Design and Optimisation of a Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) Facility for Improved Recovery from Canadian Oil Sands

La sempre più limitata disponibilità di olio prodotto da fonti convenzionali sta \nvalorizzando la produzione di combustibili da fonti non convenzionali quali le \nsabbie bituminose. Le sabbie bituminose sono una combinazione di sabbia, argilla, \nacqua e bitume, ovvero petrolio. Il più grande accumulo conosciuto si trova nella \nregione dell’Alberta (Canada). Numerose tecniche di estrazione di olio da sabbie \nbituminose sono state sviluppate negli ultimi decenni. La tecnica “Steam Assisted \nGravity Drainage” è la più promettente tra quelle utilizzate per la produzione di oli \nviscosi. La tecnologia SAGD si basa sulla riduzione della viscosità delle sabbie \nbituminose operata attraverso la diluizione con vapor d’acqua in combinazione con \nil drenaggio per gravità che utilizza una coppia di lunghi pozzi orizzontali, \nconfigurata in modo che dal pozzo superiore si possa iniettare il vapore e da quello \ninferiore produrre l’olio diluito. L’obiettivo generale di questo lavoro di Tesi è di \npresentare un dettagliato studio di ottimizzazione di un ipotetico impianto, di scala \nindustriale, di recupero di bitume da oil sands canadesi tramite SAGD, chiamato \nipoteticamente LINK. Tutti i dati relativi all’impianto LINK sono stati ricavati da \nun’attenta analisi della letteratura relativa ad impianti SAGD esistenti oppure \ncoerentemente ipotizzati. L’impianto LINK permette di estrarre una miscela \nmultifase di bitume, acqua, vapore e gas e di recuperarne il bitume in un CPF \n(Central Processing Facility). Scopo principale di questo lavoro di Tesi è una \ndettagliata ottimizzazione tecnica del sistema di pipeline dell’impianto ipotizzato \nbasata sulla disciplina della Flow Assurance. Lo studio di “Flow Assurance” è stato \ncondotto tramite l’utilizzo del software OLGA (SPT) for quattro sistemi principali: il \nsistema emulsione, quello vapore, quello gas naturale ed il sistema acqua. Una \nlinea aggiuntiva è stata considerata per il trasporto del gas naturale da una \nstazione erogatrice (considerata privata e chiamata NGS) all’impianto LINK. Sulla \nbase dei dati raccolti e delle assunzioni fatte e dopo una corretta caratterizzazione \ntermodinamica dei fluidi studiati tramite l’utilizzo del software PVTsim (Calsep), lo \nstudio di Flow Assurance è stato condotto per mezzo di simulazioni in condizioni \nstazionarie e transitorie. Dall’analisi svolta, sono stati ottenuti i seguenti risultati: \nconfigurazione dei sistemi, diametri delle pipeline, comportamento termico, \nidraulico e chimico dei sistemi, integrità meccanica, performance del sistema e \npossibili problematiche relative ad alcune operazioni transitorie. Secondo obiettivo \ndella presente Tesi è la valutazione economica del sistema studiato secondo il \nmetodo dei Flussi di Cassa Attualizzati, condotto su un foglio Excel \nopportunamente sviluppato. I costi (di investimento e operativi) di impianti basati \nsulla tecnologia SAGD già esistenti sono stati trovati in letteratura. Gli indici di \nvalutazione della redditività degli investimenti calcolati mostrano che l’investimento \nrelativo all’impianto LINK è economicamente conveniente. Terzo ed ultimo \nobiettivo della presente Tesi è un’analisi di tipo ambientale dell’impianto studiato. \nAl fine di valutare le emissioni di gas serra (GHG) dell’impianto LINK, un ulteriore \nfile Excel è stato sviluppato basandosi su dati di letteratura. Dalla comparazione \ndei risultati ottenuti con i valori di emissioni di olio prodotto da fonti convenzionali e \ntramite tecnologia in situ è evidente che la tecnologia SAGD è molto promettente \nanche dal punto di vista ambientale