НЕТРАДИЦИОННАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ. Паровая инъекция. Расширенный патентный отчет. июль 2022
Краткое содержание
Методы парового воздействия, связанные с термическим интенсификацией нефтеотдачи пластов, стали широко применяться для добычи различных сортов нетрадиционной нефти, характеризующейся, прежде всего, высокой плотностью и вязкостью. В промышленном масштабе эти методы широко распространены при добыче битуминозной нефти (нефтеносных песков), сверхтяжелой нефти или керогенной нефти (горючих сланцев), имеющих плотность API менее 10° и вязкость часто более 10 000 сантипуаз. Внешний вид этих сортов масла существенно отличается от традиционного масла, иногда приобретая экзотические формы. Например, нефтеносные пески представляют собой природную смесь песка, воды, глины, минералов и битума. Битум — это черная и очень вязкая жидкая или полутвердая форма нефти. Месторождения нефтеносных песков можно найти по всему миру. Некоторые из наиболее важных месторождений нефтеносного песка расположены в Канаде, Венесуэле, США и России. При этом только в Канаде разведанные запасы природного битума превышают 160 миллиардов баррелей, что уже является огромным энергоресурсом. В настоящее время методы парового воздействия активно применяются и при добыче более легкой нефти с плотностью по API менее 25о.
Закачка пара — один из наиболее распространенных и широко применяемых методов термического воздействия на высоковязкие и высокоплотные нефтяные пласты, вызывающий значительное снижение вязкости тяжелых нефтей. Существует три основных типа метода закачки пара – SAGD (гравитационный дренаж с использованием пара), CSS (циклическая стимуляция паром) и закачка паром. На практике процесс впрыска пара часто поддерживается сочетанием этих технологий и новых методов, которые постоянно разрабатываются для их улучшения.
Парогравитационный дренаж (SAGD) в настоящее время является наиболее широко используемым методом восстановления на месте. Требуется бурение верхней и нижней скважины; Затем пар непрерывно впрыскивается в верхнюю скважину, так что битум становится более жидким и перетекает в нижнюю скважину. Затем битум выкачивают на поверхность.
Хотя методы добычи с использованием пара являются наиболее широко используемыми и хорошо зарекомендовавшими себя методами увеличения нефтеотдачи, существует ряд связанных с ними экономических, технологических и экологических проблем. К ним относятся высокие выбросы парниковых газов, трудности в эксплуатации и обслуживании оборудования, конденсация пара, дополнительные эксплуатационные расходы из-за потерь энергии и сильного каналирования пара. Поэтому последние технологические инновации в отрасли направлены на оптимизацию качества процесса закачки пара и оборудования для его генерации при одновременном снижении воздействия на окружающую среду. Не менее важное значение имеет снижение энергопотребления и потребления воды, разработка нового оборудования и материалов, совершенствование ремонтных работ, утилизация отходов. Также значительное развитие получили гибридные методы добычи, сочетающие в себе методы термического воздействия и гидроразрыва пласта, химического воздействия, электромагнитного или акустического воздействия.
Значительная часть эффективных технических решений, направленных на развитие этих технологий, сосредоточена в патентных документах, зарегистрированных в различных патентных ведомствах. Компания EnerTechUp провела систематический поиск патентной документации по данной тематике, подготовила уникальную патентную базу данных, а также провела тщательный статистический анализ результатов патентной деятельности.
Все патентные документы маркируются специализированной маркировкой, позволяющей группировать их по смысловой принадлежности, в том числе сортировать по патентным ведомствам, заявителям, технологическим параметрам, задачам, которые они призваны решить. В частности, база данных позволяет формировать перечни патентных документов на наиболее популярные технологии паровой обработки подземных пластов, например, SAGD или Steam Flooding; и для элементов оборудования, задействованного в процессах добычи и закачки пара, утилизации отходов и т.д. Эти оригинальные особенности базы данных создают уникальные возможности для пользователей всех уровней своевременно отслеживать последние достижения техники в области добычи нетрадиционной нефти, а также прогнозировать направления развития нефтяной отрасли в целом или по отдельным регионам и компаниям.
База данных включает более 13 тысяч патентных документов, опубликованных в общедоступных источниках по всему миру в период с 1987 по 2022 год. Статистический анализ за 20-летний период с 2002 по 2021 год включает 4458 патентов и 8562 патентные заявки. Общую методологию составления патентной базы данных и статистической оценки, используемую в этом продукте, можно найти по адресу aenert.com.
Ключевые моменты
Статистический анализ за 20-летний период с 2002 по 2021 год включает:
Изобретений: 13020
Офисов: 53
Страны: 50
Заявителей: 2342
Отдельные подгруппы МПК: 2867
Всего назначено подгрупп МПК: 39050
Всего для настоящего обзора найдено 13020 патентных документов (4458 патентов и 8562 патентные заявки). Наиболее активная регистрация патентных заявок происходила в 2015-2019 годах. Наиболее популярными патентными ведомствами у заявителей были USPTO (США), CNIPA (Китай) и CIPO (Канада). В процессе патентования приняли участие представители 50 стран мира. Наибольшее количество патентов получили жители США, Китая, Канады и России. Наибольшее количество патентных заявок за последние пять лет подали жители Китая, США и Канады. Наибольшее количество патентов нерезидентам выдали CIPO (Канада), USPTO (США), IP Australia и CNIPA (Китай).
К концу рассматриваемого периода доля нерезидентов среди заявителей существенно снизилась. Количество заявлений к общему количеству документов по годам составляло 0,68-0,52 в 2017-2020 годах. При этом соотношение стартовых заявок к общему количеству заявок по годам находилось на высоком уровне (0,40-0,44 в 2017-2020 гг.). По состоянию на конец 2021 года более 80% патентов относились к патентным семействам (три и более патентных документа). 34 патентных семейства включали более 20 патентных документов. Среднее время ожидания патента в последние годы составляло 43-48 месяцев.
Всего в рассматриваемой патентной базе выявлено 2867 отдельных подгрупп МПК, которым присвоено 39050 раз, и 2512 групп идентичных унифицированных показателей. Среди подгрупп IPC наиболее популярными были E21B 43/24 (Получение флюидов из скважин с использованием тепла, например, закачка пара), E21B 43/12 (Способы или устройства для управления потоком полученной жидкости в скважины или в скважинах) и E21B 43/. 16 (Усовершенствованные методы получения углеводородов). Среди патентов и патентных заявок значительно выросла популярность подгрупп МПК Е21В 43/24, Е21В 43/12 и Е21В 34/06 (Клапанные устройства в скважинах). В патентах 207 документам одновременно присвоено три и более различных раздела МПК (более 4,5%). Ежегодное количество новых подгрупп МПК, присвоенных патентным документам, в последние годы значительно сократилось. В патентах и патентных заявках чаще всего упоминались технологические категории «Тяжелая и сверхтяжелая нефть» и «Неуточненные или общие технологии». В качестве проблем, на решение которых направлены технические решения, раскрытые в патентах и патентных заявках, авторы в большинстве случаев указывали Низкую эффективность основного производства и Высокие эксплуатационные затраты на ремонт и замену. В подавляющем большинстве случаев изобретения были связаны с устройствами или методами.
В список топ-10 самых результативных заявителей по количеству патентов вошли:
Halliburton Energy Services, Inc. (США)
Бейкер Хьюз Инкорпорейтед (США)
ExxonMobil Upstream Research Company (США)
Компания ConocoPhilips (США)
Shell Internationale Research Maatschappij BV (Нидерланды)
ПетроЧайна Компани Лимитед (CN)
Татнефть (RU)
Корпорация Schlumberger Technology (США)
Sinopec Китайская нефтяная и химическая корпорация (CN)
Baker Hughes a Ge Company, LLC (США)
Заключительная часть анализа включает расчетные данные, которые позволяют выявить возникающие в результате тенденции патентования и сделать основные выводы. Здесь же представлены такие диаграммы, как отношение количества заявок к числу патентов по годам, соотношение количества единичных заявок к общему количеству по годам и другие.
Бесплатную демо-версию этой базы данных можно скачать здесь:
В демо-версии представлены первые сто патентных документов.
Краткий анализ статистических показателей представлен в бюллетене патентной информации, который можно скачать здесь (лицензия CC BY-SA 4.0):
Кому нужен этот расширенный патентный отчет?
Этот расширенный патентный отчет (включает базу данных и патентную экспертизу) служит одним из вариантов мониторинга передовых технических достижений в указанном промышленном секторе. Статистические данные, рейтинговые оценки и тщательно отобранные патентные документы, представленные в Базе данных, могут представлять интерес для изобретателей, инженеров, исследователей, студентов и преподавателей, а также для бизнесменов и инвесторов, так или иначе обеспокоенных проблемами развитие добычи нетрадиционной нефти.
Отказ от ответственности
Настоящая патентная база данных и патентный обзор подготовлены компанией EnerTechUp и ее партнерами. В расширенный патентный отчет включены патентные документы, тщательно собранные из общедоступных источников и, по мнению авторов, в наибольшей степени представляют собой новейшие инновации в конкретной энергетике на момент составления расширенного патентного отчета. Подробную информацию о методологии поиска и обработки патентных документов можно получить на сайте Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). Учитывая трудности, связанные с составлением перечней международных патентных документов, в том числе связанные со сроками, национальными и терминологическими барьерами, а также принимая во внимание высокую трудоемкость сбора необходимой аналитической информации и выполнения ее качественной интерпретации, авторы патентная база данных и патентная экспертиза не могут гарантировать абсолютную полноту и точность представленных материалов и снимают с себя любую ответственность за их использование. EnerTechUp представляет этот материал «как есть» и отказывается от любых претензий и обязательств, возникающих в связи с использованием опубликованных в нем данных, включая, помимо прочего: компенсацию любого вида финансового ущерба, упущенную выгоду или компенсацию морального вреда. Эти положения также относятся к сотрудникам, акционерам, агентам и поставщикам данных EnerTechUp.
