Cina: metano da carbone: tecnologie e prodotti? 

Quando ne parlanometano da letto di carbonein Cina, molte persone pensano immediatamente allo Shanxi o alla Mongolia Interna, alle grandi quantità di riserve. Ma in pratica c’è spesso un divario tra queste cifre e la produzione reale e stabile. La domanda più comune che sento è: “Avete la tecnologia, qual è il problema?” E il problema è proprio che la tecnologia è tecnologia, ma ogni bacino, ogni strato ha una sua storia. Ciò che funziona in un posto può essere una perdita di tempo e denaro in un altro. E non si tratta di quelli “cattivi”. o? buono? tecnologie, ma sul loro adattamento. Ora proverò a spiegare come si presenta dall'interno, senza la lucentezza.

Non si tratta solo di “drill and pump”: la geologia è tutto

Inizierò con le basi che a molte persone mancano.Estrazione del metano dai giacimenti di carbone(CBM) non è gas di scisto che richiede un massiccio fracking. La chiave qui è la permeabilità della formazione e la sua saturazione. È possibile perforare un pozzo ideale secondo tutti gli standard, ma se la formazione è densa, come il cemento, e il metano è “bloccato all’interno”, la portata sarà scarsa. In Cina esistono molte formazioni complesse e a bassa permeabilità. Soprattutto nel sud del paese. Quindi, l’approccio “pozzo – involucro – fratturazione idraulica”? spesso non funziona. Dobbiamo prima studiare in dettaglio la struttura, la fratturazione e la storia dello sviluppo geologico del sito. A volte è più redditizio nemmeno perforare nuovi pozzi, ma lavorare su vecchie miniere esaurite, ma questa è una storia a parte, molto rischiosa.

Ricordo un progetto nella provincia di Guizhou. Le riserve dei titoli sono molto promettenti. Abbiamo iniziato a perforare, tutto era secondo il libro di testo. Ma quando sono iniziati i test, la portata era catastroficamente bassa. Cominciarono a capirlo. Si è scoperto che lo strato principale, sebbene spesso, è separato da sottili strati di argilla che isolano completamente le sacche di gas. La fratturazione idraulica standard semplicemente non poteva creare un unico sistema di fratture. Abbiamo dovuto cambiare strategia, passare alla cosiddetta “perforazione direzionale con fratturazione multistadio?” esattamente in queste tasche. È molte volte più costoso e richiede più tempo. Ma questa era l’unica via per raggiungere un flusso più o meno industriale. Senza un’analisi geologica così approfondita, il progetto sarebbe semplicemente chiuso.

Da qui la conclusione, che è già diventata un assioma nel nostro ambiente: gli investimenti nell'esplorazione e nella modellazione geologica dettagliata non sono una voce di spesa, ma l'unica opportunità per evitare in seguito milioni di perdite. Ho risparmiato sui geologi e sul disboscamento, ma ho perso tutto in fase di produzione.

Zoo tecnologico: cosa funziona davvero in cantiere

Quindi la geologia è un po' chiara. Ora sugli strumenti. "Bacchetta magica" universale No. Spesso viene utilizzata una combinazione. Ad esempio, la tecnologia è fondamentale per le formazioni a bassa permeabilità in Cinafratturazione idraulica(Fratturazione idraulica), ma non una qualsiasi, ma con materiali di supporto e fluidi di fratturazione opportunamente selezionati. In precedenza, venivano spesso utilizzati materiali di sostegno al quarzo standard, ma in formazioni profonde o ad alta temperatura semplicemente collassavano. Al giorno d'oggi vengono sempre più utilizzate bauxite sinterizzata o anche resinata, in grado di sopportare una maggiore pressione di chiusura.

Un altro punto è la gestione dell’acqua. Spesso ce n'è molto nei giacimenti di carbone e, se non viene pompato attivamente, crea contropressione e soffoca il flusso di gas. Pertanto, i sistemi di pompe elettriche ad asta o sommergibili sono un must nella maggior parte dei siti. Ma qui ci sono anche delle sfumature: l'acqua di un giacimento di carbone non è pura, contiene sostanze sospese, mineralizzate e aggressive. L'attrezzatura si consuma rapidamente. In uno dei campi dello Shanxi, quasi ogni due mesi cambiavamo le coppie di pompe a stantuffo, finché non selezionavamo leghe speciali resistenti all'usura e installavamo un sistema di pretrattamento dell'acqua. Questo è un tipico problema pratico di cui non si parla nei rapporti.

Vale la pena menzionare separatamente la perforazione direzionale e quella orizzontale. Questo è già uno standard per aumentare il contatto con la formazione. Ma nella complessa tettonica della Cina (molte faglie e pieghe), la traiettoria del pozzo può essere molto difficile da mantenere. Ci sono stati casi in cui la trivella è stata condotta in uno strato improduttivo a causa di un brusco cambiamento nell'angolo di inclinazione della formazione. Richiede le più elevate qualifiche degli operatori e un monitoraggio costante in tempo reale.

Prodotti e smaltimento: cosa fare con ciò che si ottiene?

Diciamo che il gas inizia a fluire. E qui sorge la prossima domanda pratica: cosa farne? Il gasdotto principale non è disponibile ovunque. Pertanto, l’uso locale si sta sviluppando in molti campi CBM in Cina. L’opzione più semplice è generare elettricità per le esigenze del campo stesso e dei villaggi vicini. Sono installate centrali elettriche a pistoni a gas o turbine a gas. Ciò risolve il problema logistico e aggiunge aspetti economici al progetto.

Ma ci sono anche prodotti aggiuntivi più interessanti. Ad esempio,metano liquefatto(GNL) a bassa potenza. Tali installazioni consentono il trasporto del gas tramite autocisterne su lunghe distanze. Per i campi remoti questa è talvolta l’unica via d’uscita. Ho visto un impianto mobile di liquefazione in funzione in uno dei siti nella provincia di Henan. La potenza, ovviamente, non è gigantesca, ma ha permesso di lanciare il progetto in esercizio commerciale due anni prima della costruzione del gasdotto.

Un'altra direzione è pulire e portare il gas alla qualità principale (la cosiddetta “preparazione del gas?”). Qui è necessario rimuovere non solo l'umidità, ma anche l'anidride carbonica e l'azoto, se il loro contenuto è elevato. Si tratta di intere linee tecnologiche con assorbitori, adsorbitori e unità a membrana. La scelta della tecnologia dipende ancora una volta dalla composizione del particolare gas. Un errore nella progettazione di questa unità può comportare la mancata accettazione del gas nella rete.

Esperienze ed errori: il caso del progetto nel Sichuan

Vorrei fare un esempio di un progetto non molto riuscito, ma molto illustrativo. Stiamo parlando del bacino del Sichuan, dove i giacimenti di carbone sono molto profondi e fortemente disturbati dalla tettonica. La valutazione iniziale era ottimistica. Abbiamo attirato investimenti e acquistato moderne attrezzature di perforazione. Abbiamo iniziato con pozzi verticali con massicce fratture idrauliche. I primi risultati furono incoraggianti, ma dopo 3-4 mesi la portata di tutti i pozzi diminuì drasticamente, di un ordine di grandezza.

L’analisi ha mostrato che le fratture create dalla fratturazione idraulica sotto elevata pressione geostatica semplicemente “si sono chiuse”. Il sostenitore non era abbastanza forte. Ma l’errore principale è stato altrove: nel modello di sviluppo. Le formazioni profonde in condizioni di stress elevato si comportano diversamente rispetto alle formazioni di media profondità. Era necessario perforare non un gruppo di pozzi verticali, ma gettare le fondamenta su tronchi orizzontali con un impatto minore, ma più distribuito sulla formazione. Il progetto dovette essere seriamente rivisto, incorrendo in perdite finanziarie. Questa esperienza ha chiaramente dimostrato che copiare ciecamente le tecnologie di altre regioni senza tenere conto delle specificità dello stress in situ è ​​una strada che non porta da nessuna parte.

Ora sono in corso i lavori sullo stesso sito, ma secondo uno schema diverso. E lo studio dettagliato dello stato di stress del massiccio ha giocato un ruolo chiave. A volte sembra che tale ricerca sia un “eccesso ad alta intensità scientifica”, ma in realtà salva i progetti.

Il ruolo dell'ingegneria: perché sono importanti gli istituti specializzati

Tutto quello che ho descritto sopra si riduce a una domanda: chi progetta e adatta tutto questo? Le grandi compagnie petrolifere e del gas hanno spesso i propri istituti di ricerca, ma per i progetti CBM medi e piccoli, gli istituti di progettazione altamente specializzati sono fondamentali. Sono loro che stanno effettuando l’“atterraggio?” tecnologie per condizioni specifiche.

Qui, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.(sito web:https://www.yzkjhx.ru). Questo è proprio un istituto del genere, creato sulla base di un'azienda tecnologica. Il loro profilo non è solo la vendita di attrezzature, ma soluzioni complete per la produzione e il trattamento del gas, compreso il verometano da letto di carbone. Perché è importante? Perché possono farsi carico dell'intero ciclo: dalla valutazione e modellazione geologica alla scelta della tecnologia di perforazione, alla fratturazione idraulica e alla costruzione di un miniimpianto per il trattamento o la liquefazione del gas. Il capitale sociale di 120 milioni di yuan indica serie opportunità per la realizzazione di tali progetti chiavi in ​​mano.

Lavorando con tali partner, il cliente (spesso una società di estrazione del carbone che desidera sviluppare il gas associato) non riceve una serie di servizi disparati, ma la responsabilità del risultato finale: un flusso di gas stabile. Per la Cina, con il suo enorme numero di depositi piccoli e complessi, questo approccio è uno dei più razionali. Un istituto come Yizhi Technology accumula esperienza da diversi siti e può offrire una soluzione che ha già funzionato da qualche parte in condizioni simili, evitando errori comuni.

Guardando al futuro: non solo tecnologia, ma anche economia

In conclusione, vorrei dire che il futuroestrazione del metano dai giacimenti di carbonein Cina non dipende solo dai progressi nella fratturazione idraulica o nella trivellazione. Si tratta sempre più di economia. Il costo di produzione nelle aree difficili è ancora elevato. Le tecnologie chiave saranno quelle che lo riducono: materiali più durevoli, sistemi intelligenti di monitoraggio e controllo dei pozzi per ottimizzare le portate, soluzioni ad alta efficienza energetica per il trattamento del gas.

Inoltre, il metano proveniente dalle miniere chiuse rappresenta un’enorme risorsa. La sua estrazione è spesso ancora più difficile per problemi di sicurezza e per la complessa struttura delle lavorazioni, ma le potenzialità sono enormi. Qui abbiamo bisogno di tecnologie e sistemi robotici completamente diversi, quasi da tunnel. Questa è la fase successiva del lavoro.

Quindi, per rispondere alla domanda iniziale ?tecnologie e prodotti?? - sì, esistono e sono in costante sviluppo. Ma il loro successo sarà sempre determinato non in ufficio, ma sul campo, al pozzo, attraverso l'analisi di dati specifici, tentativi ed errori. La tecnologia principale è la capacità di ascoltare il livello e avere il coraggio di abbandonare l’approccio standard se non funziona. Questa, forse, è l’intera essenza di questo lavoro in Cina oggi.