RU2393344C1 - Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов - Google Patents
Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393344C1 RU2393344C1 RU2009107992/03A RU2009107992A RU2393344C1 RU 2393344 C1 RU2393344 C1 RU 2393344C1 RU 2009107992/03 A RU2009107992/03 A RU 2009107992/03A RU 2009107992 A RU2009107992 A RU 2009107992A RU 2393344 C1 RU2393344 C1 RU 2393344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water
- carbon dioxide
- flue gas
- injection
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/70—Combining sequestration of CO2 and exploitation of hydrocarbons by injecting CO2 or carbonated water in oil wells
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам захоронения парниковых газов, производимых тепловыми электростанциями, теплоэлектроцентралями и другими стационарными источниками газообразных продуктов сгорания минерального топлива - дымового газа. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: проводят бурение не менее одной нагнетательной скважины, вскрывающей верхнюю часть водоносного пласта, и не менее одной добывающей скважины, вскрывающей нижнюю часть водоносного пласта. Закачивают дымовой газ в нагнетательную скважину. Проводят отбор из добывающей скважины образованной смеси воды и газа, очищенного от диоксида углерода, и сепарируют очищенный газ от воды. Газ затем утилизируют. 6 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам захоронения парниковых газов, производимых тепловыми электростанциями, теплоэлектроцентралями и другими стационарными источниками газообразных продуктов сгорания минерального топлива, в частности к способам захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов.
Известен способ секвестрации парниковых газов путем закачивания в истощенные нефтяные коллектора с получением положительного эффекта от добычи нефти.
(Улавливание и хранение двуокиси углерода. Специальный доклад МГЭИК, 2005. ISBN 92-9169-419-3.)
Недостатком известного способа является его низкая эффективность, обусловленная большими затратами на выделение и концентрирование диоксида углерода из дымового газа, соблюдение мер безопасности при транспортировке и закачивании агрессивного флюида в ловушку, возможностью прорыва секвестрируемого газа в атмосферу через негерметичности старых скважин и с добываемой нефтью.
Известен способ разработки нефтяных коллекторов с использованием для добычи нефти дымового газа, что позволяет производить секвестрацию парниковых газов.
(Taber J.J., Martin F.D., Seright R.S. EOR screening criteria revisited - Part 2: Applicahion and impact of oil prices. SPERE, August 1997, p.199-205.)
Недостатком известного способа является его низкая эффективность, связанная с низкой нефтевытесняющей способностью дымового газа, быстрым его прорывом к добывающим скважинам и техническими трудностями при осуществлении известного способа.
Известен способ разработки нефтегазовых залежей с использованием в качестве газового агента дымового газа, что позволяет утилизировать и хранить парниковые газы (RU №97114681, 1997).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность, связанная с потерей запасов углеводородного газа в результате смешения с закачиваемым в газовую шапку дымовым газом, большие затраты на транспорт и закачивание дымового газа, большая удаленность большинства нефтегазовых месторождений от крупных источников парниковых газов.
Наиболее близким к изобретению является способ секвестрации техногенного диоксида углерода путем закачивания его через скважины в глубокозалегающие водяные пласты (Приложение к газете Коммерсантъ. К.Х.Робберстад. Вредный газ вернется в пласт. - Statoil Magazin: Коммерсантъ Business Guid №109, 20.06.06. - С.27).
Недостатки известного способа заключаются в низкой эффективности, обусловленной большими затратами на выделение и концентрирование диоксида углерода, в частности, из дымового газа, а также необходимостью соблюдения мер безопасности при транспортировке и закачивании агрессивного флюида в ловушку.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности способа захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов.
Поставленная задача достигается описываемым способом захоронения техногенного диоксида углерода дымового газа, заключающимся в том, что проводят бурение не менее одной нагнетательной скважины, вскрывающей верхнюю часть водоносного пласта, и не менее одной добывающей скважины, вскрывающей нижнюю часть водоносного пласта, закачивают дымовой газ в нагнетательную скважину, проводят отбор из добывающей скважины образованной смеси воды и газа, очищенного от диоксида углерода, с последующей сепарацией газа от воды и его утилизацией.
При этом закачивание дымового газа чередуют с закачиванием воды.
Дымовой газ возможно закачивать в виде водогазовой смеси при содержании воды в смеси не менее 10% об.
Отбор образованной смеси воды и очищенного от диоксида углерода газа ведут до содержания диоксида углерода в сепарированном газе не выше 10% от его концентрации в исходном дымовом газе.
Целесообразно закачивание дымового газа проводить до достижения предельного давления, определяемого техническими параметрами используемого оборудования и параметрами водоносного пласта.
Утилизацию очищенного газа целесообразно проводить путем сброса очищенного газа в атмосферу или использования его в технических целях.
Предпочтительно бурение добывающей скважины проводят на удалении не менее 50 м.
Технический результат заключается в исключении затрат на выделение из дымового газа диоксида углерода и его концентрирование, уменьшении затрат и риска при транспорте и закачивании выделяемого диоксида углерода, увеличении количества и емкости ловушек для секвестрации парниковых газов.
Процесс секвестрации парниковых газов при хранении в известном способе включает ряд энергозатратных операций, среди которых наибольшее значение имеют:
- подготовка газообразных продуктов горения минерального топлива к секвестрации, выделение и концентрирование диоксида углерода;
- транспорт концентрированного диоксида углерода к ловушке;
- закачивание концентрированного диоксида углерода в ловушку;
- контроль за хранением и предотвращение утечек диоксида углерода в атмосферу.
Используемая технология позволяет избежать расходов на выделение и концентрирование диоксида углерода. Очистка газа от диоксида углерода происходит за счет растворения в воде при движении флюида в пласте. Выделение диоксида углерода и его захоронение происходит одновременно, в одну стадию.
Описываемый способ позволяет существенно снизить затраты и риски при осуществлении секвестрации парниковых газов, что повышает эффективность процесса.
Водоносные горизонты большой емкости и высокой проницаемости (например, сеноманский горизонт в Западной Сибири, сакмаро-артинский горизонт в Урало-Поволжье, формация Слейпер в Северном море и т.д.), т.е. те пласты, в которые можно закачивать парниковые газы без отбора флюидов, распространены не повсеместно и часто располагаются на значительных глубинах.
Использование описываемого способа позволяет использовать в качестве ловушек относительно небольшие по размерам изолированные водоносные пласты (линзы), т.к. одновременный отбор и закачивание флюидов позволяет поддерживать давление нагнетания на приемлемом уровне и увеличивает емкость гидрологически замкнутых ловушек. Увеличение числа ловушек для захоронения парниковых газов снижает затраты на транспорт газа.
Транспорт концентрированного диоксида углерода (в жидком или сверхкритическом состояниях) требует дорогостоящих трубопроводных систем из высоколегированных сталей, рассчитанных на высокие давления. Авария на подобном трубопроводе может привести к серьезным последствиям. Транспортировку дымового газа можно осуществлять при низких давлениях, утечки дымового газа не могут привести к гибели людей и животных. Для закачивания инертного дымового газа требуется достаточно простое компрессорное оборудование. По предлагаемому способу закачивание дымового газа можно осуществлять в виде водогазовой смеси насосно-бустерными агрегатами, что позволяет снизить давление нагнетания, замедляет прорыв газа к добывающим скважинам и повышает эффективность процесса секвестрации.
В ходе осуществления процесса по заявляемому способу первоначально производят отбор воды, затем воды и очищенного газа одновременно. Отбор воды и очищенного газа повышает емкость ловушки для диоксида углерода. Попутно добываемую воду возможно использовать для закачивания в добывающие скважины в виде оторочек для выравнивания движения фронта газа в пласте ловушки и для приготовления водогазовых смесей. Продолжение нагнетания газа после прекращения отбора флюидов из ловушки также позволяет увеличить емкость ловушки (за счет увеличения растворимости газов в воде), что повышает эффективность процесса секвестрации парниковых газов.
Способ выделения из дымового газа и захоронения техногенного диоксида углерода осуществляют следующим образом.
Ловушку разбуривают вышеописанным образом. Желательно проводить закачку в разрезающий ряд или группу скважин, вскрывающих верхнюю часть коллектора ловушки. Добывающие скважины располагают предпочтительно на удалении не менее 50 м от нагнетательных скважин. Возможно постепенно пробурить несколько рядов добывающих скважин с расстоянием между рядами скважин не менее 50 м.
Устья скважин оборудуют необходимым устьевым оборудованием, устанавливают компрессоры и водяные насосы или насосно-бустерные агрегаты, а выкидные линии подключают к газовому сепаратору. Начинают закачивание дымового газа или его смесей с водой в нагнетательные скважины и отбор флюидов (смеси воды и очищенного от диоксида углерода газа) из нагнетательных скважин, регулируя процесс отбора таким образом, чтобы фронт движения газа в пласте был максимально равномерным. После прорыва газа в продукцию добывающих скважин проводят постоянный мониторинг содержания диоксида углерода в составе газа и останавливают отбор из скважины, когда концентрация диоксида углерода превысит 10% от начальной концентрации в дымовом газе. По мере вывода из эксплуатации добывающих скважин в работу вводят более удаленные от нагнетательных скважин новые добывающие скважины (если пробурено несколько рядов добывающих скважин).
После того как фронт газа прошел через первый ряд добывающих скважин, они могут быть переведены под нагнетание. При необходимости внизу переведенных под нагнетание скважин устанавливают мост, отсекающий нижние интервалы коллектора ловушки. Одновременно часть старых добывающих скважин может быть выведена из эксплуатации, переведена в наблюдательные или ликвидирована.
После того как отбор флюидов будет полностью прекращен, давление в ловушке поднимают до максимального возможного значения.
Механизм действия способа заключается в следующем. Закачиваемый дымовой газ контактирует с водой водонасыщенного пласта, и диоксид углерода растворяется в воде. По мере движения газа от нагнетательной к добывающей скважине газ очищается и может быть выпущен в атмосферу или использован в качестве инертного технического газа. Отбор флюидов (воды и очищенного от диоксида углерода газа) увеличивает емкость ловушки, т.к. секвестрируемый газ будет находиться не только в растворенном виде, а также в виде газа в верхней части ловушки. Закачка оторочек воды или дымового газа в виде водогазовой смеси замедляет прорыв газа к добывающим скважинам, позволяет выровнять фронт его движения в пласте.
Способ иллюстрируется примером, не ограничивающим его.
Пример
Крупнейшим источником эмиссии СО2 в стране является Московский регион. В окрестностях Москвы имеется несколько глубокозалегающих водоносных горизонтов, относящихся к щигровскому и ряжскому горизонтам девонских отложений. В качестве водоносного пласта - ловушки для хранения СО2 - можно использовать поднятия, относящиеся к щигровскому и ряжскому горизонтам девонского возраста.
Вышеуказанные горизонты сложены песчаниками серого и светло-серого цвета, содержат слабосцементированные зерна в основном размером 0,25-1 мм. Мощность горизонтов составляет 9-21 м и более. Открытая пористость составляет 0,11-0,30 (среднее значение 0,20), проницаемость составляет 0,5-3 мкм. Таким образом, щигровский и ряжский горизонты относятся к коллекторам высокого класса и сложностей с нагнетанием дымового газа и водогазовых смесей в пласт не может быть. Ряжский и щигровский горизонты надежно перекрыты непроницаемыми для газа и воды глинистыми породами общей толщиной более 100 м.
Так как плотность секвестрируемого дымового газа меньше плотности воды, то в качестве ловушек можно использовать ловушку замкнутого типа, приуроченную к Егорьевскому поднятию. Емкость Егорьевской ловушки в щигровских песчаниках оценивается в 12, а в ряжском горизонте в 14 млрд. м3. Глубины соответствующих горизонтов (по своду) составляют соответственно 850 и 1150 м.
У верхней отметки сводовой части водоносного пласта ряжского горизонта бурится нагнетательная скважина, которая вскрывает верхнюю часть пласта. На удалении 100-150 м от нагнетательной скважины бурится 4 добывающие окружающие скважины, которые перфорируют в нижней части водоносного пласта ряжского горизонта. В нагнетательную скважину с помощью насосно-бустерного агрегата закачивают дымовой газ в смеси с водой.
Используют дымовой газ, поступающий со стационарного источника парниковых газов (тепловой электростанции, ТЭЦ и т.п.). Одновременно из окружающих скважин отбирается вода с таким расчетом, чтобы компенсировать объем закачиваемой водогазовой смеси не менее чем на 80%. Закачиваемая водогазовая смесь содержит 60-90% дымового газа и 40-10% воды (приведенных к пластовому давлению). Для приготовления водогазовой смеси может быть использована вода, добываемая из пласта добывающими скважинами.
После того как в продукции добывающей скважины появляется газ, темп отбора жидкости из нее уменьшают, чтобы выровнять фронт движения газа в пласте, а также приступают к постоянному мониторингу состава газа. Скважину останавливают после того, как содержание диоксида углерода в отбираемом газе достигнет 10% от концентрации диоксида углерода в исходном дымовом газе. После того как все добывающие скважины будут остановлены из-за повышенной концентрации диоксида углерода, нагнетание дымового газа (или его смеси с водой) продолжают до тех пор, пока давление нагнетания не достигнет предельного значения. Предельное значение давления определяется как минимально допустимое давление для использованного насосного оборудования, трубопроводов и запорной арматуры, или для использованной конструкции скважины, или для покрывающих ловушку пород.
В дальнейшем возможны два варианта продолжения работ по хранению парниковых газов в ловушке.
Первый вариант. Бурятся новые добывающие скважины, удаленные на 100-150 м от старых добывающих скважин. Остановленная нагнетательная скважина ликвидируется или переводится в наблюдательную. В нижних интервалах всех добывающих скважин устанавливаются отсекающие мосты и перфорируются верхние интервалы щигровского горизонта. После чего эти скважины переводятся под нагнетание и процесс повторяют.
Второй вариант. В нижних интервалах скважин устанавливаются мосты, отсекающие щигровский горизонт. Скважины перфорируют в интервале ряжского горизонта по ранее описанной схеме и процесс повторяют.
Таким образом, описываемый способ позволяет повысить эффективность процессов выделения и захоронения техногенного диоксида углерода, в частности исключить затраты на выделение из дымового газа диоксида углерода и его концентрирование, уменьшить затраты и риск при транспорте и закачивании выделяемого диоксида углерода, увеличить количество и емкости ловушек для секвестрации парниковых газов.
Claims (7)
1. Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов, заключающийся в том, что проводят бурение не менее одной нагнетательной скважины, вскрывающей верхнюю часть водоносного пласта, и не менее одной добывающей скважины, вскрывающей нижнюю часть водоносного пласта, закачивают дымовой газ в нагнетательную скважину, проводят отбор из добывающей скважины образованной смеси воды и газа, очищенного от диоксида углерода, с последующей сепарацией газа от воды и его утилизацией.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачивание дымового газа чередуют с закачиванием воды.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дымовой газ закачивают в виде водогазовой смеси при содержании воды в смеси не менее 10 об.%.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор образованной смеси воды и газа, очищенного от диоксида углерода, ведут до содержания диоксида углерода в сепарированном газе не выше 10% от его концентрации в исходном дымовом газе.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачивание дымового газа проводят до достижения предельного давления, определяемого техническими параметрами используемого оборудования и параметрами водоносного пласта.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что утилизацию очищенного газа проводят путем сброса очищенного газа в атмосферу или использования его в технических целях.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение добывающей скважины проводят на удалении не менее 50 м от нагнетательной скважины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009107992/03A RU2393344C1 (ru) | 2009-03-06 | 2009-03-06 | Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009107992/03A RU2393344C1 (ru) | 2009-03-06 | 2009-03-06 | Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2393344C1 true RU2393344C1 (ru) | 2010-06-27 |
Family
ID=42683685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009107992/03A RU2393344C1 (ru) | 2009-03-06 | 2009-03-06 | Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393344C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583029C1 (ru) * | 2015-02-02 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ захоронения co2 (варианты) |
RU2822263C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-07-03 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ оценки влияния СО2 на объекты захоронения |
-
2009
- 2009-03-06 RU RU2009107992/03A patent/RU2393344C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583029C1 (ru) * | 2015-02-02 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ захоронения co2 (варианты) |
RU2822263C1 (ru) * | 2023-12-29 | 2024-07-03 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ оценки влияния СО2 на объекты захоронения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2109584B1 (en) | Method for reducing the emission of green house gases into the atmosphere | |
US9121259B2 (en) | Storing carbon dioxide and producing methane and geothermal energy from deep saline aquifers | |
US10683736B2 (en) | Method and system for recovering gas in natural gas hydrate exploitation | |
US20210372235A1 (en) | System and method for permanent storage of carbon dioxide in shale reservoirs | |
WO2019134220A1 (zh) | 一种天然气水合物开采采气方法及*** | |
US9187246B2 (en) | Methods for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and arrangements for use in such methods | |
US20160298425A1 (en) | System and Method for Permanent Storage of Carbon Dioxide in Shale Reservoirs | |
US20110038670A1 (en) | Gaseous Sequestration Methods and Systems | |
US9586759B2 (en) | Method for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and an arrangement for use in such methods | |
CN103573233A (zh) | 一种开采冻土区天然气水合物的方法与装置 | |
AU2011373946B2 (en) | Recovery methods for hydrocarbon gas reservoirs | |
CN104533368A (zh) | 一种火烧油层烟道气在油藏开采中的应用及*** | |
KR101684921B1 (ko) | 불균질매질에서 이산화탄소 저장능 향상 및 염침전에 의한 주입효율 저감 해소 시스템 및 방법 | |
WO2017025820A1 (en) | System and method for permanent storage of carbon dioxide in shale reservoirs | |
RU2393344C1 (ru) | Способ захоронения техногенного диоксида углерода дымовых газов | |
JP6327730B2 (ja) | 水溶性天然ガスの採掘方法 | |
EP2735697A1 (en) | Method and system for inhibiting contact of a corrosive displacement gas with corrosion prone natural gas production facilities | |
CN118148568B (zh) | 一种海洋封存二氧化碳与置换开采水合物一体化的方法 | |
WO2022187290A1 (en) | Systems, methods and devices for geologic storage of co2 from modular point sources | |
KR20160078319A (ko) | 탄층 가스 생산 방법 | |
Akinnikawe et al. | Geologic Model and Fluid Flow Simulation of Woodbine Aquifer CO2 Sequestration | |
Heddle | The drill on geosequestration | |
EP2735698A1 (en) | Enhancing natural gas production using nitrogen generated by an air separation unit of an industrial plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130307 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140410 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160307 |