211service.com
Ett billigare sätt att hämta olja från skiffer
Ett nytt keramiskt kompositmaterial som tål höga temperaturer och konstant exponering för fukt kan ge ett ekonomiskt sätt att låsa upp Amerikas enorma oljeskifferavlagringar.
Byggd för att hålla: Den keramiska kompositisoleringen är designad för att tåla höga temperaturer och fukt. Här böjs en bit isolering med tryck nedåt för att visa sin elastiska karaktär.
USA:s oljeskiffertillgångar rymmer tre gånger så mycket råolja som hela Saudiarabien. Men till skillnad från de forsande fälten i Mellanöstern är att utvinna olja från skiffer som att försöka pressa saft ur frusna citroner. Traditionellt har skiffern ytbryts som kol och värmts upp tills ett oljeliknande ämne som kallas kerogen förvandlas till vätska och sipprar ut. Men detta är ett dyrt, energikrävande och kolintensivt tillvägagångssätt som, liksom mycket av utvinningen som sker i Kanadas kontroversiella oljesand, också är förödande för den lokala miljön.
På senare tid har företag som t.ex Royal Dutch Shell har utvecklat sätt att tappa oljan in situ, genom att borra borrhål som är tusentals fot djupa och mata in i dem tumtjocka kablar som värms upp med hjälp av elektriskt motstånd och som bokstavligen kokar det omgivande berget. Kerogenen kondenserar och samlas gradvis runt en extraktionsbrunn, där den oljeliknande vätskan lätt kan pumpas upp till ytan.
Processen involverar ingen gruvdrift, använder mindre vatten än andra tillvägagångssätt och lämnar inte efter sig konstgjorda berg av kerogenskiffer. Och enligt a Rand Corporation studie , kan det också göras till en tredjedel av kostnaden för gruvdrift och ytbearbetning. Ett tekniskt problem ligger dock i den använda värmekabeln. De vanligaste kablarna som används idag är isolerade med ett lager av magnesiumoxid, som kan deformeras, brytas ned och i slutändan kortas ut med tiden under intensiv värme, konstant exponering för fukt och enstaka förskjutningar av berg på stora djup. Byte och underhåll kan bli kostsamt.
Att hantera sådana extremer kräver en kombination av egenskaper som för närvarande inte finns på marknaden, säger Joe Culver, tjänsteman vid Department of Energy (DOE), som anser oljeskiffer avgörande för Amerikas energisäkerhet . Bara i Colorado, Wyoming och Utah uppgår fyndigheterna till mer än 800 miljarder fat utvinningsbar råolja.
Sammansatt teknikutveckling från Lafayette, CO, satte sig för att ta itu med utmaningen med kabelisolering med hjälp av en vävd keramisk fibertejp som lindas runt kopparledningar. Den keramiska isoleringen är ett kompositmaterial som består av keramiska fibrer och en oorganisk keramisk matris som binder samman fibrerna. Det är vår hemliga sås, säger vicepresident Mike Tupper och förklarar att fibrerna också kan komma flätade eller i form av tyg, beroende på applikation.
Den lindade tråden värms upp till 150 °C tills ett harts i tejpen härdar isoleringen, men isoleringen förblir flexibel för transport och installation. Den värms sedan upp på plats till 500 °C, vilket gör den till en solid, hållbar keramisk beläggning.
Som en del av en nyligen demonstrationsprojekt under ett DOE-program testade Composite Technology framgångsrikt sina isolerade kablar i mer än 5 000 timmar vid temperaturer från 760 till 850 °C. Vid dessa höga temperaturer har den stabila elektriska egenskaper, säger Tupper. Det påverkas inte av miljön, och det försämras inte.
Tupper tillägger att kablarna också kan fungera under ett brett spektrum av spänningar och temperaturer, och kan tillverkas i praktiskt taget vilken längd som helst. Det finns liknande typer av material där ute, men vi har utvecklat ett sätt att göra något som skulle fungera på samma sätt men till en bråkdel av kostnaden, säger Tupper. Det gör att ekonomin fungerar för olje- och gasindustrin. Han tillägger att Shell redan har utvärderat tekniken och visar stort intresse.
Men även med detta genombrott ifrågasätter vissa det kloka i att använda elektricitet för att värma upp sten bara för att pressa ut mer olja ur planeten. Shell hävdar att dess process producerar tre till sju enheter energi för varje enhet som behövs för processen.
Förutsatt att den här kabeln fungerade, vad ger det dig? frågar Clement Bowman , en före detta toppforskare vid Imperial Oil, som hjälpte till att leda utvecklingen av Kanadas oljesand. Elektricitet är en högklassig elektrisk produkt, och att använda den för att återvinna lågenergiprodukter som kerogen eller bitumen kommer alltid att medföra en ekonomisk påföljd.