 |
Opracowanie wytycznych do zaprojektowania innowacyjnej technologii wydobycia gazu z łupków przy użyciu ciekłego CO2 na drodze analiz numerycznych i badań eksperymentalnych |
Cel projektu to opracowanie wytycznych do zaprojektowania innowacyjnej technologii wydobycia gazu z łupków przy użyciu ciekłego CO2. Technologia będzie oparta na wynalazku WAT dotyczącym wydobycia węglowodorów gazowych z kilku poziomów odwiertów lateralnych przy wykorzystaniu CO2 w stanie nadkrytycznym, co spowoduje wzrost wydajności odwiertu, ponieważ CO2 wywoła desorpcję CH4 ze struktury porowatej łupka, a przemiana termo-dynamiczna CO2 w złożu spowoduje zeszczelinowanie skały. Metoda jest bardzo korzystna z punktu widzenia ochrony środowiska, gdyż nie wymaga stosowania wody oraz środków chemicznych. Ciepło, które jest potrzebne do uzyskania efektu szczelinowania za pomocą ciekłego CO2 będzie pobierane samoistnie z górotworu otaczającego odwiert. Zaplanowane w tym projekcie badania numeryczne oraz eksperymentalne mają na celu weryfikację elementów technologii w warunkach laboratoryjnych, co znacznie ograniczy ryzyko i koszty realizacji technologii na odwiercie.
Opis projektu
Zgodność z obszarem badawczym
W planowanym innowacyjnym procesie wydobycia planuje się wykorzystać jako płyn szczelinujący dwutlenek węgla o optymalnych pod względem efektywności i bezpieczeństwa wydobycia parametrach termodynamicznych (zgłoszenia patentowe WAT: P.398228, P.398274) do wypierania gazu z porowatych struktur skalnych. Cały proces będzie prowadzony na co najmniej dwóch poziomach odwiertów lateralnych. Zastosowanie CO2 w stanie nadkrytycznym spowoduje wzrost wydajności odwiertu, gdyż, oprócz szczelinowania skały CO2 wywoła desorpcję CH4 ze struktury porowatej łupka. Ciśnienie, jakie może być osiągnięte podczas szczelinowania w procesie ogrzewania płynnego CO2 w otworze może osiągnąć wartość 200MPa (wartość regulowana termodynamicznym stanem początkowym dwutlenku węgla), co jest o wiele wyższą wartością, niż w przypadku szczelinowania hydraulicznego. Natomiast CO2 w instalacji doprowadzającej będzie miał ciśnienie około 3MPa, co znacznie obniży koszt tej instalacji w stosunku do wysokociśnieniowych instalacji szczelinowania wodą. Jednocześnie zrealizowany może być proces zmagazynowania CO2 pod ziemią, co ograniczy jego emisję do atmosfery. Działanie to w dalszej perspektywie wspomoże spełnienie wymagań Unii Europejskiej dotyczących zjawisk związanych z efektem cieplarnianym, a jednocześnie zoptymalizuje ekonomiczny aspekt wydobycia CH4.
Metodę można wykorzystać do poprawy bilansu wydobycia gazu z odwiertu wyeksploatowanego innymi metodami szczelinowania. Zastosowanie na ustalonych poziomach otworów poprzecznych do odwiertu pionowego i prowadzenie szczelinowania od poziomu najniższego pozwoli na kontrolowanie procesu rozwoju szczelin poprzez wykorzystanie do tego celu otworów na wyższym poziomie. Działanie to umożliwi kontrolowane uzupełnianie ilości CO2 w otworze do utrzymania żądanego ciśnienia w szczelinowanym złożu.
Metoda jest korzystna z punktu widzenia ochrony środowiska, gdyż nie wymaga stosowania wody oraz środków chemicznych.
Jednym z elementów projektu będzie dobór proppantu i sposobu jego mieszania z CO2 do blokowania szczelin, gdyż zaletą CO2 w stanie nadkrytycznym jest, pomimo spadku lepkości, znaczny wzrost ruchliwości jego cząstek (możliwe zastosowanie proppantów obecnie dodawanych do „slick water”).
Ciepło potrzebne do uzyskania efektu szczelinowania za pomocą ciekłego CO2 będzie pobierane samoistnie z górotworu otaczającego odwiert, co zmniejszy koszty wydobycia i jest rozwiązaniem ekologicznym. Dodatkowo rozpatrzony będzie problem szczelności złoża i metod jego uszczelniania w celu zapewnienia jak największego zasięgu szczelinowania.