Δευτερογενής εκμετάλλευση κοιτασμάτων υδρογονανθράκων με την μέθοδο εισπίεσης αερίου και εισπίεσης CO 2

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Δευτερογενής εκμετάλλευση κοιτασμάτων υδρογονανθράκων με την μέθοδο εισπίεσης αερίου και εισπίεσης CO 2 ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΑ ΚΑΒΑΛΑ 2014

2 ΕΓΚΡΙΝΕΤΑΙ Η ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ Δρ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΑ

3

4 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Δευτερογενής εκμετάλλευση κοιτασμάτων υδρογονανθράκων με την μέθοδο εισπίεσης αερίου και εισπίεσης CO 2 ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΑ ΚΑΒΑΛΑ 2014

5 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 2012 Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία και τα συμπεράσματά της σε οποιαδήποτε μορφή αποτελούν συνιδιοκτησία του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου του ΤΕΙ Καβάλας και του φοιτητή. Οι προαναφερόμενοι διατηρούν το δικαίωμα ανεξάρτητης χρήσης και αναπαραγωγής (τμηματικά ή συνολικά) για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναφέρεται ο τίτλος, ο συγγραφέας, ο επιβλέπων και το εν λόγω τμήμα του ΤΕΙ Καβάλας. Η έγκριση της παρούσας Πτυχιακής Εργασίας από το Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου δεν υποδηλώνει απαραιτήτως και αποδοχή των απόψεων του συγγραφέα εκ μέρους του Τμήματος Ο υποφαινόμενος δηλώνω υπεύθυνα ότι η παρούσα Πτυχιακή Εργασία είναι εξ ολοκλήρου δικό μου έργο και συγγράφηκε ειδικά για τις απαιτήσεις του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου. Δηλώνω υπεύθυνα ότι κατά τη συγγραφή ακολούθησα την πρέπουσα ακαδημαϊκή δεοντολογία αποφυγής λογοκλοπής. Έχω επίσης αποφύγει οποιαδήποτε ενέργεια που συνιστά παράπτωμα λογοκλοπής. Γνωρίζω ότι η λογοκλοπή μπορεί να επισύρει ποινή ανάκλησης του πτυχίου μου. Υπογραφή ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι βασικές μέθοδοι εκμετάλλευσης κοιτασμάτων υδρογονανθράκων χωρίζονται σε πρωτογενή, σε δευτερογενή παραγωγή και σε τριτογενή παραγωγή. Κατά το στάδιο της πρωτογενούς ανάκτησης σε ταμιευτήρες α. πετρελαίου, το οποίο μπορεί να ανακτηθεί από τους πόρους του αποταμιευμένου πετρώματος, χρησιμοποιείται μόνο η εσωτερική ενέργεια του συστήματος. Η φυσική ενέργεια του κοιτάσματος, κατά την εκμετάλλευση του, επιδρά με ελαστική ενέργεια, με ενέργεια βαρύτητας και με ενέργεια εξόδου αερίων από το διάλυμα, ενώ ο μηχανισμό εκτόπισης των ρευστών γίνεται κινούμενα με τη βοή-θεια νερού, με ελεύθερο αέριο ή σκούφο αερίων, με διαλυμένα αέρια ή με τη γήινη βαρύτητα. Η δευτερογενής παραγωγή χρησιμοποιείται με τη φυσική ενέργεια εξάντλησης των κοιτασμάτων μέσα στον ταμιευτήρα. Ωστόσο, υπάρχουν παράγοντες που την επηρεάζουν. Οι παράγοντες αυτοί είναι ο λόγος κινητικότητας, η κλίση του ταμιευτήρα, η ενιαιότητα και η γεωμετρία του ταμιευτήρα, η ανομοιογένεια του ταμιευτήρα, τα φαινόμενα που συνδέονται με τον ρυθμό παραγωγής, η τοποθέτηση και τη διάταξη των γεωτρήσεων, η μέθοδος έγχυσης νερού και η μέθοδος έγχυσης αερίων. Η τριτογενής παραγωγή χρησιμοποιείται αν μετά το πέρας της δευτερογενούς υπάρχουν ακόμα απολήψιμα αποθέματα υδρογονανθράκων. Οι μέθοδοι επαύξησης της απόληψης υδρογονανθράκων μπορούν να χωριστούν στις θερμικές μεθόδους, όπως είναι η κυκλική έγχυση ατμού, η έγχυση ατμού και η υπόγεια καύση, και στις μεθόδους έγχυσης διαφόρων ρευστών, όπως είναι η έγχυση καυστικών διαλυμάτων και η έγχυση πολυμερών. Δύο από τις πιο γνωστές μεθόδους εκμετάλλευσης κοιτασμάτων α. πετρελαίου είναι η μέθοδος εισπίεσης CO 2 και η μέθοδος εισπίεσης αερίων. Η πρώτη μέθοδος χρησιμοποιείται όταν η πίεση που υπάρχει στον ταμιευτήρα έχει εξαντληθεί, ενώ οι παράγοντες που την επηρεάζουν είναι η πυκνότητα του α. πετρελαίου, η πίεση του ταμιευτήρα, το βάθος του ταμιευτήρα, οι ρωγματώσεις, ο κορεσμός σε αέριο, το ιξώδες του α. πετρελαίου, το πάχος του ταμιευτήρα, η κλίση του ταμιευτήρα και η καταβύθιση ασφαλτικών. Το έργο WEYBURN έγχυσης και αποθήκευσης CO 2, κρίνεται το καταλληλότερο, καθώς ο ταμιευτήρας είναι συνεχής, το παραγόμενο πετρέλαιο διογκώνεται με την προσθήκη CO 2 και έχουμε την ελάχιστη πίεση ανάμιξης στη θερμοκρασία του ταμιευτήρα. Η μέθοδος εισπίεσης υδρογονανθράκων, έχει σαν στόχο την αύξηση της απόδοσης της εκτόπισης, ενώ οι παράγοντες που την επηρεάζουν είναι η θερμοκρασία, η πυκνότητα του α. πετρελαίου, το βάθος του ταμιευτήρα, η πίεση του κοιτάσματος, το ιξώδες του α. πετρελαίου και η ο- ριζόντια διαπερατότητα. Υπάρχει και η μέθοδος εισπίεσης αδρανών αερίων, η οποία ε-

7 ξαρτάται από τη διαπερατότητα, το αέριο κάλυμμα, τη πυκνότητα και τη σύσταση του πετρελαίου και το βάθος του κοιτάσματος. Η μεταφορά του διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να γίνει με αγωγούς, είτε στην ξηρά είτε στην θάλασσα, και η αποθήκευση του γίνεται σε ενεργούς ταμιευτήρες πετρελαίου ή σε κενούς ταμιευτήρες α. πετρελαίου ή σε κοιτάσματα μη εξορυγμένου γαιάνθρακα. ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: Μέθοδοι Εκμετάλλευσης Κοιτασμάτων Υδρογονανθράκων ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: πρωτογενής παραγωγή, δευτερογενής παραγωγή, τριτογενής παραγωγή, αργό πετρέλαιο, μέθοδος ισοζυγίου ύλης.

8 ABSTRACT The basic methods to extract hydrocarbons divided into primary, in secondary production and tertiary production. At the primary stage a recovery in oil reservoirs, which can be retrieved from resources stored rock, only the internal energy of the system. The natural energy of the deposit, in the exploitation of, interfere with elastic energy to gravitational energy and energy output gas from the solution, while the mechanism of displacing fluid with the help of water drive, with external gas drive or gas cap expansion drive, with solution or internal gas drive or by gravity drive. Secondary production is used in the natural energy sources exhausted into the reservoir. However, there are factors that influence it. These factors are the mobility ratio, the slope of the reservoir, the continuity and the geometry of the reservoir heterogeneity of the reservoir, the phenomena associated with the production rate, placement and layout of drilling, the method of water injection and method of gases injection. Tertiary production if used after the secondary yet abstract hydrocarbon reserves. Methods for enhancing the extraction of hydrocarbons can be divided into thermal processes, such as cyclic steam injection, steam injection and in situ combustion, and methods of various infusion fluids such as caustic injection and infusion polymers. Two of the most known methods to extract oil CO 2 carbonation process and the process gas injector. The first method is used when the pressure existing in the reservoir is exhausted, and the factors that affect the density of a oil, the pressure of the reservoir, the depth of the reservoir, the cracks, gas saturation, the viscosity of a. petroleum, the thickness of the reservoir, the slope of reservoir sedimentation and asphalt. The project WEYBURN injection and storage CO 2, considered the most appropriate, as the reservoir is constant, the resulting oil expands with the addition of CO 2 and have minimal pressure mixing temperature of the reservoir. The method injector hydrocarbons, aims to increase the efficiency of the displacement, whereas the factors that affect the temperature, the density of oil, the depth of the reservoir, the pressure of the formation, the oil viscosity and the horizontal permeability. There is also the method of inert gas injector, which depends on the permeability of the gas cap, the density and composition of the oil and the depth of the deposit.

9 The transfer of carbon dioxide can be done by pipeline, either on land or at sea, and the store is in active oil reservoirs or in empty reservoirs or a petroleum deposits in non- mined coal. SUBJECT AREA: Methods of Οperating Hydrocarbon Deposits KEYWORDS: primary production, secondary production, tertiary production ( Enhanced Oil Recovery-ΕΟR), crude oil, material balance method

10

11 Στην διαβιώ μάθηση...

12 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για τη διεκπεραίωση της παρούσας πτυχιακής εργασίας, θα ήθελα να ευχαριστήσω την καθηγήτρια Μαρία Παπαδοπούλου που με βοήθησε στην υλοποίηση την πτυχιακής εργασίας, καθώς και τους γονείς και φίλους για την στήριξη που μου παρείχαν.

13 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩN ΓΕΝΙΚΑ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ Η ΦΥΣΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΩΝ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΜΕΘΟΔΟΣ ΙΣΟΖΥΓΟΥ ΥΛΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΒΟΗΘΕΙΑ ΝΕΡΟΥ ( WATER DRIVE) ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΑΕΡΙΟ Ή ΣΚΟΥΦΟ ΑΕΡΙΩΝ ( EXTERNAL GAS OR GAS CAP EXPANSION DRIVE ) ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΑ ΔΙΑΛΥΜΕΝΑ ΑΕΡΙΑ (SOLUTION INTERNAL GAS DRIVE) ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΓΗΙΝΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ (GRAVITY DRIVE) ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ( SECONDARY PRODUTION) ΠΑΡΑΓΩΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝH ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΛΟΓΟΣ ΚΙΝΗΤΗΚΟΤΗΤΑΣ ( MOBILITY RATIO ) ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ ΕΝΙΑΙΟΤΗΤΑ ( CONTINUITY ) ΤΟΥ ΤΑΜΙΕΤΗΡΑ ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΑ (HETEROGENIETY) ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΟΝ ΡΥΘΜΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΓΧΥΣΗΣ ΝΕΡΟΥ(WATER INJECTION,WATER FLOODING)...34

14 1.3.3 ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΓΧΥΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ( CO 2, CH 4 ) ΤΡΙΤΟΓΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ (TERTIARY PRODUCTION) Ή ΕΠΑΥΞΗΜΕΝΗ ΑΠΟΛΗΨΗ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ (ENHANCED OIL RECOVERY-ΕΟR) ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΥΚΛΙΚΗ ΕΓΧΥΣΗ ΑΤΜΟΥ( CYCLIC STEAM STIMULATION ) ΕΓΧΥΣΗ ΑΤΜΟΥ( STEAM FLOODING ) ΥΠΟΓΕΙΑ ΚΑΥΣΗ ( IN SITU COMBUSTION ) ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΓΧΥΣΗΣ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΕΓΧΥΣΗ ΚΑΥΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ( CHEMICAL FLOODING ) ΕΓΧΥΣΗ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ( POLYMER FLOODING ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΤΟΥ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΘΟΔΟ ΕΙΣΠΙΕΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ΚΑΙ CO ΓΕΝΙΚΑ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΚΜΕΤΑΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΜΕ ΕΙΣΠΙΕΣΗ CO ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (CO 2 ) ΕΡΓΟ ΕΓΧΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ CO 2 WEYBURN ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΟΥ WEYBURN ΛΟΓΟΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑΣ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑΣ WEYBURN ΤΡΟΠΟΙ ΣΥΛΛΗΨΗΣ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ( CO 2 ) ΠΑΓΗΔΕΥΣΗ ( SEQUESTRATION ) ΔΙΟΞΕΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ( CO 2 ) ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ( CO 2 ) AΠΟΘΗΚΕΥΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΤΡΟΠΟΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΤΟΥ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ( CO 2 ) ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΕΝΕΡΓΟΥΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΚΕΝΟΥΣ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ/ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ-ΑΛΑΤΟΥΧΟΥΣ ΥΔΡΟΦΟΡΟΥΣ ΟΡΙΖΟΝΤΕΣ ΜΕΓΑΛΟΥ ΒΑΘΟΥΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΣΕ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΜΗ ΕΞΟΡΥΓΜΕΝΟΥ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΑ ( ECBMR ). 60

15 2.4 ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ( CO 2 ) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΠΟ ΑΓΩΓΟΥΣ ΚΟΣΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΑΠΟ ΑΓΩΓΟΥΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΑΠΟ ΘΑΛΑΣΣΑ ΕΠΑΝΕΓΧΥΣΗ ΑΕΡΙΟΥ ( GAS REΙΝJECTION ) ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΙΣΠΙΕΣΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΙΣΠΙΕΣΗΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ ΟΡΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ΑΡΚΤΙΚΟΛΕΞΑ ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ... 73

16 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1: Οριζόντια διάταξη σάρωσης της γεώτρησης. [3] Σχήμα 1.2: Διάταξη ταμιευτήρων υπό κλίση. [3]... 34

17

18 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Εικόνα 1.1: Κοιτάσματα κινούμενα με την βοήθεια του νερού. [6] 27 Εικόνα 1.2: Κοιτάσματα κινούμενα με σκούφο αερίων στα αντίστοιχα στάδια της a) αναζήτησης εφεύρεσης και b) της άντλησης. [11] 28 Εικόνα 1.3: Κίνηση μηχανισμού διαλυμένων αερίων για την άντληση κοιτάσματος σε τομή. [12] 29 Εικόνα 1.4: Μηχανισμός άντλησης μέσω γήινης βαρύτητας. [13].30 Εικόνα1.5: Κλίση του ταμιευτρα.[3] 31 Εικόνα 1.6: Σχηματιζόμενος κώνος του αερίου. [3].32 Εικόνα 1.7: Μέθοδος έγχυσης νερού, κοιτάσματος.35 Εικόνα 1.8: Μέθοδος έγχυσης αερίου (CO 2 ) [15]...37 Εικόνα 1.9: Στάδια εκμετάλλευσης κοιτασμάτων πετρελαίου. [5] Εικόνα 1.10: Κυκλική έγχυση με ατμό [5]. 39 Εικόνα 1.11: Έγχυση ατμού [5]..40 Εικόνα 1.12: Τα οκτώ στάδια της υπόγειας καύσης [5]..43 Εικόνα 1.13: Έγχυση καυστικών διαλυμάτων..44 Εικόνα 1.14 : Έγχυση πολυμερών. 45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Εικόνα 2.1 : Μέθοδος εισπίεσης CO 2. [5]. 47 Εικόνα 2.2 : Υπόγεια και γεωλογική απομόνωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα μιας μονάδας με καύση άνθρακα. [17] Εικόνα 2.3: Διασυνοριακή μεταφορά CO 2 από ΗΠΑ στον Καναδά [7] Εικόνα 2.4: Γεωλογικά χαρακτηριστικά του έργου Weyburn. [7]...52 Εικόνα 2.5: Αποθήκευση γεωλογικών τοποθεσιών, υπόγειας αποθήκευσης CO 2 [10].58 Εικόνα 2.6: Βελτιωμένη ανάκτηση πετρελαίου με τη χρήση CO 2 [10]..59 Εικόνα 2.7: Eισαγωγή CO 2 σε αλατούχο υδροφόρο ορίζοντα μεγάλου βάθους [10].60 Εικόνα 2.8: Η τεχνολογία χρήσης CO 2 στο ECBMR [10] 61 Εικόνα 2.9: Αγωγός μεταφοράς φυσικού αερίου. [8]...62 Εικόνα 2.10: Μεταφορά κα αποθήκευση CO 2 στην θάλασσα. [9].64 Εικόνα 2.11: Επανέγχυση Αερίου..65 Εικόνα 2.12: Εισπίεση αδρανούς αερίου[5]

19

20 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1: Χωρητικότητα γεωλογικών ταμιευτήρων αποθήκευσης CO 2 σε Gt [10]..58

21 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στην παρούσα εργασία, θα ασχοληθούμε με τη δευτερογενή εκμετάλλευση κοιτασμάτων υδρογονανθράκων, καθώς και τις κυριότερες μεθόδους εκμετάλλευσης. Επιπλέον, θα αναφερθούμε στους τρόπους μεταφοράς του διοξειδίου του άνθρακα, αλλά και στους τρόπους αποθήκευσής του

22 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Οι βασικοί μέθοδοι εκμετάλλευσης κοιτασμάτων υδρογονανθράκων έχουν την δυνατότητα μετατόπισης τους μέσω του σχηματισμού προς τις γεωτρήσεις παραγωγής, και η μετατόπιση αυτή προϋποθέτει την ύπαρξη διαφοράς πίεσης μεταξύ του ταμιευτήρα και του πυθμένα της γεώτρησης, γεγονός που ισοδυναμεί με την κατανάλωση από το παραγόμενο ρευστό ενέργειας. Ανάλογα με την προέλευση της ενέργειας αυτής, διακρίνονται τα παρακάτω στάδια ανάκτησης : 1. Πρωτογενής ή φυσική παραγωγή ( primary production ) : όπου η απόληψη του κοιτάσματος υπεισέρχεται με την πίεση του κοιτάσματος ως κινητήρια δύναμη για να ωθήσει τα ρευστά του κοιτάσματος προς τις παραγωγικές γεωτρήσεις. Το κοίτασμα συχνά υποβοηθιέται μέσω έγχυσης ρευστών, τα οποία σπάνε τους δεσμούς των υδρογονανθράκων του φέροντος σχηματισμού για να βελτιώσουν τη ροή του α. πετρελαίου και του φυσικού αεριού από το κοίτασμα προς τις γεωτρήσεις παραγωγής. Όταν η πίεση του κοιτάσματος μειωθεί, χρησιμοποιούνται άλλες τεχνικές, όπως η μέθοδος της τεχνητής ανάβλυσης (gas lift). Με την πρωτογενή ανάκτηση ανακτάται το 10-15% του συνολικού α. πετρελαίου που υπάρχει στο κοίτασμα. 2. Δευτερογενής παραγωγή ( secondary production ) : όπου η απόληψη στο σύστημα υπεισέρχεται μέσω εισπίεσης του ρευστού στον ταμιευτήρα. Οι δύο βασικές μέθοδοι δευτερογενούς παραγωγής είναι η εισπίεση νερού (water flooding) και η εισπίεση αερίου. Κατά τη δευτερογενή παραγωγή δεν παρατηρείται φυσικοχημική αλληλεπίδραση μεταξύ εισπιεζόμενου ρευστού και υδρογονανθράκων, και ανακτάται το 10-20% του συνολικού α.πετρελαίου που υπάρχει στο κοίτασμα. 3. Τριτογενής παραγωγή ( tertiary production ) ή επαυξημένη απόληψη πετρελαίου ( Enhanced Oil Recovery - ΕΟR ) : Το στάδιο αυτό της παραγωγής σχετίζεται με την ποσότητα υδρογονανθράκων που έχει απομείνει παγιδευμένη στους πόρους του ταμιευτήρα μετά την ολοκλήρωση των συμβατικών σταδίων ανάκτησης (πρωτογενούς και δευτερογενούς παραγωγής). Κατά την τριτογενή παραγωγή χρησιμοποιούνται ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -22- Έτος :2014

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ μέθοδοι εκ των οποίων κάποιες αφορούν τη βελτίωση των ρεολογικών ιδιοτήτων των υδρογονανθράκων (π.χ. θερμικές μέθοδοι σε ταμιευτήρες α. πετρελαίου υψηλού ιξώδους) ενώ άλλες βασίζονται στη μεταβολή των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των ρευστών του ταμιευτήρα (π.χ. εισπίεση αναμίξιμου αερίου, χημικών, πολυμερών κλπ). Με την χρήση της τριτογενής παραγωγής ανακτάται το 10-50% του συνολικού α. πετρελαίου που υπάρχει στο κοίτασμα.[1] 1.2 ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ Ή ΦΥΣΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Ο μηχανισμός απόληψης στο στάδιο της πρωτογενούς παραγωγής σε ταμιευτήρες α. πετρελαίου χρησιμοποιείτε μόνο η εσωτερική ενέργεια του συστήματος χωρίς εξωτερικές παρεμβάσεις ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΩΝ Α. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ Το α. πετρέλαιο μπορεί να ανακτηθεί από τους πόρους του αποταμιευτήριου πετρώματος είτε λόγω της εκτόνωσης των αέριων του ταμιευτήρα, είτε όταν ο όγκος που αρχικά καταλαμβάνει το α. πετρέλαιο, καταληφθεί από άλλο ρευστό. Κατά την ανάκτηση α. πετρελαίου από τον ταμιευτήρα έχουμε πτώση πίεσης. Η πτώση πίεσης αυτή συνοδεύεται από κάποια ή όλα από τα παρακάτω φαινόμενα: Εκτόνωση του ελεύθερου αερίου Εκτόνωση του εναπομείναντος στον ταμιευτήρα α. πετρελαίου και απελευθέρωσηεκτόνωση του διαλυμένου αερίου Εκτόνωση του ενδογενούς νερού Συμπίεση του όγκου των πόρων του πετρώματος Εισροή όγκου νερού Παραγωγή όγκου α. πετρελαίου Παραγωγή όγκου αερίου Παραγωγή όγκου νερού Η συμπιεστότητα του πετρώματος, τόσο του α. πετρελαίου όσο και του ενδογενούς νερού είναι συνήθως σχετικά μικρή, έτσι ώστε η έναρξη της παραγωγής να έχει ως αποτέλεσμα την ταχύτατη πτώση της πίεσης στο σημείο φυσαλίδας, εφόσον βέβαια δεν υ- πάρχει υδροφόρος ορίζοντας ώστε να συγκρατηθεί η πτώση πίεσης στη ζώνη του α. πετρελαίου. Η φυσική ενέργεια του κοιτάσματος κατά την διάρκεια εκμετάλλευσης του κοιτάσματος επιδρά με τις παρακάτω ενεργειακές μορφές : Ελαστική ενέργεια Ενέργεια βαρύτητας Ενέργεια εξόδου των αέριων από το διάλυμα ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

24 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Ο μηχανισμός εκτόπισης των ρευστών από το κοίτασμα γίνετε με τους παρακάτω τρόπους 1. Κινούμενα με την βοήθεια νερού (water drive) 2. Κινούμενα με ελεύθερο αέριο ή σκούφο αεριών (external gas drive or gas cap expansion drive) 3. Κινούμενα με τα διαλυμένα αέρια (solution or internal gas drive) 4. Κινούμενα από τη γήινη βαρύτητα (gravity drive) Η παράλληλη δράση δύων ή και τριών μηχανισμών οδηγεί σε συνδυασμένο μηχανισμό παραγωγής ( combination drive ) [2] ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΟΘΕΜΑΤΟΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ Οι υπάρχοντες μέθοδοι υπολογισμού αποθεμάτων των υδρογονανθράκων κατά Arps είναι : 1) Στατικές 1. Ογκομετρική 2) Δυναμική 2. Ισοζυγίου ύλης 3. Καμπύλες ύφεσης 4. Καμπύλες σταθεροποίησης της πίεσης [2] ΜΕΘΟΔΟΣ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΥΛΗΣ Η μέθοδος αυτή θεώρει ότι η διαδικασία εκμετάλλευσης στα κοιτάσματα πετρελαίου είναι ισόθερμη. Για να γίνει ο καθορισμός των εξισώσεων ισοζυγίου της ύλης υποθέτουμε ότι στο κοίτασμα υπάρχει μια ομοιόμορφη κατάσταση, έτσι οι ιδιότητες των ρευστών υπολογίζονται σε μια μέση τιμή που καταγράφετε την στιγμή που γίνετε ο υπολογισμός. Για τα αέρια του κοιτάσματος η εξίσωση του ισοζυγίου είναι : Αρχική ποσότητα αερίου = Αντληθέντα αέρια + Ελεύθερα αέρια κοιτάσματος + Διαλυμένα στο α. πετρέλαιο αέρια ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -24- Έτος :2014

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ Για ένα κοίτασμα πετρελαίου με μικτή μορφή ενέργειας η εξίσωση είναι : N B oi n + N R B gi = ΔN R p N B oi n (N ΔN) (B oi Bo) + ΔN B oi (W e W p ) gi B g B go Όπου : N : Αρχικό απόθεμα α. πετρελαίου (ογκομετρικό) σε στάνταρ συνθήκες ΔN : Συνολική ποσότητα αντληθέντος α. πετρελαίου μέχρι τον υπολογισμό R S : Λόγος διαλύματος στην μέση πίεση κοιτάσματος (P) R si : Λόγος διαλύματος στην πίεση κορεσμού R p : Λόγος αερίου-α. πετρελαίου τη στιγμή υπολογισμού (Ρ) Β Ο : Συντελεστής όγκου α. πετρελαίου τη στιγμή υπολογισμού (Ρ) B oi : Συντελεστής όγκου α. πετρελαίου στη πίεση κορεσμού B g : Συντελεστής όγκου αερίων στη πίεση Ρ Β gi : Συντελεστής μεταβολής όγκου του αερίου στις αρχικές συνθήκες του ταμιευτήρα B go : Συντελεστής όγκου αερίων στην πίεση Ρsat W e : Νερό που εισέρχεται στην παραγωγική ζώνη από Ρsat μέχρι Ρ W p : Αντληθέν νερό n= Q B gi N B oi G : απόθεμα αερίων στο σκούφο αερίων (αρχικό) U : διφασικός συντελεστής όγκου στη πίεση Ρ Στην περίπτωση που δεν υπάρχει η ενέργεια νερού η σχέση είναι : (1.1) (N ΔN) R Ν = ΔN [u+(r P R si ) B g ] u B oi + n B oi B gi (B g B gi ) (1.2) Στην περίπτωση που δεν υπάρχει σκούφος αερίων η σχέση είναι : N = ΔN [u+ (R p R si ) B g ] u B oi (1.3) ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

26 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Σε ένα κοίτασμα αερίων με μικτή ενέργεια νερό+ διαστολή αερίων ο όγκος αερίων είναι : G = G p B g (W e W p B w ) ( B g B gi 1) (1.4) Σε ένα κοίτασμα χωρίς νερό είναι : G = G p B g ( B g B gi 1) (1.5) Όπου : G : Απόθεμα αερίων G P : Ποσότητα αντληθέντος αερίου Αφού εξετάσαμε τον υπολογισμό των αποθεμάτων και πιο συγκεκριμένα την μέθοδο ισοζυγίου ύλης, παρακάτω θα αναφερθούμε στους τύπους κοιτασμάτων πετρελαίου. [2] ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΒΟΗΘΕΙΑ ΝΕΡΟΥ (WATER DRIVE) Σε αυτή την περίπτωση το κοίτασμα α. πετρελαίου ρέει μέσα στον παραγωγικό ορίζοντα ωθούμενο από το νερό που υπάρχει στο κάτω μέρος του κοιτάσματος. Θα πρέπει να τονιστεί ότι η ελαστικότητα του νερού είναι μικρή, αλλά σε πολλά κοιτάσματα ο όγκος της υδροφόρου ζώνης είναι πολύ μεγαλύτερος του όγκου α. πετρελαίου με απότοκο οι ελαστικές δυνάμεις που αναπτύσσονται να είναι τεράστιες. Στα κλειστά κοιτάσματα ο συντελεστής απόληψης κυμαίνεται στο 10-15% και η παροχή αερίων του κοιτάσματος είναι πού μικρή ενώ παρουσιάζεται συνεχή πτώση πίεσης. Όταν η υδροφόρος ζώνη ε- νός κοιτάσματος επικοινωνεί με την επιφάνεια την κίνηση την δημιουργεί το βάρος του νερού (ενεργειακή βαρύτητα). Στα κοιτάσματα αυτά ο συντελεστής απόληψης (recovery factor) φτάνει το 25% και η πίεση του κοιτάσματος όταν η παραγωγή τελειώσει είναι ί- δια με την αρχική πίεση. Σε αυτή την περίπτωση κοιτασμάτων ο δείκτης παραγωγής ( Production Index-ΡΙ ) παραμένει σταθερός και η ποσότητα των αερίων που αντλείται δεν είναι μεγάλη και παραμένει σταθεροί κατά την διάρκεια απόληψης του κοιτάσματος. [2] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -26- Έτος :2014

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ Εικόνα 1.1: Κοιτάσματα κινούμενα με την βοήθεια του νερού. [6] ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΑΕΡΙΟ Η ΣΚΟΥΦΟ ΑΕΡΙΩΝ (EXTERNAL GAS DRIVE Ή GAS CAP EXPANSION DRIVE) Σε αυτή την περίπτωση κοιτάσματος η παρουσία υπερκείμενου αερίου (σκούφος αερίων, gas cap) δημιουργεί μείωση της πτώσης πίεσης στον ταμιευτήρα κατά την έναρξη της απόληψης του κοιτάσματος. Όταν το α. πετρέλαιο είναι κορεσμένο σε αέριο, η πίεση στην επαφή αερίου-νερού θα είναι εξ ορισμού η πίεση σημείου φυσαλίδας. Η απόληψη του α. πετρελαίου από έναν τέτοιο ταμιευτήρα εξαρτάται από τη διατήρηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερων ποσοτήτων αερίου στον ταμιευτήρα, που θα λειτουργούν ως παροχής ενέργειας λόγω εκτόνωσης των αερίων. Ιδιαίτερη σημασία έχει η σωστή επιλογή της θέσης των παραγωγικών γεωτρήσεων. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του σκούφου αερίων τόσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής απόληψης στο κοίτασμα. Το ιξώδες όπως και κάθετη η διαπερατότητα του α. πετρελαίου είναι παράγοντες που ε- πηρεάζουν την απόδοση εκτόπισης του α. πετρελαίου από τους πόρους του κοιτάσματος. Όσο η διαπερατότητα είναι μεγαλύτερη το α. πετρέλαιο κινείται με μεγαλύτερη ευχέρεια και όσο μικρότερο είναι το ιξώδες τόσο μικρότερη ποσότητα αερίων διαπερνά μέσα από την μάζα του α. πετρελαίου. [6] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

28 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Εικόνα 1.2: Κοιτάσματα κινούμενα με σκούφο αερίων στα αντίστοιχα στάδια της a) αναζήτησης εφεύρεσης και b) της άντλησης. [11] ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΑ ΔΙΑΛΥΜΕΝΑ ΑΕΡΙΑ (SOLUTION Ή INTERNAL GAS DRIVE) Η κύρια πηγή ενέργειας σε αυτόν τον τύπο κοιτάσματος δημιουργείται από την διαστολή των αερίων που απελευθερώνονται από το α. πετρέλαιο λόγο της πτώσης πίεσης που δημιουργείται κατά την έναρξη της απόληψης. Στην αρχή το αέριο βρίσκεται σαν μια διάσπαρτη, ασυνεχής, ακίνητη φάση μέχρι η συγκέντρωσή του μέσα το κοίτασμα να φτάσει και να περάσει την τιμή του κρίσιμος κορεσμένου αερίου (critical gas saturation). Με την υπέρβαση αυτής της τιμής το αέριο μπορεί να κινηθεί προς την κατεύθυνση που έχει δημιουργηθεί από την βαθμίδα πίεσης. ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -28- Έτος :2014

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ Εικόνα 1.3: Κίνηση μηχανισμού διαλυμένων αερίων για την άντληση κοιτάσματος σε τομή. [12] ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΓΗΙΝΗ ΒΑΡΥΤΗΤΑ (GRAVITY DRIVE) Σε αυτά τα κοιτάσματα η μόνη κινητήρια δύναμη είναι η γήινη βαρύτητα που ωθεί τα κοιτάσματα προς τις παραγωγικές γεωτρήσεις. Σε αυτή την περίπτωση ταμιευτήρα το ποσοστό απόληψης κυμαίνεται στο 2-3 % σε ταμιευτήρες χαμηλής διαπερατότητας με α. πετρέλαιο υψηλού ιξώδους και έως 15 % σε κοιτάσματα με υψηλή διαπερατότητα και με α. πετρέλαιο χαμηλού ιξώδους. Ο διαχωρισμός λόγο τις γήινης βαρύτητας ευνοείται σε ταμιευτήρες όπου παρατηρείται : Μεγάλη γωνία κλίσης του ταμιευτήρα ως προς την οριζόντια διεύθυνση Υψηλή διαπερατότητα στις φάσης της κατακόρυφη διεύθυνση Πετρέλαιο χαμηλού ιξώδους Μεγάλη διαφορά πυκνότητας μεταξύ πετρελαίου και αεριού Η διαδικασία διαχωρισμού των φάσεων σε έναν ταμιευτήρα είναι πολύ αργή σε σχέση με την παραγωγή από τον ταμιευτήρα, αυτό έχει ως αποτέλεσμα την μη πλήρη εκμετάλλευση των πλεονεκτημάτων αυτού του μηχανισμού παραγωγής. [2] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

30 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Εικόνα 1.4: Μηχανισμός άντλησης μέσω γήινης βαρύτητας. [13] 1.3 ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ( SECONDARY PRODUTION) Η δευτερογενής παραγωγή χρησιμοποιείτε μετά την φυσική ενέργεια εξάντλησης (πρωτογενής παραγωγή) των κοιτασμάτων μέσα στο ταμιευτήρα. Η πρωτογενής παραγωγή αφήνει μεγάλες ποσότητες σε απόθεμα α. πετρελαίου, για τον λόγο αυτό για την ανάκτηση αυτών των αποθεμάτων χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι που είναι η έγχυση νερού ( water flooding or water injection ) και η έγχυση αερίων ( CO 2, CH 4 ). Στην επόμενη παράγραφο θα αναφερθούμε στους παράγοντες που επηρεάζουν τη δευτερογενή παραγωγή. [3] ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΛΟΓΟΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ (MOBILITY RATIO) Κινητικότητα ενός ρευστού στην δευτερογενής παραγωγή ορίζεται ο λόγος της κινητικότητας του εκτοπίζοντος ρευστού ως προς την κινητικότητα του εκτοπιζόμενου ρευστού. [3] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -30- Έτος :2014

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Σε ταμιευτήρες που εμφανίζουν κλίση ως προς το οριζόντιο επίπεδο η εισπίεση ρευστών λόγο της διαφοράς πυκνότητας μεταξύ α. πετρελαίου / αεριού ή νερού / α. πετρελαίου δημιουργεί τον κατακόρυφο διαχωρισμό των φάσεων. Εικόνα 1.5: Κλίση του ταμιευτήρα.[3] ΕΝΙΑΙΟΤΗΤΑ (CONTINUITY) ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ ΚΑΙ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Η επικοινωνία των διαφόρων λιθολογικών στρωμάτων του ταμιευτήρα είτε στην οριζόντια είτε στην κατακόρυφη διεύθυνση νοείται ενιαιότητα του ταμιευτήρα. H επικοινωνία των στρωμάτων του ταμιευτήρα αποτελεί πρωταρχικό παράγοντα κατά το στάδιο της δευτερογενούς παραγωγής. Ειδικά στην εισπίεση αεριού σε κατακόρυφη διεύθυνση των στρωμάτων η κατανομή του αερίου επηρεάζεται άμεσα ενώ στην οριζόντια διεύθυνση επηρεάζει το σχεδιασμό του σχήματος εισπίεσης νερού. Η επιλογή της τοποθέτησης των γεωτρήσεων παραγωγής-εισπίεσης επηρεάζεται από την γεωμετρία του ταμιευτήρα. [3] ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΑ (HETEROGENEITY) ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Η ανομοιογένεια παραπέμπει στην διαφοροποίηση των λιθολογικών ιδιοτήτων που έ- χουν οι διάφοροι λιθολογικοί σχηματισμοί, στην περίπτωση αυτή όμως αναφερόμαστε στη διαφοροποίηση της διαπερατότητας που υπάρχει στους σχηματισμούς. Η ανάλυση εισπίεσης νερού βασίζεται στην ομοιογένεια του ταμιευτήρα ως προς την διαπερατότητα του στην κατακόρυφη ή στην οριζόντια διεύθυνση. [3] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

32 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΟΝ ΡΥΘΜΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ο ρυθμός παραγωγής σχετίζεται άμεσα με τη συνολική ποσότητα απόληψη αποθεμάτων διότι ο ρυθμός της ροής στον ταμιευτήρα επηρεάζεται από τις διαφορετικές δυνάμεις που δρουν μέσα στον ταμιευτήρα πχ βαρυτικών, τριχοειδών και δυνάμεων ιξώδους, οι οποίες δρουν σε μικροσκοπική και μακροσκοπική κλίμακα (δίκτυο πόρων, α- πόσταση μεταξύ των ταμιευτήρων). Ένα φαινόμενο που σχετίζεται με τον ρυθμό παραγωγής είναι ο σχηματισμός κώνου αερίου ή νερού που προκαλείται από την αυξανόμενη ταχύτητα του πετρελαίου και την αυξανόμενη απώλεια ενέργειας στην περιοχή της γεώτρησης παραγωγής με αποτέλεσμα την τοπική παραμόρφωση της αρχικής επαφής πετρελαίου/νερού ή πετρελαίου/αερίου από την κίνηση του νερού η του αερίου στις ο- πές της γεώτρησης. Εικόνα 1.6: Σχηματιζόμενος κώνος του αερίου. [3] Σταθερός ονομάζεται ο κώνος που τα χαρακτηριστικά του δεν μεταβάλλονται με τον χρόνο και αυτό δηλώνει την επιδιόρθωση της ισορροπίας μεταξύ βαρυτικών δυνάμεων και δυνάμεων ιξώδους, ενώ ασταθής ονομάζεται ο κώνος που είναι σε διαδικασία προώθησης ή συρρίκνωσης. Κρίσιμος ρυθμός παραγωγής ονομάζουμε τον μέγιστο ρυθμό παραγωγής που προκαλεί τη δημιουργία σταθερού κώνου αέρα ή νερού, ενώ υψηλότεροι ρυθμοί παραγωγής προκαλούν την προώθηση του νερού ή του αέρα προς τις οπές των παραγωγικών γεωτρήσεων. Η πρόβλεψη της συμπεριφοράς των κώνων ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -32- Έτος :2014

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΜΕΔΟΔΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ που μπορεί να προκύψουν κατά την διάρκεια της παραγωγής έχει σημαντικό ρόλο, διότι οδηγεί σε αποφάσεις που έχουν σχέση με : Την εκτίμηση του χρόνου σχηματισμού κώνου Το σχεδιασμό της επιθυμητής απόστασης μεταξύ των παραγωγικών ή βοηθητικών γεωτρήσεων Την αρχική ολοκλήρωση της γεώτρησης Την πρόβλεψη των ρυθμών παραγωγής ρευστών μετά το σχηματισμό κώνου ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ Διακρίνουμε δύο περιπτώσεις διατάξεων : I. Τις διατάξεις που λαμβάνουμε υπόψη μόνο την αποτελεσματικότητα της σάρωσης κατά την οριζόντια διεύθυνση, χωρίς να λαμβάνουμε υπόψη την κλίση και γενικότερα την επίδραση της βαρύτητας και την ανομοιογένεια του ταμιευτήρα κατά την κατακόρυφη διεύθυνση όπως στο παρακάτω σχήμα 1.1 Σχήμα 1.1: Οριζόντια διάταξη σάρωσης της γεώτρησης. [3] ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Έτος: 2014

34 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ II. Τις διατάξεις που λαμβάνουμε υπόψη την κλίση του ταμιευτήρα, με την πιο συχνή την διάταξη περιφερειακής εισπίεσης νερού όπως στο σχήμα 1.2 Σχήμα 1.2: Διάταξη ταμιευτήρων υπό κλίση. [3] Ο αριθμός των γεωτρήσεων παραγωγής ως προς τις γεωτρήσεις εισπίεσης εξαρτάται κυρίως από τη διαπερατότητα στη ζώνη του νερού, η οποία μπορεί να διαφέρει έως και δύο τάξεις μεγέθους συγκριτικά με τη διαπερατότητα στη ζώνη του α. πετρελαίου. Σε πολλές περιπτώσεις, είναι δυνατή η μετατροπή ορισμένων γεωτρήσεων παραγωγής σε γεωτρήσεις εισπίεσης, ούτως ώστε να μειωθεί η συνολική βαθμίδα πίεσης μεταξύ των αρχικών γεωτρήσεων παραγωγής και εισπίεσης. [3] ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΝΧΥΣΗΣ ΝΕΡΟΥ (WATER INJECTION, WATER FLOODING ) Η μέθοδος έγχυσης νερού χρησιμοποιείται για να αυξήσει την πίεση, να διεγείρει την παραγωγή και να αυξήσει την ανάκτηση του α. πετρελαίου. Μόνο το 30% του πετρελαίου σε μια δεξαμενή μπορεί να εξαχθεί, αλλά η έγχυσης νερού αυξάνει το ποσοστό στο 51%. Η έγχυση νερού μπορεί να γίνει στην υδροφόρο ζώνη ( εξωπεριμετρική ) ή εντός της πετρελαιοφόρου ζώνης ( ενδοπεριμετρική ). Κάθε πηγή νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως νερό έγχυσης αλλά συνήθως χρησιμοποιείται το παραγόμενο νερό για να μειωθούν οι πιθανότητες βλάβης σχηματισμού λόγω ασυμβατότητας υγρών. Πρέπει να σημειωθεί ότι το νερό έγχυσης πρέπει να είναι ΣΕΪΤΑΝΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ -34- Έτος :2014