советы по выбору для сварщика
Редуктор, в глобальном смысле слова, это устройство, изменяющее какой-либо физический показатель, обычно в сторону его уменьшения или понижения (редуцирование).
Редуктор для сварки представляет собой устройство, которое предназначено для выпуска газа из сопла под пониженным давлением, так как в баллоне он сильно сжат. Конкретные показатели давления зависят от вида газа или газовой смеси.
Цветовая маркировка
По сути своей редуктор — это регулятор давления смеси для сварки. Он в обязательном порядке входит в состав оборудования для сварочного полуавтомата, использующего принцип сварки в защищенной газовой среде. Минимум два редуктора (каждый к своему баллону) используют в установке газовой сварки и резки.
Безусловно, лучшим решением будет выбирать для баллона с определенным газом только специально предназначенный для него редуктор. Существует строгая система цветовой маркировки:
- голубой цвет с черной надписью — кислород;
- белый с красным текстом — ацетилен;
- черный с синей надписью — технический аргон;
- черный с белой надписью — сырой аргон;
- черный с желтой надписью — углекислота (СО2).
В зависимости от того, применяется ли вами газовая сварка, аргонодуговая либо сварка в углекислоте, выбирайте соответствующий редуктор.
На рынке или в магазине это легко сделать по цвету — цвет редуктора ля сварки соответствует цвету баллона, для которого он предназначен. Голубой — для кислорода, черный — для аргона (он же подойдет для углекислого газа), и так далее.
Возможна ли взаимозаменяемость
Некоторые виды сварочных редукторов взаимозаменяемы, но далеко не все. Так, вместо специализированного редуктора СО2 для сварки допустимо использовать кислородный, но обратную замену производить категорически нельзя.
Кислород — химически активное вещество, сильнейший окислитель, поэтому для работы с ними используются специальные металлы и сплавы. К тому же кислород закачивается в газовые баллоны под давлением, превышающим этот же параметр для углекислоты более чем в 2 раза.
Сварочный редуктор для углекислого газа, накрученный на кислородный баллон, может продержаться, в зависимости от его качества, от нескольких часов до пары недель.
Во избежание ошибочных действий сварщика на редукторах для горючих и негорючих газов делается разная резьба. Для горючих — левая, для негорючих, соответственно, правая.
Аналогичная резьба и в баллонах ля резки и сварки. При этом кислородный редуктор имеет правую резьбу. Кислород не горит сам по себе, но поддерживает горение. В некоторых условиях он взрывоопасен.
Кислородный редуктор, используемый во время сварки с углекислотным баллоном, ждет другая угроза. Углекислота вызывает промерзание контактирующих с ней деталей до -60 °C. Поскольку регулятор давления, предназначенный для кислорода, и не должен выдерживать такого режима работы, он также начнет разрушаться.
Что выбрать
Считается, что для бытовых условий сварки — кратковременных, эпизодических операций — подойдет любое устройство, которое совпадет по резьбе с баллоном.
Операцию вроде сварки мангала для дачи может выдержать даже углекислотный редуктор, накрученный на кислородный баллон (если используется газовая сварка) или на баллон для сварочной смеси из 80% аргона и 20% углекислоты. Другое дело, что впоследствии это механизм придется выбросить.
Типичным примером такого редуктора, предназначенного для работы с СО2, является очень известный и популярный среди сварщиков старой закалки УР 6-6.
Он компактный, недорогой, а благодаря наличию двух манометров позволяет довольно удобно определять расход «на глаз». Для бытовой сварки высокая точность не нужна. Один манометр при этом показывает остаточное давление в баллоне, а второй ориентирован на демонстрацию расхода газа — литр в минуту.
Кислородный и аргоновый регуляторы ля сварки теоретически взаимозаменяемы. При этом кислородный будет работать хуже с падением давления в баллоне до критической точки около 1 атмосферы.
В качестве примера аргонового редуктора для сварки можно назвать АР-40-2 отечественного производства.
Существует и действительно универсальный регулятор давления — АР-40/У-30 (аргоновый редуктор/углекислотный). Он выдержит и перепады температур, и высокое давление.
Если нет ограничений по финансам, а объем сварочных работ предполагается высоким, то стоит предпочесть устройство не с дополнительным манометром, а с ротаметром.
Ротаметр значительно точнее показывает расход газовой смеси, поскольку работает по иным принципам — он делает измерения в режиме реального времени. Такими приборами пользуются профессионалы.
Что такое редуктор для сварочной смеси и как его выбрать?
Время чтения: 3 минуты
Редуктор для сварки просто необходим, если вы используете в своей работе газовые баллоны. Это простое компактное устройство призвано снижать давление и следить за его показателями. Существует несколько разновидностей редукторов, каждый из которых предназначен для определенного типа газа.
В этой статье мы кратко, но понятно объясним, что такое газовые редукторы, какими они бывают и как их выбрать для своих задач.
Содержание статьи
Общая информация
В общем представлении, редуктор — это устройство, понижающее давление в газовом баллоне. Он устанавливается прямо на баллон и необходим при каждом использовании сварочного полуавтомата, если вы вообще варите в среде защитного или инертного газа. Зачастую используется два баллона, на каждый из которых необходимо установить свой редуктор.
Для каждого типа газа предусмотрен свой редуктор. Для вашего удобства приспособление помечают определенным цветом, который указывает на предназначение редуктора. Если редуктор помечен черным цветом с желтой надписью, значит предназначен для углекислоты (он же CO2 редуктор). Если фон голубой, а надпись черная, значит для кислорода. Белая маркировка и красная подпись — ацетилен. А черная маркировка с синей или белой надписью предназначена для ацетилена или аргона соответственно.
Еще один способ распознать нужный вам редуктор — запомнить цвет баллона. Ведь его так же маркируют с помощью цвета. К примеру, черный баллон зачастую используется для аргона, голубой баллон — для кислорода. И так по аналогии с остальными цветами.
Читайте также: Как выбрать газовый баллон для сварки?
Выбор редуктора
Выбирая редуктор для полуавтоматической или любой другой сварки необходимо учитывать несколько параметров. И начать стоит с условий работы. Что именно вы собираетесь варить? И как часто?
Домашним сварщикам, использующим газ для работы в редких случаях и для непродолжительной сварки, может подойти любой редуктор, у которого такая же резьба, что и у баллона. Здесь уже не важны технические характеристики и стоимость.
Если вы выполняете простые сварочные работы (сборка мангала или мелкий ремонт), то обычный углекислотный редуктор справится со своей задачей, даже если будет установлен на баллон с кислородом. Но учитывайте, что это решение одноразовое и после сварки вам придется выбросить приспособление.
Говоря о моделях, отметим крайне популярный и хорошо зарекомендовавший себя редуктор УР 6-6. Он предназначен для сварки с углекислотой. Стоит недорого, на «борту» два полноценных манометра. Один манометр предназначен для отслеживания показателей давления, а второй — для демонстрации расхода газа.
Для аргона хорошо подходит модель АР-40-2. Это простой отечественный редуктор. Работает исправно, с задачей справляется хорошо.
Профессионалы уверяют, что аргонный редуктор можно использовать с кислородным баллоном, и наоборот. Если вы занимаетесь домашней сваркой, то можете проверить это утверждение. Но наш опыт показал, что при использовании кислородного редуктора с баллоном аргона давление может упасть вплоть до критической точки. Так что используйте приборы по назначению.
Если вам нужен универсальный редуктор для нескольких типов газа, то присмотритесь к модели АР-40/У-30.
Он предназначен для аргона и углекислоты. Без проблем выдерживает перепады температур и давления.
Это относительно бюджетные модели. Если позволяют финансы, то обратите внимание на модели не с манометрами, а с ротаметром. Это приспособление очень точно показывает расход газа без задержек и с минимальными погрешностями. Но это выбор скорее для профессионала.
Вместо заключения
Не важно, что вы используете: CO2 для сварки или любой другой газ. Вам в любом случае понадобится редуктор. Благодаря ему можно не только снизить давление в баллоне, но и быстро рассчитать расход газа. Если вы не готовы тратить много при покупке редуктора, то приобретайте простые классические модели с манометрами. Ну а если вы планируете выполнять продолжительную профессиональную сварку, то редуктор с ротаметром — это ваш выбор. А какие редукторы используете вы при сварке с применением газа? Расскажите об этом в комментариях ниже. Желаем удачи в работе!
[Всего: 0 Средний: 0/5]Давление углекислоты при сварке полуавтоматом на редукторе
Чтобы процесс соединения деталей в единое целое не составлял труда и все получалось с первого раза, перед практическими работами нужно разобраться в теории, как производится сварка полуавтоматом в среде углекислого газа для начинающих.
Рассмотрим основные аспекты и сущность данного метода.
Понятие сварки полуавтоматом в среде СО2
Принцип действия для полуавтоматической сварки в режиме углекислоты очень схож с методом газовой сварки с газом и без. То есть, варить можно двумя способами – использую защитный газ или нет. Подробнее прочесть про этот метод можно здесь.
Сущность рассматриваемого способа заключается в элементарной химии. В сварочную зону под давлением подается углекислый газ (СО2). Сварочная дуга обеспечивает высокую температуру, за счет чего происходит реакция разложения и газ распадается на кислород (О2) и угарный газ (2СО). Процесс распада происходит по формуле:
В результате этой реакции сварочная ванна защищена тремя газами – начальным углекислым газом и конечными продуктами реакции – кислородом и угарным газом
Углекислый газ имеет свойство к окислению с железом и углеродом, находящимся в металле. Чтобы защитить металл изделия от этого процесса, рекомендуется для сварочного аппарата применять проволоку с повышенным уровнем марганца и кремния.
Эти компоненты химически активнее, чем железо, поэтому сначала окисляются они, тем самым принимая на себя «удар» и защищают изделие. Пока в сварочной зоне присутствуют эти два элемента, железо и углерод не будут окисляться. Отходы, то есть оксиды марганца и кремния, которые образуются при воздействии высокой температуры и окислительной реакции представляют собой легкоплавкое соединение, которое всплывает на поверхность сварочной ванны и кристаллизируется в виде шлака. Этот компонент никак не влияет на качество шва.
Для сварки в среде углекислого газа одного стандартного баллона на 25 кг углекислоты хватает на 15 сварочных часов. С учетом реакции из одного килограмма получается почти 500 литров готового газа. При полноценной работе затраты в среднем считаются от 10 до 50 литров в минуту. Но расход зависит от многих факторов – давления, типа сварки, типа шва, применяемого аппарата, погодных условий и так далее.
Такой метод называется сварка tig, то есть, это работы это соединение металлов с помощью электродов в среде защитного газа.
Электрод может быть вольфрамовым или графитовым.
Особенности и режимы данного вида соединений
Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа отлично подходит для новичков. Основной особенностью данного метода является применение обратной полярности постоянного тока. Это позволяет удерживать дугу. Если же наоборот, применить прямую полярность, то увеличивается риск потери дуги, что негативно отразится на качестве спаивания.
Работая на обратной полярности, можно избежать разбрызгивания электрода. Если же нужно наплавить металл, тогда лучше применить прямую, так и КПД будет в 1,5-почти 2 раза выше.
Режимы сварки, которые выставляются в настройках аппарата, зависят от многих факторов. Рассмотрим таблицу, где подробно расписаны возможные варианты настроек, отталкиваясь от толщины металла, из которого сделаны заготовки для сваривания.
Изучая данные из таблицы, можно заметить, что напряжение дуги напрямую зависит от диаметра проволоки и от толщины металла.
При усилении сварочного тока будет усиливаться глубина провара, что необходимо при работе с толстыми металлами. Отталкиваясь от горения дуги, нужно настраивать скорость подачи электродной проволоки, чтобы не терять качество шва.
Характеристика углекислотной сварки
Углекислый газ не имеет никакого вкуса и запаха, также он является бесцветным. В умеренных количествах он не составляет опасности для здоровья и жизни человека, не взрывоопасен. Его плотность 1,98кг/м3, что говорит о том, что он намного тяжелее воздуха (с плотностью 1,2 кг/м3).
В продажу он поступает в железных баллонах по 10, 20 или 40 литров в жидком состоянии и под давлением. Перед сварочным процессом необходимо установить баллон на некоторое время вертикальное положение, чтобы вся влага, которая там есть стекла. После этого газ подается в сварочную зону. Установленный редуктор с регулятором контролирует давление и подачу газа.
Важно: перед приобретением баллона важно уточнить возможность дозаправки.
Сварка в углекислом газе может производиться несколькими видами оборудования для сварки:
- Выпрямитель это такой полуавтомат для с
Клапан двуокиси углерода по лучшей цене — Отличные предложения на клапан двуокиси углерода от глобальных продавцов клапанов двуокиси углерода
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для клапана углекислого газа. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний клапан диоксида углерода вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть клапан углекислого газа на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в клапане углекислого газа и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести углекислый газовый клапан по самой выгодной цене.
Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.Лучший детектор углекислого газа — отличные предложения на детектор углекислого газа от глобальных продавцов детекторов углекислого газа
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для детектора углекислого газа СО2.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот лучший детектор углекислого газа должен в кратчайшие сроки стать одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели детектор углекислого газа на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в детекторе углекислого газа и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.
Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.
Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести углекислый газ со2 детектор по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации.
Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
вызовов, связанных с секвестрацией CO2 и извлечением углеводородов
1. Введение
Глобальные уровни CO 2 в атмосфере неуклонно повышаются с увеличением добычи и использования углеводородов. По оценкам, выбросы CO 2 в США составили примерно 5.5 млрд тонн в 2015 году, это самый большой объем. Антропогенные парниковые газы, такие как двуокись углерода (CO 2 ), считаются одним из основных факторов глобального потепления [1]. Улавливание CO 2 , образующегося на электростанции, путем закачки в нефтяные и газовые резервуары с помощью процесса, называемого улавливанием и хранением углерода (CCS) или «связывание углерода», было предложено в качестве метода сокращения выбросов парниковых газов. Исследования по использованию CO 2 для увеличения нефтеотдачи (EOR) продолжаются с растущим интересом; однако исследования, касающиеся связывания CO 2 на суше для экологических целей, таких как CCS, проводятся относительно недавно.
В результате, фундаментальные темы, представляющие интерес в исследованиях секвестрации, связаны с научными и техническими аспектами, а также с практическими проблемами, такими как экономическая осуществимость, безопасность и максимально возможное количество хранения CO 2 [1]. Таким образом, борьба с выбросами CO 2 с помощью EOR и CCS является приоритетной задачей, ведущей к инновациям в нефтяной промышленности.
Процесс CCS включает закачку значительных количеств атмосферного CO 2 под землю, где при определенных обстоятельствах он может оставаться безопасно изолированным в течение тысяч или миллионов лет.Экономические показатели CCS часто неблагоприятны, особенно потому, что CO 2 , как правило, является расходом, а не потоком доходов, но за счет сочетания конечной цели CCS с методами повышения нефтеотдачи (EOR), используемыми в нефтяной промышленности, существует потенциал что CCS может быть экономичным, а также повысить производительность и эффективность существующих нефтяных ресурсов.
CO 2 EOR обычно включает закачку CO 2 в нефтеносный пласт для снижения вязкости нефти, уменьшения межфазного натяжения между нефтью и водой и увеличения упругой энергии пласта, что обычно приводит к улучшенная добыча нефти.В случае метансодержащих пластов, в первую очередь угольных пластов, закачанный CO 2 имеет гораздо более сильное сродство к пласту, чем метан, что приводит к замене адсорбированного метана адсорбированным CO 2 , что увеличивает добычу метана и, как следствие, при секвестрировании больших объемов CO 2 .
Проекты EOR и CCS представляют собой сложные задачи, требующие глубокого понимания целевого коллектора для увеличения емкости и времени хранения CO 2 , а также добычи углеводородов.Эти темы будут обсуждаться более подробно в этом документе.
1.1. Механизмы улавливания
Одним из основных соображений при подходе к проекту CCS являются различные механизмы, с помощью которых CO 2 может безопасно улавливаться под землей.
Как правило, существует четыре различных механизма улавливания, используемых для связывания CO 2 , каждый из которых по-разному влияет на продолжительность и объем улавливания CO 2 (Рисунок 1).На разной временной стадии эти четыре механизма захвата будут работать вместе.
Структурные / стратиграфические ловушки: Эти типы ловушек образованы тектоническими силами и обычно связаны с физическими барьерами для потока. Примером этого является толстый слой породы с низкой проницаемостью (покрывающей породы), такой как сланец, где, при условии благоприятной структуры, поднимающийся CO 2 окажется в ловушке и начнет накапливаться.
Остаточное улавливание: Эта фаза улавливания начинается, как только вводится CO 2 .Во время закачки CO 2 он вытесняет флюиды, находящиеся внутри пор формации. По мере того как первичный объем CO 2 перемещается вверх, небольшие объемы CO 2 остаются внутри этих крошечных пор из-за капиллярных сил.
Этот механизм иммобилизует CO 2 , потенциально сохраняя его в формации на миллионы лет, как и вытесняемые им жидкости.Улавливание растворимости: Улавливание растворимости означает, что CO 2 абсорбируется или адсорбируется внутри пласта.Абсорбция происходит, когда CO 2 растворяется в пластовом флюиде, а адсорбция происходит, когда CO 2 связывается с поверхностью пласта, как кусок металла, прикрепленный к магниту. После адсорбции CO 2 в текучей среде он будет существовать в виде смеси, которая не будет такой плавучей, как ее газообразная форма, и не будет мигрировать вверх через пласт. Эта смесь будет более плотной, чем окружающие жидкости, и со временем будет перемещаться вниз.
Улавливание минералов: во время закачки этот тип улавливания несущественен.В течение длительного периода после того, как CO 2 растворяется в пластовых флюидах, он начинает реагировать с минералами в окружающем пласте и образовывать твердые карбонатные минералы.
Эти твердые карбонатные минералы будут прикреплены к породам, с которыми они вступили в реакцию, и могут храниться в формации в течение миллионов лет.
Этот механизм иммобилизует CO 2 , потенциально сохраняя его в формации на миллионы лет, как и вытесняемые им жидкости.
Эти твердые карбонатные минералы будут прикреплены к породам, с которыми они вступили в реакцию, и могут храниться в формации в течение миллионов лет.Рис. 1.
Четыре различных механизма улавливания СО2.
В целом, эти улавливающие механизмы предотвращают перемещение диоксида углерода вверх и утечку, увеличивая при этом потенциал накопления CO 2 и безопасность желаемого пласта.Предполагая идеальный механизм улавливания, необходимо также учитывать температурные свойства коллектора. Температура, необходимая для хранения CO 2 под землей, должна быть ниже критической температуры CO 2 , что делает резервуары, подобные резервуарам в бассейне Иллинойса, главными кандидатами. Критическая температура CO 2 составляет 87,7 ° F; естественно, большинство геологических формаций превышают эту температуру из-за геотермического градиента [2].
1.2. Коллекторы песчаника
Коллекторы песчаника были основным источником добычи нефти на раннем этапе развития нефтяной промышленности.
Многие скважины были добыты, а затем заброшены задолго до внедрения методов повышения нефтеотдачи (EOR) и других современных технологий, которые позволили добычу из пластов, которые когда-то считались не более чем препятствиями для потока или геологическими курьезами. В наши дни пласты из песчаника, которые когда-то были рабочей лошадкой нефтяной промышленности, но давно заброшены из-за снижения добычи, могут быть снова переведены в экономически выгодные объемы с помощью методов увеличения нефтеотдачи, таких как закачка CO 2 .Обеспечивая возобновление притока нефти в мир, нуждающийся в энергии, CO 2 EOR в этих старых пластах из песчаника также может играть важную роль в сохранении нашей окружающей среды, поскольку закачанный CO 2 может улавливаться в подземных формациях на тысячи лет. Эти уникальные возможности сопряжены с уникальными проблемами, начиная от значительного анализа коллектора, необходимого для обеспечения безопасного связывания, до инфраструктуры, необходимой для доставки таких значительных количеств CO 2 .
Коллекторы из песчаника особенно примечательны из-за огромного количества скважин, пробуренных в таких пластах, которые добывались на протяжении всей истории нефтяной промышленности и с тех пор были заброшены. Из-за их количества, а также того, сколько времени у нас было на накопление знаний об их поведении и петрофизике, задействованной в их добыче, пласты из песчаника, вероятно, будут играть важную роль в любой крупномасштабной программе CCS.
1.3. Угольные пласты
Другой идеальной средой для хранения CO 2 являются угольные пласты.Обычно используемые для добычи метана угольных пластов или угля на более мелких глубинах, угольные пласты имеют систему двойной пористости, которую можно разделить на систему первичной и вторичной пористости. Поры в угольной матрице образуют первичную пористость, в то время как объем пор многочисленных трещин, пронизывающих угольный пласт, составляет вторичную пористость.
Метан, который является основной целью бурения угольных пластов, сохраняется в угольной матрице посредством адсорбции.
Поскольку CO 2 имеет большее сродство к углю, чем метан, CO 2 является желаемым выбором для повышения извлечения метана, а угольные пласты являются хорошим местом для хранения CO 2 .Угольные пласты заметно отличаются от традиционных углеводородных коллекторов в добыче, а также в механизмах хранения газа. В обычных нефтяных коллекторах CO 2 растворяется в нефти для уменьшения вязкости нефти, в результате чего на поверхности извлекается большое количество CO 2 вместе с добытой нефтью. «Изолированный» CO 2 — это тогда только тот, который растворяется в остаточном масле или улавливается одним из других механизмов улавливания [3].В случае угольных пластов большая часть CO 2 адсорбируется непосредственно на поверхность угольного пласта, обеспечивая более эффективный механизм секвестрации, а также вытесняя метан с поверхности угольного пласта, помогая высвободить остаточный газ. Например, извлечение метана было улучшено с 77 до 95% от исходного газа на пилотной установке Allison CO 2 -ECBM в бассейне Сан-Хуан [4].
Угольные пласты могут вносить значительный вклад в УХУ за счет отличных экономических показателей МУН на основе CO 2 , а также качества их связывания.
1.4. Сланцевые резервуары
По мере развития технологий на протяжении многих лет разведка нефти и газа в нетрадиционных сланцевых резервуарах стала основным направлением деятельности нефтяной промышленности. Горизонтальное бурение и гидроразрыв сланцевых пластов позволили нам раскрыть огромные запасы добычи нефти и газа. Учитывая, что сланцевые пласты имеют чрезвычайно низкую проницаемость (в некоторых случаях — нанодарси), первичная добыча не дает максимально возможного количества нефти из пласта.В большинстве случаев третичная добыча или EOR начинается с закачки газа, такого как диоксид углерода (CO 2 ), вместо заводнения из-за низкой проницаемости сланца и риска реакций между глинами и закачиваемой водой. Во время этого увеличения добычи часть закачанного диоксида углерода будет постоянно храниться в пласте с различными механизмами хранения, в то время как часть будет добываться вместе с потоком нефти и возвращаться обратно в пласт.
УХУ в сланцевых коллекторах часто бывает сложнее, поскольку об их геологии и долгосрочном поведении известно меньше.
Сланцевые коллекторы, вероятно, будут играть важную роль в будущих проектах CCS из-за масштабов многих сланцевых коллекторов, их качества в качестве уплотнения и важности методов увеличения нефтеотдачи в существующих сланцевых месторождениях.
1.5. Карбонатные коллекторы
CO 2 Впервые закачка в карбонатные коллекторы рассматривалась в 1930-х годах, но не стала реальностью до 1964 года на месторождении Mead Strawn, расположенном в Техасе. С тех пор закачка CO 2 зарекомендовала себя как надежная форма повышения нефтеотдачи, с результатами, регулярно совпадающими или превосходящими результаты других методов повышения нефтеотдачи.В примере 1964 года с месторождением Мид Строун добыча нефти была увеличена на 82% по сравнению с результатами стандартного заводнения [5]. Как и многие песчаниковые коллекторы, карбонатные коллекторы имеют долгую историю и, вероятно, будут играть важную роль в будущих проектах CO 2 EOR и CCS.
Hill et al. [6] государственный карбонат CO 2 EOR в настоящее время производит приблизительно 305 000 баррелей во всем мире с ускоряющимися темпами роста. Области, намеченные для проектов по карбонатному CO 2 в Соединенных Штатах, следующие: Луизиана, Мичиган, Миссисипи, Нью-Мексико, Оклахома, Техас и Вайоминг.Добывающие скважины CO 2 предоставляют огромное количество данных о реакции коллектора на наводнение CO 2 по сравнению с проектами с солевыми месторождениями. Аззолина и др. [7] обсуждают, как CO 2 EOR является признанным методом продления срока службы карбонатного коллектора, поддерживающего углеводороды.
Растворенный CO 2 Закачка в карбонатную подземную формацию увеличивает геологическую целостность хранения углерода, избегая зависимости от механизмов захвата. В результате улавливание растворимости будет преобладать до тех пор, пока не произойдет улавливание минералов, которое зависит от породы пласта [56].
Izgec et al. наблюдали, что растворимость накопления CO 2 больше, чем улавливания минералов [1]. Eke et al. В [8] говорится о геологическом хранении CO 2 в карбонатных формациях в течение длительного времени (секвестрация) зависит от вклада нескольких механизмов улавливания CO 2 : физического улавливания в подземной формации, улавливания растворимости, гидродинамического улавливания и улавливания минералов.
2. Существующие области применения
В связи с необходимостью быстрого сокращения выбросов CO 2 , следует серьезно отнестись к разработке CCS, поскольку она может существенно изменить уровни CO в атмосфере 2 .Когда-то считалось, что резервуары нефтяных месторождений не имеют достаточного объема пор, чтобы оказать значительное влияние на выбросы CO 2 , но теперь стало понятно, что для CCS существуют не только огромные объемы пор, доступные для CCS в истощенных основных продуктивных зонах ( MPZ) коллекторов, но также существуют зоны остаточной нефти (ROZ) и переходные зоны (TZ) на месторождениях углеводородов, которые могут быть истощены и использоваться для секвестрации посредством четвертичной добычи.
Традиционно зоны остаточной нефти (РОЗ) считаются нерентабельными к концу их первичной или вторичной фазы добычи из-за их чрезвычайно низкой нефтенасыщенности.Однако Advanced Resources International [9] проанализировала возможность использования CO 2 EOR для извлечения углеводородов из ROZ и определила, что в общей сложности 55 месторождений в Пермском бассейне могут стать экономически выгодными ресурсами ROZ. Моделирование с использованием CO 2 PROPHET, воды и программного обеспечения для прогнозирования наводнений CO 2 , доступного на веб-сайте Министерства энергетики США (DOE), оценило извлекаемую ROZ в 11,9 млрд баррелей из 30,7 млрд баррелей нефти TZ / ROZ на месте в этих пяти месторождениях нефти Пермского бассейна [9].
Использование закачки CO 2 в качестве формы повышения нефтеотдачи не ограничивалось пилотными и исследовательскими испытаниями. По оценке Kinder Morgan, за последние 37 лет 655 миллионов тонн CO 2 было закачано, произведено и переработано обратно в ПНП.
Это в среднем 17,7 млн. Тонн в год, что достаточно, чтобы свести на нет ежегодные выбросы шести угольных электростанций мощностью 500 МВт [10]. Примеры некоторых из этих различных полевых приложений приведены ниже.
2.1. Пермский бассейн
Пермский бассейн в Западном Техасе является одним из крупнейших районов, использующих методы CCS в ROZ и TZ, и в настоящее время здесь проходит крупнейшая в мире операция по увеличению нефтеотдачи (EOR) CO 2 . Большинство РОЗ, созданных в этой области, вызвано боковым смещением гидродинамики и имеют толщину более 300 футов [11]. В то время как реализация наводнений CO 2 не особенно широко распространена из-за ограниченного количества CO 2 , Пермский бассейн имеет свободный доступ к трубопроводу CO 2 из природных запасов в Колорадо и Нью-Мексико.Из шести проектов повышения нефтеотдачи CO 2 , в которых были опубликованы данные о нефтеотдаче пластов из песчаника на побережье Мексиканского залива, коэффициенты извлечения составляют от 15 до 23% от исходной нефти на месте (OOIP) [12].
2.2. Port Neches
A CO 2 Проект закачки CO 2 в Порт-Нечес, в песчанике Техасского залива, начался в сентябре 1993 года. Месторождение ранее подвергалось обводнению, в результате чего остаточная нефтенасыщенность составляла 30%. Целью проекта было добыть дополнительно 10% исходной нефти на месте (OOIP) [13].В последующем документе было зафиксировано, что добыча достигла пика на уровне 500 баррелей нефти в сутки (БНД) (рис. 2), а позже — 800 баррелей в сутки с закачкой CO 2 . OOIP уменьшил с 12 до 7 миллионов баррелей базовых резервуаров (MMSTB) в основном блоке разломов коллектора [14].
Рисунок 2.
График зависимости производства от времени.
2.3. Месторождение Бати Раман
В 1986 году Турецкая нефтяная корпорация начала крупный проект по закачке несмешивающегося CO 2 ; эту тенденцию можно увидеть на Рисунке 3.
Рисунок 3.
Динамика добычи на Рамановском месторождении Бати [15].
2.4. Бассейн Ордос
Оценка нефтяного месторождения Чанцин, бассейн Ордос, Северо-Западный Китай, пришла к выводу, что проведение наводнения CO 2 после заводнения может привести к получению 119 миллионов тонн нефти и секвестрации 273 миллионов тонн CO 2 [16 ]. В 2000 году Международное энергетическое агентство Weyburn по проекту мониторинга и хранения CO 2 провело исследование хранения CO 2 в частично истощенном нефтяном резервуаре и обнаружило, что это 1 доллар США.5 миллиардов, 30-летний коммерческий CO 2 EOR произвел дополнительно 130 миллионов баррелей нефти.
2,5. SECARB
Юго-восточное региональное партнерство по секвестрации углерода (SECARB) [17] провело испытание секвестрации CO 2 в бассейне Black Warrior в Алабаме с 2006 по 2009 год и определило, что более 360 миллионов тонн могут быть изолированы при увеличении запасов метана угольных пластов. более чем на 20%. SECARB установил системы мониторинга в неглубоких скважинах и продолжает мониторинг местного профиля почвы, чтобы определить, происходят ли просачивания в результате пробной закачки 1000 тонн закачанного CO 2 газа, а также для содействия разработке протоколов мониторинга, которые обеспечат безопасную проведение работ по закачке CO 2 .
2.6. Проекты SWP
Юго-западное региональное партнерство по секвестрации углерода (SWP) указывает, что более 2 миллионов метрических тонн из 7 миллионов метрических тонн сохраненных CO 2 в проекте Scurry Area Canyon Reef Operators (SACROC) были растворены в водная фаза. Этот отчет не включает и не сообщает о растворении CO 2 в масле, и поэтому цифры для растворения CO 2 в водной фазе могут быть скомпрометированы. Помимо растворения CO 2 в нефти, присутствие углеводородной фазы может ограничить контакт между закачиваемым CO 2 и водной фазой даже в истощенных карбонатных коллекторах.Таким образом, эта работа улучшит оценки прогнозируемой емкости как в истощенных, так и в добывающих нефтяных коллекторах путем пересмотра и учета растворимости CO 2 в нефтяной фазе.
Кроме того, смачиваемость породы определяет, могут ли гидролизованный CO 2 и образовавшаяся кислота в водной фазе контактировать с поверхностью породы.
Когда порода сильно смочена нефтью, как в большинстве карбонатов, растворение карбоната не может происходить; следовательно, требования к механизму улавливания минерализации не будут выполнены.В этом случае следует пересмотреть текущую оценку емкости хранения CO 2 в нефтяных пластах из-за механизма минерализации. В проекте SACROC нет указания на измерение смачиваемости. Проект SACROC направлен на разработку модели подземного геохимического состава потока, которая включает в себя физику, извлеченную из лабораторных измерений, проводимых в ходе его работы, что значительно расширит объем знаний о карбонатных коллекторах.
2.7. Существующие эксплуатируемые источники CO 2
Большая часть CO 2 , закачиваемых в пласт во время эксплуатации, поступает из естественных резервуаров; однако возникают такие проблемы, как изменение климата, сокращение предложения и большой спрос. Нововведение обеспечивает решение, улавливая CO 2 , ранее выпущенный в атмосферу, и используя его для CO 2 EOR.
В процессе производства произведенный CO 2 улавливается на поверхности и повторно закачивается, таким образом задерживая большую часть закачанного CO 2 в пласте.В Вайоминге заводы по переработке природного газа производят приблизительно 716 триллионов кубических футов CO 2 при закачке 705 триллионов кубических футов [7] в карбонатные пласты. В Мичигане существующий источник CO 2 обеспечивает возможность для карбонатного CO 2 EOR в NPRT; таким образом, Core Energy использует выбросы CO 2 для операций по увеличению нефтеотдачи, разрабатывающих месторождения карбонатных рифов [18]. Эти примеры помогают снизить выбросы, которые в противном случае были бы выброшены в атмосферу.
2.8. Исследования ECBM
Из-за эффективности CO 2 EOR и секвестрации в угольных пластах, многочисленные исследования изучали использование секвестрации CO 2 на месторождениях с увеличенным содержанием метана угольных пластов (ECBM), и существует множество полевых случаев.
Mastalerz et al. [19] изучили секвестрацию CO 2 и ECBM в неразработанных угольных пластах бассейна Иллинойса. Они обнаружили, что приблизительно 271 миллиард тонн CO 2 потенциально могут быть захвачены в бассейне.Более того, они обнаружили, что потенциально 1,6–4,6 миллиарда тонн CO 2 могут быть секвестрированы в углях бассейна Иллинойса и 70–280 миллиардов м3 3 (2,4–9,8 триллиона кубических футов) CH 4 потенциально могут быть извлечены в результате CO 2 Практики ECBM. В документе действительно предлагается учитывать объемную деформацию и разбухание угля, которое вызывает нарушение проницаемости, в любом проекте CCS или CO 2 EOR.
Yu et al. [20] предсказал в 2007 году, что секвестрация CO 2 во всех проектах ECBM (существующих и потенциальных) в Китае может привести к более чем 3.751 Tm 3 дополнительно извлекаемого метана с мощностью по улавливанию CO 2 около 142,67 млрд тонн.
2.9. Емкость сланцевых хранилищ (США и Канада)
Объем доступных хранилищ CO 2 в нефтяных и газовых сланцах в настоящее время неизвестен, но огромные объемы сланцевых пластов указывают на то, что объем хранилищ значительный. Согласно недавнему отчету, в нефтегазовых резервуарах только в Соединенных Штатах и Канаде имеется от 1,85 триллиона до 20,5 триллиона тонн углекислого газа.Эти оценки предполагают наличие для хранения столетий CO 2 .
2.10. Дополнительные возможные места и проекты
Истощенные нефтяные и газовые месторождения в регионе SECARB могут обеспечить хранилище 29,7–34,7 млрд тонн CO 2 с 24 млн баррелей извлеченной нефти [21]. Почти 60% оценочного объема приходится на морские месторождения. Уголь и богатые органическими веществами сланцевые пласты также могут стать значительным местом для хранения из-за высокой абсорбционной способности CO 2 в дополнение к потенциальным приложениям для увеличения нефтеотдачи.
Для третичного угля в Мексиканском заливе, по оценкам, хранится 20–28 миллиардов тонн CO 2 [18].
Потенциальная емкость сланца Барнетт оценивается в 19–27 Гт, в то время как другая формация сланца, сланец Файетвилл, по оценкам, способна улавливать 14–20 Гт CO 2 [18]. В регионе SECARB есть еще много месторождений, которые необходимо оценить на предмет возможности потенциального места хранения и секвестрации CO 2 . В регионе SECARB наблюдается большой годовой выброс CO 2 от угольных электростанций и других электростанций, работающих на ископаемом топливе.По оценкам, в 2008 году было выброшено почти 2,9 [22] миллиарда метрических тонн CO 2 .
Оценка возможного объема секвестрации CO 2 была сделана по принципу «производственного замещения», когда для каждого объема углеводорода используется коэффициент замещения 1: 1 объема CO 2 . При уровне выбросов CO 2 в 2008 г. регион SECARB был способен обеспечить хранение CO 2 в течение не менее 28 лет [18]. Случай с увеличением нефтеотдачи CO 2 и секвестрацией на нефтяном месторождении Bell Creek дает многообещающую оценку извлечения дополнительных 35 [23] миллионов баррелей дополнительной нефти в результате заводнения CO 2 .Текущие планы существуют по строительству 232-мильного трубопровода от газодобывающего завода ConocoPhillips Lost Cabin до месторождения Bell Creek. Это поможет интегрировать крупномасштабное хранилище более 1 миллиона тонн CO 2 в год.
3. Предстоящие улучшения полевых приложений
Kuuskraa, Godec и Dipeitro [24] проанализировали первичные и перспективные технологии следующего поколения с приложениями в секвестрации CO 2 , как показано в таблице 1, и приблизили преимущества этих технологий на образец площади поля, как показано в таблице 2.Примечательно, что, используя свою выборку и оценки, они прогнозируют увеличение экономически извлекаемых ресурсов с 21,4 до 63,3 млрд баррелей.
| Технологии | Внедрение технологий | Использование вспомогательных технологий | |
|---|---|---|---|
| I. Первичные технологии | |||
| 1. | Коллектор с улучшенным расходом | из каналов коллектора с высокой проницаемостью | Характеристика коллектора и MDC |
| 2. | Advance CO 2 дизайн затопления | Realign CO 2 образец затопления; бурение дополнительных скважин для заводнения плохо очищенных зон | Характеристика коллектора и MDC |
| 3. | Улучшенный контроль подвижности | Повышение вязкости вытесняющей воды (WAG) до 2 сП | Повышенная приемистость жидкости |
| Увеличение объемов эффективно используемого CO 2 | Увеличение закачки CO 2 с 1 HCPV до 1.5 HCPV; уменьшить сорм с 0,1 до 0,08 | MDC и повышенная приемистость жидкости | |
| 5. | Почти смешивающийся CO 2 EOR | Нанесите CO 2 EOR на нефтяные резервуары с максимальным давлением в пределах 80% от MMP; уменьшить сорм на основе пластового давления | — |
| II. Включение технологий | |||
| 1. | Надежное определение характеристик коллектора | Расширенный каротаж, сейсмический мониторинг и анализ керна | Важное значение для технологий 1 и 2 |
| 2. | Повышенная приемистость жидкости | Эффективные методы интенсификации притока в призабойную зону | Важное значение для технологий 3 и 4 |
| 3. | Мониторинг, диагностика и контроль (MDC) | Системы мониторинга, диагностики в реальном времени, интеллектуальные скважины и т. д. | Существенно для технологий 1, 2 и 4 |
Таблица 1.
Технологии, используемые в CO следующего поколения 2 EOR [22].
| Ресурсная зона | Экономическая добыча нефти (млрд баррелей) * | Спрос на CO 2 (млрд метрических тонн) | Среднее использование CO 2 mtCO 2 ) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SOA | Следующее поколение | SOA | Следующее поколение | SOA | Следующее поколение | |||||
| Смешиваемое | 19.6 | 60,8 | 8,4 | 15,4 | 2,3 | 3,9 | ||||
| Почти смешиваемый | 1,8 | 2,6 | 0,5 | 0,8 | 3,941 904 904 904 9044 | 63,3 | 8,9 | 16,2 | 2,4 | 3,9 |
Таблица 2.
Результаты CO следующего поколения 9002
* По цене 90 долларов за баррель нефти и 40 долларов за метрическую тонну CO 2 с ставкой доходности 20% (до налогообложения). Результаты составлены на основе моделирования наводнений CO 2 EOR в 1800 нефтеносных пластах в континентальной части США. Данные о характеристиках коллектора взяты из базы данных Big Oil Fields, моделирования проводились с использованием модели струйной трубки PROPHET.
3.1. Одновременная закачка в продуктивные зоны и водоносные горизонты для ECBM
Ahmadi et al.[25] выполнили численное моделирование для исследования разумных сценариев закачки CO 2 , которые были применены к секвестрации CO 2 и ECBM. В их исследовании основной целью было изучение различных методов закачки CO 2 и влияние эксплуатационных факторов на производительность каждого метода с помощью модели численного моделирования. Было сконцентрировано три различных стратегии: закачка растворимого и нерастворимого CO 2 в нижний водоносный горизонт, закачка CO 2 в продуктивную зону и одновременная закачка CO 2 в водоносный горизонт и продуктивную зону.В результате одновременная закачка в водоносный горизонт и продуктивную зону приводит к более высокой конечной нефтеотдаче в схемах повышения нефтеотдачи.
3.2. Модификации сланца CO 2 процессы
Из-за низкой пористости сланца можно пренебречь капиллярными силами. Кроме того, необходимо тщательно учитывать адсорбцию из-за большой удельной площади сланца. Pu и Li [26] предложили новую формулировку, которая включает капиллярную силу и адсорбцию через распределение пор по размерам. В модели адсорбции использовался алгоритм оптимизации локальной плотности.На месторождении Баккен результаты их исследований сократили время выдержки в процессе затяжки CO 2 huff «n» и увеличили конечное извлечение 18% OOIP.
3.2.1. Необходимо учитывать неоднородность сланцев.
Большинство нетрадиционных коллекторов являются неоднородными, что влияет на применение метода затяжки «n». Chen et al. [27] изучали взаимосвязь между неоднородностью коллектора и извлечением CO 2 huff «n» через текущее моделирование на месторождении Elm Coulee в Баккене.Неоднородность глинистых сланцев оказала существенное негативное влияние, снизив конечный коэффициент извлечения скважины.
3.2.2. Крупномасштабные проекты по секвестрации CO 2 в сланце
Крупномасштабные демонстрации, подтверждающие способность и емкость хранения CO 2 в течение очень длительного периода времени в сланце, еще не проводились [28]. По данным Global CCS Institute [29], только 15 крупномасштабных проектов по хранению CO 2 реализуются по всему миру с объемом улавливания CO 2 от 0.От 7 до 7 миллионов тонн в год (млн тонн в год) в таких странах, как Норвегия, Алжир, Канада и США. Сюда не входят более мелкие проекты, которые используют закачку CO 2 и в конечном итоге секвестрируют меньшие объемы, то есть проекты повышения нефтеотдачи CO 2 .
3.2.3. Повышение эффективности очистки CO 2
Чтобы максимизировать эффективность связывания и адсорбции CO 2 в сланцах, важно, чтобы закачиваемый диоксид углерода вступал в контакт с как можно большим объемом коллектора, явление, известное как эффективность очистки .Опять же, было выполнено недостаточно проектов по секвестрации CO 2 в сланцевых пластах, и за ними ведется мониторинг, чтобы показать, какие условия являются наиболее эффективными для удержания диоксида углерода. Увеличение скорости извлечения при закачке CO 2 при определенных условиях можно использовать для оценки оптимальных требований для достижения максимального уровня эффективности вытеснения, но это не обязательно идеальное условие для связывания.
Имеющиеся данные предполагают, что коэффициенты извлечения резко возрастают, когда закачка двуокиси углерода происходит около минимального давления смешивания (MMP), которое составляет около 1500 фунтов на квадратный дюйм [30].ММП может изменяться на несколько процентов в зависимости от пластового давления, проницаемости, неоднородности и геометрии пор.
Одним из преимуществ диоксида углерода является то, что его MMP намного ниже, чем у других газов; следовательно, закачка CO 2 MMP возможна в широком диапазоне пластовых давлений [31]. На уровне около MMP диоксид углерода и масло смешиваются, что приводит к нулевому капиллярному давлению на входе. Это позволяет углекислому газу проникать в заполненные маслом плотные поры сланца и повышать эффективность очистки и хранения с высокой эффективностью вытеснения.Кроме того, необходимое время пропитывания, время, необходимое для того, чтобы нагнетаемый газ пробил и распространился по пласту, по-видимому, оказывает значительное влияние на эффективность вытеснения из-за чрезвычайно низкой проницаемости сланцевых пластов. Более длительные периоды остановки после закачки CO 2 показывают более высокие извлечения нефти, что указывает на большую эффективность вытеснения [28].
3.3. Карбонатный потенциал
В бассейне Южной Суматеры 98 карбонатных нефтяных месторождений представляют 59% от общей первоначальной нефти на месторождении (OOIP) [32].Исследование ранжировало эти резервуары на основе CO 2 EOR и секвестрации.
3.3.1. Проблемы, связанные с карбонатами, представляют собой возможности в CCS
Коллекторы карбонатных углеводородов остаются плохо изученными; В отличие от других мест хранения, карбонаты, вероятно, будут гидрофобными (2/3 карбонатных резервуаров в мире являются нефтесодержащими). Растворение CO 2 в масляной фазе на порядки выше, чем его растворимость в рассоле, как показано на рисунках 4 и 5. В контексте связывания CO 2 в карбонатных гидрофобных хранилищах растворение CO 2 в масляной фазе является благоприятным для длительного хранения CO 2 по сравнению со свободным сверхкритическим хранилищем CO 2 или CO 2 Растворение в рассолах.
Рис. 4.
Зависимость растворения CO2 в олеиновой фазе от давления при 71 ° C [33].
Рисунок 5.
Зависимость растворения СО2 в воде от давления при 65 ° [34].
4. Экономика
Одной из основных проблем, с которыми сталкивается CCS и CO 2 EOR, является стоимость улавливания и доставки CO 2 . Крупномасштабная закачка CO 2 для любых целей может полностью раскрыть свой потенциал только при наличии цепочки поставок и инфраструктуры, а в большинстве мест нет доступа к существующей инфраструктуре CO 2 [16, 35].
Например, в то время как непроницаемые сланцевые барьеры в бассейне Иллинойса являются идеальным барьером для долгосрочной секвестрации CO 2 , отсутствие инфраструктуры доставки CO 2 , несмотря на то, что местные электроэнергетические объекты выбрасывают более 255 [ 20] метрических тонн CO 2 в год, по-прежнему преодолевает весь научный потенциал в этой области. Тот же научный потенциал может позволить низкотемпературным нефтяным коллекторам стать объектами секвестрации и одновременно увеличить местную емкость хранения CO 2 в 20 раз, что повысит нефтеотдачу еще на 6–18% (360–1100 MMSTB) [21].
В одном случае на месторождении Газран затраты на приобретение CO 2 составили примерно 11 долларов за метрическую тонну, а затраты на переработку составили примерно 8 долларов за метрическую тонну [16]. В других регионах, таких как Западный Техас, цены могут достигать 40 долларов за тонну, при этом требуется 18 миллиардов тонн CO 2 , что очень затрудняет начало крупномасштабных проектов CO 2 без надлежащей цепочки поставок. Ghomian et al. [36] подсчитали, что общие затраты на секвестрацию CO 2 находятся в диапазоне от 40 до 60 долларов за тонну хранимого CO 2 , в основном из-за затрат на улавливание и сжатие CO 2 .В тех случаях, когда может быть создана надлежащая инфраструктура CO 2 , транспортировка CO 2 по трубопроводу со скоростью более 10 миллионов тонн CO 2 в год часто стоит менее 1 доллара США за метрическую тонну CO 2 на 100 км, с меньшими расходами, которые стоят вдвое больше [34]. Это говорит о том, что после создания базовой инфраструктуры стоимость улавливания CO 2 станет ограничивающим фактором в проектах CCS и CO 2 EOR.
4.1. Угольный слой
Независимо от того, насколько эффективно работает секвестрация CO 2 ECBM и CO 2 , когда CO 2 легко доступен, нельзя игнорировать экономические проблемы. Робертсон [37] представил экономический анализ секвестрации CO 2 и CO 2 ECBM в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге. Он оценил три производственных сценария (без закачки газа, закачки дымового газа, закачки CO 2 ). Стратегии анализировались с использованием ставки дисконтирования 10% и нормы прибыли на инвестиции.Модель Монте-Карло использовалась для анализа метода закачки CO 2 и среднего значения сценария закачки CO 2 (Рисунок 6). Было обнаружено, что для среднего случая стоимость CO 2 в размере около 4,81 доллара США / Мг (или 4,81 доллара США / метрическая тонна) необходима для поддержания экономической жизнеспособности [35].
Рис. 6.
Распределение и среднее значение затрат на отделение / улавливание CO2, необходимых для получения 10% нормы прибыли [35].
Робертсон также предположил, что отделение CO 2 из дымового газа и закачка его в неразработанные угольные зоны пласта бассейна Паудер-Ривер, хотя в настоящее время неэкономично, может увеличить извлечение метана на 17% и может изолировать более 86000 тонн CO 2 / ac [35].
Экономический анализ 2009 г., проведенный Гонсалесом и др. исследовали эффективность увеличения нефтеотдачи CO 2 и секвестрации на угольных пластах с различными начальными значениями проницаемости и определили, что хранение CO 2 часто было весьма экономичным в скважинах со средней проницаемостью (10 миллиДарси) и высокой проницаемостью (100 миллиДарси). В их исследовании ни один из случаев низкой проницаемости не был экономичным. Следует отметить, что угли высокого ранга (содержащие более высокий уровень углерода) показали самую сильную экономическую эффективность [38].
5. Закачка и секвестрация
В отличие от нефтяной промышленности, где невозможность извлечения закачиваемых ресурсов часто является причиной для беспокойства и дополнительной экономической нагрузки, CCS по своей сути требует постоянного связывания CO 2 в данном коллекторе. Эти противоречивые намерения необходимо будет преодолеть в экономических целях, чтобы CCS и CO 2 EOR стали основными участниками борьбы с изменением климата. Как только эти проблемы будут преодолены, эффективность, с которой CO 2 может быть изолирована в различных формациях, становится важным моментом.
Примеры эффективности секвестрации CO 2 довольно распространены. Ямагути и др. [39] исследовали угольное месторождение Исикари в Японии, где в результате испытания с несколькими скважинами удалось закачать 600 тонн CO 2 , при этом примерно 96% CO 2 успешно адсорбировалось в угольный пласт. Mavor et al. [40] проанализировали проект Исследовательского совета Альберты, который провел пилотные испытания с двумя скважинами, в ходе которых они определили, что увеличение приемистости CO 2 (из-за раздувания и снижения водонасыщенности) позволило преодолеть потери приемистости из-за набухания.Результаты были значительно улучшены за счет сокращения периодов закачки, что позволило адсорбированному газу в угольном пласте завершить набухание, а CO 2 диффундировать по пласту. Эти результаты были подтверждены Wan и Sheng [41], которые определили, что в трещиноватых коллекторах циклическая закачка газа может увеличить нефтеотдачу до 29%, в то время как первичная добыча дает только около 6.5% OOIP [39].
Sheng и Chen [42] сравнили CO 2 и заводнение и смогли достичь превосходных результатов для закачки CO 2 как в случае затопления, так и в сценарии «n» затяжки, с лучшими результатами (производство 32.46% OOIP), возникающие при использовании метода затяжки «n».
5.1. CO 2 EOR в газоконденсатных скважинах
Более высокие плотности CO 2 относительно природного газового конденсата вызывают миграцию CO 2 вниз; с увеличением вязкости CO 2 будет вытеснять углеводородную газовую фазу. CO 2 EOR очень эффективен для нефти из пластов с легкой и средней плотностью, помимо того, что эффективен при извлечении газового конденсата [43]. Растворение CO 2 в масле снижает его межфазное натяжение; это создает шанс для капиллярной силы улучшить извлечение остаточной нефти.Этот аспект сильно зависит от давления и, следовательно, глубины. Свойства истощенных газоконденсатных коллекторов делают их подходящими для восстановления давления и увеличения добычи газа с использованием CO 2 [41].
6. Возможные геомеханические проблемы
EOR через CO 2 секвестрация предоставляет большие возможности для улучшения извлечения углеводородов и снижения парникового эффекта. Тем не менее, у CCS все еще есть проблемы, которые необходимо решить. Исследование истощенного газового коллектора в южной части Северного моря дало представление о секвестрации CO 2 в истощенных коллекторах углеводородов [60].Их секвестрация привела к множеству геомеханических проблем во время бурения, заканчивания и закачки CO 2 .
Эти истощенные резервуары имеют узкое окно веса бурового раствора, которое не приведет к проблемам с резервуаром, и на завершение скважины может повлиять потенциальный обратный поток твердых веществ, когда закачка CO 2 прерывается, когда температура изменяется вблизи ствола скважины может привести к термическому разрушению и реактивации разломов. Секвестрация CO 2 иногда может потребовать бурения дополнительных нагнетательных скважин, что может быть проблемой из-за узкого окна плотности бурового раствора из-за повышенной вероятности обрушения ствола скважины.
Узкое окно веса бурового раствора может сделать практически невозможным избежать выпадения веса бурового раствора за пределы идеального диапазона, что приводит к ряду рисков и увеличению непроизводительного времени и дополнительных затрат. На стадии закачки, если возникают проблемы с подачей CO 2 , приводящие к прерыванию закачки CO 2 , твердые частицы будут стекать обратно в скважину, что приведет к риску разрушения породы или эрозии трубопровода.
Целостность скважины — это достижение удержания жидкости и удержания давления внутри скважины на протяжении всего ее жизненного цикла.Закачка CO 2 может привести к коррозии и разрушению насосно-компрессорных труб, обсадных труб, а также материала цемента и пакера. Самая сложная часть — сохранить колодец герметичным. Секвестрационная скважина CO 2 должна быть спроектирована на более 40 лет непрерывной целостности скважины. Некоторые потенциальные методы защиты целостности скважины включают закачку сверхкритического флюида CO 2 , поскольку он сухой и некоррозионный, защищающий скважину на гораздо более длительный период [44]. Использование сверхкритического CO 2 , к сожалению, увеличивает затраты и может увеличить проблемы с изменениями температуры, которые могут привести к гидравлическому и термическому разрушению породы в околоскважинной области.Этот риск можно уменьшить, поддерживая давление жидкости, которое действует на покрывающий породу, за пределами давления гидроразрыва. Большинство других проблем, связанных с отказом скважины, можно уменьшить, если держать скважину прямой, а не наклонной [60].
6.1. Проблемы с утечками в море
Закачка CO в море 2 для увеличения нефтеотдачи и секвестрации приводит к изменениям и деформациям покрывающих пород, влияя на целостность уплотнения. Разрыв в покрывающей породе может привести к сильному выбросу CO 2 из коллектора и, в конечном итоге, с морского дна.При оценке долговременной целостности покрывающих пород важно учитывать внутренние свойства покрывающих пород, химические условия на границе пласт / покрывающие породы и возмущения давления, вызванные закачкой [61].
Свойства покрывающих пород, которые следует искать, — это нормальная жесткость трещин, объемная концентрация и карбонатообразующие катионы. Улучшение или деградация покровного камня связано с уменьшением и расширением апертур микротрещин. Во время процесса закачки происходит первоначальное улавливание минералов, что может иметь значительное влияние на поддержание начальной приемистости CO 2 и может очерчивать и частично самоуплотняться границы шлейфа, а также снижать проницаемость покрывающих пород.Многие процессы миграции и поглощения CO 2 в солевых водоносных горизонтах в равной степени применимы к увеличению нефтеотдачи CO 2 после наводнения в сланцевых пластах, смоченных водой и нефтью [21]. Емкость накопителя CO 2 обратно пропорциональна проницаемости коллектора, которая в сценариях чистой секвестрации с высоким давлением нагнетания выигрывает от увеличенного накопления и отсроченной миграции, обеспечивая бескомпромиссные характеристики покрышки.
Закачка также может привести к давлению, превышающему давление естественного гидроразрыва пласта, что приведет к реактивации разлома или к гидро- и термическому гидроразрыву породы-коллектора.Это создает потенциальную трещину в покрышке, которая предотвращает миграцию CO 2 на поверхность или поток в соседний пласт [60]. Закачка сопровождается изменением температуры пласта, что приводит к расширению и сжатию материалов и, в конечном итоге, к изменениям полевых напряжений, что создает риск нарушения
.