Спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу

Номер патенту: 95995

Опубліковано: 26.09.2011

Автори: Білак Роман, Дюссол Моріс Б., Розенбург Лео, Бруно Майкл С.

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб видалення парникового газу з потоку газу, витікаючого від стаціонарного джерела парникових газів, який включає:

a) вибір потоку газу від стаціонарного джерела, причому потік газу містить суміш парникового газу і непарникового газу;

b) вибір підземного пласта, який містить глибокий водоносний шар, над яким розташований щонайменше один вищерозміщений шар, причому водоносний шар здатний зв'язувати щонайменше частину парникового газу;

c) підвищення тиску потоку газу;

d) доставку потоку газу підвищеного тиску в нагнітальну свердловину, що має впускний отвір, який з'єднується із потоком газу, і випускний отвір в водоносному шарі, цим вводячи газ під тиском в водоносний шар;

e) зв'язування щонайменше частини парникового газу у водоносному шарі і відділення непарникового газу від парникового газу для накопичення під вищерозміщеним шаром; і

f) виведення непарникового газу із пласта.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що парниковий газ містить СО2.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що потік газу містить димовий газ.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що непарниковий газ може накопичуватися в водоносному шарі в місці безпосередньо під вищерозміщеним шаром після відділення від потоку газу в пласті, і етап виведення включає доступ до непарникового газу, що накопичився, для виведення непарникового газу із водоносного шару.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що непарниковий газ містить азот.

6. Спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу над земною поверхнею, причому спосіб включає:

a) вибір потоку газу від джерела, причому потік газу містить один або декілька типів парникових газів та азот;

b) вибір підземного пласта нижче поверхні землі для зв'язування одного або декількох парникових газів в потоці газу від джерела, причому підземний пласт для закачування містить водоносний шар, який містить пластову воду і має верхню сторону, повернену до земної поверхні, і підземний пласт для закачування, відокремлений від земної поверхні, розташованої вище підземного пласта для закачування, одним або декількома шарами, відносно непроникними для води;

c) вибір місця для закачування потоку газу на поверхні над підземним пластом для доступу до згаданого підземного пласта;

d) закачування потоку газу, який містить один або декілька парникових газів від джерела, з місця закачування на поверхні у пластову воду водоносного шару підземного пласта;

e) витримування парникових газів в потоці газу в підземному пласті доти, доки щонайменше деякі або всі з парникових газів і) розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта для закачування, іі) замістять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, або ііі) і розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта для закачування, і замістять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, цим зв'язуючи деякі або всі з парникових газів в підземному пласті;

f) під час або після зв'язування парникових газів у водоносному шарі - підйом згаданого азоту до верхньої поверхні підземного пласта або в зону між підземним пластом і земною поверхнею доти, доки деяка або вся кількість азоту не досягне шару, який відносно непроникний для води; і

g) виведення азоту в атмосферні гази над земною поверхнею.

7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що один або декілька типів парникових газів вибирають з групи, яка складається з діоксиду вуглецю, гексафторетану, метану, оксиду азоту, гексафториду сірки, тетрафторметану (тетрафториду вуглецю), трифторметану, 1,1,1,2-тетрафторетану та 1,1-дифторетану.

8. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що водоносний шар підземного пласта для закачування має солоність щонайменше 10 000 частин на мільйон (10 г/л).

9. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що запропонований спосіб, крім того, включає зміну одного або декількох параметрів потоку газу до або під час закачування, причому один або декілька параметрів вибирають з групи, яка складається з тиску і температури, для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта.

10. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що водоносний шар підземного пласта для закачування має поровий тиск і, крім того, має тиск гідророзриву, і запропонований спосіб включає стискування потоку газу перед закачуванням в підземний пласт до тиску більше порового тиску підземного пласта для закачування, але менше тиску гідророзриву підземного пласта для закачування.

11. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає додавання однієї або декількох хімічних домішок до потоку газу для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта.

12. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає індукування гідророзривів в підземному пласті до закачування потоку газу.

13. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає виконання одного або декількох аналізів геологічних даних, аналізів геомеханічних даних і методів чисельного моделювання для визначення оптимальної моделі нагнітальної свердловини, відстані між свердловинами і конфігурації свердловини для оптимізації розчинення парникових газів у водоносному шарі.

14. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що закачування потоку газу включає безперервне нагнітання потоку газу від джерела в процесі виробництва.

15. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела з перервами при створенні потоку газу в джерелі.

Текст

1. Спосіб видалення парникового газу з потоку газу, витікаючого від стаціонарного джерела парникових газів, який включає: a) вибір потоку газу від стаціонарного джерела, причому потік газу містить суміш парникового газу і непарникового газу; b) вибір підземного пласта, який містить глибокий водоносний шар, над яким розташований щонайменше один вищерозміщений шар, причому водоносний шар здатний зв'язувати щонайменше частину парникового газу; c) підвищення тиску потоку газу; d) доставку потоку газу підвищеного тиску в нагнітальну свердловину, що має впускний отвір, який з'єднується із потоком газу, і випускний отвір в водоносному шарі, цим вводячи газ під тиском в водоносний шар; e) зв'язування щонайменше частини парникового газу у водоносному шарі і відділення непарникового газу від парникового газу для накопичення під вищерозміщеним шаром; і f) виведення непарникового газу із пласта. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що парниковий газ містить СО2. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що потік газу містить димовий газ. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що непарниковий газ може накопичуватися 2 (19) 1 3 95995 4 g) виведення азоту в атмосферні гази над земною поверхнею. 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що один або декілька типів парникових газів вибирають з групи, яка складається з діоксиду вуглецю, гексафторетану, метану, оксиду азоту, гексафториду сірки, тетрафторметану (тетрафториду вуглецю), трифторметану, 1,1,1,2-тетрафторетану та 1,1дифторетану. 8. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що водоносний шар підземного пласта для закачування має солоність щонайменше 10 000 частин на мільйон (10 г/л). 9. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що запропонований спосіб, крім того, включає зміну одного або декількох параметрів потоку газу до або під час закачування, причому один або декілька параметрів вибирають з групи, яка складається з тиску і температури, для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта. 10. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що водоносний шар підземного пласта для закачування має поровий тиск і, крім того, має тиск гідророзриву, і запропонований спосіб включає стискування потоку газу перед закачуванням в підземний пласт до тиску більше порового тиску підземного пласта для закачування, але менше тиску гідророзриву підземного пласта для закачування. 11. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає додавання однієї або декількох хімічних домішок до потоку газу для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта. 12. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає індукування гідророзривів в підземному пласті до закачування потоку газу. 13. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що включає виконання одного або декількох аналізів геологічних даних, аналізів геомеханічних даних і методів чисельного моделювання для визначення оптимальної моделі нагнітальної свердловини, відстані між свердловинами і конфігурації свердловини для оптимізації розчинення парникових газів у водоносному шарі. 14. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що закачування потоку газу включає безперервне нагнітання потоку газу від джерела в процесі виробництва. 15. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела з перервами при створенні потоку газу в джерелі. Дана заявка претендує на перевагу попередньої патентної заявки США №60/869, 103 з назвою "Спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу", поданої 7 грудня 2006 року, вміст якої включений в даний опис в повному обсязі шляхом посилання. Останніми роками стало очевидно, що загальне потепління клімату відбувається через "парниковий ефект", викликаний присутністю визначених парникових газів (ПГ), що збільшується, які створюються діяльністю людини. Газоподібні компоненти в атмосфері, які сприяють парниковому ефекту, включають діоксид вуглецю, метан, оксид азоту та озон. Навпаки кисень, азот і діоксид сірки, здається, не сприяють парниковому ефекту. Для зменшення дій кількості парникових газів, що збільшується, які створюються діяльністю людини, зроблені різні пропозиції із зменшення викидів парникових газів в атмосферу. Однак не існує способів, які легко видаляють парникові гази після їх утворення. Тому існує необхідність в новому способі зменшення викидів парникових газів в атмосферу. Згідно з одним варіантом здійснення даного винаходу запропонований спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу вище поверхні землі. Цей спосіб містить а) вибір потоку газу від джерела, причому потік газу містить один або більше видів парникових газів; b) вибір підземного пласта для закачування нижче поверхні землі для зв'язування одного або декількох парникових газів у газовому потоці з продукуючого джерела, причо му підземний пласт містить шар, який містить водоносний шар з пластовою водою; с) вибір місця на поверхні закачування потоку газу вище підземного пласта закачування для оцінки утворення закачування підземного пласта; d) закачування потоку газу, що містить один або декілька парникових газів з продукуючого джерела з місця на поверхні закачування в пластову воду водоносного шару підземного пласта; e) витримування парникових газів потоку газу в підземному пласті доти, доки щонайменше деякі або всі парникові гази або і) розчиняться у пластовій воді у водоносному шарі підземного пласта, іі) витіснять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, або ііі) розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта, або витіснять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, цим зв'язуючи деякі або всі парникові гази в підземному пласті. В одному варіанті здійснення підземний пласт відокремлюється від поверхні землі одним або більше шаром, який відносно водонепроникний. У ще одному варіанті здійснення один або декілька типів парникового газу вибирають з групи, яка складається з діоксиду вуглецю, гексафторетану, оксиду азоту, гексафториду сірки, тетрафторметану (тетрафториду вуглецю), трифторметану, 1,1,1,2-тетрафторетану та 1,1-дифторетану. У ще одному варіанті здійснення джерелом газів є промислова діяльність людини. В одному варіанті здійснення промислову діяльність людини вибирають з групи, яка складається із заводу з вироб 5 ництва етилену, заводу з виробництва добрив, заводу з виробництва етанолу, гірничих робіт, видобутку природного газу, заводу з обробки природного газу, видобутку нафти і переробки нафти. В одному варіанті здійснення джерелом є теплоелектростанція і газ складається з необробленого димового газу від процесу згорання. В іншому варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта має солоність щонайменше 10000 частин на мільйон (10 г/л). У ще одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування має рН від 4 до 10. У ще одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований щонайменше на 100 м нижче поверхні землі. У ще одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований на 100 м - 1000 м нижче поверхні землі. У ще одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований щонайменше на 500 м нижче поверхні землі. У ще одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований на 500 м - 1000 м нижче поверхні землі. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає виконання геохімічного аналізу пластової води у водоносному шарі підземного пласта з метою перевірки, що підземний пласт для закачування містить лише реліктову воду і що пластова вода не сполучається з дрібнішими і новішими джерелами води. У ще одному варіанті здійснення потік газу закачують з відстані від його джерела, вибираного з групи, яка складається з 5 км, 10 км, 50 км та 100 км. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає транспортування потоку газу від джерела до інжекційного насоса на місці закачування потоку газу на поверхні вище підземного пласта. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає а) надання одного або декількох пристроїв, що вибираються з групи, яка складається з компресора, конденсатора, трубопроводу, насосу і клапана для обробки і b) транспортування парникових газів від джерела до місця закачування потоку газу на поверхні вище підземного пласта. У ще одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає модифікацію одного або декількох параметрів потоку газу до або під час закачування, де один або декілька параметрів вибирають з групи, яка складається з рН, тиску, солоності і температури для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта. Як виявляється з характеру таких параметрів, обробка може модифікувати або один або декілька вищезгаданих параметрів самого потоку газу, або підземне середовище, яке містить зв'язаний парниковий газ. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає транспортування потоку газу від джерела до місця закачування потоку газу на поверхні вище підземного пласта, і запропонований спосіб, крім того, включає стискування потоку газу під час його транспортування. У ще одному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта має поровий тиск і тиск гідророзриву, і спосіб, крім того, включає стискування потоку газу до тиску вище порового тиску підземного 95995 6 пласта, але менше тиску гідророзриву підземного пласта. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає додавання однієї або декількох хімічних домішок до потоку газу для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносний шар підземного пласта. У ще одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає індукування гідророзривів у підземному пласті до закачування потоку газу. У ще одному варіанті здійснення потоком газу є потік з теплоелектростанції, що скидається, причому теплоелектростанція містить димову трубу для газів згорання, і закачування потоку газу включає відведення парникових газів, присутніх в потоці теплоелектростанції, що скидається, з димової труби теплоелектростанції до місця закачування над підземним пластом. В одному варіанті здійснення відсоток парникових газів в потоці газу від джерела становить 25 % або більш ніж 25 %. У ще одному варіанті здійснення відсоток парникових газів в потоці газу від джерела становить 50 % або більш ніж 50 %. У ще одному варіанті здійснення відсоток парникових газів в потоці газу від джерела становить 95 % або більш ніж 95 %. У ще одному варіанті здійснення потік газу складається з парникових газів. У ще одному варіанті здійснення потік газу містить і парникові і непарникові гази. В одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає встановлення нагнітальної свердловини в підземний пласт з місця закачування на поверхні над підземним пластом. У ще одному варіанті здійснення нагнітальна свердловина відноситься до типу, що вибирається з групи, яка складається з вертикальної свердловини, похилої свердловини і горизонтальної свердловини. У ще одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає виконання одного або декількох аналізів геологічних даних, аналізів геомеханічних даних і методів чисельного моделювання для визначення оптимальної моделі нагнітальної свердловини, відстані між свердловинами і конфігурації свердловини для оптимізації розчинення парникових газів у водоносному шарі. У ще одному варіанті здійснення потік газу містить азот, підземний пласт для закачування містить сторону (верхню), повернену до земної поверхні, запропонований спосіб, крім того, включає під час або після зв'язування парникових газів у водоносному шарі підйом азоту до верхньої сторони підземного пласта або у зону між підземним пластом і земною поверхнею доти, доки деяка кількість азоту або весь азот не досягне шару, який відносно непроникний для води, і запропонований спосіб, крім того, включає виведення азоту в атмосферні гази над земною поверхнею. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає встановлення нагнітальної свердловини в підземний пласт з боку закачування на поверхні над підземним пластом, де нагнітальна свердловина є першою свердловиною, і де для виведення використовується друга свердловина, яка проходить із земної поверхні в підземний пласт. У ще одному 7 варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає забезпечення другої свердловини однією або декількома перфораціями в обсадній колоні, вибійними або поверхневими системами розділення води-газу і вибійними або поверхневими насосами. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела безперервно із одержанням потоку газу в процесі виробництва. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела безперервно протягом деякого часу, що вибирається з групи, яка складається щонайменше з однієї доби, щонайменше одного тижня, щонайменше одного місяця, щонайменше одного року, щонайменше п'яти років і щонайменше десяти років. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела з перервами відповідно до його утворення в процесі виробництва. Згідно з одним варіантом здійснення даного винаходу пропонується спосіб зменшення викидів парникових газів, таких як, наприклад діоксид вуглецю, в атмосферу над земною поверхнею. Спосіб включає нагнітання потоку газу, який містить один або декілька парникових газів, в підземний пласт, де підземний пласт для закачування містить водоносний шар, який містить пластову воду, і деякі або всі парникові гази, присутні в потоці газу, розчиняються у пластовій воді в підземному пласті, зв'язуючи один або декілька парникових газів у підземному пласті, таким чином зменшуючи викиди парникових газів в атмосферу. В іншому варіанті здійснення винаходу спосіб включає видалення одного або декількох газів з газового потоку, наприклад такого як азот, і з підземного пласта закачування в атмосферу. У переважному варіанті здійснення спосіб включає закачування потоку газу поряд з виробництвом-джерелом. Терміни "парникових газів" і "парникові гази", що використовуються в даному описі, визначені як один або декілька газів, що вибираються з групи, яка складається з діоксиду вуглецю, гексафторетану, метану, оксиду азоту, гексафториду сірки, тетрафторметану (тетрафториду вуглецю), трифторметану, 1,1,12-тетрафторетану та 1,1дифторетану. Необхідно розуміти, що парникові гази також включають і інші гази, які ідентифікуються в майбутньому як сприяючі парниковому ефекту. Термін "містять", що використовується в даному описі, і варіації цього терміну, такі як "що містить", "містить", "містив", "включає", за винятком випадків, коли з контексту випливає інше, не виключають інших домішок, компонентів, цілих чисел або етапів. Етапи способу, що використовуються в даному описі, за винятком випадків, коли з контексту випливає інше, які розкриті та описані, не є обмежувальними і не призначені для того, щоб вказати, що кожен етап є істотним для запропонованого способу, або що кожен етап повинен відбуватися у вказаному порядку. 95995 8 Термін "поряд з джерелом", що використовується в даному описі, визначений як в межах 100 км від джерела. Фраза "відносно непроникний для води", що використовується в даному описі, означає такий, що має проникність для води менше 10 мілідарсі. Фраза "відносно низька проникність для води", що використовується в даному описі, означає такий, що має проникність для води в діапазоні від 10 мілідарсі до 100 мілідарсі. Фраза "відносно висока проникність для води", що використовується в даному описі, означає такий, що має проникність для води більше 100 мілідарсі. Фраза "висока пористість", що використовується в даному описі, означає наявність породи з міжзерновим поровим простором щонайменше 20 % від загального об'єму породи. Згідно з одним варіантом здійснення даного винаходу пропонується спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу. По-перше, спосіб включає вибір потоку газу від джерела, причому потік газу містить один або декілька типів парникових газів, що вибираються з групи, яка складається з діоксиду вуглецю, гексафторетану, метану, оксиду азоту, гексафториду сірки, тетрафторметану (тетрафториду вуглецю), трифторметану, 1,1,1,2-тетрафторетану, і 1,1-дифторетану. В одному варіанті здійснення джерелом є промислова діяльність людини. У переважному варіанті здійснення промислова діяльність людини вибирається з групи, яка складається із заводу з виробництва етилену, заводу з виробництва добрив, заводу з виробництва метанолу, гірничих робіт, видобутку природного газу, заводу з обробки природного газу, видобутку нафти і переробки нафти, наприклад важкої нафти і бітумних порід. У ще одному переважному варіанті здійснення джерелом є теплоелектростанція, де для виробництва пари для генерації електроенергії спалюють вугілля, нафту або природний газ, і де парникові гази знаходяться в газоподібному потоці, що скидається (який називається "димовий газ"), який створюється під час теплового процесу і надходить від димової труби газів згорання. Джерело, однак, може знаходитися на будь-якому підходящому об'єкті, що зрозуміло фахівцеві в даній галузі із посиланням на даний опис. Далі запропонований спосіб включає вибір підземного пласта для закачування нижче поверхні землі для зв'язування одного або декількох парникових газів, які містяться в потоці газу від джерела. В одному варіанті здійснення підземний пласт містить водоносний шар, який містить пластову воду, відокремлену від земної поверхні над підземним пластом для закачування одним або декількома шарами, які відносно непроникні для води (менше 10 мілідарсі). Наприклад, в одному варіанті здійснення підземний пласт для закачування містить пластову воду і має високу пористість, таку як у водоносному шарі піщаного пласта, насиченого водою, де пластова вода знаходиться нижче шару, який містить сланець або інші типи породи, які містять глинисті мінерали, або які містять і сланець і інші типи порід, які містять глинисті мінера 9 ли. Інший підходящий підземний пласт для закачування розташований досить глибоко, щоб закачаний газ міг бути зв'язаний і не був потенційною загрозою для навколишнього середовища або джерел питної води, навіть без товстих і чітко визначених шарів з відносно високою проникністю для води, що чергуються із шарами з відносно низькою проникністю для води або відносно непроникними для води шарами. З посиланням на даний опис фахівцеві в даній галузі буде зрозуміло, що достатня глибина пов'язана із швидкістю розчинення діоксиду вуглецю в порівнянні із швидкістю підйому внаслідок плавучості. Після повного поглинання діоксиду вуглецю водою суміш діоксиду вуглецю і води більш щільна, ніж чиста вода, і не проявляє тенденції до виходу на земну поверхню. З посиланням на даний опис фахівцеві в даній галузі буде зрозуміло, що чим вище тиск водоносного шару і чим нижче температура водоносного шару, тим вище розчинність парникових газів, таких як діоксид вуглецю, зв'язаний у водоносному шарі. В одному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта для закачування має середню температуру в діапазоні від 20 °C до 200 °C. У ще одному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта для закачування має середній градієнт тиску (тиск на одиницю глибини, тобто, кілопаскалів на метр) у діапазоні від 8 кілопаскалів (кПа) / метр глибини до 12 кПа / метр глибини. В одному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта для закачування має солоність щонайменше 10000 частин на мільйон (10 г/л) і тому не підходить для споживання людиною або для промислового використання, іншого, ніж спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу, розкритий в даному описі. У ще одному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта для закачування має рН від 4 до 10 для полегшення розчинення парникових газів у водоносному шарі. В особливо переважному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований глибше, ніж будь-яка підґрунтова вода, яка може бути взята для використання людиною. У ще одному переважному варіанті здійснення підземний пласт для закачування відокремлений від будь-якої зони питної підґрунтової води або підґрунтової води, підходящої для промислового використання, ближче до земної поверхні щонайменше одним шаром з відносно високою проникністю для води поряд щонайменше з одним шаром з відносно низькою проникністю (або відносно непроникним) для води. У ще одному переважному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований щонайменше на 100 м нижче поверхні землі. Глибина 100 м достатня для того, щоб закачані парникові гази стали зв'язаними, навіть без щонайменше одного шару з відносно високою проникністю для води поряд з щонайменше одним шаром з відносно низькою проникністю (або відносно непроникним) для води, і достатня для того, щоб закачаний газ не представляв потенційної загрози для навколишнього середовища або джерел питної води. У переважному варіанті здійснення пі 95995 10 дземний пласт для закачування розташований на глибині від 100 м до 1000 м нижче поверхні землі, що представляє достатній діапазон глибин поряд з поверхнею, щоб закачувати газ ефективно за вартістю. В особливо переважному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований щонайменше на 500 м нижче поверхні землі. У ще одному особливо переважному варіанті здійснення підземний пласт для закачування розташований на глибині від 500 м до 1000 м нижче поверхні землі. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб включає вибір місця для закачування потоку газу на поверхні над підземним пластом з метою оцінки підземного пласта. У переважному варіанті здійснення місце для закачування потоку газу на поверхні, а також підземний пласт для закачування, вибирають так, щоб додатково захистити ґрунтові та океанські води, наприклад шляхом вибору підземного пласта, який не виходить на поверхню і не взаємодіє з пластами між підземним пластом для закачування і земною поверхнею. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає виконання геохімічного аналізу пластової води у водоносному шарі підземного пласта для закачування для перевірки того, що підземний пласт для закачування містить лише реліктову воду, і що пластова вода не сполучається з нереліктовими водними джерелами. Термін "реліктова вода" добре знайомий фахівцям в даній галузі і означає воду, що відклалася в землі щонайменше 1 мільйон років назад і не заповнюється з поверхні дощовою водою, що просочується через землю, тоді як "нереліктова вода" означає воду, що відклалася в землі менше 1 мільйона років назад і заповнюється з поверхні. Спосіб також включає закачування потоку газу, який містить один або декілька парникових газів від джерела з місця закачування на поверхні над підземним пластом для закачування у водоносний шар підземного пласта. В одному варіанті здійснення потік газу закачують поряд з джерелом. В одному варіанті здійснення потік газу закачують в межах 100 км від джерела. У ще одному варіанті здійснення потік газу закачують в межах 50 км від джерела. У ще одному варіанті здійснення потік газу закачують в межах 10 км від джерела. У ще одному варіанті здійснення потік газу закачують в межах 5 км від джерела. В одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає транспортування потоку газу від джерела до інжекційного насоса на місці закачування на поверхні над підземним пластом для закачування. В одному варіанті здійснення транспортування потоку газу включає надання одного або декількох пристроїв, що вибираються з групи, яка складається з компресора, конденсатора, трубопроводу, насоса і клапана для обробки і переміщення парникових газів від джерела до місця закачування потоку газу над підземним пластом для закачування. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає модифікацію одного або декількох параметрів потоку газу перед закачуванням або під час закачування, де один або декі 11 лька параметрів вибирають з групи, яка складається з рН, тиску, солоності і температури для сприяння розчиненню одного або декількох парникових газів, присутніх в потоці газу, у водоносному шарі підземного пласта для закачування. Наприклад в одному варіанті здійснення тиск закачуваного газу змінюють так, щоб він став близьким або рівним тиску водоносного шару підземного пласта для закачування. У ще одному варіанті здійснення температуру закачуваного потоку газу змінюють так, щоб вона стала близькою або рівною температурі водоносного шару підземного пласта для закачування. В ще одному варіанті здійснення рН потоку закачуваного газу модифікують для того, щоб зробити близьким або рівним рН водоносного шару підземного пласта для закачування. В ще одному варіанті здійснення солоність потоку закачуваного газу модифікують для того, щоб зробити близькою або рівною солоності водоносного шару підземного пласта для закачування. В одному варіанті здійснення зміна одного або декількох параметрів потоку газу включає наявність теплообмінника для зменшення температури потоку газу перед закачуванням під час транспортування потоку газу. В одному варіанті здійснення зміна одного або декількох параметрів потоку газу включає зниження потоку газу під час транспортування потоку газу. В одному варіанті здійснення зміна одного або декількох параметрів включає додавання однієї або декількох хімічних домішок до потоку газу. У переважному варіанті здійснення водоносний шар підземного пласта для закачування має поровий тиск (тиск води в порових просторах підземного пласта) і, крім того, має тиск гідророзриву (тиск речовини, закачаної в підземний пласт, яка необхідна для подолання міцності породи підземного пласта і яка створює розриви/тріщини в підземному пласті), і запропонований спосіб включає стискування потоку газу до тиску, більшого, ніж поровий тиск підземного пласта (для полегшення закачування), але меншого, ніж тиск гідророзриву підземного пласта (для того, щоб уникнути розриву підземного пласта і ризику втрати зв'язування газу). Наприклад, якщо поровий тиск підземного пласта на глибині 500 м становить 5 МПа, і якщо тиск гідророзриву підземного пласта на глибині 500 м становить 10 МПа, потік газу необхідно стискувати до тиску щонайменше 5 МПа, але менше, ніж 10 МПа для закачування в підземний пласт. У ще одному варіанті здійснення, запропонований спосіб, крім того, включає індукування гідророзривів в підземному пласті перед закачуванням потоку газу. Індукування гідророзривів у підземному пласті для закачування збільшує площу поверхні контакту з пластовою водою у водоносному шарі, цим сприяючи розчиненню одного або декількох парникових газів в потоці газу у водоносному шарі підземного пласта. Крім того, індукування гідророзривів у підземному пласті зменшує опір в підземному пласті при закачуванні потоку газу. В іншому варіанті здійснення винаходу газовий потік є потоком відходів від теплоелектростанцій, де теплоелектростанції мають димову трубу і де 95995 12 закачування включає відведення парникових газів, присутніх в потоці відходів теплоелектростанцій, які утворилися від згоряння, в місце закачування вище підземного пласта закачування. В одному переважному варіанті здійснення відсоток парникових газів в потоці газу від джерела, такому як потік газу, що скидається, в димовій трубі газів згорання теплоелектростанції, становить 25 % або більш ніж 25 %. У ще одному переважному варіанті здійснення відсоток парникових газів в потоці газу від джерела, такому як потік газу, що скидається, в димовій трубі газів згорання теплоелектростанції, становить 50 % або більш ніж 50 %. У ще одному переважному варіанті здійснення, відсоток парникових газів в потоці газу від джерела, такому як потік газу, що скидається, в димовій трубі газів згорання теплоелектростанції становить 95 % або більш ніж 95 %. В іншому переважному варіанті газовий потік, такий як газовий потік з димової труби теплоелектростанції, містить парникові гази. В іншому варіанті газовий потік містить як парникові гази, так і непарникові гази, такий як наприклад азот. У ще одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає встановлення нагнітальної свердловини в підземний пласт з місця закачування на поверхні над підземним пластом. В одному варіанті здійснення нагнітальна свердловина відноситься до типу, що вибирається з групи, який складається з вертикальної свердловини, похилої свердловини і горизонтальної свердловини. У переважному варіанті здійснення свердловина є горизонтальною. В одному варіанті здійснення запропонований спосіб, крім того, включає виконання одного або декількох аналізів геологічних даних, аналізів геомеханічних даних і методів чисельного моделювання для визначення оптимальної моделі нагнітальної свердловини для закачування, відстані між свердловинами і конфігурації свердловини для оптимізації розчинення парникових газів у водоносному шарі. Далі запропонований спосіб, крім того, включає витримування парникових газів потоку газу (і непарникових газів, якщо вони присутні) в підземному пласті для закачування доти, доки щонайменше деякі або всі парникові гази або і) розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта, іі) замістять пластову воду у водоносному шарі у водоносному шарі підземного пласта, або ііі) і розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта, і замістять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, цим зв'язуючи деякі або всі парникові гази в підземному пласті. В іншому варіанті газовий потік містить азот, непарниковий газ. У переважному варіанті газовий потік містить азот, підземний пласт закачування містить поверхневу сторону (верх), обернену до поверхні землі і спосіб включає до і після зв'язування парникових газів з водоносним шаром надання можливості азоту підніматися до поверхневої сторони (верх) підземного пласта закачування або між поверхневим пластом закачування і поверхнею землі доти, доки деяка частина або весь азот досягне шару, який відносно водонепроник 13 ний, і спосіб далі включає видалення азоту в атмосферу вище поверхні землі. В іншому варіанті здійснення винаходу закачування потоку газу включає встановлення інжекційної свердловини в підземний пласт закачування, інжекційна свердловина є першою свердловиною, видалення включає встановлення другої свердловини з поверхні землі в підземний пласт закачування. В іншому варіанті здійснення винаходу друга інжекційна свердловина вибирається з групи, яка включає вертикальну свердловину, розділювальну свердловину і горизонтальну свердловину. У переважному варіанті здійснення винаходу спосіб додатково включає забезпечення другою свердловиною з однією або більше перфораціями в корпусі підземними і поверхневими системами сепарації водяної пари, підземними і поверхневими насосами, як це зрозуміло спеціалісту в даній галузі техніки з посиланням до цього опису. В одному варіанті здійснення закачування потоку газу включає нагнітання потоку газу від джерела безперервно із одержанням потоку газу в процесі виробництва, наприклад, безперервно протягом деякого часу, що вибирається з групи, яка складається щонайменше з однієї доби, щонайменше одного тижня, щонайменше одного місяця, щонайменше одного року, щонайменше п'яти років і щонайменше десяти років. У ще одному варіанті здійснення запропонований спосіб включає нагнітання потоку газу від джерела з перервами відповідно до його утворення в процесі виробництва, наприклад нагнітання потоку газу протягом 8 годин на добу, шість днів в тиждень. Приклад Лише для прикладу, зменшення викидів парникових газів в атмосферу над земною поверхнею досягається таким чином. По-перше, як потік газу вибирають потік газу (димовий газ), що скидається, який створюється теплоелектростанцією. Наприклад, теплоелектростанція потужністю 1000 МВт, яка працює на вугіллі, звичайно створює 3 приблизно 3,4 млн. м димового газу на годину, і такий димовий газ містить приблизно 12 % діоксиду вуглецю, тобто вона створює приблизно 410000 3 м діоксиду вуглецю за годину або приблизно 3 10000000 м діоксиду вуглецю на добу. Далі вибирають підземний пласт для закачування, придатний для зв'язування одного або декількох парникових газів, які містяться в потоці газу, що скидається, причому підземний пласт для закачування розташований, щонайменше, на 900 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 95995 14 м нижче місця закачування на поверхні над підземним пластом для закачування, і причому підземний пласт для закачування містить водоносний піщаний шар з відносно високою проникністю для води нижче шару сланцю, який відносно непроникний для води. В даному прикладі підземний пласт для закачування містить водоносний піщаний шар шириною приблизно 20 км, довжиною приблизно 20 км і товщиною приблизно 100 м при середній пористості 25 %. Потім потік газу, що скидається, у вигляді необробленого димового газу видаляють з димової труби газів згорання теплоелектростанції і транспортують по трубопроводу на місце закачування над підземним пластом. Після цього підвищують тиск потоку газу, що скидається, і закачують його в підземний пласт під 4 тиском приблизно 110 кПа. Діоксид вуглецю має 3 розчинність у воді приблизно 27 м діоксиду вуг3 4 лецю на 1 м води при тиску 110 кПа і температурі 55 °C. Тому місткість підземного пласта ста3 новить приблизно 10 млрд. м води і приблизно 3 267 млрд. м діоксиду вуглецю. Передбачаючи, що потік газу, що скидається, містить 12 % діоксиду вуглецю і 88 % азоту, і що азот виводиться назад в атмосферу, кількість діоксиду вуглецю в підземному пласті буде дорівнювати кількості діоксиду 3 вуглецю, виробленому за 73 роки (267 млрд. м 3 ділити на 10 млн. м на добу, ділити на 365 днів в році). На закінчення парникові гази потоку газу, що скидається, витримують в підземному пласті для закачування доти, доки, щонайменше, деякі або всі парникові гази або і) розчиняться у пластовій воді водоносного шару підземного пласта, іі) замістять пластову воду у водоносному шарі у водоносному шарі підземного пласта, або ііі) і розчиняться в пластовій воді водоносного шару підземного пласта, і замістять пластову воду у водоносному шарі підземного пласта, цим зв'язуючи деякі або всі парникові гази в підземному пласті. Хоча даний винахід описаний досить докладно з посиланням на визначені переважні варіанти здійснення, можливі і інші варіанти здійснення. Тому обсяг формули винаходу, що додається, не повинен обмежуватися описом переважних варіантів здійснення, які містяться в даному описі. Всі згадані тут посилання включені в опис в повному обсязі. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for reducing emission of greenhouse gases into atmosphere

Автори англійською

Bilak, Roman, Bruno, Michael S., Rothenburg, Leo, Dusseault, Maurice B.

Назва патенту російською

Способ уменьшения выбросов парниковых газов в атмосферу

Автори російською

Билак Роман, Бруно Майкл С., Розенбург Лео, Дюссол Морис Б.

МПК / Мітки

МПК: C01B 31/20, B01D 53/22

Мітки: газів, викидів, парникових, спосіб, зменшення, атмосферу

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-95995-sposib-zmenshennya-vikidiv-parnikovikh-gaziv-v-atmosferu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб зменшення викидів парникових газів в атмосферу</a>

Подібні патенти