تصريف المياه بالجاذبية بمساعدة البخار

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تقنية التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار ( SAGD ) هي تقنية مُحسّنة لاستخلاص النفط ، تُستخدم لإنتاج النفط الخام الثقيل والبيتومين . وهي شكل متطور من التحفيز بالبخار ، حيث يتم حفر بئرين أفقيين في مكمن النفط ، أحدهما على بُعد أمتار قليلة من الآخر. يُضخ بخار عالي الضغط باستمرار في البئر العلوي لتسخين النفط وتقليل لزوجته ، مما يؤدي إلى تصريف النفط الساخن إلى البئر السفلي، حيث يُضخ للخارج. اخترع الدكتور روجر بتلر، المهندس في شركة إمبريال أويل من عام 1955 إلى عام 1982، عملية التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) في سبعينيات القرن الماضي. وقد طور بتلر مفهوم استخدام أزواج من الآبار الأفقية وحقن البخار لتطوير بعض رواسب البيتومين التي تُعتبر عميقة جدًا بحيث لا يُمكن استخراجها. [ 1 ] [ 2 ] في عام 1983، أصبح بتلر مديرًا للبرامج التقنية في هيئة ألبرتا لتكنولوجيا وأبحاث الرمال النفطية (AOSTRA)، [ 1 ] [ 3 ] وهي مؤسسة حكومية أنشأها رئيس وزراء ألبرتا، لوغيد، لتعزيز التقنيات الجديدة لإنتاج الرمال النفطية والنفط الخام الثقيل. وسرعان ما دعمت AOSTRA تقنية SAGD باعتبارها ابتكارًا واعدًا في تكنولوجيا استخراج الرمال النفطية. [ 2 ]

تعتبر عملية التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) وحقن البخار بالتحفيز الدوري (CSS) (صناعة النفط) عمليتين أساسيتين للاستخلاص الحراري يتم تطبيقهما تجاريًا في الرمال النفطية [ 4 ] في الوحدات الفرعية للتكوين الجيولوجي ، مثل تكوين جراند رابيدز، وتكوين كليرووتر، وتكوين ماكموري، ورمل البترول العام، ورمل لويدمينستر، من مجموعة مانفيل ، وهي نطاق طبقي في حوض غرب كندا الرسوبي .

يُعدّ التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار أحد أسلوبي الاستخراج الرئيسيين في رمال ألبرتا النفطية، والآخر هو التعدين السطحي. وبينما يقتصر التعدين السطحي على الرواسب القريبة من السطح، فإن تقنية التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) أنسب للرواسب العميقة الأكبر حجمًا المحيطة بالرواسب الضحلة. ومن المتوقع أن يأتي جزء كبير من النمو المستقبلي المتوقع للإنتاج في رمال النفط الكندية من تقنية SAGD. [ 5 ] : 9

"يستهلك استخراج النفط من الرمال النفطية الكندية عبر تقنيات التعدين السطحي كمية من المياه تفوق بعشرين ضعفاً ما يستهلكه الحفر النفطي التقليدي. وكمثال محدد على ضعف البيانات الأساسية، فإن هذا الرقم يستثني طريقة تصريف الجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) التي تزداد أهميتها."

— العلاقة بين الماء والطاقة 2011

تُعادل انبعاثات تصريف الجاذبية بمساعدة البخار ما ينبعث من مشاريع حقن البخار التي استُخدمت منذ فترة طويلة لإنتاج النفط الثقيل في حقل كيرن ريفر النفطي في كاليفورنيا وأماكن أخرى حول العالم. [ 6 ]

وصف

تُعدّ عملية استخلاص النفط الثقيل بالبخار (SAGD) لإنتاج النفط الثقيل أو البيتومين تطويرًا لتقنيات حقن البخار التي طُوّرت في الأصل لإنتاج النفط الثقيل من حقل كيرن ريفر النفطي في كاليفورنيا. [ 7 ] يكمن جوهر جميع عمليات حقن البخار في توفير الحرارة للطبقة المنتجة لتقليل لزوجة النفط الثقيل وتمكينه من التحرك نحو البئر المنتجة. وقد نجحت عملية التحفيز الدوري بالبخار (CSS)، التي طُوّرت لحقول النفط الثقيل في كاليفورنيا، في إنتاج النفط من بعض أجزاء رمال ألبرتا النفطية، مثل رمال كولد ليك النفطية ، لكنها لم تكن فعّالة بنفس القدر في إنتاج البيتومين من الرواسب الأثقل والأعمق في رمال أثاباسكا النفطية ورمال بيس ريفر النفطية ، حيث تقع غالبية احتياطيات رمال ألبرتا النفطية. ولإنتاج هذه الاحتياطيات الأكبر حجمًا، طُوّرت عملية SAGD، بشكل أساسي على يد الدكتور روجر بتلر [ 8 ] من شركة إمبريال أويل، بمساعدة هيئة أبحاث وتكنولوجيا رمال ألبرتا النفطية وشركاء من قطاع الصناعة. [ 9 ] تشير تقديرات المجلس الوطني للطاقة إلى أن عملية استخلاص النفط بالبخار (SAGD) مجدية اقتصادياً عندما تكون أسعار النفط على الأقل من 30 إلى 35 دولارًا أمريكيًا للبرميل. [ 10 ]

في عملية استخلاص النفط بالبخار (SAGD)، يُحفر بئران نفطيان أفقيان متوازيان في التكوين ، أحدهما على ارتفاع يتراوح بين 4 و6 أمتار فوق الآخر. يُحقن البخار في البئر العلوي، بينما يجمع البئر السفلي النفط الخام أو البيتومين الساخن المتدفق بفعل الجاذبية، بالإضافة إلى الماء المُستخلص من تكثيف البخار المحقون. تقوم عملية SAGD على أساس التواصل الحراري مع المكمن، بحيث يُشكل البخار المحقون "حجرة بخار". تُقلل حرارة البخار من لزوجة النفط الخام الثقيل أو البيتومين، مما يسمح له بالتدفق إلى أسفل البئر السفلي. يرتفع البخار والغاز المصاحب له، نظرًا لانخفاض كثافتهما مقارنةً بالنفط الخام الثقيل الموجود أسفلهما، مما يضمن عدم إنتاج البخار في بئر الإنتاج السفلي، ويميلان إلى الارتفاع في حجرة البخار، ليملأا الفراغ الذي خلفه النفط. يُشكل الغاز المصاحب، إلى حد ما، غطاءً حراريًا عازلًا فوق البخار وحوله. [ 11 ] يتدفق النفط والماء عبر تيار معاكس، مدفوعًا بالجاذبية، إلى أسفل البئر السفلي. يتم استخلاص الماء المكثف والنفط الخام أو البيتومين إلى السطح بواسطة مضخات مثل مضخات التجويف التدريجي التي تعمل بشكل جيد في نقل السوائل عالية اللزوجة التي تحتوي على مواد صلبة معلقة. [ 12 ]

التبريد الفرعي هو الفرق بين درجة حرارة التشبع (نقطة الغليان) للماء عند ضغط البئر المنتج ودرجة الحرارة الفعلية في نفس نقطة قياس الضغط. كلما ارتفع مستوى السائل فوق البئر المنتج، انخفضت درجة الحرارة وزاد التبريد الفرعي. مع ذلك، فإن المكامن في الواقع العملي غير متجانسة بطبيعتها، مما يجعل من الصعب للغاية تحقيق تبريد فرعي موحد على امتداد البئر أفقيًا. ونتيجة لذلك، يلجأ العديد من المشغلين، عند مواجهة تفاوت في نمو حجرة البخار، إلى إدخال كمية صغيرة من البخار إلى البئر المنتج للحفاظ على سخونة البيتومين في كامل تجويف البئر، وبالتالي الحفاظ على لزوجته منخفضة، مع فائدة إضافية تتمثل في نقل الحرارة إلى الأجزاء الباردة من المكمن على طول تجويف البئر. وهناك طريقة أخرى تُسمى أحيانًا "الاستخلاص الجزئي للبخار بالبخار" (SpAGD)، وتُستخدم عندما يقوم المشغلون بتدوير البخار عمدًا في البئر المنتج بعد فترة إغلاق طويلة أو كإجراء لبدء التشغيل. على الرغم من أن ارتفاع قيمة التبريد الفرعي مرغوب فيه من منظور الكفاءة الحرارية، إذ يتضمن عادةً تقليل معدلات حقن البخار، إلا أنه يؤدي أيضًا إلى انخفاض طفيف في الإنتاج نتيجةً لزيادة لزوجة البيتومين وانخفاض سيولته بسبب انخفاض درجة الحرارة. ومن عيوب التبريد الفرعي المرتفع جدًا احتمال عدم كفاية ضغط البخار في نهاية المطاف للحفاظ على نمو حجرة البخار فوق الحاقن، مما قد يؤدي أحيانًا إلى انهيار حجرات البخار حيث يغمر البخار المتكثف الحاقن ويمنع استمرار نمو الحجرة.

يُزيل التشغيل المستمر لآبار الحقن والإنتاج عند ضغط المكمن تقريبًا مشاكل عدم الاستقرار التي تُعيق جميع عمليات البخار عالية الضغط والدورية، وتُنتج تقنية SAGD إنتاجًا سلسًا ومتجانسًا قد يصل إلى 70% إلى 80% من النفط الموجود في المكمن المناسب. وتتميز هذه العملية بحساسيتها المنخفضة نسبيًا لطبقات الصخر الزيتي وغيرها من العوائق الرأسية التي تعترض تدفق البخار والسوائل، لأنه مع تسخين الصخور، يسمح التمدد الحراري التفاضلي للبخار والسوائل بالتدفق بفعل الجاذبية إلى بئر الإنتاج. وهذا يُتيح معدلات استخلاص تتراوح بين 60% و70% من النفط الموجود، حتى في التكوينات التي تحتوي على العديد من طبقات الصخر الزيتي الرقيقة. ومن الناحية الحرارية، تُعد تقنية SAGD أكثر كفاءة بمرتين من عملية البخار الدورية القديمة، كما أنها تُقلل بشكل كبير من تلف الآبار الناتج عن الضغوط العالية المصاحبة لعملية البخار الدورية. وبالإضافة إلى معدلات استخلاص النفط الأعلى التي يتم تحقيقها، فإن هذا يعني أن تقنية SAGD أكثر اقتصادية بكثير من عمليات البخار الدورية في المكمن ذي السماكة المعقولة. [ 13 ]

تاريخ

طُرحت فكرة التصريف بالجاذبية في الأصل على يد الدكتور روجر بتلر، المهندس في شركة إمبريال أويل في سبعينيات القرن الماضي [ 1 ] [ 2 ]. في عام 1975، نقلت إمبريال أويل بتلر من سارنيا، أونتاريو، إلى كالجاري، ألبرتا، ليرأس جهودها البحثية في مجال النفط الثقيل. اختبر بتلر المفهوم مع إمبريال أويل في عام 1980، في مشروع تجريبي في كولد ليك ، والذي تضمن أحد أوائل الآبار الأفقية في هذا القطاع، مع حاقنات رأسية.

هيئة ألبرتا لتكنولوجيا وبحوث الرمال النفطية (AOSTRA) 1974

في عام ١٩٧٤، أنشأ رئيس وزراء ألبرتا، بيتر لوغيد، هيئة ألبرتا لتكنولوجيا وأبحاث الرمال النفطية (AOSTRA) كشركة حكومية تابعة لألبرتا ، بهدف تعزيز تطوير واستخدام تقنيات جديدة لإنتاج الرمال النفطية والنفط الخام الثقيل، وتحسين استخلاص النفط الخام التقليدي. كانت أول منشأة تابعة للهيئة مملوكة ومدارة من قبل عشرة مشاركين صناعيين، وحظيت بدعم حكومي كبير (دويتش وماكلينان ٢٠٠٥) [ ٢ ] ، بما في ذلك من صندوق ألبرتا للادخار التراثي . [ ١٤ ] [ ١٥ ] [ ١٦ ] وكان من بين الأهداف الرئيسية لهيئة AOSTRA إيجاد تقنيات مناسبة لاستخراج النفط من رمال أثاباسكا في الجزء الذي لا يمكن استخراجه باستخدام تقنيات التعدين السطحي التقليدية. [ ٢ ]

منشأة اختبار أوسترا تحت الأرض 1984

في عام 1984، أنشأت شركة أوسترا منشأة اختبار تحت الأرض في رمال أثاباسكا النفطية، الواقعة بين نهري ماكاي وديفون غرب مصنع سينكرود، كمنشأة لاستخلاص البيتومين بتقنية SAGD في الموقع . [ 2 ] [ 17 ] وهناك، أُجري أول اختبار لآبار SAGD المزدوجة (الأفقية)، مما أثبت جدوى الفكرة، وحققت لفترة وجيزة تدفقًا نقديًا إيجابيًا في عام 1992 بمعدل إنتاج يبلغ حوالي 2000 برميل يوميًا (320 مترًا مكعبًا /يوم) من ثلاثة أزواج من الآبار. 

فوستر كريك

كان مصنع فوستر كريك في ألبرتا بكندا، الذي تم بناؤه عام 1996 وتديره شركة سينوفوس إنرجي ، أول مشروع تجاري لتصريف المياه بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD)، وبحلول عام 2010 أصبح فوستر كريك "أكبر مشروع تجاري لتصريف المياه بالجاذبية بمساعدة البخار في ألبرتا يصل إلى مرحلة دفع العائدات". [ 17 ] [ 18 ]

تم حفر آبار تقنية استخلاص النفط بالبخار (SAGD) الأصلية بتقنية UTF أفقيًا من نفق في طبقة الحجر الجيري السفلية، والتي يتم الوصول إليها عبر أعمدة مناجم رأسية . تزامن هذا المفهوم مع تطوير تقنيات الحفر الموجه التي سمحت للشركات بحفر آبار أفقية بدقة وبتكلفة منخفضة وكفاءة عالية، لدرجة أنه أصبح من الصعب تبرير حفر بئر رأسية تقليدية. مع انخفاض تكلفة حفر أزواج الآبار الأفقية، ومعدلات الاستخلاص العالية جدًا لعملية SAGD (تصل إلى 60% من النفط الموجود في المكمن)، تُعد تقنية SAGD جذابة اقتصاديًا لشركات النفط.

في فوستر كريك، استخدمت سينوفوس تقنية "البئر الإسفيني" الحاصلة على براءة اختراع [ 19 ] لاستخراج الموارد المتبقية التي لم يتم استخراجها في عمليات SAGD التقليدية، مما يحسن معدل الاستخراج الإجمالي للعملية. تعمل تقنية "البئر الإسفيني" من خلال الوصول إلى البيتومين المتبقي الذي يتم تجاوزه في عمليات SAGD التقليدية عن طريق حفر بئر حشو بين زوجين من آبار SAGD العاملة، وذلك بعد أن تنضج غرف البخار في SAGD إلى درجة اندماجها وتواصلها السائل. ثم يتبقى للاستخراج في منطقة الخزان بين زوجي آبار SAGD العاملة ما يُعرف بـ"الإسفين" من النفط المتبقي الذي تم تجاوزه. أثبتت تقنية الآبار ذات التصميم الإسفيني قدرتها على تحسين معدلات الاستخلاص الإجمالية بنسبة 5-10% مع خفض التكاليف الرأسمالية، حيث تقل الحاجة إلى البخار بمجرد نضوج غرف البخار ووصولها إلى مرحلة التواصل بين السوائل. وعادةً في هذه المرحلة من عملية الاستخلاص، والمعروفة أيضاً بمرحلة "التفريغ"، [ 20 ] يُستبدل البخار المحقون بغاز غير قابل للتكثيف مثل الميثان، مما يُقلل تكاليف الإنتاج بشكل أكبر. [ 21 ]

التطبيقات الحالية

لم تكن هذه التقنية مجدية تجاريًا في البداية، لكنها أصبحت كذلك مع ارتفاع أسعار النفط خلال العقد الأول من الألفية الثانية. وبينما كانت أساليب الحفر التقليدية سائدة حتى تسعينيات القرن الماضي، فإن ارتفاع أسعار النفط الخام في القرن الحادي والعشرين يشجع على استخدام أساليب غير تقليدية (مثل تقنية استخلاص النفط بالبخار) لاستخراج النفط الخام. وتشهد رمال النفط الكندية العديد من مشاريع استخلاص النفط بالبخار قيد التنفيذ، نظرًا لأن هذه المنطقة تضم أحد أكبر رواسب البيتومين في العالم (إذ تمتلك كندا وفنزويلا أكبر رواسب في العالم).

أتاحت عملية استخلاص النفط بالبخار (SAGD ) لمجلس ألبرتا لحماية موارد الطاقة (ERCB) زيادة احتياطياته النفطية المؤكدة إلى 179 مليار برميل، مما رفع احتياطيات كندا النفطية إلى المرتبة الثالثة عالميًا بعد فنزويلا والمملكة العربية السعودية ، وزاد احتياطيات أمريكا الشمالية النفطية بنحو أربعة أضعاف. وفي عام 2011، بلغت احتياطيات الرمال النفطية حوالي 169 مليار برميل.

العيوب

العلاقة بين النفط والماء

تستهلك عملية استخلاص النفط بالبخار (SAGD)، وهي عملية استخلاص حراري، كميات كبيرة من الماء والغاز الطبيعي. [ 5 ] : 4

يستهلك استخراج النفط من الرمال النفطية الكندية بتقنيات التعدين السطحي كمية من المياه تفوق عشرين ضعفًا ما يستهلكه الحفر النفطي التقليدي. ومن الأمثلة على قصور البيانات، أن هذا الرقم لا يشمل تقنية تصريف المياه بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) التي تزداد أهميتها. ونحث الباحثين على معالجة هذا النقص في البيانات.

— العلاقة بين الماء والطاقة 2011

يستهلك استخراج النفط من الرمال النفطية الكندية بتقنيات التعدين السطحي مياهًا أكثر بعشرين ضعفًا من عمليات الحفر النفطي التقليدية. مع ذلك، وبحلول عام ٢٠١١، كانت البيانات غير كافية بشأن كمية المياه المستخدمة في تقنية التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) التي تزداد أهميتها. [ ٥ ] : ٤ يمكن للمبخرات معالجة المياه الناتجة عن تقنية SAGD لإنتاج مياه عذبة عالية الجودة لإعادة استخدامها في عمليات SAGD. [ ٢٢ ] إلا أن المبخرات تُنتج كميات كبيرة من نفايات التصريف التي تتطلب إدارة إضافية. [ ٢٢ ]

استخدام الغاز الطبيعي لتوليد البخار

كما هو الحال في جميع عمليات الاستخلاص الحراري، تُشكل تكلفة توليد البخار جزءًا كبيرًا من تكلفة إنتاج النفط. تاريخيًا، استُخدم الغاز الطبيعي كوقود لمشاريع الرمال النفطية الكندية، نظرًا لوجود احتياطيات غاز كبيرة غير مستغلة في منطقة الرمال النفطية. مع ذلك، ومع إنشاء خطوط أنابيب الغاز الطبيعي إلى الأسواق الخارجية في كندا والولايات المتحدة، أصبح سعر الغاز عاملًا مهمًا. كما أن بلوغ إنتاج الغاز الطبيعي في كندا ذروته وتراجعه حاليًا يُشكلان مشكلة. وتجري دراسة مصادر أخرى لتوليد الحرارة، أبرزها تغويز الأجزاء الثقيلة من البيتومين المُنتج لإنتاج الغاز التخليقي ، واستخدام رواسب الفحم القريبة (والضخمة) ، أو حتى بناء مفاعلات نووية لتوليد الحرارة.

استخدام الماء لتوليد البخار

يتطلب إنتاج البخار اللازم لعملية استخلاص النفط بالبخار (SAGD) مصادرَ وفيرة من المياه العذبة والمالحة، بالإضافة إلى مرافق ضخمة لإعادة تدوير المياه. وتُعدّ المياه موضوعًا شائعًا للنقاش فيما يتعلق باستخدامها وإدارتها. ففي عام 2008، بلغ إنتاج النفط الأمريكي (بما في ذلك SAGD) أكثر من 5 مليارات جالون من المياه المنتجة يوميًا. [ 23 ] [ 24 ] ولا يرتبط القلق بشأن استخدام كميات كبيرة من المياه بنسبة المياه المستخدمة، بل بجودتها. تقليديًا، كان ما يقارب 70 مليون متر مكعب من حجم المياه المستخدمة في عملية SAGD مياهًا سطحية عذبة. وقد شهد استخدام المياه العذبة انخفاضًا ملحوظًا منذ عام 2010، حيث بلغ حوالي 18 مليون متر مكعب. ومع ذلك، وللتعويض عن هذا الانخفاض الكبير، بدأت الصناعة بزيادة حجم المياه الجوفية المالحة المستخدمة بشكل ملحوظ. وقد ساهم هذا، إلى جانب تقنيات أخرى أكثر عمومية لترشيد استهلاك المياه، في خفض استخدام المياه السطحية في عمليات استخراج النفط من الرمال النفطية بأكثر من ثلاثة أضعاف منذ بدء الإنتاج. [ 25 ] بالاعتماد على التصريف بالجاذبية، يتطلب SAGD أيضًا خزانات سميكة ومتجانسة نسبيًا، وبالتالي فهو غير مناسب لجميع مناطق إنتاج النفط الثقيل.

طرق بديلة

بحلول عام 2009، تم استخدام عمليتي الاستخلاص الحراري الأولي المطبقتين تجارياً، وهما تصريف الجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) والتحفيز الدوري بالبخار (CSS)، في إنتاج الرمال النفطية في تكوينات كليرووتر وغراند رابيدز السفلى في منطقة كولد ليك في ألبرتا. [ 4 ]

التحفيز الدوري بالبخار (CSS)

تستخدم شركة الموارد الطبيعية الكندية تقنية البخار الدوري أو تقنية "النفخ والضخ" لتطوير موارد البيتومين. تتطلب هذه التقنية بئرًا واحدًا، وتتألف عملية الإنتاج من حقن البخار لتكسير وتسخين التكوين الجيولوجي قبل مراحل الإنتاج. في البداية، يُحقن البخار فوق نقطة تكسير التكوين لعدة أسابيع أو أشهر، مما يؤدي إلى تحريك البيتومين البارد، ثم يُغلق البئر لعدة أسابيع أو أشهر للسماح للبخار بالتغلغل في التكوين. بعد ذلك، يُعكس تدفق البخار في بئر الحقن، مما يؤدي إلى إنتاج النفط من خلال نفس البئر. تشكل مرحلتا الحقن والإنتاج معًا دورة واحدة. يُعاد حقن البخار لبدء دورة جديدة عندما تنخفض معدلات إنتاج النفط عن عتبة حرجة نتيجة لتبريد المكمن. [ 26 ] تتضمن عملية التحفيز الدوري بالبخار أيضًا عددًا من عمليات المتابعة أو التحسين، بما في ذلك رفع الضغط وخفضه (PUBD)، ودفع البخار المختلط في البئر وتصريفه (MWSDD)، واستخلاص البخار (Vapex)، وإضافة السوائل إلى البخار لتعزيز استخلاص البيتومين (LASER)، وعملية SAGD المدعومة بتقنية HPCSS والعملية الهجينة. [ 4 ]

التحفيز الدوري بالبخار عالي الضغط (HPCSS)

يستخدم ما يقارب 35% من إجمالي الإنتاج في الموقع في رمال ألبرتا النفطية تقنية تُسمى التحفيز الدوري بالبخار عالي الضغط (HPCSS)، والتي تتناوب بين مرحلتين: أولاً، يُحقن البخار في رواسب الرمال النفطية تحت الأرض لتكسيرها وتسخينها لتليين البيتومين، تمامًا كما في تقنية التحفيز الدوري بالبخار (CSS)، ولكن بضغوط أعلى؛ ثم، تتحول الدورة إلى مرحلة الإنتاج حيث يُضخ المزيج الساخن الناتج من البيتومين والبخار (المسمى "مستحلب البيتومين") إلى السطح عبر البئر نفسه، تمامًا كما في تقنية التحفيز الدوري بالبخار (CSS)، حتى يؤدي انخفاض الضغط الناتج إلى إبطاء الإنتاج إلى مرحلة غير اقتصادية. ثم تُكرر العملية عدة مرات. [ 27 ] وقد أوضح بيان صحفي صادر عن هيئة تنظيم الطاقة في ألبرتا (AER) الفرق بين التحفيز الدوري بالبخار عالي الضغط (HPCSS) والتصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD). استُخدمت تقنية حقن البخار عالي الضغط (HPCSS) في استخراج النفط في ألبرتا لأكثر من 30 عامًا. تعتمد هذه الطريقة على حقن بخار عالي الضغط، أعلى بكثير من ضغط المكمن المحيط، في المكمن لفترة طويلة. ومع تليين البيتومين بفعل الحرارة وتخفيف الماء له وفصله عن الرمل، يُحدث الضغط شقوقًا وفتحات تسمح للبيتومين بالتدفق عائدًا إلى آبار حقن البخار. تختلف تقنية HPCSS عن عمليات التصريف بالجاذبية بمساعدة البخار (SAGD)، حيث يُحقن البخار باستمرار بضغوط منخفضة دون إحداث شقوق في المكمن، وتعتمد على التصريف بالجاذبية كآلية أساسية للاستخراج. [ 28 ] في بعض الحالات، استُخدمت تقنيات رادار الأقمار الصناعية InSAR لرصد التشوه السطحي المرتبط باستخراج النفط. [ 29 ]

في تكوين كليرووتر بالقرب من كولد ليك، ألبرتا، يُستخدم التحفيز الدوري بالبخار عالي الضغط (HPCSS). [ 4 ] توجد آبار أفقية ورأسية. يتم الحقن عند ضغط التكسير. تتراوح المسافة بين الآبار الأفقية من 60 إلى 180 مترًا، بينما تتراوح المسافة بين الآبار الرأسية من 2 إلى 8 أفدنة. يمكن أن يصل عمق الإنتاج الصافي إلى 7 أمتار. يُستخدم هذا الأسلوب في المناطق التي تخلو عمومًا من المياه الجوفية أو الغاز العلوي أو تحتوي على كميات ضئيلة منهما. تتراوح نسبة الاستخلاص القياسي (CSOR) من 3.3 إلى 4.5. يُتوقع أن تتراوح نسبة الاستخلاص النهائية من 15 إلى 35%. [ 4 ] تُستخدم طريقة الاستخلاص الحراري SAGD أيضًا في تكوينات كليرووتر ولور غراند رابيدز مع أزواج الآبار الأفقية (من 700 إلى 1000 متر)، وضغط تشغيل من 3 إلى 5 ميجا باسكال. بدأ استخدام طريقة SAGD في بيرنت ليك بضغط تشغيل أعلى قريب من ضغط التمدد، بمسافة تتراوح من 75 إلى 120 مترًا بين الآبار، وصولًا إلى عمق إنتاج صافٍ يصل إلى 10 أمتار، في مناطق ذات مياه قاعية أو بدونها، بنسبة استخلاص تتراوح من 2.8 إلى 4.0 (بجودة 100%)، ومعدل استخلاص نهائي متوقع من 45% إلى 55%. [ 4 ]

يستخدم مشروع بريمروز وولف ليك للرمال النفطية في الموقع التابع لشركة الموارد الطبيعية الكندية المحدودة (CNRL) بالقرب من كولد ليك، ألبرتا في تكوين كليرووتر ، والذي تديره شركة هورايزون أويل ساندز التابعة لشركة CNRL ، تقنية التحفيز الدوري بالبخار عالي الضغط (HPCSS). [ 4 ]

استخلاص البخار (Vapex)

تشمل آليات استخلاص النفط المحسّن البديلة تقنية VAPEX ( استخلاص النفط بمساعدة البخار ) ، وعملية التعرية الديناميكية الكهروحرارية (ET-DSP) ، وتقنية ISC (الاحتراق في الموقع). وقد ابتكر بتلر تقنية VAPEX، وهي عملية تصريف بالجاذبية تستخدم مذيبات متبخرة بدلاً من البخار لإزاحة أو إنتاج النفط الثقيل وتقليل لزوجته. [ 30 ]

تُعدّ تقنية ET-DSP عمليةً حاصلةً على براءة اختراع، تستخدم الكهرباء لتسخين رواسب الرمال النفطية، مما يُسهّل استخراج البيتومين ويُتيح الإنتاج باستخدام آبار رأسية بسيطة. أما تقنية ISC، فتستخدم الأكسجين لتوليد حرارة تُقلّل من لزوجة النفط، إلى جانب ثاني أكسيد الكربون الناتج عن النفط الخام الثقيل، والذي يُزيح النفط باتجاه آبار الإنتاج. ومن بين تقنيات ISC، تقنية THAI (حقن الهواء من طرف البئر إلى كعبه). وقد اشترت شركة Proton Technologies Canada Inc. منشأة THAI في ساسكاتشوان عام 2017، وقد أثبتت قدرتها على فصل الهيدروجين النقي في هذا الموقع. وتهدف Proton إلى ترك الكربون في باطن الأرض واستخراج الهيدروجين فقط من الهيدروكربونات. [ 30 ]

نظام الدفع المحسن والمعدل بالبخار والغاز (eMSAGP)

تُعدّ عملية eMSAGP عمليةً حاصلة على براءة اختراع لشركة MEG Energy [ 31 ] ، حيث طوّرت MEG، بالتعاون مع شركة Cenovus [ 32 ] ، عملية استخلاص مُعدّلة تُعرف باسم "عملية دفع البخار والغاز المُحسّنة" (eMSAGP)، وهي تعديلٌ لعملية SAGP مُصمّم لتحسين الكفاءة الحرارية لعملية SAGD من خلال استخدام آبار إنتاج إضافية تقع في منتصف المسافة بين أزواج آبار SAGD المتجاورة، على نفس مستوى آبار إنتاج SAGD. تُشكّل هذه الآبار الإضافية، والتي يُشار إليها عادةً باسم آبار "الحشو"، جزءًا لا يتجزأ من نظام استخلاص eMSAGP.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 "الدكتور روجر إم. بتلر" . قاعة مشاهير البترول الكندية. 2012.
  2. 1 2 3 4 5 6 سي. في. دويتش؛ جيه. إيه. ماكلينان (2005). "دليل توصيف خزانات SAGD (التصريف الجاذبي بمساعدة البخار) باستخدام الإحصاء الجيولوجي" (ملف PDF) . مركز الإحصاء الجيولوجي الحاسوبي . تم الاطلاع عليه في 3 فبراير 2015 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  3. ↑ أصبح اسم AOSTRA الآن معهد أبحاث الطاقة في ألبرتا.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 تشي جيانغ؛ بروس ثورنتون؛ جين راسل-هيوستن؛ ستيف سبنس. مراجعة تقنيات الاستخلاص الحراري لتكوينات كليرووتر وغراند رابيدز السفلى في منطقة كولد ليك في ألبرتا (ملف PDF) . المؤتمر الكندي الدولي للبترول. شركة أوسوم للرمال النفطية.
  5. 1 2 3 ديانا غلاسمان؛ ميشيل ووكر؛ تانوشري إسحاقمان؛ كورين شامبيلو؛ آني تشو (مارس 2011). إضافة المياه إلى أجندة الطاقة (ملف PDF) (تقرير). ورقة سياسات عالمية. العلاقة بين المياه والطاقة.
  6. ↑ بييلو، ديفيد. "عكس التعدين: استخراج الرمال النفطية بالبخار يقلل من الأثر البيئي، لكن التكاليف البيئية تبقى" . مجلة ساينتفك أمريكان .
  7. ↑ لو، ديفيد. "تقنية جديدة لاستخلاص النفط الثقيل لتحقيق أقصى قدر من الأداء وتقليل الأثر البيئي" (ملف PDF) . برنامج المحاضرين المتميزين التابع لجمعية مهندسي البترول . جمعية مهندسي البترول . تاريخ الاسترجاع: 19 يوليو 2016 .
  8. ↑ "الدكتور روجر إم. بتلر" . قاعة مشاهير البترول الكندية . الرابطة الكندية لمنتجي البترول . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2016 .
  9. ↑ كارلسون، إم آر (1 يناير 2003). المحاكاة العملية للخزانات: استخدام النتائج وتقييمها وتطويرها . كتب بنويل . ISBN 9780878148035تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-07-2016 .
  10. ↑ "رمال النفط الكندية: الفرص والتحديات حتى عام 2015" (ملف PDF) . المجلس الوطني للطاقة . تاريخ الاسترجاع: 19 يوليو 2016 .
  11. ↑ هولداواي، كيث (13 مايو 2014)، "تسخير البيانات الضخمة في قطاع النفط والغاز بالتحليلات: تحسين الاستكشاف والإنتاج باستخدام نماذج تعتمد على البيانات" ، وايلي ، ISBN 978-1118910955تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 فبراير 2014
  12. ↑ "حديث عن تقنية استخراج النفط والغاز من جنوب المحيط الهادئ" (ملف PDF) ، حكومة ألبرتا ، سبتمبر 2017
  13. ↑ سبيت، جيمس ج. (2007). كيمياء وتكنولوجيا البترول . مطبعة سي آر سي. الصفحات 165-167 . ISBN  978-0-8493-9067-8.
  14. ↑ ويغينز، إي جيه. "هيئة أبحاث وتكنولوجيا رمال النفط في ألبرتا. الموسوعة الكندية" . مؤسسة هيستوريكا الكندية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-12-2008 .
  15. ↑ "تاريخ أوسترا وإنجازاتها" (ملف PDF) . حكومة ألبرتا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-12-2008 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  16. ↑ "التاريخ المسجل للرمال النفطية" (ملف PDF) . حكومة ألبرتا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-12-2008 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  17. 1 2 تشارنيكا، مارزينا (1 يناير 2013). "هاربير تشينا يحافظ على سير عمل شركة سينوفوس للطاقة بسلاسة" . ألبرتا أويل.
  18. ↑ ييدلين، ديبورا (19 يونيو 2013). "ييدلين: تُظهر للمتشائمين كيف تُدار أعمال النفط" . صحيفة كالجاري هيرالد . تاريخ الاسترجاع: 19 يونيو 2013 .
  19. ^ "قاعدة بيانات براءات الاختراع الكندية / قاعدة البيانات الخاصة ببراءات الاختراع الكندية" .
  20. ↑ غو، فاجانغ؛ ريسمير، أودموند؛ كيوسافيك، أرنفين؛ تشان، مارك واي إس (11 يونيو 2013). "تحسين عملية إيقاف تدفق النفط في رمال أثاباسكا النفطية بتقنية SAGD" . مؤتمر النفط الثقيل - كندا . جمعية مهندسي البترول. doi : 10.2118/165481-MS – عبر www.onepetro.org.
  21. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 26-02-2014 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 31-12-2017 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  22. لايتباون ، فيكي (أبريل 2015). "تقنيات SAGD الجديدة تبشر بالخير في الحد من الأثر البيئي لإنتاج الرمال النفطية" (ملف PDF) . مجلة الحلول البيئية للنفط والغاز والتعدين . 1 (1). ابتكارات ألبرتا: 47-58 . doi : 10.3992/1573-2377-374X-1.1.47 (غير نشط في 18 يوليو 2025). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 25 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 22 مايو 2019 .{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  23. ↑ رالف م. هول، بيان إلى لجنة العلوم والتكنولوجيا بشأن قانون استخدام المياه المنتجة لعام 2008، الدورة الثانية للكونغرس 110، التقرير 110-801.
  24. ↑ "تحليل استخدام المياه في ألبرتا 2005" . حكومة ألبرتا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يونيو 2005 .
  25. ↑ "حجم ونوعية المياه المستخدمة في النفط والغاز 1976-2010" . حكومة ألبرتا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 ديسمبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2011 .
  26. ↑ "التحفيز الدوري بالبخار" . الرمال النفطية الحرارية في الموقع. CNRL. 2013. مؤرشف من الأصل في 16-10-2015.
  27. ↑ كريس سيفرسون-بيكر (29 يوليو 2013). "انفجار البيتومين في كولد ليك هو الاختبار الأول لمنظم الطاقة الجديد" .
  28. ↑ «هيئة تنظيم الطاقة في ألبرتا تأمر بتعزيز المراقبة وفرض قيود إضافية على التبخير في مشروعي بريمروز وولف ليك بسبب انبعاثات مستحلب البيتومين» . هيئة تنظيم الطاقة في ألبرتا. ١٨ يوليو ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل في ٣٠ يوليو ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه في ٣٠ يوليو ٢٠١٣ .
  29. ↑ سينغروي، فيرنون ؛ لي، جون هوا؛ شاربونو، فرانسوا (2015-09-03). "رصد تشوه سطح الأرض بتقنية InSAR عالية الدقة وسريعة إعادة الزيارة" . المجلة الكندية للاستشعار عن بعد . 41 (5): 458-472 . doi : 10.1080/07038992.2015.1104638 . ISSN 0703-8992 . 
  30. 1 2 "فك شفرة الرمال النفطية: الراحل الدكتور روجر بتلر، كلية شوليخ للهندسة" . كالجاري، ألبرتا: جامعة كالجاري.
  31. ^ "قاعدة بيانات براءات الاختراع الكندية / قاعدة البيانات الخاصة ببراءات الاختراع الكندية" .
  32. ↑ "الرمال النفطية الكندية والصخر الزيتي الأمريكي: الابتكار من خلال الضرورة" . 22 يونيو 2015.