Utvinning av petroleum - Extraction of petroleum

Den utvinning av petroleum är den process genom vilken användbar petroleum dras ut från under jordytan plats.

Hitta oljefältet

Geologer och geofysiker använder seismiska undersökningar för att söka efter geologiska strukturer som kan bilda oljereservoarer. Den "klassiska" metoden inkluderar att göra en underjordisk explosion i närheten och observera det seismiska svaret, som ger information om de geologiska strukturerna under jorden. Men "passiva" metoder som extraherar information från naturligt förekommande seismiska vågor används också.

Andra instrument som gravimetrar och magnetometrar används också i sökandet efter petroleum. Att utvinna råolja börjar normalt med att borra brunnar i en underjordisk reservoar. När en oljebrunn har tappats, kommer en geolog (känd på riggen som "mudlogger") att notera dess närvaro.

Historiskt sett i USA, i vissa oljefält steg oljan naturligt upp till ytan, men de flesta av dessa fält har länge använts, förutom i delar av Alaska . Ofta borras många brunnar (kallade multilaterala brunnar ) i samma reservoar till en ekonomiskt hållbar extraktionshastighet. Vissa brunnar ( sekundära brunnar ) kan pumpa vatten , ånga , syror eller olika gasblandningar i behållaren för att höja eller bibehålla reservoertrycket och den ekonomiska extraktionshastigheten.

Borrning

Oljebrunnen skapas genom att borra ett långt hål i jorden med en oljerigg . Ett stålrör (hölje) placeras i hålet för att ge den nyborrade brunnhålet strukturell integritet . Hål görs sedan i brunnens bas för att olja ska kunna passera in i hålet. Slutligen monteras en samling ventiler som kallas " julgran " på toppen; ventilerna reglerar trycket och styr flödet. Den borrningsprocessen kommer under "uppströms", en av de tre viktigaste tjänster inom oljeindustrin, tillsammans med mitten av strömmen och nedströms.

Oljeutvinning och återvinning

Primär återhämtning

Under det primära återhämtningsskedet kommer reservoardrivningen från ett antal naturliga mekanismer. Dessa inkluderar: naturligt vatten som förskjuter olja nedåt i brunnen, expansion av den tillhörande petroleumsgasen på toppen av reservoaren, expansion av den associerade gasen som ursprungligen löstes i råoljan och dränering av gravitation till följd av förflyttning av olja inuti reservoaren från de övre till de nedre delarna där brunnarna ligger. Återhämtningsfaktorn under det primära återhämtningssteget är vanligtvis 5-15%.

Medan det underjordiska trycket i oljereservoaren är tillräckligt för att tvinga oljan (tillsammans med viss tillhörande gas) till ytan, är allt som krävs att placera ett komplext arrangemang av ventiler ( julgranen ) på brunnhuvudet för att ansluta brunnen till ett pipeline -nätverk för lagring och bearbetning. Ibland används pumpar, såsom strålpumpar och elektriska nedsänkbara pumpar (ESP) för att föra oljan till ytan; dessa är kända som artificiella lyftmekanismer.

Sekundär återhämtning

Under brunnens livslängd sjunker trycket. Någon gång finns det inte tillräckligt med underjordiskt tryck för att tvinga oljan till ytan. Efter att den naturliga reservoardriften har minskat, tillämpas sekundära återvinningsmetoder . Dessa förlitar sig på att leverera extern energi till reservoaren genom att injicera vätskor för att öka behållartrycket, vilket ökar eller ersätter den naturliga reservoardriften med en artificiell drivning. Sekundära utvinningstekniker ökar reservoarens tryck genom vatteninsprutning , gas återinjektion och gasfjäder . Gasinjektion och lyft varje användning av associerad gas, koldioxid eller någon annan inert gas för att minska densiteten hos olja-gasblandningen och därmed förbättra dess rörlighet. Den typiska återvinningsfaktorn från vattenflödesoperationer är cirka 30%, beroende på oljans egenskaper och egenskaperna hos reservoarberget. I genomsnitt är återvinningsfaktorn efter primära och sekundära oljeåtervinningsoperationer mellan 35 och 45%.


Förbättrad återhämtning

Ånga injiceras i många oljefält där oljan är tjockare och tyngre än vanlig råolja.

Förbättrade eller tertiära oljeåtervinningsmetoder ökar oljans rörlighet för att öka utvinningen.

Termiskt förbättrade oljeåtervinningsmetoder (TEOR) är tertiära återvinningstekniker som värmer oljan, minskar dess viskositet och gör det lättare att utvinna. Ånginjektion är den vanligaste formen av TEOR, och det görs ofta med en kraftvärmeanläggning . Denna typ av kraftvärmeanläggning använder en gasturbin för att generera el , och spillvärmen används för att producera ånga, som sedan injiceras i reservoaren. Denna form av återvinning används i stor utsträckning för att öka oljeutvinning i San Joaquin -dalen , vilket ger en mycket tung olja, men står för tio procent av USA: s oljeutvinning. Eldflod (In-situ-bränning) är en annan form av TEOR, men istället för ånga bränns en del av oljan för att värma den omgivande oljan.

Ibland injiceras ytaktiva ämnen ( tvättmedel ) för att ändra ytspänningen mellan vattnet och oljan i behållaren, vilket mobiliserar olja som annars skulle förbli i behållaren som kvarvarande olja.

En annan metod för att minska viskositeten är översvämning av koldioxid .

Tertiär återvinning gör att ytterligare 5% till 15% av reservoarens olja kan återvinnas. I vissa tunga oljefält i Kalifornien har ånginsprutning fördubblats eller till och med tredubblats oljereserverna och den ultimata oljeutvinningen. Se till exempel Midway-Sunset Oil Field , Kaliforniens största oljefält.

Tertiär återvinning börjar när sekundär oljeutvinning inte räcker för att fortsätta tillräcklig utvinning, utan bara när oljan fortfarande kan utvinnas lönsamt . Detta beror på kostnaden för utvinningsmetoden och det aktuella priset på råolja . När priserna är höga tas tidigare olönsamma brunnar i bruk igen, och när de är låga begränsas utvinningen.

Användningen av mikrobiella behandlingar är en annan metod för tertiär återhämtning. Speciella blandningar av mikroberna används för att behandla och bryta ner kolvätekedjan i olja, vilket gör oljan lätt att återvinna. Det är också mer ekonomiskt jämfört med andra konventionella metoder. I vissa stater som Texas finns det skatteincitament för att använda dessa mikrober i det som kallas en sekundär tertiär återhämtning. Väldigt få företag levererar dessa.


Återhämtningsgrader

Mängden olja som kan återvinnas bestäms av ett antal faktorer, inklusive bergets permeabilitet , styrkan hos naturliga drivningar (tillhörande gas närvarande, tryck från intilliggande vatten eller gravitation), reservoarbergets porositet , det vill säga berget lagringskapacitet och oljans viskositet. När reservoarstenarna är "täta", som i skiffer , kan olja i allmänhet inte rinna igenom, men när de är permeabla, som i sandsten , flyter olja fritt.

Uppskattad ultimat återhämtning

Även om återhämtning av en brunn inte kan kännas med säkerhet förrän brunnen upphör med produktionen, bestämmer petroleumingenjörer ofta en uppskattad slutlig återvinning (EUR) baserat på prognoser för nedgångshastighet år framåt. Olika modeller, matematiska tekniker och approximationer används.

Skiffergas EUR är svårt att förutsäga, och det är möjligt att välja återvinningsmetoder som tenderar att underskatta brunnens nedgång utöver det som är rimligt.

Hälsa och säkerhet

Arbetskraften för olje- och gasutvinning står inför unika utmaningar inom hälsa och säkerhet och erkänns av National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) som en prioriterad industrisektor i den nationella arbetsforskningsagendan (NORA) för att identifiera och tillhandahålla interventionsstrategier för arbetshälsa och säkerhetsfrågor. Under 2003–2013 minskade den årliga andelen dödsfall på arbetsplatsen avsevärt med 36,3%; antalet arbetsrelaterade dödsfall i den amerikanska olje- och gasutvinningsindustrin ökade dock 27,6%, med totalt 1 189 dödsfall eftersom arbetskraftens storlek ökade under denna period. Två tredjedelar av alla dödade arbetstagare hänfördes till transportincidenter och kontakt med föremål eller utrustning. Mer än 50% av de dödligt skadade var anställda av företag som servar brunnar. Farokontroller inkluderar säkerhetspolicyer för landtransport och tekniska kontroller, till exempel automatiserad teknik.

Se även

Referenser