Solar thermal enhanced oil recovery
સોલર થર્મલ એન્હાન્સડ ઓઇલ રિકવરી (સંક્ષિપ્તમાં સોલર ઇઓઆર) એ થર્મલ એન્હાન્સડ ઓઇલ રિકવરી (ઇઓઆર) નું એક સ્વરૂપ છે, જે પરિપક્વ તેલ ક્ષેત્રોમાંથી વધુ તેલ કાઢવા માટે તેલ ઉત્પાદકો દ્વારા લાગુ કરવામાં આવતી તકનીક છે. સૌર ઇઓઆર પાણીને ગરમ કરવા અને વરાળ પેદા કરવા માટે સૂર્યની ઊર્જાને કેન્દ્રિત કરવા માટે સૌર થર્મલ એરેનો ઉપયોગ કરે છે. સાંદ્રતા અથવા પાતળા, ભારે કાચા તેલને ઘટાડવા માટે વરાળને તેલના ભંડારમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, આમ સપાટી પર તેનો પ્રવાહ સરળ બને છે. થર્મલ પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયાઓ, જેને વરાળ ઈન્જેક્શન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, પરંપરાગત રીતે વરાળ ઉત્પન્ન કરવા માટે કુદરતી ગેસને બાળી છે. સૌર ઇઓઆર તેલ ઉદ્યોગ માટે ગેસથી ચાલતા વરાળ ઉત્પાદનનો વ્યવહારુ વિકલ્પ સાબિત થઈ રહ્યો છે. સૌર ઇઓઆર કુદરતી ગેસ જેવી જ ગુણવત્તાવાળી વરાળ પેદા કરી શકે છે, જે તાપમાન અને 2,500 પીએસઆઈ સુધી પહોંચી શકે છે. જ્યારે સામાન્ય ઇંધણથી ચાલતા વરાળ પૂરની કામગીરીઓ સ્થિર દરે જમીનમાં વરાળ દાખલ કરે છે, ત્યારે અગ્રણી તેલ ઉત્પાદકો દ્વારા હાથ ધરાયેલા સંશોધન દર્શાવે છે કે પરિવર્તનશીલ દરના વરાળ ઈન્જેક્શનની ઉત્પાદન સ્તર પર કોઈ નકારાત્મક અસર થતી નથી. અસરકારક રીતે, સૌર ઇઓઆર ખેતરની વાર્ષિક વરાળની જરૂરિયાતના 80 ટકા સુધી પુરવઠો પૂરો પાડી શકે છે, સૂર્યપ્રકાશના કલાકો દરમિયાન સૌર-ઉત્પન્ન વરાળને ઇન્જેક્ટ કરીને, અને રાત્રે અથવા ઓછા સની હવામાન અથવા આબોહવામાં ગેસથી ચાલતા વરાળની માત્રામાં ઘટાડો કરીને. સૌર ઇઓઆરને એકીકૃત કરવાની આ પદ્ધતિ તેલના ઉત્પાદનને અસર કર્યા વિના મોટા પ્રમાણમાં ગેસના વપરાશને વિસ્થાપિત કરશે. જ્યારે સૌર-થી-વરાળ તકનીકોના ઘણા પ્રકારો છે, જેને ઘણીવાર સૌર થર્મલ અથવા કેન્દ્રિત સૌર ઊર્જા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, ત્યારે હાલમાં સૌર ઇઓઆર માટે માત્ર બે જ કાર્યરત છે. મૂળરૂપે વીજળી, કેન્દ્રીય ટાવર અથવા પાવર ટાવર ટેકનોલોજી ઉત્પન્ન કરવા માટે રચાયેલ કેન્દ્રીય ટાવર, કેન્દ્રીય ટાવર પર રહેલા પાણીથી ભરેલા બોઈલર પર સૂર્યપ્રકાશને કેન્દ્રિત કરવા માટે હેલિયોસ્ટેટ્સ તરીકે ઓળખાતા મોટા ટ્રેકિંગ મિરર્સના ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરે છે. સૂર્યની ઊર્જા વરાળ ઉત્પન્ન કરવા માટે બોઈલર પર પ્રતિબિંબિત થાય છે, જેનો ઉપયોગ વીજળી બનાવવા માટે પરંપરાગત ટર્બાઇનને ફેરવવા માટે થાય છે. ઇ. ઓ. આર. માટે, પ્રક્રિયા વરાળ ઉત્પાદન પર સમાપ્ત થાય છે. ટાવર રીસીવરમાં ખનિજયુક્ત પાણીમાંથી બનેલી ઉચ્ચ-તાપમાનની વરાળ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાંથી પસાર થાય છે, જે નીચા તાપમાને ઉચ્ચ-પ્રદૂષણ તેલક્ષેત્ર ફીડવોટરમાંથી નીચા તાપમાને વરાળ ઉત્પન્ન કરે છે. વરાળને વિતરણ હેડરમાં ખવડાવવામાં આવે છે જે ઈન્જેક્શન કુવાઓ તરફ દોરી જાય છે, જે તેલ ધરાવતા માળખામાં વરાળ પહોંચાડે છે. બંધ ગર્ત માળખું ગ્રીનહાઉસ જેવા કાચના ઘરની અંદર સૌર થર્મલ સિસ્ટમને આવરી લે છે. ગ્લાસહાઉસ એવા તત્વોનો સામનો કરવા માટે સુરક્ષિત વાતાવરણ બનાવે છે જે સૌર થર્મલ સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતા અને કાર્યક્ષમતાને નકારાત્મક અસર કરી શકે છે. કાચના માળખામાં હળવા વક્ર સૌર-પ્રતિબિંબીત અરીસાઓ લટકાવવામાં આવે છે. એક-અક્ષ ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ સૂર્યને ટ્રેક કરવા માટે અરીસાઓને સ્થાન આપે છે અને તેના પ્રકાશને સ્થિર સ્ટીલ પાઇપના નેટવર્ક પર કેન્દ્રિત કરે છે, જે કાચના માળખામાંથી પણ લટકાવવામાં આવે છે. ઓઇલ ફિલ્ડ-ગુણવત્તાવાળા પાણીનો ઉપયોગ કરીને વરાળ સીધી પેદા થાય છે, કારણ કે હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અથવા મધ્યવર્તી કાર્યરત પ્રવાહી વિના, પાઈપોની સમગ્ર લંબાઈમાં ઇનલેટમાંથી પાણી વહે છે. ઉત્પાદિત વરાળને પછી સીધા જ ક્ષેત્રના હાલના વરાળ વિતરણ નેટવર્કમાં ખવડાવવામાં આવે છે, જ્યાં વરાળને સતત તેલના જળાશયમાં ઊંડાણમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. પવનમાંથી અરીસાઓને આશ્રય આપવાથી તેઓ ઊંચા તાપમાન દર હાંસલ કરી શકે છે અને ભેજના સંપર્કમાં આવવાના પરિણામે ધૂળને નિર્માણ કરતા અટકાવે છે. ગ્લાસપોઈન્ટ સોલર, એ કંપની કે જેણે એન્ક્લોઝ્ડ ટ્રફ પદ્ધતિ બનાવી છે, તે જણાવે છે કે તેની ટેકનોલોજી EOR માટે સૂર્યપ્રકાશવાળા પ્રદેશોમાં આશરે $5 પ્રતિ મિલિયન બ્રિટિશ થર્મલ યુનિટમાં ગરમીનું ઉત્પાદન કરી શકે છે, જ્યારે અન્ય પરંપરાગત સૌર થર્મલ તકનીકો માટે તે $10 અને $12 ની વચ્ચે હોય છે. કેલિફોર્નિયાના મેકકિટ્રિકમાં તાજેતરના પ્રોજેક્ટ્સ 21ઝેડ ગ્લાસપોઈન્ટ સોલરે કેલિફોર્નિયાના સૌથી મોટા સ્વતંત્ર તેલ ઉત્પાદક બેરી પેટ્રોલિયમ સાથે ભાગીદારી કરી છે, જે વિશ્વનો પ્રથમ વ્યાપારી સૌર ઇઓઆર પ્રોજેક્ટ તૈનાત કરે છે. ફેબ્રુઆરી 2011માં શરૂ કરાયેલો આ પ્રોજેક્ટ કેલિફોર્નિયાના મેકકિટ્રિકમાં 100 વર્ષ જૂના મેકકિટ્રિક ઓઇલ ફિલ્ડ પર સ્થિત છે. કેર્ન કાઉન્ટી 21ઝેડ સોલર પ્રોજેક્ટ સાથે જોડાયેલી આ સિસ્ટમ આશરે એક એકરમાં ફેલાયેલી છે અને વરાળ ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કુદરતી ગેસને બદલે કલાક દીઠ આશરે 10 લાખ બી. ટી. યુ. સૌર ગરમીનું ઉત્પાદન કરશે. સૌર ઇઓઆર પ્રોજેક્ટ છ અઠવાડિયાથી ઓછા સમયમાં બનાવવામાં આવ્યો હતો અને તે તેલ ક્ષેત્રમાં ગ્લાસપોઈન્ટની બંધ ગર્ત તકનીકની પ્રથમ સ્થાપના છે. કેલિફોર્નિયાના કોલિંગામાં ઓક્ટોબર 2011માં, શેવરોન કોર્પોરેશન અને બ્રાઇટસોર્સ એનર્જીએ કેલિફોર્નિયાના ફ્રેસ્નો કાઉન્ટીમાં કોલિંગ ઓઇલ ફિલ્ડમાં 29-મેગાવોટની સોલર-ટુ-સ્ટીમ સુવિધા જાહેર કરી હતી. કોલાલિંગા સોલર ઇઓઆર પ્રોજેક્ટ 100 એકરમાં ફેલાયેલો છે અને તેમાં 3,822 મિરર સિસ્ટમ્સ અથવા હેલિયોસ્ટેટ્સનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં દરેકમાં 6 ફૂટના સ્ટીલના થાંભલા પર માઉન્ટ થયેલ બે 10 ફૂટ (3 મીટર) બાય 7 ફૂટના અરીસાઓ છે, જે 327 ફૂટના સૌર ટાવર પર પ્રકાશ કેન્દ્રિત કરે છે. બ્રાઇટસોર્સને ટેક્નોલોજી, એન્જિનિયરિંગ અને ઉત્પાદન અને બાંધકામ સેવાઓ પ્રદાન કરવા માટે કરાર કરવામાં આવ્યો હતો અને શેવરોન ટેક્નોલોજી વેન્ચર્સ પ્રોજેક્ટની કામગીરીનું સંચાલન કરશે. આ સુવિધાનું બાંધકામ 2009માં શરૂ થયું હતું. એવું નોંધવામાં આવ્યું હતું કે શેવરોને કરાર પર તેના $28 મિલિયનથી વધુ ખર્ચ કર્યો હતો, અને બ્રાઇટસોર્સે પ્રોજેક્ટ પર ઓછામાં ઓછા $40 મિલિયન ગુમાવ્યા છે અને જાહેર કર્યું છે કે તે ઘણું વધારે ગુમાવશે. પેટ્રોલિયમ વિકાસ ઓમાન મે 2013માં, ગ્લાસપોઈન્ટ સોલર એન્ડ પેટ્રોલિયમ ડેવલપમેન્ટ ઓમાન (પીડીઓ) એ મધ્ય પૂર્વનો પ્રથમ સૌર ઇઓઆર પ્રોજેક્ટ શરૂ કર્યો હતો. પીડીઓ એ ઓમાન સલ્તનત, શેલ અને ટોટલ વચ્ચેનું સંયુક્ત સાહસ છે. 7 મેગાવોટની સૌર ઇ. ઓ. આર. સુવિધા દૈનિક સરેરાશ 50 ટન ઉત્સર્જન-મુક્ત વરાળનું ઉત્પાદન કરે છે જે દક્ષિણ ઓમાનમાં પી. ડી. ઓ. ના અમલ વેસ્ટ ફિલ્ડમાં હાલની થર્મલ ઇ. ઓ. આર. કામગીરીમાં સીધી ફીડ્સ કરે છે. બેરી પેટ્રોલિયમના 21ઝેડ ઓઇલ ફિલ્ડમાં ગ્લાસપોઈન્ટની પ્રથમ સ્થાપના કરતાં 27 ગણી મોટી સિસ્ટમ. પેટ્રોલિયમ ડેવલપમેન્ટ ઓમાનના અહેવાલો સૂચવે છે કે પાયલોટ સમયસર, ઓછા બજેટમાં અને કરારના આઉટપુટ સ્પષ્ટીકરણોથી ઉપર પહોંચાડવામાં આવ્યું હતું, જેમાં શૂન્ય સમયની ઇજાઓ હતી. કામગીરીના પ્રથમ વર્ષમાં, સંપૂર્ણ સ્વચાલિત પ્રણાલીએ તમામ પ્રદર્શન પરીક્ષણો અને ઉત્પાદન લક્ષ્યાંકોને સફળતાપૂર્વક વટાવી દીધા. આ પ્રણાલીએ 98.6% અપટાઇમ રેકોર્ડ કર્યો, જે પી. ડી. ઓ. ની અપેક્ષાઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધી ગયો. તીવ્ર ધૂળ અને રેતીના વાવાઝોડા દરમિયાન પણ, સિસ્ટમ નિયમિત કામગીરી જાળવી રાખવા માટે સાબિત થઈ છે. 2015માં ઓમાને અમલ વેસ્ટ ખાતે 2017 સુધીમાં $600 મિલિયન, 1 ગીગાવોટની સૌર-ઉષ્મીય સુવિધા મિરાહની જાહેરાત કરી હતી. આ પ્લાન્ટ 36 મોટા ગ્રીનહાઉસ સાથે આવરી લેશે જે સૌર સંગ્રાહકોને રેતી અને ધૂળથી રક્ષણ આપશે. ઓમાનની ધારણા છે કે નવો સૌર પ્રોજેક્ટ દર વર્ષે 5.6 ટ્રિલિયન બીટીયુ કુદરતી ગેસનું સ્થાન લેશે, જે ઓમાનમાં 209,000 લોકો માટે વીજળીનું ઉત્પાદન કરવા માટે જરૂરી રકમની સમકક્ષ છે. ઓગસ્ટ 2017માં, ગ્લાસપોઈન્ટ અને તેના ઠેકેદારોએ મિરાહ ખાતે લોસ્ટ ટાઇમ ઈન્જરી (એલ. ટી. આઈ.) વિના કામ કરતા 15 લાખ માનવ-કલાકની મર્યાદા પાર કરી હતી. નવેમ્બર 2017માં, ગ્લાસપોઈન્ટ એન્ડ પેટ્રોલિયમ ડેવલપમેન્ટ ઓમાન (પી. ડી. ઓ.) એ મિરાહ સોલર પ્લાન્ટના પ્રથમ બ્લોકનું બાંધકામ સમયસર અને બજેટ પર સુરક્ષિત રીતે પૂર્ણ કર્યું હતું અને અમલ વેસ્ટ ઓઇલફિલ્ડમાં સફળતાપૂર્વક વરાળ પહોંચાડ્યું હતું. બેલ્રિજ સોલર બેલ્રિજ સોલર પ્રોજેક્ટ એ ગ્લાસપોઈન્ટ સોલર અને એરા એનર્જી વચ્ચેનું સંયુક્ત સાહસ છે. આ પ્રોજેક્ટની જાહેરાત નવેમ્બર 2017માં કરવામાં આવી હતી અને જ્યારે તે પૂર્ણ થશે ત્યારે 850 મેગાવોટના થર્મલ સોલર સ્ટીમ જનરેટર દ્વારા દર વર્ષે આશરે 12 મિલિયન બેરલ વરાળનું ઉત્પાદન થવાની ધારણા છે. આ પ્રોજેક્ટ કેલિફોર્નિયાના બેકર્સફિલ્ડ નજીક સાઉથ બેલ્રિજ ઓઇલ ફિલ્ડમાં સ્થિત હશે અને જ્યારે પૂર્ણ થશે ત્યારે તે રાજ્યનું સૌથી મોટું સૌર ઇઓઆર ફિલ્ડ હશે. તે સુવિધાથી કાર્બન ઉત્સર્જનમાં પણ દર વર્ષે 376,000 મેટ્રિક ટનનો ઘટાડો કરશે. બજાર ઇ. ઓ. આર. તકનીકો માટેનું વૈશ્વિક બજાર 2009માં 4.7 અબજ ડોલર હતું અને તે 28 ટકાના 5 વર્ષના ચક્રવૃદ્ધિ વાર્ષિક દરે વૃદ્ધિ પામવાની અપેક્ષા છે, જે 2014માં 16.3 અબજ ડોલર સુધી પહોંચશે. ઝડપથી આકર્ષણ મેળવતી વખતે, તે આગાહી કરવામાં આવે છે કે સૌર ઇઓઆર 2015 સુધી બજાર પર ઓછામાં ઓછી અસર કરશે. જેમ જેમ સૌર ઇ. ઓ. આર. વધે છે તેમ તેમ તેલ ઉત્પાદકો તેલના ઉત્પાદન માટે ઓછો ગેસનો વપરાશ કરશે રેમન્ડ જેમ્સના સંશોધન વિશ્લેષકોના જણાવ્યા અનુસાર, સૌર ઇ. ઓ. આર. નો ઉપયોગ ગેસના ઉપયોગ કરતાં વધુ અસરકારક રીતે કરી શકાય છે, તેમ છતાં હાલની ઘટતી કિંમતોમાં પણ. ભારે તેલ નિષ્કર્ષણ માટે વરાળ ઉત્પાદન ખર્ચના 60 ટકા જેટલું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ગેસ સાથે ખર્ચ સ્પર્ધાત્મક હોવા ઉપરાંત, સૌર ઇ. ઓ. આર. લાંબા ગાળાના ગેસના ભાવ વધારા સામે બચાવ પ્રદાન કરે છે. લાંબા ગાળાના ભાવ અંદાજો કુદરતી ગેસને $5 પ્રતિ હજાર ઘનફૂટ પર મૂકે છે, જે 2011ની $3.75 પ્રતિ હજાર ઘનફૂટની આગાહી કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. જ્યારે તેલ ઉત્પાદક સૌર ઇ. ઓ. આર. પ્રણાલીમાં રોકાણ કરે છે, ત્યારે તમામ ખર્ચ અગાઉથી થાય છે અને સાધનોનું પ્રમાણભૂત જીવન 30 વર્ષ છે. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ કેલિફોર્નિયા તેના ઉચ્ચ સ્તરના સૂર્યપ્રકાશ અને વિશાળ ભારે તેલ ભંડાર સાથે સૌર ઇઓઆર માટે આશાસ્પદ ભૂગોળ છે. હાલમાં, કેલિફોર્નિયાના 40 ટકા તેલ ઉત્પાદન EOR માટે વરાળ ઈન્જેક્શનનો ઉપયોગ કરે છે અને થોડા વર્ષોમાં તે વધીને 60 ટકા થઈ જશે. પાંચ ભારે તેલ ઉત્પાદકો-શેવરોન, એરા એનર્જી, બેરી પેટ્રોલિયમ, પ્લેઇન્સ અને ઓક્સીડેન્ટલ મળીને વાર્ષિક આશરે 283 બી. સી. એફ. ગેસનો વપરાશ કરે છે. આ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં કુલ માંગના 1.3 ટકા જેટલું છે. જોકે, વિશ્લેષકોનું કહેવું છે કે સૌર ઇઓઆર કેલિફોર્નિયામાં ઇઓઆર માટે ઉપયોગમાં લેવાતા 20 ટકા કુદરતી ગેસને બદલી શકે છે. મધ્ય પૂર્વ પર્શિયન અખાતમાં અપવાદરૂપે અનુકૂળ ઇન્સોલેશન છે, જે કેટલાક સ્થળોએ મોજાવે રણમાં સ્તર કરતાં વધી જાય છે, જે ત્યાં સૌર ઇઓઆરને ખૂબ જ આશાસ્પદ બનાવવાનું પરિબળ છે. અન્ય પરિબળ ઓછું સ્પષ્ટ છે પરંતુ તેનાથી પણ વધુ મહત્વપૂર્ણ છેઃ કતારના અપવાદ સાથે, પર્શિયન ગલ્ફ દેશોમાં કુદરતી ગેસની અછત છે અને ખરેખર ગેસની આયાત કરવી પડે છે. ડિસેલિનેશન, વીજળી અને અન્ય ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે કુદરતી ગેસની જરૂર હોય તેવા સ્થાનિક અર્થતંત્રોના વિકાસને કારણે મર્યાદિત કુદરતી ગેસનો પુરવઠો વધુ ખરાબ બને છે. ઇ. ઓ. આર. માટે વરાળ પેદા કરવા માટે ગેસને બદલે સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને મધ્ય પૂર્વની કંપનીઓ તેમના સ્થાનિક કુદરતી ગેસના પુરવઠાને ઉચ્ચ મૂલ્યના ઉપયોગ સુધી વિસ્તૃત કરી શકે છે. આ ઓમાન માટે ખાસ કરીને સુસંગત છે, જે આક્રમક રીતે ઇ. ઓ. આર. નો પીછો કરી રહ્યું છે-ઉદાહરણ તરીકે મુખાઈઝના ક્ષેત્રમાં, જે ઓક્સીડેન્ટલ પેટ્રોલિયમ દ્વારા સંચાલિત છે. ઓમાને કુદરતી ગેસનું નિકાસ ટર્મિનલ બનાવ્યું હતું, પરંતુ વર્ષ 2000માં તેનું તેલ ઉત્પાદન ટોચ પર પહોંચ્યું હોવાથી, દેશે તેના ઇઓઆર કામગીરીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ગેસને પુનઃદિશામાન કર્યો હતો. ઓમાનમાં ગેસની અછતનો અર્થ એ છે કે ત્યાં કિંમત પ્રતિ હજાર ક્યુબિક ફૂટ લગભગ 10 ડોલર છે. ઓમાન હાલમાં EOR માટે તેના કુદરતી ગેસનો નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં ઉપયોગ કરે છે. જાન્યુઆરી 2014 માં અર્ન્સ્ટ એન્ડ યંગ દ્વારા પ્રકાશિત થયેલા એક અહેવાલમાં જાણવા મળ્યું છે કે ઓમાનમાં સૌર ઇઓઆરની સંપૂર્ણ પાયે જમાવટ, જેમાં સૌર વરાળ ઓમાનની થર્મલ ઇઓઆર જરૂરિયાતોમાં 80 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે, તે દરરોજ અડધા અબજ ઘન ફૂટ (બીસીએફ) ગેસની બચત કરી શકે છે અને 2023 સુધીમાં ઓમાની જીડીપીમાં 12 અબજ ડોલરથી વધુનું યોગદાન આપી શકે છે. 1983માં, એઆરસીઓ સોલરે ટાફ્ટ, કેલિફોર્નિયામાં કેન્દ્રીય ટાવર ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને સૌર વરાળ ઉત્પાદન પાયલોટનું નિર્માણ કર્યું હતું. આ પ્રણાલીએ ટોચની ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ દરમિયાન એક મેગાવોટ થર્મલ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી હતી. તકનીકી રીતે શક્ય હોવા છતાં, આ પ્રણાલી ખર્ચ-અસરકારક નહોતી અને તેનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવ્યું ન હતું. [4] એઆરસીઓ પાયલોટ પ્રથમ વખત ભારે તેલની પુનઃપ્રાપ્તિને સરળ બનાવવા માટે સૌર વરાળ લાગુ કરવામાં આવી હતી. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદન સૌર ઉષ્મીય ઊર્જા