إنتاج النفط غير التقليدي. حقن البخار. تقرير براءة الاختراع الموسع اينيرت. يوليو 2022
ملخص
أصبحت طرق تحفيز البخار المتعلقة بالاستخلاص الحراري المعزز للنفط مستخدمة على نطاق واسع لإنتاج درجات مختلفة من الزيت غير التقليدي، والذي يتميز في المقام الأول بالكثافة واللزوجة العالية. على المستوى الصناعي، تنتشر هذه الطرق في استخراج النفط البيتوميني (الرمال النفطية)، أو النفط الثقيل جدًا أو زيت الكيروجين (الصخر الزيتي)، حيث تبلغ جاذبية API أقل من 10 درجات ولزوجة غالبًا ما تزيد عن 10000 درجة مئوية. ويختلف مظهر هذه الدرجات من النفط بشكل كبير عن النفط التقليدي، ويكتسب أحيانًا أشكالًا غريبة. على سبيل المثال، تشكل الرمال النفطية خليطًا طبيعيًا من الرمل والماء والطين والمعادن والقار. البيتومين هو شكل سائل أو شبه صلب من البترول ذو لون أسود شديد اللزوجة. يمكن العثور على رواسب الرمال النفطية في جميع أنحاء العالم. توجد بعض أهم رواسب الرمال النفطية في كندا وفنزويلا والولايات المتحدة وروسيا. وفي الوقت نفسه، يتجاوز الاحتياطي الثابت من البيتومين الطبيعي في كندا وحدها 160 مليار برميل، وهو بالفعل مصدر ضخم للطاقة. في الوقت الحاضر، يتم أيضًا استخدام طرق التحفيز بالبخار بشكل فعال في إنتاج الزيت الأخف وزنًا بكثافة API أقل من 25 درجة.
يعد حقن البخار أحد أكثر الطرق شيوعًا والمطبقة على نطاق واسع للتحفيز الحراري لخزانات النفط عالية اللزوجة والكثافة مما يؤدي إلى انخفاض كبير في لزوجة الزيوت الثقيلة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من تقنيات حقن البخار - SAGD (تصريف الجاذبية بمساعدة البخار)، CSS (تحفيز البخار الدوري) والغمر بالبخار. ومن الناحية العملية، غالبًا ما يتم دعم عملية حقن البخار من خلال مجموعة من هذه التقنيات والتقنيات الجديدة التي يتم تطويرها باستمرار لتحسينها.
يعد تصريف الجاذبية بمساعدة البخار (SAGD) حاليًا أكثر طرق الاسترداد المستخدمة على نطاق واسع في الموقع. يتطلب حفر بئر علوية وسفلية. يتم بعد ذلك حقن البخار بشكل مستمر في البئر العلوي بحيث يصبح البيتومين أكثر سيولة ويتدفق إلى البئر السفلي. ثم يتم ضخ البيتومين إلى السطح.
على الرغم من أن طرق الاستخلاص المعتمدة على البخار هي أكثر طرق الاستخلاص المعزز للنفط استخدامًا وثباتًا، إلا أن هناك عددًا من التحديات الاقتصادية والتكنولوجية والبيئية المرتبطة بها. وتشمل هذه انبعاثات غازات الدفيئة العالية، وصعوبات التشغيل وصيانة المعدات، وتكثيف البخار، وتكاليف التشغيل الإضافية بسبب فقدان الطاقة وتوجيه البخار الشديد. لذلك، تهدف أحدث الابتكارات التكنولوجية في هذا المجال إلى تحسين جودة عملية حقن البخار ومعدات توليدها، مع تقليل التأثير البيئي. ومن المهم بنفس القدر تقليل استهلاك الطاقة والمياه، وتطوير معدات ومواد جديدة، وتحسين عمليات الإصلاح، واستخدام النفايات. كما تم تطوير أساليب الإنتاج الهجينة بشكل كبير، والتي تجمع بين أساليب التحفيز الحراري والتكسير الهيدروليكي، والتحفيز الكيميائي، والتحفيز الكهرومغناطيسي أو الصوتي.
ويتركز جزء كبير من الحلول التقنية الفعالة التي تهدف إلى تطوير هذه التكنولوجيات في وثائق براءات الاختراع المسجلة لدى مختلف مكاتب براءات الاختراع. أجرت شركة EnerTechUp بحثًا منهجيًا في وثائق براءات الاختراع حول هذا الموضوع، وأعدت قاعدة بيانات فريدة لبراءات الاختراع، وأجرت تحليلًا إحصائيًا شاملاً لنتائج نشاط براءات الاختراع.
يتم تصنيف جميع وثائق براءات الاختراع بعلامات متخصصة، مما يسمح بتجميعها حسب الانتماء الدلالي، بما في ذلك الفرز حسب مكاتب براءات الاختراع ومقدمي الطلبات والمعايير التكنولوجية والمشكلات التي تهدف إلى حلها. وعلى وجه الخصوص، تسمح قاعدة البيانات بتكوين قوائم وثائق براءات الاختراع للتقنيات الأكثر شيوعًا للمعالجة بالبخار للتكوينات تحت الأرض، على سبيل المثال، SAGD أو Steam Flooding؛ ولعناصر المعدات المستخدمة في إنتاج البخار وحقنه، واستخدام النفايات، وما إلى ذلك. تخلق هذه الميزات الأصلية لقاعدة البيانات فرصًا فريدة للمستخدمين من جميع المستويات لرصد أحدث الإنجازات الهندسية في مجال إنتاج النفط غير التقليدي في الوقت المناسب، والتنبؤ اتجاهات التطوير في صناعة النفط ككل، أو في المناطق والشركات الفردية.
تتضمن قاعدة البيانات أكثر من 13 ألف وثيقة براءة اختراع منشورة في مصادر متاحة بشكل عام في جميع أنحاء العالم خلال عامي 1987 و2022. ويتضمن التحليل الإحصائي لفترة 20 عامًا بين 2002-2021 4458 براءة اختراع و8562 طلب براءة اختراع. يمكن العثور على المنهجية العامة لتجميع قاعدة بيانات براءات الاختراع والتقييم الإحصائي المستخدم في هذا المنتج على الموقع
النقاط الرئيسية
يتضمن التحليل الإحصائي لفترة العشرين سنة من 2002 إلى 2021 ما يلي:
الاختراعات: 13020
المكاتب: 53
الدول: 50
المتقدمون: 2342
المجموعات الفرعية IPC الفردية: 2867
إجمالي مجموعات IPC الفرعية المعينة: 39050
في المجموع، تم العثور على 13020 وثيقة براءة اختراع (4458 براءة اختراع و8562 طلب براءة اختراع) في المراجعة الحالية. تم تسجيل طلبات براءات الاختراع الأكثر نشاطًا في الفترة 2015-2019. وكانت مكاتب براءات الاختراع الأكثر شعبية مع مقدمي الطلبات هي USPTO (الولايات المتحدة)، وCNIPA (الصين)، وCIPO (كندا). وشارك ممثلو 50 دولة حول العالم في عملية تسجيل براءات الاختراع. تم منح أكبر عدد من براءات الاختراع للمقيمين في الولايات المتحدة والصين وكندا وروسيا. تم تقديم أكبر عدد من طلبات براءات الاختراع في السنوات الخمس الماضية من قبل المقيمين في الصين والولايات المتحدة وكندا. تم إصدار أكبر عدد من براءات الاختراع لغير المقيمين من قبل CIPO (كندا)، USPTO (الولايات المتحدة)، IP Australia، وCNIPA (الصين).
وانخفضت نسبة غير المقيمين بين مقدمي الطلبات بشكل كبير قرب نهاية الفترة الزمنية قيد النظر. بلغ عدد الطلبات لإجمالي عدد الوثائق حسب السنة 0.68-0.52 في 2017-2020. وفي الوقت نفسه، كان عدد طلبات البدء إلى إجمالي عدد الطلبات حسب السنة على مستوى مرتفع (0.40-0.44 في 2017-2020). اعتبارًا من نهاية عام 2021، كان أكثر من 80% من براءات الاختراع أعضاءً في عائلات براءات الاختراع (ثلاث وثائق براءات أو أكثر). وتضم 34 عائلة براءات أكثر من 20 وثيقة براءة. متوسط الوقت المعلق للحصول على براءة اختراع يتراوح بين 43 إلى 48 شهرًا في السنوات الأخيرة.
في المجمل، تم تحديد 2867 مجموعة فرعية فردية من التصنيف الدولي للبراءات تم تخصيصها 39050 مرة و2512 مجموعة من المؤشرات الموحدة المتطابقة في قاعدة بيانات البراءات قيد النظر. من بين المجموعات الفرعية IPC الأكثر شيوعًا كانت E21B 43/24 (الحصول على السوائل من الآبار باستخدام الحرارة، على سبيل المثال حقن البخار)، E21B 43/12 (طرق أو أجهزة للتحكم في تدفق السائل الذي تم الحصول عليه إلى الآبار أو فيها)، وE21B 43/ 16 (طرق الاستخلاص المعزز للحصول على الهيدروكربونات). من بين براءات الاختراع وطلبات براءات الاختراع، زادت شعبية المجموعات الفرعية للتصنيف الدولي للبراءات E21B 43/24، وE21B 43/12، وE21B 34/06 (ترتيبات الصمامات في الآبار) بشكل كبير. في براءات الاختراع، تم تخصيص ثلاثة أقسام مختلفة أو أكثر من التصنيف الدولي للبراءات في وقت واحد لـ 207 وثيقة (أكثر من 4.5%). انخفض العدد السنوي للمجموعات الفرعية الجديدة للتصنيف الدولي للبراءات المخصصة لوثائق البراءات بشكل كبير في السنوات الأخيرة. في براءات الاختراع وطلبات براءات الاختراع، تم ذكر الفئات التكنولوجية للنفط الثقيل والثقيل للغاية والتكنولوجيات غير المحددة أو العامة في أغلب الأحيان. وفي معظم الحالات، أشار المؤلفون إلى انخفاض كفاءة الإنتاج الأولي وارتفاع تكاليف التشغيل للإصلاح والاستبدال باعتبارها المشاكل التي تهدف الحلول التقنية التي تم الكشف عنها في براءات الاختراع وطلبات براءات الاختراع إلى حلها. وفي الغالبية العظمى من الحالات، كانت الاختراعات مرتبطة بأجهزة أو طرق.
تشمل قائمة أفضل 10 من المتقدمين الأكثر إنتاجية من حيث عدد براءات الاختراع ما يلي:
شركة هاليبرتون لخدمات الطاقة (الولايات المتحدة)
شركة بيكر هيوز (الولايات المتحدة)
شركة إكسون موبيل لأبحاث التنقيب (الولايات المتحدة)
شركة كونوكو فيليبس (الولايات المتحدة)
شركة شل إنترناشيونال للأبحاث ماتشابيج بي في (هولندا)
شركة بتروتشاينا المحدودة (CN)
تاتنفت (RU)
شركة شلمبرجير للتكنولوجيا (الولايات المتحدة)
شركة سينوبك الصينية للبترول والكيماويات (CN)
شركة بيكر هيوز، شركة جنرال إلكتريك (الولايات المتحدة)
يتضمن الجزء الختامي من التحليل بيانات محسوبة تسمح بكشف اتجاهات تسجيل البراءات الناتجة واستخلاص الاستنتاجات الرئيسية. وترد هنا أيضًا رسوم بيانية مثل العلاقة بين عدد الطلبات وعدد براءات الاختراع حسب السنة، والعلاقة بين عدد الطلبات الفردية والعدد الإجمالي حسب السنة، وغيرها.
يمكن تنزيل نسخة تجريبية مجانية من قاعدة البيانات هذه هنا:
تعرض النسخة التجريبية أول مائة وثيقة براءة اختراع.
ويرد تحليل موجز للمؤشرات الإحصائية في نشرة معلومات البراءات، والتي يمكن تنزيلها هنا (ترخيص CC BY-SA 4.0):
من يحتاج إلى تقرير براءات الاختراع الموسع هذا؟
يعد تقرير براءات الاختراع الموسع هذا (الذي يتضمن قاعدة بيانات ومراجعة براءات الاختراع) بمثابة أحد المتغيرات لرصد الإنجازات التقنية المتقدمة في القطاع الصناعي المحدد. يمكن أن تكون البيانات الإحصائية وتقييمات التصنيف ووثائق براءات الاختراع المختارة بعناية والمقدمة في قاعدة البيانات ذات فائدة للمخترعين والمهندسين والباحثين والطلاب والمعلمين، وكذلك لرجال الأعمال والمستثمرين، الذين يهتمون بطريقة أو بأخرى بمشاكل التكنولوجيا. تطوير إنتاج النفط غير التقليدي.
تنصل
تم إعداد قاعدة بيانات براءات الاختراع الحالية ومراجعة براءات الاختراع من قبل شركة EnerTechUp وشركائها. يتضمن تقرير البراءات الموسع وثائق براءات الاختراع التي تم جمعها بعناية من المصادر المتاحة للجمهور، ووفقًا للمؤلفين، تمثل إلى أقصى حد أحدث الابتكارات في صناعة الطاقة المعينة اعتبارًا من تاريخ إعداد تقرير البراءات الموسع. تتوفر معلومات تفصيلية عن منهجية البحث ومعالجة وثائق براءات الاختراع على موقع Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). بالنظر إلى الصعوبات المرتبطة بتجميع قوائم وثائق البراءات الدولية، بما في ذلك تلك المتعلقة بالأطر الزمنية والحواجز الوطنية والمصطلحية، وكذلك مع مراعاة كثافة اليد العاملة العالية لجمع المعلومات التحليلية المطلوبة وتنفيذ تفسيرها النوعي، فإن مؤلفي لا يمكن لقاعدة بيانات براءات الاختراع ومراجعة براءات الاختراع ضمان اكتمال ودقة المواد الممثلة وإخلاء المسؤولية عن استخدامها. تمثل EnerTechUp هذه المادة "كما هي" وترفض أي مطالبات والتزامات تنشأ عن استخدام البيانات المنشورة فيها، بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر: التعويض عن أي نوع من الأضرار المالية أو خسارة الأرباح أو التعويض عن الضرر المعنوي. تشير هذه الشروط أيضًا إلى الموظفين والمساهمين والوكلاء وموردي البيانات في EnerTechUp.
