных континентальных массивов в процессе и после завершения извлечения углеводородных видов топлива или загрязняющих веществ с использованием электрической энергии и критических жидкостей - Google Patents

Abstract

1. Способ снижения энергоемкости и потребности в критических жидкостях в процессе и после завершения извлечения углеводородов, включающий: ! генерирование двуокиси углерода (CO2) из одного из внутреннего источника и внешнего источника; ! закачивание CO2 в качестве критической жидкости в скважину с предварительно заданными параметрами температуры и давления; ! подачу катализатора в скважину; ! подвод тепловой энергии к скважине; ! переработку горячих жидкостей, включая CO2, СН4, нефть, пар/воду и пары, полученные из скважины; и ! преобразование горячих жидкостей в многократно используемые CO2, CH4, электрическую энергию и воду. ! 2. Способ по п.1, включающий этап проходки нагнетательного ствола скважины и экстракционного ствола скважины для скважины. ! 3. Способ по п.1, в котором этап подачи катализатора включает этап подачи гидроксида натрия (NaOH). ! 4. Способ по п.1, включающий этап установки смесителя для смешивания и подачи двуокиси углерода и катализатора в скважину. ! 5. Способ по п.1, в котором этап подвода тепловой энергии к скважине включает этап использования электрической энергии для обеспечения энергией процесса нагрева. ! 6. Способ по п.1, в котором этап подвода тепловой энергии к скважине включает этап подвода высокочастотной энергии. ! 7. Способ по п.6, в котором этап подвода высокочастотной энергии включает этап снижения миграции остаточных выделившихся в свободном состоянии углеводородов при их извлечении из формации на месте залегания путем использования минимального количества избирательно подводимой высокочастотной энергии в качестве теплового источника. ! 8. Способ по п.1, в котором этап переработки горячих

Claims (56)

1. Способ снижения энергоемкости и потребности в критических жидкостях в процессе и после завершения извлечения углеводородов, включающий:

генерирование двуокиси углерода (CO₂) из одного из внутреннего источника и внешнего источника;

закачивание CO₂ в качестве критической жидкости в скважину с предварительно заданными параметрами температуры и давления;

подачу катализатора в скважину;

подвод тепловой энергии к скважине;

переработку горячих жидкостей, включая CO₂, СН₄, нефть, пар/воду и пары, полученные из скважины; и

преобразование горячих жидкостей в многократно используемые CO₂, CH₄, электрическую энергию и воду.

2. Способ по п.1, включающий этап проходки нагнетательного ствола скважины и экстракционного ствола скважины для скважины.

3. Способ по п.1, в котором этап подачи катализатора включает этап подачи гидроксида натрия (NaOH).

4. Способ по п.1, включающий этап установки смесителя для смешивания и подачи двуокиси углерода и катализатора в скважину.

5. Способ по п.1, в котором этап подвода тепловой энергии к скважине включает этап использования электрической энергии для обеспечения энергией процесса нагрева.

6. Способ по п.1, в котором этап подвода тепловой энергии к скважине включает этап подвода высокочастотной энергии.

7. Способ по п.6, в котором этап подвода высокочастотной энергии включает этап снижения миграции остаточных выделившихся в свободном состоянии углеводородов при их извлечении из формации на месте залегания путем использования минимального количества избирательно подводимой высокочастотной энергии в качестве теплового источника.

8. Способ по п.1, в котором этап переработки горячих жидкостей из скважины включает этап установки теплообменника для подачи в него горячих жидкостей, при этом теплообменник соединен с газожидкостным сепаратором и паровой турбиной.

9. Способ по п.8, в котором этап установки паровой турбины включает этап приведения в действие электрического генератора паровой турбиной для подачи электроэнергии в сеть или для использования в системе.

10. Способ по п.8, в котором этап установки газожидкостного сепаратора включает этап подачи жидкой нефти во вторичный теплообменник для дополнительной рекуперации тепла.

11. Способ по п.1, в котором этап установки газожидкостного сепаратора включает этап подачи смеси газа, пара/воды и CO₂ в ректификационную колонну.

12. Способ по п.11, включающий этап подачи из ректификационной колонны двуокиси углерода (CO₂) и метана (CH₄) в систему для повторного использования.

13. Способ по п.1, включающий этап удаления воды из формации, включая нефтеносные пески.

14. Способ по п.1, включающий этап рециркуляции критической жидкости CO₂ для вытеснения значительного количества углеводородов на поверхность для обработки, при этом на месте залегания остается меньшее общее количество выделившихся в свободном состоянии углеводородов.

15. Способ по п.1, включающий этап охлаждения предварительно нагретой формации или участка земли путем рециркуляции критической жидкости, включающей CO₂, тем самым повышая вязкость выделившихся в свободном состоянии углеводородов до точки, при которой снижается их подвижность.

16. Способ по п.1, в котором способ включает этап охлаждения предварительно нагретой формации или участка земли за счет рециркуляции критической жидкости, включающей двуокись углерода.

17. Способ для секвестирования двуокиси углерода (CO₂) в коллекторе, включающий следующие этапы:

закачку CO₂ в коллектор;

промывку коллектора охлажденным сжатым CO₂ для удаления остаточного тепла;

подачу катализатора в коллектор;

пропускание через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности;

закачку влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора;

связывание CO₂ с реагирующими материалами; и

закупоривание коллектора.

18. Способ по п.17, в котором этап подачи катализатора включает этап подачи гидроксида натрия (NaOH).

19. Способ по п.17, в котором этап подачи катализатора включает этап подачи гидроксида калия (КОН).

20. Способ по п.17, в котором этап пропускания через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности включает этап снижения давления для ускорения осаждения катализатора в коллекторе.

21. Способ по п.17, в котором этап закачки влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора включает этап подвода высокочастотного тепла и иной энергии для ускорения связывания CO₂.

22. Способ для улавливания и секвестирования CO₂ и удаления скрытой теплоты из крупных земельных массивов в процессе и после завершения извлечения углеводородов, включающий следующие этапы:

использование выбросов из энергетической установки в качестве источника CO₂ для получения критической CO₂;

удаление тепла из формации после завершения извлечения нефти путем промывки рециркулирующими критическими жидкостями;

повторное использование тепла из формации для работы электрических генераторов и повышения эффективности; и

секвестирование двуокиси углерода в формации после завершения извлечения углеводородов.

23. Способ по п.22, в котором этап секвестирования двуокиси углерода в формации включает следующие этапы:

закачку CO₂ в коллектор;

промывку коллектора охлажденным сжатым CO₂ и рециркулирование в коллекторе охлажденного сжатого CO₂ для удаления остаточного тепла;

подачу катализатора в коллектор;

пропускание через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности;

закачку влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора;

связывание CO₂ с реагирующими материалами; и

закупоривание коллектора.

24. Способ для поглощения и удаления воды, связанной с песчаной/водной/нефтяной матрицей до обработки нефтеносных песков для добычи нефти и газа, включающий этап промывки нефтеносных песков критической жидкостью CO₂ и критической жидкостью CO₂ и поверхностно-активными веществами.

25. Способ для усовершенствования известной обработки паром, включающей гравитационное дренирование при закачке пара, включающий этап использования критических жидкостей для удаления остаточной воды из нефтеносных песков после обработки.

26. Способ для ограничения неизбирательного нагрева формации, включающий следующие этапы:

получение информации с целью определения избирательной целевой зоны высокочастотного нагрева для обеспечения добычи нефти и газа;

получение информации для определения зон в формации для препятствования попадания в них тепла, выделившихся в свободном состоянии углеводородов и критической жидкости;

расчет высокочастотных параметров с целью обеспечения соответствия избирательной целевой зоне;

расположение высокочастотной антенны в формации для создания избирательной целевой зоны;

нагрев углеводородов в избирательной целевой зоне;

мониторинг формации с целью корректировки высокочастотных параметров для сохранения избирательной целевой зоны; и

транспортировка выделившихся в свободном состоянии углеводородов, газа и жидкостей для переработки.

27. Способ по п.26, в котором этап получения информации с целью определения избирательной целевой зоны высокочастотного нагрева включает этап получения проектных коммерческих параметров, проектных параметров по защите окружающей среды и аналитических данных о целевой зоне углеводородов.

28. Способ по п.26, в котором этап получения информации с целью определения зон, препятствующих попаданию тепла, выделившихся в свободном состоянии углеводородов и критической жидкости включает этап получения проектных коммерческих параметров, проектных параметров по защите окружающей среды и аналитических данных о целевой зоне углеводородов.

29. Система по снижению энергоемкости и потребности в критической жидкости в процессе и после завершения извлечения углеводородов, включающая:

устройство для генерирования двуокиси углерода (CO₂) из одного внутреннего источника или внешнего источника метана;

устройство для закачки CO₂ в качестве критической жидкости в скважину;

устройство для подачи в скважину катализатора;

устройство для подвода к скважине тепловой энергии;

устройство для переработки горячих жидкостей, включая CO₂, метан (СН₄), нефть, пар/воду и пары, полученные из скважины, и

устройство для преобразования горячих жидкостей в многократно используемые CO₂, СН₄, электрическую энергию и воду.

30. Система по п.29, в которой скважина включает нагнетательный ствол скважины и экстракционный ствол скважины.

31. Система по п.29, в которой система включает отверстие нагнетательного резервуара и отверстие экстракционного резервуара для обеспечения периодического или непрерывного производственного процесса.

32. Система по п.29, в которой катализатор включает гидроксид натрия (NaOH).

33. Система по п.29, включающая смеситель для смешивания и подачи двуокиси углерода и катализатора в скважину.

34. Система по п.29, в которой устройство для подвода тепловой энергии к скважине включает устройство для генерирования электрической энергии.

35. Система по п.29, в которой устройство для подвода тепловой энергии к скважине включает устройство для подвода высокочастотной энергии.

36. Система по п.29, в которой устройство для переработки горячих жидкостей из скважины включает теплообменник, соединенный с газожидкостным сепаратором и паровой турбиной.

37. Система по п.36, в которой паровая турбина приводит в действие электрический генератор для подачи электроэнергии в сеть или для использования в системе.

38. Система по п.36, в которой газожидкостный сепаратор подает жидкую нефть во вторичный теплообменник для генерирования тепла путем вторичной рекуперации тепла.

39. Система по п.31, в которой газожидкостный сепаратор подает смесь газа, пара/воды и CO₂ в ректификационную колонну.

40. Система по п.39, в которой из ректификационной колонны двуокись углерода (CO₂) и метан (CH₄) подаются в систему для повторного использования.

41. Система по п.29, включающая устройство для удаления скрытой и остаточной воды из породы, включая нефтеносные пески.

42. Система по п.29, включающая устройство для удаления воды из периодического и непрерывного процесса переработки нефтеносных песков.

43. Система для секвестирования двуокиси углерода (CO₂) в коллекторе, включающая:

устройство для закачки CO₂ в коллектор;

устройство для промывки коллектора охлажденным сжатым CO₂ для удаления остаточного тепла и повышения объемного коэффициента;

устройство для подачи катализатора в коллектор;

устройство для пропускания через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности;

устройство для закачки влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора;

устройство для связывания CO₂ с реагирующим материалом; и

устройство для закупоривания коллектора.

44. Система по п.43, в которой катализатор включает гидроксид натрия (NaOH).

45. Система по п.43, в которой катализатор включает гидроксид калия (КОН).

46. Система по п.43, в которой устройство для пропускания через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности включает устройство для снижения давления в формации для ускорения осаждения катализатора в коллекторе.

47. Система по п.43, в которой устройство для закачки влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора включает устройство для подвода тепла для ускорения катализированной реакции CO₂ с формацией минералов.

48. Система для улавливания и секвестирования CO₂ и удаления скрытой теплоты из крупных земельных массивов в процессе и после завершения извлечения углеводородов, включающая:

устройство для получения критической CO₂, используя выбросы из энергетической установки в качестве источника CO₂;

устройство для удаление тепла из формации после завершения извлечения нефти;

устройство для повторного использования тепла из формации для работы электрических генераторов и повышения эффективности; и

устройство для секвестирования двуокиси углерода в формации после завершения извлечения углеводородов.

49. Система по п.48, дополнительно включающая устройство для удаления остаточных углеводородов из формации после первичного извлечения углеводородов (нефти и газа) с использованием критических жидкостей.

50. Система по п.48, дополнительно включающая устройство для охлаждения формации с помощью циркулирующих жидкостей для снижения вязкости углеводородов, нефти, газов и загрязняющих веществ и для снижения подвижности неочищенных и очищенных до и после процесса извлечения углеводородов и загрязняющих веществ из формации.

51. Система по п.48, дополнительно включающая устройство для подвода высокочастотной энергии к единственной целевой [зоне] и для питания энергией ограниченного массива формации, тем самым снижая подвижность неочищенных и очищенных углеводородов и загрязняющих веществ из формации, снижая относительную вязкость нецелевых углеводородов, нефти, газов и загрязняющих веществ, снижая их относительную подвижность в формации и снижая температуру нецелевых элементов формации, создавая при этом тепловой барьер против миграции нагретых элементов.

52. Система по п.48, в которой устройство для получения критической CO₂ с использованием выбросов из энергетической установки в качестве источника CO₂ включает ректификационную колонну, соединенную с конденсатором.

53. Система по п.48, в которой устройство для удаления тепла из формации после завершения извлечения нефти включает устройство для закачки сжатой CO₂ в формацию и теплообменник для подачи в него CO₂ из формации.

54. Система по п.53, в которой устройство для повторного использования тепла из формации включает паровую турбину, соединенную с выходом теплообменника, при этом паровая турбина соединена с электрическим генератором.

55. Система по п.53, в которой устройство для повторного использования тепла из формации включает тепловой насос, соединенный с выходом теплообменника, при этом тепловой насос соединен с электрическим генератором.

56. Система по п.45, в которой устройство для секвестирования двуокиси углерода в формации включает:

устройство для закачки CO₂ в коллектор;

устройство для промывки коллектора сжатым CO₂ и для рециркулирования в коллекторе сжатого CO₂ для удаления остаточного тепла до тех пор, пока не будет достигнута предварительно заданная оптимальная температура для завершения процесса секвестирования, ликвидации скважины или третичного метода добычи;

устройство для подачи катализатора в коллектор;

устройство для пропускания через коллектор сверхтонких суспендированных в CO₂ частиц катализатора низкой плотности;

устройство для закачки влажного CO₂ в коллектор для активирования катализатора;

устройство для связывания CO₂ с реагирующим материалом; и

устройство для закупоривания коллектора.