RS66941B1 - Postupak za trajno skladištenje ugljen-dioksida u ležištima škriljca - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupke za trajno skladištenje ugljendioksida u geološkim formacijama.

STANJE TEHNIKE PRONALASKA

[0002] Sekvestracija ugljenika se može podeliti u dve kategorije: povećanje stopa prirodnog skladištenja (eng. sinking) CO2i direktno ispuštanje CO2koji generišu ljudi.

[0003] Opcije sekvestracije u prvoj kategoriji uključuju kopnenu sekvestraciju vegetacijom, okeansku sekvestraciju đubrenjem i poboljšanje procesa atmosferskog delovanja na stene. U opcijama direktnog ispuštanja, CO2proizveden iz velikih tačkastih izvora, kao što su termoelektrane, hvatao bi se i odvajao, a zatim transportovao i injektirao bilo u okean ili pod zemlju.

[0004] Svaka opcija ima prednosti i nedostatke u smislu kapaciteta, cene, vremenske skale sekvestracije, stabilnosti sekvestriranog CO2i dodatnih uticaja na životnu sredinu, koji zavise od lokacije, vremena i količine sekvestracije. Pouzdane procene efikasnosti ublažavanja poželjne su za svaku opciju sekvestracije nakon implementacije (Yamasaki, et al.2003).

[0005] Navedeno je da je biološka sekvestracija prirodan pristup; međutim, uprkos toj prednosti, poznato je da su sa tim pristupom povezani znatni nedostaci. Na primer, dok su se na godišnjem nivou sklatkovodne močvare pokazale kao jaka skladišta za ugljen-dioksid (CO2) u odnosu na druge tipove vlažnih područja, verovatno je da su ti ekosistemi takođe jaki emiteri metana (CH4), što smanjuje njihov potencijal za sekvestraciju ugljenika (C). Prema tome, znatne emisije CH4iz močvara treba razmatrati u nacionalnim i globalnim procenama doprinosa vlažnih područja gasovima staklene bašte u globalnom ciklusu ugljenika (Strachan et al, 2015).

[0006] Okeanska sekvestracija je drugi pristup koji se može okarakterisati kao prirodan. Mada okeani predstavljaju moguće najveće potencijalno skladište CO2, okeanska sekvestracija uključuje probleme koji uključuju slabo shvaćene fizičke i hemijske procese, efikasnost, cenu, tehničku izvodljivost, a verovatno i ono što najviše zabrinjava, dugoročni uticaj na životnu sredinu. Uz to, cirkulacija okeana postavlja zakonska, politička i međunarodna ograničenja za tu tehnologiju. Kada se rastvori u vodi, ugljen-dioksid formira ugljenu kiselinu, tako da je zakišeljavanje okeana značajna posledica povišenih nivoa ugljendioksida i ograničava stopu kojom se on može apsorbovati u okean.

[0007] Sekvestracija CO2pomoću žrtvenog materijala koji će se zatim upotrebljavati ili odlagati predstavlja prelaz između dve kategorije. Na primer, mineralna sekvestracija CO2, tj. karbonizacija alkalnih silikatnih minerala Ca/Mg, može se smatrati analognom prirodnim procesima atmosferskog delovanja. Mineralna sekvestracija CO2može se smatrati smanjenjem emisije ugljen-dioksida u atmosferu. Međutim, ukupna zapremina minerala potrebna da bi se postigao uticaj na globalne emisije CO2imala bi previsoku cenu (Huijens, et al., 2005).

[0008] Trenutno, sekvestracija CO2u geološkim medijumima izgleda da je opcija za dugoročnu sekvestraciju CO2. U takvom sistemu, predlaže se mogućnost skladištenja CO2duboko pod zemljom. U dubini, hidrostatički pritisak delovao bi tako što bi održavao uskladišteni CO2u tečnom stanju (White, et al., 2005).

[0009] Sekvestracija u dubokim podzemnim formacijama velikih količina CO2, uhvaćenog iz velikih nepokretnih izvora, kao što su elektrane, postrojenja za preradu teške nafte i rafinerije, jedan je postupak koji se razmatra u Kanadi i Sjedinjenim Državama radi smanjenja emisije gasova staklene bašte u atmosferu (Bennion and Bachu, 2005).

[0010] Dok bi u tipičnoj bušotini CO2bio zaptiven zatvaranjem bušotine cementom, degradacija cementa može sprečiti da takve bušotine budu dugoročno rešenje. Izlaganje cementa u bušotini delovanju CO2dovodi do formiranja različitih modifikacija CaCO3, što dokazuje karbonizaciju. Stope karbonizacije su bile relativno niske, ali najštetnije je bilo pucanje uzoraka kao rezultat masivne formacije CaCO3do koje dolazi zajedno sa širenjem (Lesti et al., 2013). Mada neke od reakcija sa cementom mogu biti korisne, uočava se gubitak čvrstoće cementa pri pritisku (Condor and Asghan, 2009).

[0011] WO 2011/044612 A1 prikazuje propante, a posebno reaktivne propante koji su sposobni za interakciju sa formacijom ili fluidima za aktiviranje kako bi, aktivirani njima, modifikovali putanje toka frakture u ležištima nafte ili gasa da bi se, između ostalog, poboljšala proizvodnja nafte ili gasa.

[0012] EP 1999340 A1 prikazuje postupak frakturiranja ležišta gasa iz sloja uglja.

[0013] US 2012/0067568 A1 prikazuje postupak upotrebe ugljen-dioksida u naslagama formacije za regeneraciju.

[0014] U sažetku, trenutna tehnologija geološke sekvestracije CO2pati od različitih problema i neadekvatnosti. To što geološka formacija ili ležište ne uspevaju da zadrže CO2usled kvarenja cementa može dovesti do katastrofalnog otpuštanja ogromnih količina CO2u nekom neodređenom trenutku u budućnosti.

SUŠTINA PRONALASKA

[0015] Predmet ovog prikaza obezbeđuje postupak za sekvestraciju velikih količina CO2u dubokim podzemnim formacijama, sa smanjenim rizikom od curenja kao što je, na primer, dugoročno curenje.

[0016] Prema predmetnom pronalasku, prikazan je postupak za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji povezanoj sa bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem, pri čemu postupak obuhvata: injektiranje propanta u formaciju; frakturiranje formacije, čime se formiraju frakture; uklanjanje ugljovodonika sa in situ loci unutar formacije; injektiranje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciju; i injektiranje rastvora u formaciju, pri čemu je taj rastvor sposoban za barem delimično degradiranje strukturnog integriteta propanta pozicioniranog unutar formacije, čime se ponovo zaptivaju frakture.

[0017] U jednom izvođenju, postupak sekvestracije može uključivati skladištenje CO2u podzemnoj geološkoj formaciji uvođenjem CO2u bušotinu formiranu u formaciji hidrauličnim frakturiranjem, i zatvaranje fraktura da bi se izvršilo zaptivanje bušotina sa CO2uskladištenim u formaciji i sprečilo izlaženje uskladištenog CO2kroz frakture bušotine. Takav postupak sekvestracije može uključivati uvođenje CO2u bušotinu koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem radi proizvodnje ugljovodonikā kao što je, na primer, gas iz škriljca, iz ležišta podzemne geološke formacije. Postupak sekvestracije, kao što je prikazan, može uključivati degradirajući propant u frakturama da bi se uzrokovalo ponovno zaptivanje fraktura, kao pod dejstvom geoloških sila na frakture. Postupak sekvestracije velikih razmera može uključivati uvođenje velike zapremine CO2u više bušotina formiranih hidrauličnim frakturiranjem radi proizvodnje ugljovodonika iz ležišta barem jedne podzemne geološke formacije, i uključuje degradirajući propant u frakturama kako bi se uzrokovalo ponovno zaptivanje hidrauličnih fraktura geološkim silama, što može sprečiti izlaženje uskladištenog CO2iz formacije kroz hidraulične frakture i bušotinu. Razumeće se da pogodne geološke formacije mogu uključivati formacije škriljca. Kako se upotrebljava ovde, „škriljac“ uključuje škriljac (škriljce), gas iz škriljca, ležište škriljca, škriljčane matične stene, formacije škriljca, bušotine u škriljcu, uzorke škriljca, resurse škriljca (i čvrste nafte).

[0018] U jednom rasporedu korisnom za razumevanje pronalaska, sistem sekvestracije može uključivati bušotinu formiranu u formaciji hidrauličnim frakturiranjem, CO2uskladišten u formaciji uvođenjem CO2kroz bušotinu, i zatvorenu hidrauličnu frakturu bušotine koja zaptiva uskladišteni CO2u formaciji da bi se sprečilo izlaženje uskladištenog CO2kroz frakture i bušotinu. U jednom izvođenju, sistem sekvestracije može uključivati bušotinu formiranu hidrauličnim frakturiranjem koje je povezano sa proizvodnjom ugljovodonika, kao što je gas iz škriljca, iz ležišta podzemne formacije. Sistem sekvestracije, kao što je prikazan, može uključivati degradirani propant koji obezbeđuje ponovno zaptivanje fraktura, kao pod dejstvom geoloških sila na frakture. U jednom izvođenju, sistem sekvestracije velikih razmera može uključivati više bušotina formiranih hidrauličnim frakturiranjem koje je povezano sa proizvodnjom gasa iz škriljca iz ležišta barem jedne podzemne geološke formacije, gde bušotina uključuje zaptivene hidraulične frakture koje sprečavaju izlaženje uskladištenog CO2iz formacije kroz hidraulične frakture.

[0019] U jednom rasporedu korisnom za razumevanje pronalaska, sistem sekvestracije za trajno skladištenje CO2može uključivati bušotinu formiranu hidrauličnim frakturama u komunikaciji sa geološkom formacijom; CO2uskladišten pod pritiskom u formaciji; i hidraulične frakture koje su zaptivene da bi se sprečilo izlaženje uskladištenog CO2iz geološke formacije kroz hidraulične frakture u kanal bušotine. Takav sistem sekvestracije može uključivati bušotinu formiranu hidrauličnim frakturiranjem koje je povezano sa proizvodnjom ugljovodonika, kao što je gas iz škriljca, iz ležišta geološke formacije. Sistem sekvestracije, kao što je prikazano, može uključivati degradirani propant, tako da se hidraulične frakture ponovno zaptivaju pod dejstvom geoloških sila.

[0020] Razumeće se da gas iz škriljca predstavlja najveću frakciju prirodnog gasa u kontinentalnim Sjedinjenim Državama. Sa procenjenih 482 biliona kubnih stopa (Tcf) (13,6 biliona kubnih metara) ugljovodonika (Nicot and Scanlon, 2012), gas iz škriljca ima potencijal da bude primarni energetski izvor za proizvodnju energije u SAD tokom narednih decenija. Sposobnost ekstrakcije gasa iz škriljca na ekonomičan i blagovremen način postignuta je razvojem i upotrebom tehnika hidrauličnog frakturiranja i horizontalnog bušenja. Hidraulično frakturiranje (takođe poznato kao „razbijanje“ ili „lomljenje (eng. fracking)“) upotrebljava vodu, propant i različite hemijske aditive, koji se pumpaju pod visokim pritiscima u kanal bušotine, da bi se indukovalo frakturiranje škriljčane matične stene i tako stvorila veća propusnost tako da gas može migrirati u kanal bušotine i do površine. Hemija fluida za frakturiranje prilagođava se od slučaja do slučaja za svaku geografsku oblast, a ponekad čak i od bušotine do bušotine.

[0021] Lomljenje je neophodno za proizvodnju ugljovodonika iz formacije škriljca jer škriljac ima veoma malu propusnost (beton je 102–104 puta propusniji) i od kada je stena formirana bilo je malo ili nimalo kretanja slatke vode (ili vode različitih sadržaja minerala). Nadalje, škriljac je nedovoljno zasićen vodom i nivo soli u konatnoj vodi unutar škriljca često je saliniteta koji je jednak morskoj vodi od koje je škriljac nataložen. Kada je škriljac nedovoljno zasićen, uvođenje slatke vode ili vode umerenog saliniteta u lom, uzrokuje da soli, neke organske, i drugi minerali koji su prethodno bili u ravnoteži u škriljcu postanu solubilizovani sa konatnim vodama. Važno je da je ležište škriljca bilo „izolovano“ od spoljašnje hemije nekoliko miliona godina. Drugim rečima, dok je ležište škriljca izlomljeno, nema puta za izlaženje ugljovodonikā, što znači, na primer, da ako bi se prirodni gas mogao zameniti za CO2i ležište vratiti u svoje stanje pre loma, CO2bi bio zadržan istim silama koje su zadržavale gas tokom miliona godina. S obzirom da je gas iz škriljca u SAD formiran tokom perioda jure, to daje dokazanu stabilnost od preko 100 miliona godina.

[0022] Predmetni pronalazak obezbeđuje postupak za uklanjanje prirodnog gasa/metana sa in situ loci unutar bušotina da bi se (i) obezbedio potpuno dekarbonizovan višak električne energije, i (ii) snabdelo energijom ponovno injektiranje dobijenog ugljenika formiranog (CO2) pri sagorevanju u električnom generatoru zajedno sa velikim zapreminama atmosferskog CO2, što kulminira u uklanjanju CO2, koje je tehnički i komercijalno izvodljivo, trajno (u smislu geološkog vremena) i velikih razmera, sa površine/iz atmosfere Zemlje.

[0023] Za proizvedene molekule metana, ovo je ciklus „od kolevke do groba“ u kome se isti atomi ugljenika koji su sakupljeni i upotrebljeni za proizvodnju energije zatim vraćaju u svoje originalno geološko mesto počivanja kroz isti sistem fraktura, cevi i kompresije koji su ih isporučili u službu za proizvodnju energije.

[0024] Kada su ležište škriljca i sistemi fraktura na ili blizu punog volumetrijskog kapaciteta skladištenja sa sekvestriranim CO2(na ili blizu pritiska prilikom otkrića), specijalizovani propant koji se upotrebljava u ovom pronalasku rastvara se injektiranjem kiselog vodenog rastvora, čime se omogućava da geološke sile, kojima se propant prethodno odupirao, uruše i zaptivno zatvore sistem fraktura, trajno zarobljavajući CO2unutar stene.

[0025] U pogledu dekarbonizacije, rezultat tog procesa putem ovog prikazanog predmeta jeste trajno, u smislu geološkog vremena, skladištenje CO2koje ne zavisi od zaptivanja kanala bušotine ili njegovog dugoročnog integriteta. Sistem, i postupak, kao što je prikazano, mogu obezbediti dekarbonizovanu, ili potpuno dekarbonizovanu, proizvodnju energije koja u potpunosti, ili delimično, podržava kontinuiranu i ekonomičnu upotrebu povremenih snabdevanja električnom energijom kao što je, na primer, proizvodnja električne energije talasima, vetrom i solarnim izvorima energije.

[0026] U rasporedu korisnom za razumevanje pronalaska, sistem sekvestracije može uključivati velike kohorte bušotina za škriljac koje proizvode ugljovodonike, koje se mogu stimulisati hidrauličnim frakturiranjem koristeći određene odabrane fluide ležišta natopljene specijalizovanim propantom (čestice koje održavaju otvorenost frakture tokom proizvodnje i ponovnog injektiranja) koji se može rastvoriti na kraju ciklusa sekvestracije CO2malom zapreminom kiselog vodenog rastvora. Izvođenja mogu dalje uključivati prirodni gas i površinska postrojenja kompatibilna sa ugljen-dioksidom, kao što su opreme za kompresiju, dehidraciju, filter/separatore i merenje, koje mogu biti funkcionalno dvosmerne.

[0027] Izvođenja mogu opciono uključivati, u određenim okolnostima, ležišta za privremeno i manjih razmera skladištenje prirodnog gasa i/ili ugljen-dioksida ili površinska postrojenja koja mogu olakšati logistiku pomeranja i postavljanja materijala.

[0028] Izvođenja mogu opciono uključivati opremu za proizvodnju električne energije i pomoćnu opremu velikih razmera (npr. turbine kombinovanog ciklusa F klase, od više stotina megavata) i/ili malih razmera (vršni generatori na gas).

[0029] Izvođenja mogu opciono uključivati sisteme za pred-sagorevanje (npr. sisteme sa oksi-gorivom koji obezbeđuju O2za sagorevanje sa prirodnim gasom) i/ili post-sagorevanje za hvatanje ugljen-dioksida (npr. sisteme sa elektrolitičkim aminom ili Ca(OH)2).

[0030] Izvođenja mogu opciono uključivati površinska postrojenja za obradu slatke vode.

[0031] Sekvestraciju CO2pod zemljom ometa malobrojnost i nepovoljna distribucija lokacija pogodnih ležišta da bi služila kao ekonomski izvodljivi rezervoari za velike zapremine CO2. Svakako, iscrpljena konvencionalna ležišta i duboki akviferi mogli bi poslužiti za tu svrhu. Međutim, njihov relativno ograničen kapacitet da odgovore na ogromnu potrebu i/ili teškoće u prevazilaženju pritisaka prilikom otkrića predstavljaju veoma izazovne aspekte za njihovo korišćenje, bez obzira na raspoloživost i lokaciju.

[0032] Moglo bi biti daleko efikasnije skladištiti CO2u škriljcima iz kojih je iscrpljen metan ili CH4. Rezultati su pokazali da se CO2približno dva do tri puta više adsorbuje nego CH4kako u čistim mineralnim konstituentima, tako i u aktuelnim uzorcima škriljca (R. Heller and Zoback, 2014). To ne uključuje zapreminu koju postiže propant.

[0033] S obzirom da je prirodni gas preovlađujuće metan (CH4), njegovo sagorevanje tokom proizvodnje energije daće kao rezultat jedan molekul CO2po molekulu sagorelog CH4. Sagorevanje se može predstaviti sledećom jednačinom: CH4+ 2O2→ CO2+ 2H2O. Na osnovu toga, može se pretpostaviti da je, za svaka dva do tri molekula koji se mogu adsorbovati unutar bušotine, jedan od molekula CO2stvoren tokom proizvodnje energije pomoću proizvedenog metana ili CH4. Dakle, škriljac se može upotrebljavati za prekomernu adsorpciju jednog do dva ekvivalenta CO2po svakom CH4proizvedenom iz originalnih bušotina. To čini da ceo proces donosi znatno neto smanjenje u pogledu atmosferskog CO2. Prikazani predmet omogućava proizvodnju električne energije iz prirodnog gasa, upotrebljavajući gas iz škriljca i trenutnu infrastrukturu, ili novu infrastrukturu, kao što je ovde prikazana, sa znatnom korišću neto negativne emisije CO2.

[0034] Dok se izvođenja koja se mogu upotrebljavati u okviru obima predmetnog prikaza mogu snabdevati energijom pomoću klipnih motora na licu mesta (npr., dizel motora), koji su spregnuti sa turbinskim generatorima i/ili sličnim energetskim sistemima, u jednom izvođenju, jedna ili više komponenata sistema može se konfigurisati za upotrebu sa električnom energijom. Na primer, podsistem za pritisak može uključivati pogonski uređaj na električnu energiju (npr., električni motor ili sličan izvor sile) u komunikaciji sa pumpom koju aktivira, dok izvor električne energije snabdeva energijom pogonski uređaj na električnu energiju. U jednom izvođenju, turbinski generator (npr., turbina na prirodni gas ili sličan izvor) može se upotrebiti da obezbedi energiju za električni motor, koji pak goni pumpu. Alternativno, ili dodatno, izvor energije na bazi mreže može se upotrebljavati za snabdevanje energijom pogonskog uređaja na električnu energiju. U jednom izvođenju, pogonski uređaj na električnu energiju može se konfigurisati za selektivno i/ili istovremeno funkcionisanje pomoću izvora energije na bazi mreže ili izvora energije na licu mesta. Kada se upotrebljava izvor energije na bazi mreže, u jednom izvođenju, jedan ili više dodatnih transformatora može se upotrebljavati za pretvaranje energije iz izvora energije na bazi mreže u željeni napon. U upotrebi, jedna pumpa se može aktivirati pomoću jednog pogonskog uređaja na električnu energiju ili više pogonskih uređaja na električnu energiju, a više pumpi se može aktivirati pomoću jednog pogonskog uređaja na električnu energiju ili više pogonskih uređaja na električnu energiju. Slično, jedan izvor energije može snabdevati energijom jedan ili više pogonskih uređaja na električnu energiju, ili se jedan ili više pogonskih uređaja na električnu energiju može snabdevati pomoću više izvora energije.

SAŽET OPIS SLIKA NACRTA

[0035] Nove odlike za koje se veruje da su karakteristike prikazanog predmeta biće izložene u bilo kom od patentnih zahteva koji se podnose. Sam prikazani predmet, međutim, dalji ciljevi i njihove prednosti najbolje će se razumeti pozivanjem na sledeći detaljan opis ilustrativnog izvođenja kada se čita u kombinaciji sa pratećim slikama nacrta, na kojima:

SL.1 ilustruje primer dijagrama komponenata prema predmetnom prikazu.

SL.2 ilustruje primer dijagrama toka proizvodnje prema predmetnom prikazu.

SL.3 ilustruje primer dijagrama toka regeneracije CH4prema predmetnom prikazu.

SL.4 ilustruje primer dijagrama toka dopune CO2prema predmetnom prikazu.

SL.5 ilustruje primer dijagrama toka rastvorenog propanta prema predmetnom prikazu.

SL.6 prikazuje postupak za skladištenje jedinjenjā sa ugljenikom u podzemnom ležištu.

SL.7 ilustruje primer dijagrama toka proizvodnje prema predmetnom prikazu.

SL.8 ilustruje primer dijagrama toka proizvodnje prema predmetnom prikazu.

SL.9 ilustruje primer dijagrama toka proizvodnje prema predmetnom prikazu.

SL. 10 ilustruje postupak za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji povezanoj sa već postojećom bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem u skladu sa izvođenjima.

SL. 11 ilustruje postupak za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji povezanoj sa bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem u skladu sa izvođenjima. SL. 12 ilustruje postupak za proizvodnju električne energije sagorevanjem ugljovodonika bez otpuštanja jedinjenja koja sadrže ugljenik u atmosferu, u skladu sa izvođenjima.

SL.13 je pojednostavljeni blok dijagram koji ilustruje aspekte sistema 1300 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u već postojećoj frakturiranoj bušotini u skladu sa izvođenjima.

SL.14 je pojednostavljeni blok dijagram koji ilustruje sistem 1400 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u frakturiranoj bušotini u skladu sa izvođenjima.

DETALJAN OPIS ILUSTRATIVNIH IZVOĐENJA

[0036] Sada bi se trebalo pozvati na slike nacrta, na kojima se isti pozivni brojevi upotrebljavaju na svim različitim slikama tako da označavaju iste komponente.

[0037] Pre detaljnog opisivanja izabranih izvođenja predmetnog pronalaska, treba razumeti da predmetni pronalazak nije ograničen na određena izvođenja opisana ovde. Ovde dati prikaz i opis su ilustrativni i pružaju objašnjenje jednog ili više trenutno poželjnih izvođenja pronalaska i njihovih varijacija, i stručnjaci u oblasti tehnike podrazumevaće da se različite izmene u konstrukciji, organizaciji, redosledu funkcionisanja, sredstvima funkcionisanja, strukturama opreme i lokaciji, metodologiji i upotrebi mehaničkih ekvivalenata mogu napraviti u okviru obima predmetnog pronalaska kako je definisan patentnim zahtevima.

[0038] Takođe, treba razumeti da su slike nacrta namenjene za to da stručnjaku u oblasti tehnike ilustruju i jasno prikažu trenutno poželjna izvođenja pronalaska, ali nisu predviđene da budu slike nacrta na nivou proizvodnje ili prikazi finalnih proizvoda i mogu uključivati pojednostavljene konceptualne izglede, kao što je poželjno radi lakšeg i bržeg razumevanja ili objašnjenja pronalaska. Takođe, relativna veličina i raspored komponenata mogu se razlikovati od onih koji su prikazani, ali i dalje funkcionisati u duhu pronalaska kako je opisan u celoj predmetnoj prijavi.

[0039] Povrh toga, razumeće se da su različiti pravci kao što su „gornji“, „donji“, „dno“, „vrh“, „levo“, „desno“ i tako dalje napravljeni samo u odnosu na objašnjenje u kombinaciji sa slikama nacrta, i da komponente mogu biti orijentisane različito, na primer, tokom transportovanja i proizvodnje, kao i tokom funkcionisanja. Zato što se mnoga varijabilna i različita izvođenja mogu napraviti u okviru obima ovde izloženog inventivnog koncepta (koncepata), i zato što se mnoge modifikacije mogu napraviti u ovde opisanim izvođenjima, treba razumeti da detalje ovde treba interpretirati kao ilustrativne i neograničavajuće.

[0040] Predmetni prikaz može za industriju nafte/prirodnog gasa obezbediti efikasne sisteme i postupke za skladištenje CO2u škriljcima iz kojih je iscrpljen CH4.

[0041] Američka uprava za energetske informacije (EIA – U.S. Energy Information Administration), u Godišnjem energetskom pregledu (Annual Energy Outlook) iz 2015, procenjuje da je oko 11,34 biliona kubnih stopa (321,1 biliona kubnih metara) suvog prirodnog gasa proizvedeno direktno iz škriljca i resursa čvrste nafte u Sjedinjenim Državama 2013. Ako pretpostavimo da je proizvedeno 11 biliona kubnih stopa CH4, to je ekvivalentno sa 311 biliona litara. Pri standardnoj temperaturi i pritisku, 22,4 litra jednako je 1 molu bilo kog gasovitog materijala. Prema tome, 311 biliona litara CH4jednako je 13.884 biliona mola proizvedenog CH4.

[0042] Molarna masa CO2je 44 grama/molu. Ako pretpostavimo da bi se 1-struki višak CO2sekvestrirao uz CO2proizveden u sagorevanju CH4, onda bi 13,884 biliona mola CO2bilo jednako 610 biliona grama CO2.

610 biliona grama CO2jednako je 610 miliona (metričkih) tona CO2. To bi predstavljalo količinu viška CO2sekvestriranog u ležišta škriljca kada proces dostigne stabilno godišnje stanje pod pretpostavkom dvostruke zamene. Ako je vrednost bliža trostrukoj, onda bi količina CO2koji se sekvestrira preko onog upotrebljenog u proizvodnji energije bila 1.220 miliona tona CO2.

[0043] U proseku, SAD emituju 5.000 miliona tona CO2godišnje iz svih izvora. Glavni izvor je proizvodnja energije. Pod pretpostavkom da je sposobnost ležišta škriljca da sekvestriraju dva do tri puta adsorpcioni kapacitet CH4u bušotinama, onda bi taj proces doveo do otprilike 12–24% smanjenja u emisijama CO2u SAD. EU (Evropska Unija) postavila je kao cilj smanjenje emisije gasova staklene bašte za 40% do 2030. Predviđeno je da do toga dođe jednostavno promenama u proizvodnji, međutim, upotrebljavanjem ovog procesa se skoro polovina tog cilja može postići bez menjanja infrastrukturnih potreba proizvodnje energije ili hemijske industrije, koji su glavni korisnici sagorevanja ugljovodonika za proizvodnju električne energije i energije (toplote).

[0044] SL.1 ilustruje primer dijagrama komponenata sistema 100 za skladištenje jedinjenja sa ugljenikom u podzemnom ležištu 120.

[0045] Sistem 100 uključuje komponente za injektiranje fluida pod pritiskom u podzemno ležište putem bušotine 110. Sistem 100 se upotrebljava za stimulisanje proizvodnje (npr., ugljovodonikā) formiranjem fraktura u bušotini 110 putem dopremanja propanta pod pritiskom (koji se može mešati sa fluidom za frakturiranje) kroz bušotinu 110 i u podzemno ležište 120, koje može održavati i/ili podupirati frakture dok omogućava protok ugljovodonika ili drugih fluida iz formacije u bušotinu 110 i ka površini. SL.1 može dalje deliti opisani sistem 100 u prvi podsistem: podsistem za dodavanje fluida, za dopremanje fluida za frakturiranje ili sličnog medijuma za podzemno ležište 120; drugi podsistem: podsistem za dodavanje propanta, za dopremanje propanta ili sličnog medijuma u fluid za frakturiranje; treći podsistem: podsistem za dodavanje rastvarača, koji je prilagođen za dopremanje rastvarača za rastvaranje propanta do podzemnog ležišta 120; energetski podsistem/generator 150 energije, za dopremanje energije za jednu ili više komponenata sistema 100; podsistem za pritisak, za dovođenje pod pritisak fluida za injektiranje u podzemno ležište 120. Uočeno je da se podsistem za dodavanje fluida, podsistem za dodavanje propanta, podsistem za dodavanje rastvarača i podsistem za pritisak mogu predstaviti kao površinska postrojenja 130. Sistem za pritisak obuhvata pumpu koja je u vezi sa fluidom i propantom kako bi dovela pod pritisak barem jedno od fluida i propanta do pritiska koji je dovoljan za stimulisanje podzemnog ležišta 120. U izvođenjima, pumpa može biti u daljoj komunikaciji sa rastvaračem radi dovođenja rastvarača pod pritisak do pritiska koji je dovoljan za isporučivanje rastvarača do podzemnog ležišta 120.

[0046] Treba razumeti da je broj, tip i raspored komponenata prikazanih na SL. 1 samo jedan primer izvođenja, i da su prikazane ilustracije dijagramske, namenjene za konceptualno prikazivanje jednog izvođenja predmetnog sistema. Kao takve, treba uočiti da bi se bilo koji broj, tip i raspored identičnih ili sličnih komponenata mogao upotrebljavati bez udaljavanja od obima predmetnog prikaza. Dalje, dok prikazano izvođenje uključuje više podsistema (podsistem za dodavanje fluida, podsistem za dodavanje propanta, podsistem za dodavanje rastvarača, energetski podsistem 150, podsistem za pritisak) koji se upotrebljavaju u kombinaciji, treba razumeti da se u različitim izvođenjima podsistem za dodavanje fluida može upotrebljavati u odsustvu drugih podsistema (podsistema za dodavanje propanta, podsistema za dodavanje rastvarača, energetskog podsistema 150, podsistema za pritisak) i/ili u kombinaciji sa konvencionalnim sistemima i/ili komponentama. Slično, podsistem za dodavanje propanta, podsistem za dodavanje rastvarača i energetski i podsistem 150 za pritisak mogu se upotrebljavati nezavisno ili u kombinaciji sa konvencionalnim sistemima i/ili komponentama.

[0047] U izvođenjima, podsistem za dodavanje rastvarača može obuhvatati elemente koji su slični onima u podsistemu za dodavanje fluida i podsistemu za dodavanje propanta. Ali usled korozivne prirode rastvarača, izvođenja podsistema za dodavanje rastvarača mogu obuhvatati komponente koje uključuju unutrašnjosti otporne na koroziju. To može smanjiti učestalost zamene koja može biti potrebna komponentama podsistema za dodavanje rastvarača.

[0048] Sistem 100 može obuhvatati podsistem za uklanjanje (nije prikazan), za uklanjanje prirodnog gasa iz podzemnog ležišta 120. Podsistem za uklanjanje može biti uključen unutar podsistema za pritisak. U izvođenjima, mehanizam za pumpanje fluida ili drugih materijala može se preokrenuti kako bi se ugljovodonici pumpali iz podzemnog ležišta 120.

[0049] Uočeno je da, u izvođenjima, uklonjeni prirodni gas može delovati kao izvor goriva za proizvodnju električne energije. Ta električna energija se može upotrebljavati kao izvor energije pomoću sistema 100 i može se koristiti za pokretanje komponenata sistema 100 da bi se jedinjenja sa ugljenikom pumpala nazad u podzemno ležište 120, čime se štedi novac na troškovima pokretanja sistema 100. U toj proizvodnji električne energije može pomoći jedinica za pretvaranje energije (nije prikazana). Jedinica za pretvaranje energije (nije prikazana) može razbijati ugljovodonike koji se pumpaju iz bušotine 110 (putem sagorevanja) i može proizvoditi električnu energiju kao i nusporizvode, kao što su, ali bez ograničavanja na njih, jedinjenja sa ugljenikom koja uključuju CO2i H2O. Jedinjenja sa ugljenikom se mogu hvatati i zatim pumpati nazad u podzemno ležište 120 uz pomoć električne energije (koja dejstvuje kao izvor energije) proizvedene jedinicom za pretvaranje energije. U izvođenjima, energetski podsistem 150 može obuhvatati jedinicu za pretvaranje energije.

[0050] Kada je podzemno ležište 120 na ili blizu punog volumetrijskog kapaciteta sa sekvestriranim CO2(na ili blizu pritiska prilikom otkrića), u izvođenjima, propant se može rastvarati injektiranjem vodenog rastvarača u bušotinu, što može omogućiti da geološke sile kojima se propant prethodno odupirao uruše i zaptivno zatvore podzemno ležište 120. CO2tako može biti zarobljen unutar podzemnog dela stene.

[0051] Pozivajući se na SL.13, prikazani predmet uključuje sistem 1300 sekvestracije za trajno skladištenje CO2u podzemnoj geološkoj formaciji 1310. Takav sistem 1300 može uključivati uvođenje CO2pod pritiskom iz zalihe 1340 CO2u geološku formaciju 1316 radi skladištenja u njoj. Sistem 1300, kao što je prikazano, može uključivati bušotinu 1330 koja ima kanal bušotine koji je, tokom uvodne faze, inicijalno u fluidnoj komunikaciji sa otvorenim hidrauličnim frakturama 1320 koje su formirane u geološkoj formaciji 1310 radi uvođenja CO2pod pritiskom u geološku formaciju 1310. Takav sistem 1300, tokom faze trajnog skladištenja, može uključivati otpuštene hidraulične frakture koje su formirane uzrokovanjem otpuštanja hidrauličnih fraktura, kao što se dešava pod uticajem geoloških sila, da bi se trajno sprečila fluidna komunikacija između CO2uskladištenog u formaciji i fluidna komunikacija između CO2uskladištenog u formaciji i kanala bušotine, i da bi se prema tome trajno sprečilo izlaženje CO2uskladištenog u formaciji u opštu atmosferu ili životnu sredinu iznad zemlje putem kanala bušotine. Takav sistem 1300 sekvestracije može uključivati bušotinu 1330 koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem radi proizvodnje ugljovodonika kao što je, na primer, gas iz škriljca, iz ležišta podzemne geološke formacije 1310. Sistem 1300 sekvestracije uključuje propant koji može degradirati u otpuštenim hidrauličnim frakturama 1320. U izvođenjima, propant koji može degradirati može biti degradabilan izlaganjem sredstvu za degradaciju radi smanjenja integriteta propanta. Razumeće se da se otpuštene hidraulične frakture 1320 mogu otpuštati geološkim silama koje deluju na otvorene hidraulične frakture u prisustvu degradiranog propanta (nije prikazan na SL.13). Razumeće se da, u sistemu 1300, propant u otvorenim hidrauličnim frakturama 1320 može biti degradiran, na primer, izlaganjem propanta sredstvu za degradiranje kao što je, na primer, fluidno sredstvo za degradiranje. Razumeće se da fluidno sredstvo za degradiranje može biti, na primer, kiseli rastvor, alkalni rastvor, ili fluid koji sadrži sredstvo za degradiranje koje je reaktivno sa propantom, ili sa barem delom propanta, radi rastvaranja, uklanjanja, smanjenja veličine, ili smanjenja čvrstoće propanta pri pritisku. Takav sistem 1300 sekvestracije može uključivati bušotinu 1330 koja je formirana u geološkoj formaciji hidrauličnim frakturiranjem, CO2uskladišten u formaciji uvođenjem CO2pod pritiskom kroz kanal bušotine u bušotini 1330, i zatvorenu ili otpuštenu hidrauličnu frakturu 1320 koja zaptiva uskladišteni CO2u formaciji da bi se sprečilo izlaženje uskladištenog CO2u kanal bušotine u bušotini 1330. Sistem 1300 sekvestracije može uključivati bušotinu 1330 formiranu hidrauličnim frakturiranjem koje je povezano sa proizvodnjom ugljovodnikā, kao što je gas iz škriljca, iz podzemne formacije 1310. Sistem 1300 sekvestracije, kao što je prikazano, može uključivati degradirani propant koji obezbeđuje ponovno zaptivanje inicijalno otvorenih hidrauličnih fraktura, kao što se dešava pod dejstvom geoloških sila na frakture. Sistem može uključivati propante koji su bezbedni za unošenje u ljudski organizam, što zadovoljava druge kriterijume u pogledu gustine, potiska, raspodele, čvrstine i veličine čestica.

[0052] Kao što je prikazano na SL.14, sistem 1400 sekvestracije može uključivati opremu 1450 za reakciju ili sagorevanje, radi sagorevanja, reagovanja ili pretvaranja ugljovodonikā, kao što je gas iz škriljca, koji su proizvedeni iz podzemne geološke formacije 1410 putem bušotine 1430 da bi se iscrpli ugljovodonici iz geološke formacije 1410 i formirali proizvodi reakcije uključujući CO21440, radi uvođenja proizvoda reakcije uključujući CO2nazad u geološku formaciju 1410 iz koje su icrpljeni ugljovodonici, pod pritiskom kroz kanal bušotine u bušotini 1430 tokom inicijalne faze uvođenja, pre nego što je uzrokovano ponovno zaptivanje otvorenih hidrauličnih fraktura da bi se formirale ponovno zaptivene hidraulične frakture 1420. Ponovno zaptivene hidraulične frakture 1420 tokom faze trajnog skladištenja sprečavaju fluidnu komunikaciju između CO2uskladištenog u geološkoj formaciji 1410 i kanala bušotine u bušotini 1430, i prema tome sprečavaju izlaženje CO2uskladištenog u geološkoj formaciji 1420 kroz kanal bušotine u bušotini 1430 u opštu atmosferu u nadzemnom području. Razumeće se da se oprema 1450 za reakciju ili sagorevanje može povezati sa generatorom 1460 za proizvodnju električne energije ili energije u drugoj pogodnoj formi iz sagorevanja ugljovodonika proizvedenih iz geološke formacije 1410 putem bušotine 1430. Generator 1460 može proizvoditi električnu energiju koja je kompenzatorna (eng. offset) i potpuno dekarbonizovana, i koja je dovoljna da snabdeva energijom kako skladištenje neposrednih proizvoda reakcije uključujući CO2pod pritiskom u geološkoj formaciji 1420, tako i regeneraciju i skladištenje dodatne količine jedinjenja koja sadrže ugljenik, kao što je CO2, koja su uklonjena sa površinskog područja Zemlje i iz atmosfere ili su na drugi način obezbeđena iz zaliha jedinjenja koja sadrže ugljenik, kao što je CO2, i koja treba trajno uskladištiti. Razumeće se da sistem 1400 može obezbeđivati trajno skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik, kao što je CO2, pod pritiskom u dubokim geološkim formacijama, kao što je škriljac, gde su jedinjenja koja sadrže ugljenik, kao što je CO2, pod pritiskom izolovana od komunikacije sa kanalom bušotine u bušotini 1410 pomoću otpuštenih hidrauličnih fraktura 1420 koje su zaptivene geološkim silama i bez preuzimanja rizika od otpuštanja gasa u opštu atmosferu usled kvarenja cementa ili druge mehaničke zaptivke u bušotini 1410. Razumeće se da takav sistem 1400 može obezbeđivati trajno skladištenje velikih zapremina atmosferskog C02, kao radi uklanjanja CO2u velikim razmerama sa površinskog područja Zemlje i iz atmosfere.

[0053] SL. 2 ilustruje primer dijagrama 200 toka proizvodnje prema predmetnom prikazu. Kao što je prikazano, proizvedeni gas se može uklanjati iz ležišta 220 škriljca putem bušotine 210 pomoću podsistema za pritisak. Kada se ukloni, gas se može prebaciti do energetskog podsistema 150. U toj tački se gas može sagorevati, što može proizvesti CO2i H2O (1 milijarda kubnih stopa (30 miliona kubnih metara) CH4proizvodi 11 miliona galona (42 hiljade kubnih metara) čiste slatke H2O), pri čemu se oba mogu uhvatiti i barem privremeno skladištiti u odgovarajućim komorama za skladištenje.

[0054] SL. 3 ilustruje primer dijagrama 300 toka regeneracije CH4prema predmetnom prikazu. U nekim slučajevima, može biti izvodljivo/poželjno da se CO2periodično ponovo injektira u iscrpljeno ležište 320 škriljca (putem bušotine 310), što indukuje veću desorpciju CH4i prema tome proizvodnju više prirodnog gasa. To se može sprovoditi pomoću podsistema za pritisak. Podsistem za pritisak može obuhvatati dualni ulaz/izlaz i povezanu opremu za prenos koja može omogućavati istovremenu ekstrakciju i transport CH4i CO2, To je zato što ležišta škriljca često više adsorbuju CO2nego CH4.

[0055] SL. 4 ilustruje primer dijagrama 400 toka dopune CO2prema predmetnom prikazu. Po završetku ciklusa, u skladu sa jednim izvođenjem, proces može dovesti do sekvestracije više CO2nego što je proizvedeno iz električne energije napravljene proizvedenim CH4koji je ekstrahovan iz ležišta 420 škriljca putem bušotine 410. U jednom aspektu, rezultat može biti svuda i po niskoj ceni dostupna električna energija praćena znatnim neto smanjenjima u planetarnom CO2.

[0056] Prema prikazanom predmetu, proizvedeni/izvučeni gas obezbeđuje trajni rezervoar ili zadržavanje za sav CO2koji ova proizvodnja stvara pri sagorevanju, i dalje može obezbeđivati zadržavanje za još veće zapremine CO2koje se uklanjaju direktno iz atmosfere pomoću sistema 100 kada operacije električne proizvodnje nisu u punom zamahu ili su u stanju mirovanja. U izvođenjima, mašine koje mogu ekstrahovati dodatni CO2iz atmosfere mogu se koristiti povezano sa drugim komponentama sistema 100.

[0057] SL. 5 ilustruje primer dijagrama 500 toka rastvorenog propanta prema predmetnom prikazu. U finalnoj fazi, propant se može rastvoriti (u izvođenjima, u H2O sa niskom pH) da bi se omogućilo trajno zatvaranje fraktura ogromnim geološkim pritiskom kome su se privremeno odupirale čestice propanta. Kada je zaptiven, CO2se može pumpati u ležište 520 škriljca putem bušotine 510 i može se skladištiti u steni tokom geološkog vremena i moguće je da ne bude osetljiv na gubitak integriteta kanala bušotine koji je upotrebljen za pristup ležištu.

[0058] SL. 6 prikazuje postupak 600 za skladištenje jedinjenjā sa ugljenikom u podzemnom ležištu. Postupak 600 obuhvata injektiranje 610 propanta u podzemno ležište 120. Propant se može injektirati 610 pomoću podsistema za dodavanje propanta. Dodatno, podsistem za dodavanje fluida može dopremati fluid do podzemnog ležišta 120 kao dodatak propantu. Kada je injektiran 610, propant frakturira 620 podzemno ležište 120, omogućavajući dostupnost ugljovodonika. Ugljovodonici se uklanjaju 630 sa in situ loci unutar podzemnog ležišta 120, npr. pomoću podsistema za pritisak.

[0059] Kada su ekstrahovani, ugljovodonici se mogu pretvarati 640 u električnu energiju putem obrade ugljovodonika. Pretvaranje 650 može uključivati, u izvođenjima, hvatanje nusproizvoda iz pretvaranja 640 ugljovodonikā u električnu energiju. U izvođenjima, nusproizvod može uključivati jedinjenjā sa ugljenikom. Kada su ugljovodonici obrađeni, jedinjenja sa ugljenikom stvorena tokom obrade mogu se injektirati 650 u podzemno ležište 120. To se može sprovesti pomoću podsistema za pritisak. U izvođenjima, podsistem za pritisak može obuhvatati reverzibilne komponente tako da se može ostvariti pumpanje iz zemlje i u zemlju. Nakon što je željena količina jedinjenjā sa ugljenikom injektirana 650 u podzemno ležište 120, propant prebačen u podzemno ležište se rastvara 660. To omogućava urušavanje podzemnog ležišta 120 i zarobljavanje jedinjenjā sa ugljenikom.

[0060] SL. 7 ilustruje primer dijagrama 700 toka proizvodnje prema predmetnom prikazu. Prirodni gas/metan koji je ekstrahovan može se upotrebiti za proizvodnju električne energije. CO2koji je formiran pri sagorevanju prirodnog gasa u električnom generatoru može se izdvojiti i uhvatiti da bi se ponovo injektirao u frakture 710 škriljca putem bušotine 710 radi trajne sekvestracije. Velike količine čiste vode (H2O) mogu se takođe formirati kada se prirodni gas CH4sagoreva sa čistim kiseonikom (O2) umesto vazduha unutar postrojenja 750 za sagorevanje. Generator 760 može pretvarati energiju dobijenu sagorevanjem prirodnog gasa u električnu energiju, koja se može dopremati do rezidencijalnih i komercijalnih objekata.

[0061] SL. 8 ilustruje primer dijagrama 800 toka proizvodnje prema predmetnom prikazu. Dodatni ambijentalni CO2uhvaćen iz atmosfere može se dodati injekcionoj struji za sekvestriranje, s obzirom da škriljci mogu mnogo puta više apsorbovati CO2nego originalni metan. CO2se može pumpati nazad u frakture 820 škriljca putem bušotine 810. Velike količine čiste vode (H2O) mogu se takođe formirati kada se prirodni gas (CH4) sagoreva sa čistim kiseonikom (O2) umesto vazduha unutar postrojenja 850 za sagorevanje. Generator 860 može pretvarati energiju dobijenu sagorevanjem prirodnog gasa u električnu energiju, koja se može dopremati do rezidencijalnih i komercijalnih objekata.

[0062] SL. 9 ilustruje primer dijagrama 900 toka proizvodnje prema predmetnom prikazu. Dodatni ambijentalni CO uhvaćen iz atmosfere može se dodati injekcionoj struji za sekvestriranje, koja se može prikazati kako se injektira u škriljce. CO2se može pumpati nazad u frakture 920 škriljca putem bušotine 910. Velike količine čiste vode (H2O) mogu se takođe formirati kada se prirodni gas (CH4) sagoreva sa čistim kiseonikom (O2)(O2) umesto vazduha unutar postrojenja 950 za sagorevanje. Generator 960 može pretvarati energiju dobijenu sagorevanjem prirodnog gasa u električnu energiju, koja se može dopremati do rezidencijalnih i komercijalnih objekata.

[0063] SL. 10 ilustruje postupak 1000 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji koja je povezana sa već postojećom bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem u skladu sa izvođenjima. Postupak 1000 obuhvata injektiranje 1010 rastvora u formaciju. Rastvor je sposoban za barem delimično degradiranje strukturnog integriteta propanta koji je pozicioniran unutar formacije. Postupak 1000 dalje obuhvata injektiranje 1020 jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciju.

[0064] SL. 11 ilustruje postupak 1100 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji koja je povezana sa bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem u skladu sa izvođenjima. Postupak 1100 obuhvata injektiranje 1110 propanta u formaciju. Formacija se tada frakturira 1120. Ugljovodonici se tada uklanjaju 1130 sa in situ loci unutar formacije.

[0065] Postupak 1100 dalje obuhvata injektiranje 1140 jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciju. Rastvor se tada injektira 1150 u formaciju. Rastvor je sposoban za barem delimično degradiranje strukturnog integriteta propanta koji je pozicioniran unutar formacije. U izvođenjima, zapremina jedinjenja koja sadrže ugljenik može biti veća od zapremine uklonjenih ugljovodonika.

[0066] SL.12 ilustruje postupak 1200 za proizvodnju električne energije sagorevanjem ugljovodonika bez otpuštanja jedinjenja koja sadrže ugljenik u atmosferu, u skladu sa izvođenjima. Postupak 1200 može obuhvatati injektiranje 1210 propanta u formaciju. Formacija se tada može frakturirati 1220. Ugljovodonici se tada mogu ukloniti 1230 sa in situ loci unutar formacije.

[0067] Postupak 1200 može dalje obuhvatati pretvaranje 1240 ugljovodonika u električnu energiju. Pretvaranje 1240 može proizvesti jedinjenja koja sadrže ugljenik. Jedinjenja koja sadrže ugljenik se tada mogu injektirati 1250 u formaciju istovremeno sa pretvaranjem. Rastvor se zatim može injektirati 1260 u formaciju. Rastvor može biti sposoban za barem delimično degradiranje strukturnog integriteta propanta koji je pozicioniran unutar formacije.

[0068] SL. 13 je pojednostavljeni blok dijagram koji ilustruje aspekte sistema 1300 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u već postojećoj frakturiranoj bušotini u skladu sa izvođenjima. Sistem 1300 može obuhvatati formaciju 1310. Formacija 1310 može obuhvatati frakture 1320 koje se mogu zaptivati uključujući degradirani propant i frakturiranu bušotinu 1330 formiranu hidrauličnim frakturiranjem. Sistem 1300 može dalje obuhvatati zalihu 1340 jedinjenja koja sadrže ugljenik. U izvođenjima, barem deo zalihe 1340 jedinjenja koja sadrže ugljenik može se injektirati u formaciju.

[0069] U izvođenjima, propant se može izabrati na osnovu svojstava u odnosu na degradaciju, kao što je, na primer, degradacija čvrstoće pri pritisku, veličine, poroznosti, gustine, ili molekulske strukture. U izvođenjima, formacija može biti škriljac.

[0070] SL. 14 je pojednostavljeni blok dijagram koji ilustruje sistem 1400 za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u frakturiranoj bušotini. Sistem 1400 može obuhvatati formaciju 1410. Formacija 1410 može obuhvatati frakture 1420 koje se mogu zaptivati uključujući propant koji može degradirati i frakturiranu bušotinu 1430 formiranu hidrauličnim frakturiranjem. Sistem 1400 može dalje obuhvatati zalihu 1440 jedinjenja koja sadrže ugljenik i izvor 1450 sagorevanja. Izvor 1450 sagorevanja može dopremati jedinjenja koja sadrže ugljenik do zalihe 1440 jedinjenja koja sadrže ugljenik. U izvođenjima, izvor 1450 sagorevanja može biti sposoban za proizvodnju energije iz sagorevanja jedinjenja koja sadrže ugljenik. Ta energija se može pretvarati putem generatora 1460. U izvođenjima, barem deo zalihe 1440 jedinjenja koja sadrže ugljenik može se injektirati u formaciju 1410.

[0071] U izvođenjima, propant se može izabrati na osnovu svojstava u odnosu na degradaciju kao što su, na primer, degradacija čvrstoće pri pritisku, veličine, poroznosti, gustine, ili molekulske strukture. U izvođenjima, formacija može biti škriljac.

[0072] U bilo kojim izvođenjima prethodno pomenutih postupaka, propant se može izabrati na osnovu svojstava u odnosu na degradaciju kao što je, na primer, degradacija čvrstoće pri pritisku, veličine, poroznosti, gustine, ili molekulske strukture.

[0073] U bilo kojim izvođenjima prethodno pomenutih postupaka, formacija može biti škriljac.

[0074] U bilo kojim izvođenjima prethodno pomenutih postupaka, rastvor može biti bazni rastvor.

[0075] U bilo kojim izvođenjima prethodno pomenutih postupaka, rastvor može biti kiseli rastvor.

[0076] U bilo kojim izvođenjima prethodno pomenutih postupaka, barem delimično degradiranje može obuhvatati barem delimično rastvaranje strukturnog integriteta propanta.

[0077] Dalje, sistem 100 može obezbediti rezervnu električnu energiju za povremeni prekid u proizvodnji energije koju obezbeđuju uređaji za vetar, talase i solarni uređaji.

[0078] U izvođenjima, podzemno ležište 120 može biti ležište škriljca.

[0079] U izvođenjima, drugi ugljovodonici osim CH4mogu se ekstrahovati iz jednog ili više podzemnih ležišta 120 i potom obrađivati.

[0080] U izvođenjima, fluid za frakturiranje može obuhvatati niže alkane.

[0081] U izvođenjima, specijalizovani propant može se rastvoriti injektiranjem fluida sa niskom pH u sistem fraktura.

[0082] U izvođenjima, niži alkani se mogu regenerisati.

[0083] U izvođenjima, za CO2mogu biti potrebne pumpe.

[0084] Prikaz se oslanja na sledeće reference:

[0085] Numerical Simulation and Modeling of Enhanced Gas Recovery and Co2 Sequestration in Shale Gas Reservoirs (Amirmasound K. Dahaghi, West Virginia University, Society of Petroleum Engineers 2010).

[0086] Carbon Dioxide storage capacity of Organic-Rich shales (S.M. Kang, E. Fathi, R.J. Ambrose, I.Y. Akkutlu, and R.F. Sigal, The University of Oklahoma, Society of Petroleum Engineers 2011).

https://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01 /carbon_seq/7b1.pdf

http://mitei.mit.edu/news/new-way-capture-co2-emissions-lower-costs-easier-installation

https:/www.globalccsinstitute.com/content/how-ccs-works-capture

http://www.cesassociation.org/index.php/what-is-ces/capture/post-combustion-capture/

http://www.ccsassociation.org/what-is-ccs/capture/oxy-fuel-combustion-systems/

[0087] U izvođenjima, propant može biti barem jedan od amorfnog silicijum-dioksida, mezoporoznoamorfnog silicijum-dioksida, silicijum-dioksida sa dodatkom bora ili boro-amorfnog silicijum-dioksida, i silicijum-dioksida sa dodatkom bora ili boro-mezoporozno-amorfnog silicijum-dioksida.

[0088] U izvođenjima, bilo koji od pomenutih propanata može biti rastvorljiv putem kiselog rastvora.

[0089] Dok su različita izvođenja upotrebljiva u okviru obima predmetnog prikaza opisana uz naglašavanje, treba razumeti da se u okviru obima pronalaska, kako je definisan priloženim patentnim zahtevima, predmetni pronalazak može praktikovati i drugačije nego što je specifično opisano ovde.

Claims (6)

Patentni zahtevi

1. Postupak za skladištenje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciji povezanoj sa bušotinom za frakturiranje koja je formirana hidrauličnim frakturiranjem, pri čemu postupak obuhvata:

injektiranje propanta u formaciju;

frakturiranje formacije, čime se formiraju frakture;

uklanjanje ugljovodonika sa in situ loci unutar formacije;

inejektiranje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciju; i

injektiranje rastvora u formaciju, pri čemu je rastvor sposoban da barem delimično degradira strukturni integritet propanta pozicioniranog unutar formacije, čime se frakture ponovo zaptivaju.

2. Postupak za proizvodnju električne energije sagorevanjem ugljovodonikā bez otpuštanja jedinjenja koja sadrže ugljenik u atmosferu, pri čemu postupak obuhvata korake postupka prema Patentnom zahtevu 1, i postupak dalje obuhvata:

pretvaranje ugljovodonika u električnu energiju, gde pretvaranje proizvodi jedinjenja koja sadrže ugljenik;

gde se injektiranje jedinjenja koja sadrže ugljenik u formaciju dešava istovremeno sa pretvaranjem.

3. Postupak prema Patentnom zahtevu 1 ili Patentnom zahtevu 2, pri čemu rastvor jeste alkalni rastvor ili kiseli rastvor.

4. Postupak prema Patentnom zahtevu 1 ili Patentnom zahtevu 2, pri čemu barem delimična degradacija obuhvata barem delimično rastvaranje strukturnog integriteta propanta.

5. Postupak prema Patentnom zahtevu 1 ili Patentnom zahtevu 2, pri čemu se degradabilni propant može degradirati izlaganjem sredstvu za degradaciju radi smanjenja integriteta propanta.

6. Postupak prema Patentnom zahtevu 1 ili Patentnom zahtevu 2, pri čemu formacija jeste škriljac.