Начались работы по проекту Федерального правительства о совместной разработке шести участков горючих сланцев в наиболее богатой зоне бассейна Писено-Крик, принадлежащей государству. Здесь, по проекту, общая производительность предприятий должна достигнуть 40 тыс. м3/сут синтетической нефти.
Качество нефти, получаемой в районе Грин Ривер, зависит в основном от способа перегонки и, в значительно меньшей мере, от геолого-физических условий разрабатываемого объекта. Продукция, получаемая при ретортинг-процессе, характеризуется следующими показателями.
Плотность, г/см3 ......................................... 0,9352±0,0012
Предельная температура текучести, єС………29,6
Вязкость, сСт при 38 єС..о.................... 270
при 99°С.... ………..…......47,6
Содержание, вес. %
азота……………………………………….2, 14±0,15
серы.............................................................0,699±0,025
углерода ………….. 83,92
водорода ………… .11,36
твердого парафина …………..8,1
осадка................. …………………...0,042
Температура вспышки, °С.....................11,6
Для получения моторных топлив из продукции такого качества необходимо удалить азот, и серу, а также провести гидрогенизацию для насыщения непредельных углеводородов. Все эти операции преследуют основную цель — получение малосернистой, очищенной от азота и стабилизированной синтетической нефти.
Работы по Освоению горючих сланцев начаты в Бразилии [13, 14] занимающей второе место в капиталистическом мире по их запасам, и которая, естественно, заинтересована в уменьшении зависимости страны от импорта нефтепродуктов и серы.
Анализ существующих систем ретортинга показал, что в Бразилии они не удовлетворяют поставленным целям. Поэтому было необходимо разработать свою оригинальную систему переработки сланцев. В результате длительных лабораторных и промысловых испытаний ретортинг-процесса такая система, получившая название "петросих", была создана. Положительные результаты, полученные в ходе испытаний опытной установки, стимулировали строительство полупромышленного комплекса на Сан-МаТеуо-ду-Сул, который в настоящее время уже работает на полную мощность.
Месторождение Сан-Матеуо-ду-Сул представляет собой полосу (20x4 км) продуктивных отложений ирати, в разрезе которых выделяются два пласта горючих сланцев, разделенных 8,6-метровым слоем карбонатных пород. Средняя мощность нижнего пласта составляет 3,2 м, верхнего - 6,5 м. Среднее содержание керогена в них равно соответственно 9,1 и 6,4%. Мощность перекрывающих пород не превышает 30 м, что позволяет добывать сланец открытым способом.
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;
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
ретортинг и извлечение жидкой продукции и затем ее переработка; сброс отработанного сланца (гидротранспортирование золы в специальный резервуар, отстоящий от завода на 1,5 км); хранение жидких продуктов; обработка пиролизных газов и извлечение серы; 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.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
