По схеме "петросих" ретортинг основан на разложении ке­рогена циркуляцией через реторту, загруженную сланцем, горячего пиролизного газа, который подогревается вне ре­торты (рис. 10).

Технологическая цепь завода-прототипа состоит из сле­дующих звеньев:

1) карьерная добыча и транспортировка породы;

2) подготовка сырья (дробление, сортировка и подача по­роды в реторту);

Рисунок 10 - Схема процесса "Петросих" по переработке горючих сланцев [10]

Обозначения: 1 - шахта, карьер; 2 - первичное дробление; 3 – склад сланца; 4 - вторичное дробление; 5 - тонкие фракции; 6 - склад дробленного сланца; 7 - отбор проб; 8 - подача планца; 9 - герметизирующий газ; 10 - бункер-питатель; 11- распределительное устройство; 12 - реторта; 13 - герметизирующая система; 14 - вода для гидравлического удаления отработанного сланца; 15 - отработанный сланец; 16 - водослив; 17 - циклон; 18 - электрофильтр; 19 - компрессор; 20 - газонагреватель; 21 - регенератор диэтаноламина; 22 - абсорбер; 23 - котёл-печь; 24 - реактор; 25 - конденсатор; 26 - резервуары для товарных продуктов; 27 - отстойник.

I - отработанный сланец; II - герметизирующий газ; III - вода; IV - диэтаноламин; V - очищенный газ (в магист­раль); VI - сероводород на установку Клауса; VII - воз­дух; VIII - товарная сера; IX - тяжелая смола; X - холодный циркулирующий газ; XI - горячий циркулирующий газ; XII - топливный газ; ХШ - воздух; XIV - легкое топливо; ХV - топливо; XVI – вода

3) ретортинг и извлечение жидкой продукции и затем ее переработка;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4) сброс отработанного сланца (гидротранспортирование золы в специальный резервуар, отстоящий от завода на 1,5 км);

5) хранение жидких продуктов;

6) обработка пиролизных газов и извлечение серы;

7) производство сжиженного газа;

8) снабжение энергией (станция мощностью 3125 кВт
производительностью 64 т/ч пара высокого давления);

9) внутризаводские транспортирование и хранение серы.
Нефть, извлекаемая из сланцев отложений ирати, имеет плотность 0,9365 г/см3 и вязкость 26,7 сП при температуре 38° С. Предельная температура текучести равна -4oC. Нефть содержит 15 вес. % диолефинов и 1,06% серы,
вследствие чего она. высоко агрессивна.

Завод-прототип рассчитан на переработку 2200 т/сут по­роды, что дает 160 м3/сут синтетической нефти, 36,5 тыс. м3/сут топливного газа и 17 т/сут элементарной серы.

В перспективе в Сан-Матеуо-ду-Сул предполагается по­строить промышленный комплекс с полным циклом перера­ботки горючих сланцев. Батарея из 16 реторт "петросих" будет пропускать 108 тыс. т/сут породы, что даст пример­но 10 тыс. м3/сут синтетической нефти, 900 т/сут серы, 400 т/сут сжиженного и 1,68 млн. м3/сут сухого газа. Корпорацией "Оксидентл Петролеум" запатентован более совершенный способ перегонки горючих сланцев, при котором используют две подземные реторты, расположенные в продуктивных пластах. Этот способ состоит из следующих основных операций. В первой реторте, представляющей собой подземную камеру, заполненную сверху слоем истощенных горючих кусков сланца, генерируется горение газообразных продуктов перегонки подачей воздуха в ее верхнюю часть. Из нижней части реторты извлекают газообразные продукты перегонки. Во второй подземной реторте, содержащей слой
кусков горючих сланцев, еще не подвергавшихся перегонке, осуществляют горение газообразных продуктов перегонки, полученных в первой реторте. Горючие продукты во второй реторте перемещают вниз для нагрева верхней части второго слоя горючих сланцев до температуры воспламенения и установления в нем зоны горения. В эту часть горючих сланцев подают воздух для перемещения зоны горения в низ второй реторты.

3.2 Разработка горючих сланцев с использованием подземной перегонки

Сложность технологического процесса, большие затраты, на добычу, дробление и транспортирование породы, проблема охраны окружающей среды - все эти негативные стороны наземной переработки сланцев уже сравнительно давно поро­дили идею о внутрипластовой перегонке. Однако все по­пытки реализовать ее на практике завершались до сих пор либо полной неудачей, либо успехом настолько незначитель­ным, что о промышленном применении испытанного метода не могло быть и речи.

Анализ результатов лабораторных исследований и причин
неудачи промышленных испытаний позволил сформулировать
задачи, без решения которых прогресс внутрипластовой технологии невозможен. Горючие сланцы представляют собой практически непроницаемую породу, поэтому любые внутрипластовые методы их разработки требуют прежде всего создания в пласте искусственной трещиноватости. Система трещин должна быть достаточно интенсивной, чтобы охват объекта воздействием был существенным.

Кероген слабо растворим в углеродистых жидкостях и в исходном состоянии неподвижен. Поэтому для вытеснения его любым из использующихся в нефтепромысловом деле аген­тов кероген необходимо термически разложить. Для нагре­вания пласта можно использовать внутренний (процесс горе­ния в пласте) или внешний источник тепла (закачка горячих вытесняющих агентов). Обе эти операции технически ре­альны, но эффективность их зависит от гидродинамической связи между нагнетательными и эксплуатационными скважи­нами, вскрывшими продуктивный пласт.

Прогрев пласта за счет внутрипластового горения требует, чтобы в. этом процессе участвовало большое количество кокса, контактирующего с воздухом. Однако кокс при прогреве блоков сланца до температуры разложения керогена остается большей частью в породе. Не меньшая проблема — вытеснение из матрицы образующейся жидкой продукции, которая может поступать в трещины за счет термического - расширения ее и энергии выделяющегося газа. Оба механизма вытеснения малоэффективны и требуют поддержания в системе трещин меньшего давления, чем в блоках матрицы. В принципе это возможно, но, как было установлено на
практике сланец, нагретый до температуры разложения керогена ( 315-400°С), приобретает пластичность и поэтому созданные ранее трещины смыкаются. Избежать этого можно, поддерживая высокое давление в трещинах.

Для создания искусственной трещиноватости в сланцах
испытывали различные методы. Среди них традиционные гидроразрыв пласта (ГРП), развитие трещин путем ГРП и последующая детонация в пласте закачанных жидких и гранулированных твердых взрывчатых веществ, а также не совсем обычные — электропробой, термическое растрескивание. Широкое распространение получил способ дробления сланцев с помощью ядерных взрывов. Подсчитано, что процесс перегонки сланцев в ядерной каверне, образованной взрывом, и в подвергшихся растрескиванию прилегающих зонах может обеспечить рентабельное извлечение нефти [11].
Однако на параметры пласта, в котором возможно безопасное разрушение породы ядерными взрывами, накладывается столько ограничений, что ядерный метод стандартным стать не может.

Внутрипластовые методы в настоящее время являются важнейшей программой, выполняемой компанией "Энержи Ризач Центер" в Ларами (США). Исследования вели в двух направлениях:

- лабораторное моделирование разложения керогена в круп­ных блоках породы;

- совершенствование методов искусственного растрескивания породы и промысловые испытания.

Последние дали обнадеживающие результаты [16]. Опытный участок был разбурен по пятиточечной схеме (7,6x7,6 м) с расположенной в центре нагнетательной скважиной, в которой инициировали внутрипластовое горение. В ходе эксперимента было добыто 27м3 и более жидких углеводородов. В кернах, отобранных позже, была установ­лена высокая степень разложения керогена. По расширенной программе в конце 1970 г. работы проводили на площади 54 скважинами с постепенным их разрежением к перифе­рии (рис. 11). После проведения гидроразрыва пласта и взрывов тринитротолуола в центральной части участка ини­циировали процесс горения. Вскоре было установлено, что трещиноватость недостаточна для поддержания устойчивого процесса горения [17]. В связи с этим технологию не­сколько изменили - стали нагнетать в пласт горячий газ.

Довольно успешный результат эксперимента по внутрипластовой перегонке сланца получило предприятие, принадлежащее корпорации "Оксидентл Петролеум" 88, которое произвело обрушение продуктивной породы в первогачально пробитые штольни (рис. 12). Сланец перегонялся в искусственной подземной реторте через скважины. Работы проводили на участке площадью 1600 га, расположенном в южной части бассейна Писенс. Здесь в 1972 г, была пробита штольня и выработана большая полость в массиве сланца. Вокруг нее пробурили скважины глубиной 30-45 м для
подрыва продуктивного пласта. После взрыва полость оказалась плотно заполненной раздробленным сланцем так, что пористость составляла около 15%. Это давало гарантию стабильности работы подземной реторты в процессе нагрева и перегонки. В верхнюю часть полости закачивали горючее, и организовав циркуляцию воздуха, разжигали пласт. Тепловой фронт постепенно перемещался вниз. Нефть стекала в нижнюю часть полости, откуда ее отбирали вместе с потоком газообразных продуктов на поверхность. В тече -

Рисунок 11 - Промысловый эксперимент по внутрипластовой пе­регонке сланца [16]

Обозначения: Скважины: 1 - эксплуатационные; 2 - термического контро­лирования; 3 - нагнетательные; заштрихованная область - зона инициирования процесса горения.

Рисунок 12 – Внутрипластовый процесс переработки горючих сланцев, разработанный корпорацией «Оксидентал Петролеум» [10]

Обозначения: 1 – вход в шахту, 2 – линия сбора газа, 3 – установки на поверхности земли, 4 – канал для подачи воздуха, 5 – точка зажигания смеси, 6 – скважина для взрыва сланцев, 7 – горизонт, разработанный по камерно-столбовой системе, 8 – измельченный сланец, 9 – отстойник для нефти, 10 – линия откачки нефти в резервуар

течение года с начала проведения эксперимента корпорацией было добыто несколько тысяч кубометров нефти [18]. Прогнозируемый
коэффициент отдачи керогеном нефти составляет 60-65%.
Корпорация считает, что полученные ею результаты открывают путь к промышленной внутрипластовой перегонке горючих сланцев.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12