DE60038055T2

DE60038055T2 - Umweltfreundliches verfahren zur energiegewinnung aus erdgas

Info

Publication number: DE60038055T2
Application number: DE60038055T
Authority: DE
Inventors: Wouter Willem Van De Waal
Original assignee: Dropscone Corp Nv Willemstad; Dropscone Corp NV
Current assignee: Dropscone Corp Nv Willemstad; Dropscone Corp NV
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: EP1261802B1; NO335628B1; ES2301500T3; WO2001061167A1; EA004996B1; US20030141058A1; DK1261802T3; DE60038055D1; NL1013804C2; EA200200659A1; US7281590B2; AU775622B2; ATE386196T1; NO20022693L; CA2394912A1; AU7207601A; EP1261802A1; NO20022693D0; CA2394912C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Energie aus Erdgas, das aus einer Erdgaslagerstätte stammt. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von CO₂ aus Abgasen als Injektionsmedium in Erdgaslagerstätten.
Die Extraktion und die anschließende Verbrennung von Erdgas zur Erzeugung von Energie hat eine Reihe von unerwünschten Auswirkungen auf die Umgebung.
Die Extraktion von Erdgas führt zu einer Druckabnahme in der Erdgaslagerstätte. Dies kann zur sogenannten Kompaktion des Gesteins der Lagerstätte führen, die ein unerwünschtes Absenken des Bodens verursachen kann. Der Grad der Kompaktion und des anschließenden Absenkens des Bodens hängt stark von den Bodenbedingungen zwischen der Lagerstätte und der Oberfläche, den Eigenschaften des Gesteins der Lagerstätte und der durch die Gasextraktion verursachten Druckabnahme ab. In Abhängigkeit vom Ort der Erdgaslagerstätte kann jedoch bereits eine kleinere Absenkung zu größeren Schäden der Umgebung einschließlich dort vorhandener Gebäude führen.
Darüber hinaus werden bei der Verbrennung von Erdgas Abfallprodukte, insbesondere Wasser, CO₂ und Stickoxide (NO_x) gebildet. Das Kohlendioxid ist ein unerwünschtes Produkt, weil angenommen wird, dass dieses Gas einer der Hauptverursacher des sogenannten Treibhauseffekts ist. NO_x ist schädlich, weil es zu Säureregen und zur Bildung von Smog führen kann.
Darüber hinaus hat die Druckabnahme in der Erdgaslagerstätte die Wirkung, dass während der Ausbeutung der Druck im Laufe der Zeit derart abfällt, dass eine weitere Ausbeutung des Vorkommens nicht mehr profitabel ist. Obwohl die durch die Extraktion von Erdgas bewirkte Druckabnahme in einigen Fällen durch den natürlichen Zufluss von Wasser in gewissem Maß kompensiert wird, ist diese Kompensation oft nicht ausreichend. Im Stand der Technik wird aus diesem Grund unter anderem eine Injektion von Gasen oder Wasser zur Beibehaltung des Drucks in der Erdgaslagerstätte eingesetzt. Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, ein Inertgas wie Stickstoff als Ersatz für das extrahierte Erdgas zu verwenden. Ein Nachteil der Verwendung von Stickstoff besteht darin, dass es teuer ist, und daher ist dieses Verfahren oft nicht wirtschaftlich profitabel. Bei einer Extraktion von Erdgas ist eine Injektion von Luft aufgrund der Reaktivität von Sauerstoff gegenüber Erdgas nicht attraktiv. Als Alternative wird manchmal auf eine Injektion von Wasser zurückgegriffen. Bei diesem Verfahren besteht jedoch dahingehend ein Nachteil, als das Erdgas durch flüssiges Wasser ersetzt wird. Die Lagerstätte füllt sich mit Wasser, so dass die Druckverteilung in der Lagerstätte sich ändert, was zu Zerstörungen an der Erdoberfläche führen kann.
Eine weitere Folge des Druckabfalls in Kombination mit einem Zufließen von Wasser und/oder einer Injektion von Wasser besteht darin, dass ein Teil des Erdgases im Tiefengestein eingeschlossen wird. Wenn dieses Gestein in Wasser getaucht ist, wird die Extraktion des darin eingeschlossenen Gases erschwert. Darüber hinaus wird die wirtschaftliche Nutzungsdauer verkürzt, weil der Wassergehalt im extrahierten Erdgas sich als Folge des injizierten Wassers erhöht. Wenn der Wassergehalt zu hoch ist, ist eine weitere Ausbeutung der Erdgaslagerstätte nicht mehr attraktiv.
US-A-4,528,811 offenbart eine geschlossene chemische Gasturbinen-Anlage, in der die Funktionen de Verbrennungsluft und des Verdünnungsfluids in einem Gasturbinen-Verbrennungsraum getrennt sind. Der Ausstoß der Gasturbine wird gekühlt und zu ihrem Kompressor zurückgeführt. Ein Teil wird einem chemischen Rückgewinnungssystem zugeführt, in dem wenigstens CO₂ daraus gewonnen wird. Das CO₂ kann verkauft oder zur tertiären Erdölförderung verwendet werden. Dieses Dokument betrifft nicht Erdgaslagerstätten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Gewinnung von Energie aus Erdgas, wobei das Verfahren die oben erwähnten Nachteile wenigstens teilweise überwindet.
Es ist gefunden worden, dass ein Verfahren, bei dem die Verbrennung von Erdgas im Wesentlichen in Gegenwart von Sauerstoff und CO₂ erfolgt und wobei das CO₂, das aus den Verbrennungsgasen der Erdgas-Verbrennungsanlage stammt, in die Erdgaslagerstätte injiziert wird, die oben erwähnten Probleme wenigstens teilweise löst.
Daher ist die Erfindung durch ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Erdgas gekennzeichnet, umfassend die Schritte des: a) Konvertierens von Erdgas, das aus einer Erdgaslagerstätte stammt, in Gegenwart einer Gasmischung im Wesentlichen aus Sauerstoff und CO₂, wobei die Gasmischung einen Stickstoffgehalt hat, der wesentlich niedriger als derjenige von Luft ist, in einen CO₂ und Wasser umfassenden Strom, wodurch Energie gewonnen wird, b) Entfernens wenigstens eines Teils des Wassers aus dem CO₂ und Wasser umfassenden Strom, so dass ein Produktstrom erhalten wird, und c) Injizierens wenigstens eines Teils des Produktstroms in die Erdgaslagerstätte, aus der das Erdgas extrahiert worden war. Ein solches Verfahren hat die Nachteile, welche die bekannten Verfahren aufweisen, nicht oder nur zu einem begrenzten Ausmaß.
Weil das Erdgas in Gegenwart im Wesentlichen von Sauerstoff und CO₂ verbrannt wird, wird eine wesentliche Verringerung bei der Bildung von NO_x erreicht. Tatsache ist, dass bei den üblichen Verbrennungsvorgängen NO_x in beträchtlichem Ausmaß infolge von Stickstoff aus der Luft gebildet wird. Obwohl gemäß der Erfindung ein vollständiges Fehlen von Stickstoff nicht erforderlich ist, ist klar, dass die Verwendung eines Gasgemisches mit einem Stickstoffgehalt, der niedriger als derjenige in der Luft ist, zu einer geringeren Bildung von NO_x führt. Vorzugsweise wird das Erdgas im Wesentlichen in Gegenwart keiner anderen Gase als Sauerstoff und CO₂ und beliebiger Gase, die als Verunreinigung im Erdgas vorhanden sind, verbrannt.
Die Gewinnung von Energie in Schritt a) erfolgt durch eine Verbrennung des Erdgases in einer geeigneten Verbrennungseinheit, die an sich bekannt ist. Bei der Verbrennung von Erdgas, das hauptsächlich Methan und darüber hinaus möglicherweise andere leichte Kohlenwasserstoffe und gemäß der Erfindung einen schwankenden CO₂-Gehalt umfasst, wird auf jeden Fall Wärme erzeugt, die beispielsweise unter Verwendung von Wärmetauschern zweckmäßig verwendet werden kann.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Injizieren wenigstens eines Teils des besagten Produktstroms in die Erdgaslagerstätte geothermische Energie gewonnen werden kann. Dies bedeutet, dass der injizierte Gasstrom sich als Folge der Erdwärme erwärmt. Dies ist vorteilhaft, weil der erzeugte Erdgasstrom nicht oder in geringerem Ausmaß erwärmt werden muss, bevor er gemäß der Erfindung konvertiert wird, was beispielsweise für einige Gasmotoren erwünscht oder notwendig ist. Wenn auch ein Erwärmen des Erdgasstroms vor dessen Konvertierung in Schritt a) nicht erforderlich oder gewünscht ist, kann diese Wärme mit geothermischem Ursprung auch mit einem Wärmetauscher gewonnen und nützlich verwendet werden. Die Möglichkeit der Gewinnung von geothermischer Energie macht das Verfahren wirtschaftlich sogar noch attraktiver. Die Höhe des geothermischen Temperaturgradienten hängt hochgradig von der geographischen Position ab und schwankt weltweit beträchtlich. In einem niederländischen Erdgasfeld kann dies etwa 3°C auf 100 m betragen. Die Tiefe von Erdgasfeldern schwankt weltweit ebenfalls beträchtlich. Eine typische Tiefe für die Niederlande beträgt beispielsweise 3–5 km.
Somit kann bei einem Feld mit einer Tiefe von 3 km ein CO₂-haltiges Gas mit 20°C und einem Druck von 60–80 bar injiziert werden, wobei das CO₂-haltige Gas beispielsweise erhalten wird, indem die Verbrennungsgase von Schritt a) auf 20°C erwärmt werden. In Abhängigkeit von der Tiefe der Lagerstätte und des geothermischen Gradienten kann dann Erdgas auf der Produktionsseite des Feldes beispielsweise mit 100°C und einem Druck von 160–200 bar erhalten werden. Wie gesagt, hängen diese Werte stark von der Tiefe der Lagerstätte, dem vorherrschenden geothermischen Temperaturgradienten und anderen geographisch stark unterschiedlichen Faktoren ab.
Auch die Erzeugung von Arbeit ist beispielsweise dadurch möglich, dass die Verbrennung in einem Gasmotor stattfindet. Die so erzeugte Arbeit kann beispielsweise zur Energieerzeugung verwendet werden. Ein wichtiger Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und herkömmlichen Verfahren besteht darin, dass die Verbrennung in Gegenwart im Wesentlichen von CO₂ und Sauerstoff statt Luft erfolgt. Dennoch können übliche Vorrichtungen verwendet werden, um Erdgas in Gegenwart von CO₂ und Sauerstoff zu verbrennen und so Energie zu erzeugen. Daher braucht sich ein Gasmotor zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren nicht wesentlich von einem herkömmlichen Gasmotor, d. h. einem Gasmotor, der zur Verwendung mit Erdgas und Sauerstoff aus der Luft geeignet ist, zu unterscheiden. Im Allgemeinen kann Erdgas ohne viele Probleme in Gegenwart im Wesentlichen von Sauerstoff und CO₂ statt in Gegenwart im Wesentlichen von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft, wie dies üblich ist, verbrannt werden. Wenn es in einem Gasmotor verwendet wird, können Anpassungen, die an sich dem Fachmann bekannt sind, ausreichend sein, damit dieser Gasmotor mit einem optimalen Wirkungsgrad funktioniert. Ein besonderer Vorteil wird erhalten, indem in Schritt b) sowohl Wärme als auch Arbeit unter Verwendung eines sogenannten Blockheizkraftwerks (WKK-Kraftwerk) erzeugt werden.
Durch die Erzeugung von Energie wird der Erdgasstrom in Gegenwart von Sauerstoff und CO₂ in einen Strom umgewandelt, der im Wesentlichen Wasser und CO₂ umfasst. Darüber hinaus können übliche Verbrennungsprodukte wie Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe in einer kleineren Menge vorhanden sein. Diese zusätzlichen Verbrennungsprodukte stellen im Prinzip kein Hindernis für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Gemäß der Erfindung wird zuerst wenigstens teilweise Wasser von diesem Strom von Verbrennungsprodukten abgestreift. Dies kann für einen beträchtlichen Teil erfolgen, indem der Strom so abgekühlt wird, dass das Wasser kondensiert und abgetrennt werden kann. Die Wärme, die dadurch dem Gasstrom entzogen wird, kann auch zweckmäßig verwendet werden.
Bei üblichen Verfahren zur Erzeugung von Energie aus Erdgas werden die Abgase des Verbrennungsschrittes üblicherweise in die Atmosphäre abgelassen. Aus diesem Grund müssen diese Gase eine ausreichend hohe Temperatur haben, damit das Ablassen beispielsweise mittels eines Kamins möglich ist. Weil der gemäß dem Verfahren gebildete Produktstrom nicht in die Atmosphäre abgelassen werden muss, kann er in Schritt b) weiter, beispielsweise auf 20°C, abgekühlt werden, und daher kann mehr Wärme aus den Abgasen von Schritt a) gewonnen werden, um zweckmäßig verwendet zu werden, was einen klaren Vorteil darstellt.
Anschließend wird der erhaltene Produktstrom oder ein Teil davon gemäß der Erfindung in Schritt c) in eine Erdgaslagerstätte injiziert, aus der Erdgas extrahiert wurde. Dahingehend werden übliche Vorrichtungen eingesetzt. Der zu injizierende Teil des Produktstroms wird mittels eines Kompressors auf den richtigen Druck gebracht. Dieser Kompressor kann beispielsweise mit der in Schritt a) erzeugten Energie angetrieben werden. Vorteilhaft ist dieser Kompressor jedoch an eine Ausdehnungseinheit gekoppelt. Diese Ausdehnungseinheit dient dazu, das extrahierte Erdgas auf einen Druck zu bringen, die für die Weiterverarbeitung erwünscht ist. In der Ausdehnungseinheit gemäß dieser Ausführungsform wird die Energie, die beim Expandieren des extrahieren des extrahierten Erdgases freigesetzt wird, zum Antreiben des Kompressors verwendet.
Wenn ein Teil des Produktstroms nicht injiziert wird, kann er abgelassen werden. Mit Hinblick auf das oben erwähnten CO₂-Problem wird jedoch ein beträchtlicher Teil des Produktstroms und vorzugsweise der gesamte Produktstrom in eine Erdgaslagerstätte injiziert.
Es ist bevorzugt, den Druck der Erdgaslagerstätte so konstant wie möglich zu halten. Wie oben erwähnt ist, kann auf diese Weise eine unerwünschte Absenkung verhindert werden. Dies bedeutet, dass für jede Volumeneinheit Erdgas, die aus der Lagerstätte extrahiert wird, vorzugsweise eine mehr oder weniger gleich Volumeneinheit an Produktgas stattdessen injiziert wird. Um den Druck in der Lagerstätte konstant zu halten, kann es erforderlich sein, den Produktstrom mit CO₂ oder einem anderen geeigneten Gas oder möglicherweise mit Wasser zu unterstützen, das von woanders erhalten wird. Obwohl in diesem Zusammenhang die oben erwähnten Nachteile mit der Verwendung von Wasser verbunden sind, treffen diese Nachteile natürlich in einem geringeren Ausmaß zu, wenn nicht ausschließlich Wasser als Injektionsmedium verwendet wird. Das Wasser kann auch aus dem Umwandlungsschritt a) stammen, wobei in diesem Fall folglich weniger Wasser aus diesem Strom in Schritt b) entfernt werden muss.
Der Sauerstoffstrom oder sauerstoffreiche Strom, der zum Erhalt des richtigen CO₂/Sauerstoff-Verhältnisses in Schritt a) erforderlich ist, kann von woanders erhalten werden. Ein besonderer Vorteil kann jedoch erhalten werden, wenn dieser Sauerstoff durch eine Trennung von Luft, beispielsweise mittels an sich bekannter Techniken, wie Tieftemperatur-Trenntechniken und/oder Membrantrenntechniken, hergestellt wird. Die für diese Trennung erforderliche Luft kann sehr vorteilhaft aus dem Energieerzeugungsschritt a) beispielsweise in Form von Elektrizität erhalten werden. Als zusätzlicher Vorteil kann auf diese Weise ein Gasstrom erhalten werden, der im Verhältnis zu Luft einen erhöhten Stickstoffgehalt hat. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung und den Betriebsbedingungen des Verfahrens kann die Reinheit dieses stickstoffreichen Stroms eingestellt werden. Wenn dieser stickstoffreiche Strom beispielsweise als zusätzliches Injektionsmedium angewandt wird, wie oben erwähnt ist, muss er eine ausreichend niedrige Sauerstoffkonzentration aufweisen, damit Explosionsgefahren ausgeschlossen sind.
Gemäß einer anderen bevorzugten beispielhaften Ausführungsform wird der in Schritt a) angewandte Sauerstoff erhalten, indem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt wird, wobei das Wasser von woanders erhalten werden kann. Vorzugsweise wird diese Umwandlung mittels Elektrolyse des Wassers durchgeführt. Auf diese Weise kann zusätzlich zu einem Strom von Sauerstoff- oder sauerstoffreichem Gas ein Wasserstoff- oder wasserstoffreiches Gas erhalten werden. Der erzeugte Wasserstoff kann in anderen, dem Fachmann bekannten Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann der erzeugte Wasserstoff verbrannt werden, um Energie zu erzeugen, wobei die Energie beispielsweise zum Energiebedarf des Schritts zur Erzeugung des Sauerstoffstroms beitragen kann.
Das richtige Verhältnis zwischen CO₂ und Sauerstoff kann erreicht werden, indem diese Gase beispielsweise in Form einer zuvor hergestellten Mischung der Verbrennungseinheit zugeführt werden. Das Verhältnis von CO₂ und Sauerstoff in einer solchen Mischung hängt vom CO₂-Gehalt im Erdgas ab. Die CO₂/Sauerstoff-Mischung kann erhalten werden, indem der Sauerstoffstrom oder der sauerstoffreiche Strom mit einem CO₂-Strom oder einem CO₂-reichen Strom vermischt wird. Obwohl das CO₂ von woanders erhalten werden kann, sieht die vorliegende Erfindung insbesondere die Verwendung von CO₂ vor, das aus dem erwähnten Produktstrom stammt. Dahingehend ist es erforderlich, das Wasser ausreichend vom Produktstrom abgestreift wird, damit die Verbrennungseinheit richtig funktioniert. Die CO₂/Sauerstoff-Mischung wird der Verbrennungseinheit als kontinuierlicher Strom zugeführt.
Wie aufgeführt ist, wird die Zusammensetzung dieses Stroms insbesondere in Bezug auf das im Erdgasstrom vorhandene CO₂ an die Zusammensetzung des Erdgasstroms angepasst. Als Folge der Injektion (eines Teils) des Produktstroms in die Erdgaslagerstätte hat das extrahierte Erdgas bei einer kontinuierlichen Implementierung des Verfahrens eine CO₂-Konzentration, die im Laufe der Zeit steigt. Um eine kontinuierliche Implementierung des Verfahrens zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die Größe des molaren Stroms von Methan (und möglicherweise anderen leichten Kohlenwasserstoffen) pro Zeiteinheit an die Verbrennungseinheit angepasst wird und ein molarer Strom von Sauerstoff, der darauf eingestellt ist, der Verbrennungseinheit zugeführt werden. Die CO₂-Menge, die anzuwenden ist, um eine geeignete CO₂/Sauerstoff-Mischung zu erhalten, hängt daher unter anderem von der Zusammensetzung des extrahierten Erdgases ab. Zur Bestimmung des CO₂-Gehalts können mit üblichen Mitteln Proben des Erdgasstrom genommen werden. Weiterhin kann die CO₂-Zufuhr mit üblichen Mitteln zur Regulierung so geregelt werden, dass eine geeignete CO₂/Sauerstoff-Mischung erhalten wird.
Unter der Annahme, dass für eine gute Verbrennung von Methan eine Mischung mit 80 Vol.-% CO₂ und 20 Vol.-% Sauerstoff geeignet ist, bedeutet dies, dass ein Erdgasstrom, der bis zu etwa 89 Vol.-% CO₂ enthält, immer noch mittels herkömmlicher Techniken verbrannt werden kann, indem ein ausschließlich Sauerstoff enthaltender Strom zugemischt wird. Wenn eine weitere Ausbeutung der Erdgaslagerstätte erwünscht ist, d. h. eine Ausbeutung, bei der die CO₂-Konzentration auf etwa 89 Vol.-% ansteigt, muss die Verbrennungseinheit an solche Erdgasmischungen angepasst werden. Es ist auch möglich, CO₂ mit üblichen Techniken vom Erdgas abzutrennen, bevor es zur Verbrennungseinheit in Schritt a) geleitet wird.
Wenn in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen auf eine Erdgaslagerstätte Bezug genommen wird, ist den Fachleuten klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf eine Extraktion von und eine Injektion in ein und dieselbe Erdgaslagerstätte beschränkt ist. Die Extraktion kann beispielsweise vorteilhaft von verschiedenen Erdgaslagerstätten erfolgen, und die jeweiligen Ströme können so vereinigt werden, dass diese zusammen zur Verbrennungseinheit in Schritt a) führen. Eine Injektion des Produktstroms kann in einer oder mehrerer dieser Lagerstätten oder in anderen Erdgaslagerstätten erfolgen.
Durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Reihe von Vorteilen erhalten. Durch die Injektion des Produktstroms kann die Emission von CO₂ begrenzt oder sogar eliminiert werden. Darüber hinaus führt die Verwendung einer Sauerstoffquelle, in der weniger oder gar kein Stickstoff vorhanden ist, zu einer verminderten NO_x-Emission, was bei herkömmlichen, vergleichbaren Verfahren oft erforderlich ist. Weiterhin kann durch den unterirdischen Ersatz von Erdgas durch CO₂ ein Druckabfall in der Erdgaslagerstätte so geregelt werden, dass Absenkungen vermieden werden können. Das CO₂ braucht nicht von der Erdgaserzeugung getrennt zu werden (bis zu einer Gesamt-Felderzeugung von etwa 89% CO₂). Wenn das Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerks verwendet wird, wird dahingehend eine erhöhte Effizienz erhalten, als dass Abgas komplett abgekühlt werden kann und die darin vorhandene Wärme brauchbar verwendet werden kann. Das Verfahren bietet auch die Möglichkeit zusätzlicher Einnahmen durch die Erzeugung eines Stickstoffstroms.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Dabei wird in einer Anlage zur Abscheidung von Luft ein Luftstrom in einem im Wesentlichen Sauerstoff enthaltenden Strom und einen im Wesentlichen Stickstoff enthaltenden Strom aufgeteilt. Die für diese Abscheidung erforderliche Energie kann mittels des veranschaulichten Schritts zur Erzeugung von Energie geliefert werden. Der Sauerstoffstrom wird zusammen mit dem CO₂-haltigen Erdgas zum Schritt zur Erzeugung von Energie geleitet. Im Beispiel beträgt der CO₂-Gehalt 89 Vol.-% CO₂. Ein solcher Erdgasstrom wird typischerweise am Ende des Produktionszeitraums eines Erdgasfeldes erreicht, wenn dieses mittels eines erfindungsgemäßen Verfahren ausgebeutet ist. Beim Schritt zur Erzeugung von Energie werden Wärme und gegebenenfalls Elektrizität erzeugt. Die Produktgase aus dem Schritt zur Erzeugung von Energie werden zu einem Kompressor geleitet. Die Energie zum Betrieb dieses Kompressors wird vorzugsweise wenigstens teilweise aus einer damit gekoppelten Expansionseinheit erhalten. Anschließend wird das komprimierte CO₂ durch eine Injektionsbohrung in die Erdgaslagerstätte injiziert. Der Erdgasstrom wird aus einer Produktionsbohrung extrahiert und zur Expansionseinheit geleitet.
Die Erfindung wird jetzt im folgenden Beispiel und anhand dieses Beispiels erläutert.
Beispiel
In Tabelle 1 werden Einsatzgasmischungen verglichen, die zur Verbrennung in einer herkömmlichen Gasturbine geeignet sind. Tabelle 1. Zusammensetzungen von Einsatzgasmischungen, die zur Verbrennung in einer Gasturbine geeignet sind.

Volumenteile Komponente Herkömmliche Zusammensetzung [Vol.-%] Erfindungsgemäße Zusammensetzung [Vol.-%]

8 N₂ 72,73

2 O₂ 18,18 18,18

1 CH₄ 9,09 9,09

8 CO₂ 72,73
Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einsatzgasmischung, bei der Stickstoff durch CO₂ ersetzt ist, ist es möglich, Erdgas zu verwenden, das 8 Teile CO₂ und 1 Teil Methan enthält. Dies entspricht einem Gehalt von 88,9 Vol.-% CO₂ und 11,1 Vol.-% Methan, das im extrahierten Erdgas vorhanden sein kann.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Energie aus Erdgas, umfassend die Schritte des: a) Konvertierens von Erdgas, das aus einer Erdgaslagerstätte stammt, in Gegenwart einer Gasmischung im Wesentlichen aus Sauerstoff und CO₂, wobei die Gasmischung einen Stickstoffgehalt hat, der wesentlich niedriger als derjenige von Luft ist, in einen CO₂ und Wasser umfassenden Strom, wodurch Energie gewonnen wird, b) Entfernens wenigstens eines Teils des Wassers aus dem CO₂ und Wasser umfassenden Strom, so dass ein Produktstrom erhalten wird, und c) Injizierens wenigstens eines Teils des Produktstroms in die Erdgaslagerstätte, aus der das Erdgas extrahiert worden war.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) so durchgeführt wird, dass der Druck in der Erdgaslagerstätte im Wesentlichen konstant bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energie in Schritt a) in Form von Wärme und Elektrizität gewonnen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gewonnene Energie wenigstens teilweise zum Erhalt eines Stroms eines sauerstoffreichen Gases verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Strom eines sauerstoffreichen Gases erhalten wird, indem Wasser in einen Strom eines sauerstoffreichen Gases und einen Strom eines wasserstoffreichen Gases, vorzugsweise mittels einer Hydrolyse des Wassers, konvertiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Strom eines sauerstoffreichen Gases erhalten wird, indem ein Luftstrom in einen Strom eines stickstoffreichen Gases und einen Strom eines sauerstoffreichen Gases aufgetrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4–6, wobei der Strom eines sauerstoffreichen Gases als Sauerstoffquelle in Schritt a) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Produktstrom wenigstens teilweise als CO₂-Quelle in Schritt a) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) etwa 18 Vol.-% Sauerstoff vorhanden sind.