China: methaan uit steenkoollagen - technologieën en producten? 

Als ze erover pratenkolenbed methaanin China denken veel mensen onmiddellijk aan Shanxi of Binnen-Mongolië, aan grote reserves. Maar in de praktijk gaapt er vaak een kloof tussen deze cijfers en de reële, stabiele productie. De meest voorkomende vraag die ik hoor is: “Je hebt technologie, wat is het probleem?” En het probleem is nu juist dat technologie technologie is, maar dat elk bassin, elke laag zijn eigen verhaal heeft. Wat op de ene plek werkt, kan op een andere plek tijd- en geldverspilling zijn. En dit gaat niet over de ‘slechte’. of ?goed? technologieën, maar over hun aanpassing. Nu zal ik proberen uit te leggen hoe het er van binnenuit uitziet, zonder de glans.

Het is niet alleen ‘boren en pompen’: geologie is alles

Ik zal beginnen met de basisprincipes die veel mensen missen.Winning van methaan uit steenkoollagen(CBM) is geen schaliegas waarvoor grootschalige fracking nodig is. De sleutel hier is de permeabiliteit van de formatie en de verzadiging ervan. Je kunt naar alle maatstaven een ideale put boren, maar als de formatie dicht is, zoals beton, en het methaan ‘opgesloten’ zit, zal de stroomsnelheid schaars zijn. Er zijn veel van dergelijke complexe formaties met lage permeabiliteit in China. Vooral in het zuiden van het land. Daarom de aanpak van “put – behuizing – hydraulisch breken”? werkt vaak niet. We moeten eerst de structuur, breuken en geschiedenis van de geologische ontwikkeling van de site in detail bestuderen. Soms is het winstgevender om niet eens nieuwe putten te boren, maar om oude, uitgeputte mijnwerken te doorbreken, maar dit is een apart, zeer riskant verhaal.

Ik herinner me een project in de provincie Guizhou. De reserves van de effecten zijn veelbelovend. We begonnen met boren, alles was volgens het leerboek. Maar toen het testen begon, was het debiet catastrofaal laag. Ze begonnen het uit te zoeken. Het bleek dat de hoofdlaag, hoewel dik, wordt gescheiden door dunne lagen klei die de gaszakken volledig isoleren. Standaard hydraulisch breken kan eenvoudigweg niet één enkel systeem van breuken creëren. We moesten de strategie veranderen, overstappen op het zogenaamde “directioneel boren met meertraps breken?” precies in deze zakken. Het is vele malen duurder en duurt langer. Maar dit was de enige manier om een ​​min of meer industriële stroom te bereiken. Zonder een dergelijke diepgaande analyse van de geologie zou het project simpelweg worden afgesloten.

Vandaar de conclusie, die in onze omgeving al een axioma is geworden: investeringen in exploratie en gedetailleerde geologische modellering zijn geen kostenpost, maar de enige mogelijkheid om later miljoenen verliezen te voorkomen. Ik bespaarde op geologen en houtkap, maar verloor alles in de productiefase.

Technologische dierentuin: wat echt werkt ter plaatse

De geologie is dus een beetje duidelijk. Nu over de hulpmiddelen. Universele "toverstaf" Nee. Vaak wordt een combinatie gebruikt. Technologie is bijvoorbeeld van cruciaal belang voor formaties met lage permeabiliteit in Chinahydraulisch breken(hydraulisch breken), maar niet zomaar één, maar met goed geselecteerde steunmiddelen en breekvloeistoffen. Vroeger werden vaak standaard kwarts-proppants gebruikt, maar in diepe formaties of formaties met hoge temperaturen stortten ze eenvoudigweg in. Tegenwoordig worden steeds vaker gesinterde bauxiet of zelfs met hars beklede bauxiet gebruikt - ze zijn bestand tegen een grotere sluitdruk.

Een ander punt is het waterbeheer. Er zit vaak veel van in steenkoollagen, en als het niet actief wordt weggepompt, ontstaat er tegendruk en verstikt het de gasstroom. Daarom zijn elektrische staaf- of dompelpompsystemen op de meeste locaties een must-have. Maar er zijn ook nuances: water uit een steenkoollaag is niet zuiver, het bevat zwevende stoffen, gemineraliseerd en agressief. Apparatuur verslijt snel. Op een van de velden in Shanxi wisselden we bijna elke twee maanden de plunjerpompen, totdat we speciale slijtvaste legeringen selecteerden en een watervoorbehandelingssysteem installeerden. Dit is een typisch praktijkprobleem waarover niet in rapporten wordt geschreven.

Gericht en horizontaal boren zijn het vermelden waard afzonderlijk. Dit is al een standaard voor het vergroten van het contact met de formatie. Maar in de complexe tektoniek van China (veel breuken en plooien) kan het traject van de put erg moeilijk te handhaven zijn. Er waren gevallen waarin de boor in een onproductieve laag werd geleid als gevolg van een scherpe verandering in de hellingshoek van de formatie. Vereist de hoogste kwalificaties van operators en constante realtime monitoring.

Producten en afvalverwerking: wat te doen met wat u krijgt?

Laten we zeggen dat het gas begint te stromen. En hier rijst de volgende praktische vraag: wat moet je ermee? De hoofdgasleiding is niet overal beschikbaar. Daarom wordt op veel CBM-gebieden in China lokaal gebruik ontwikkeld. De eenvoudigste optie is om elektriciteit op te wekken voor de behoeften van het veld zelf en nabijgelegen dorpen. Er zijn gaszuiger- of gasturbine-energiecentrales geïnstalleerd. Dit lost het logistieke probleem op en voegt economie toe aan het project.

Maar er zijn ook interessantere, aanvullende producten. Bijvoorbeeldvloeibaar methaan(LNG) laag vermogen. Dergelijke installaties maken het mogelijk om gas met tankwagens over lange afstanden te transporteren. Voor afgelegen velden is dit soms de enige uitweg. Ik zag een mobiele vloeibaarmakingsinstallatie in bedrijf op een van de locaties in de provincie Henan. Het vermogen is uiteraard niet gigantisch, maar het maakte het mogelijk om het project twee jaar eerder in commerciële exploitatie te brengen dan de pijpleiding zou zijn aangelegd.

Een andere richting is het reinigen en het op hoofdkwaliteit brengen van gas (de zogenaamde “gasbereiding?”). Hier is het noodzakelijk om niet alleen vocht te verwijderen, maar ook kooldioxide en stikstof, als hun gehalte hoog is. Dit zijn complete technologische lijnen met absorbers, adsorbers en membraanunits. De technologiekeuze hangt wederom af van de samenstelling van het betreffende gas. Een fout in het ontwerp van deze unit kan ertoe leiden dat gas niet in het netwerk wordt geaccepteerd.

Ervaringen en fouten: het geval van het project in Sichuan

Ik wil graag een voorbeeld geven van een niet erg succesvol, maar zeer illustratief project. We hebben het over het bekken in Sichuan, waar de steenkoollagen heel diep liggen en sterk verstoord worden door tektoniek. De eerste inschatting was optimistisch. We trokken investeringen aan en kochten moderne boorapparatuur. We zijn begonnen met verticale putten met enorme hydraulische breuken. De eerste resultaten waren bemoedigend, maar na 3-4 maanden daalde de stroomsnelheid van alle putten scherp, met een orde van grootte.

Uit de analyse bleek dat de breuken die ontstonden door hydraulisch breken onder hoge geostatische druk eenvoudigweg “gesloten” werden. Het steunmiddel was niet sterk genoeg. Maar de grootste fout lag ergens anders: in het ontwikkelingsmodel. Diepe formaties onder omstandigheden met hoge spanning gedragen zich anders dan formaties met gemiddelde diepte. Het was noodzakelijk om geen cluster van verticale putten te boren, maar om de fundering op horizontale stammen te leggen met een kleinere, maar meer verdeelde impact op de formatie. Het project moest ernstig worden herzien, wat financiële verliezen met zich meebracht. Deze ervaring heeft duidelijk aangetoond dat het blindelings kopiëren van technologieën uit andere regio's, zonder rekening te houden met de specifieke kenmerken van in-situ stress, een weg naar nergens is.

Nu wordt er op dezelfde locatie gewerkt, maar volgens een ander schema. En een gedetailleerde studie van de gestresste toestand van het massief speelde een sleutelrol. Soms lijkt het erop dat dergelijk onderzoek een ‘wetenschappelijk intensieve overdaad’ is, maar in werkelijkheid spaart het projecten uit.

De rol van engineering: waarom gespecialiseerde instituten belangrijk zijn

Alles wat ik hierboven beschreef komt neer op één vraag: wie ontwerpt en past dit allemaal aan? Grote olie- en gasbedrijven hebben vaak hun eigen onderzoeksinstituten, maar voor middelgrote en kleine CBM-projecten zijn zeer gespecialiseerde ontwerpinstituten van cruciaal belang. Zij zijn degenen die de ‘landing’ doen? technologieën voor specifieke omstandigheden.

Hier bijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(website:https://www.yzkjhx.ru). Dit is zo'n instituut, opgericht op basis van een technologiebedrijf. Hun profiel is niet alleen de verkoop van apparatuur, maar ook alomvattende oplossingen voor de productie en behandeling van gas, inclusief de gasproductiekolenbed methaan. Waarom is dit belangrijk? Omdat ze de hele cyclus op zich kunnen nemen: van geologische beoordeling en modellering tot de selectie van boortechnologie, hydraulisch breken en de bouw van een mini-installatie voor gasbehandeling of vloeibaarmaking. Het maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan duidt op serieuze kansen voor de implementatie van dergelijke kant-en-klare projecten.

Door met dergelijke partners samen te werken, krijgt de klant (vaak een mijnbouwbedrijf dat bijbehorend gas wil ontwikkelen) geen reeks uiteenlopende diensten, maar de verantwoordelijkheid voor het eindresultaat: een stabiele gasstroom. Voor China, met zijn enorme aantal kleine en complexe deposito's, is deze aanpak een van de meest rationele. Een instituut als Yizhi Technology verzamelt ervaring van verschillende locaties en kan een oplossing bieden die al ergens onder vergelijkbare omstandigheden heeft gewerkt, waardoor veelvoorkomende fouten worden vermeden.

Vooruitkijken: niet alleen technologie, maar ook economie

Tot slot zou ik willen zeggen dat de toekomstmethaanwinning uit steenkoollagenin China hangt niet alleen af van doorbraken op het gebied van hydraulisch breken of boren. Het komt steeds meer op de economie neer. De productiekosten in moeilijke gebieden zijn nog steeds hoog. De belangrijkste technologieën zullen de technologieën zijn die dit terugdringen: duurzamere materialen, intelligente boorputbewakings- en controlesystemen om de stroomsnelheden te optimaliseren, energie-efficiënte oplossingen voor gasbehandeling.

Bovendien is methaan uit gesloten mijnen een enorme hulpbron. De winning ervan is vaak nog moeilijker vanwege veiligheidsproblemen en de complexe structuur van de werking, maar het potentieel is enorm. Hier hebben we totaal andere, bijna tunneltechnologieën en robotsystemen nodig. Dit is de volgende fase van het werk.

Dus om de oorspronkelijke vraag te beantwoorden: 'technologieën en producten'? - ja, ze bestaan ​​en ontwikkelen zich voortdurend. Maar hun succes zal altijd worden bepaald, niet op kantoor, maar in het veld, bij de bron, door de analyse van specifieke gegevens, met vallen en opstaan. De belangrijkste technologie is het vermogen om naar de laag te luisteren en de moed te hebben om de standaardaanpak los te laten als deze niet werkt. Dit is misschien wel de hele essentie van dit werk in China vandaag de dag.