Patobulintoje geoterminėje sistemoje mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios energijos gavybai naudojamos naftos ir dujų technologijos. 2 dalis.

JAV Energetikos departamentas (DOE) finansavo projektą FORGE, kurio metu bus gręžiama ir skaldoma karšta granitinė uoliena naudojant geriausią naftos ir dujų technologiją. Bendras tikslas yra išsiaiškinti, ar vanduo, pumpuojamas į vieną šulinį, gali būti cirkuliuojamas per granitą ir šildomas prieš pumpuojant antrą gręžinį, kad būtų galima varyti turbinas, gaminančias elektrą.

Johnas McLennanas, Jutos universiteto Chemijos inžinerijos katedra, yra šio DOE projekto pagrindinis tyrėjas. 6 m. balandžio 2022 d. internetinio seminaro pristatymą šia tema rėmė NSI: Frontier geoterminės energijos tyrimų observatorija (FORGE): atnaujinimas ir žvilgsnis į priekį

1 dalis aptarė šiuos klausimus Johnui McLennanui:

Q1. Ar galite pateikti trumpą geoterminės energijos istoriją?

Q2. Kas yra patobulintos geoterminės sistemos ir kur taikomas skaldymas?

Q3. Papasakokite apie projekto FORGE vietą Jutoje ir kodėl ji buvo pasirinkta.

Šis rašymas yra 2 dalis, kurioje pateikiami trys papildomi klausimai:

4 klausimas. Kokia yra pagrindinė įpurškimo ir gamybos šulinių konstrukcija?

Iki šiol yra išgręžti šeši gręžiniai. Penki iš šių gręžinių yra vertikaliai išgręžti stebėjimo gręžiniai, o tai atitinka lauko laboratorijos strategiją. Šviesolaidiniai kabeliai ir geofonai stebėjimo šuliniuose gali parodyti chronologinį hidraulinių plyšių, jungiančių įpurškimo gręžinį, kuris buvo išgręžtas, ir būsimą gamybinį gręžinį, augimą.

Įpurškimo šulinys buvo išgręžtas iki išmatuoto 10,987 8520 pėdų gylio (tikrasis vertikalus gylis 5 pėdų ± žemiau žemės lygio). Tam reikėjo gręžti vertikaliai, tada pastatyti išlenktą atkarpą 100°/65 pėdų išgręžimo kampu ir galiausiai išlaikyti šoninį 4,300° kampą vertikaliai, maždaug 105 XNUMX pėdų azimutu į pietus nuo rytų (NXNUMXE). Ši kryptis skatina vėlesnius hidraulinius plyšius, kurie yra statmeni šuliniui.

Po gręžimo visas šulinys, išskyrus apatinį 200 pėdų, buvo uždengtas korpusu (didesnio skersmens 7 colių korpusas buvo naudojamas dideliam vandens kiekiui perkelti su ribota trinties ir parazitų siurbimo nuostoliais) ir sucementuotas prie paviršiaus (hidrauliškai izoliuoti žiedinę erdvę). .

Q5. Ar galėtumėte apibendrinti tris injekcijos šulinėlyje atliktus lūžių gydymo būdus ir jų rezultatus?

2022 m. balandžio mėn. trys hidrauliniai lūžiai buvo išpumpuoti šalia įpurškimo šulinio apatinių galūnių (pirščio). Geofonai trijuose šuliniuose, paviršiaus prietaisai ir anginiai šviesolaidiniai jutikliai suteikia vaizdą apie besikeičiančias lūžių geometrijas siurbimo metu. Remiantis šių lūžių geometrijų interpretacija, gamybinis gręžinys bus išgręžtas, kad susikirstų su šiais mikroseismiškumo debesimis.

Trys lūžių stadijos buvo pumpuojamos iš eilės. Pirmasis buvo skirtas visam šulinio atviros skylės ilgiui (apatinė 200 pėdų, kuri nebuvo uždengta). Šis apdorojimas buvo „slickwater“ (vanduo su sumažinta trintimi). 4,261 179,000 bbl (~ 50 2100 gal.) buvo pumpuojama iki 220 bpm (XNUMX gpm) greičiu. Trumpam uždarius, šulinys buvo nutekėjęs atgal, esant maždaug XNUMX °F temperatūrai.

Kitas etapas buvo siurbiamas slidus vanduo iki 35 smūgių per minutę greičiu per 20 pėdų ilgio korpuso atkarpą, kuri buvo perforuota 120 formos užtaisų, kad būtų galima patekti į darinį per korpusą ir cemento apvalkalą. buvo išsiurbta 2,777 bbl slidaus vandens; o po to šulinys buvo nuleistas atgal.

Paskutiniame etape per perforuotą korpusą buvo pumpuojama 3,016 35 bbl kryžminio (klampinto) skysčio iki XNUMX bpm greičiu. Buvo pumpuojamas mikropropanas. Ateityje bus atliekami vertinimai, siekiant įvertinti atraminių lūžių būtinumą ir gyvybingumą, siekiant užtikrinti susidariusių lūžių laidumą.

Preliminarus trečiojo etapo apdorojimas rodo pseudoradialinį lūžio augimą aplink šulinį centre. Tai skatina esamo purkštuko ir būsimo gamintojo atskyrimą maždaug 300 pėdų atstumu. Komerciniam scenarijui gali prireikti didesnio kompensavimo nei šis; tačiau šioje eksperimentinėje programoje pirmiausia reikia nustatyti galimybę sujungti du gretimus šulinius hidrauliniu ardymu.

6 klausimas. Koks yra komercinio pritaikymo potencialas?

Komercinėje aplinkoje būtų sukurta daugybė hidraulinių plyšių, kad būtų galima sujungti šulinius. FORGE lauko laboratorijoje šoninio ilgis bus skirtas naujų technologijų išbandymui. Tai apima rezervuaro charakteristikų nustatymo metodus, hidraulinio ardymo ir perforavimo būdus, atitiktį – nominaliai vienodą srautą per kiekvieną hidraulinį plyšį, cirkuliacijos šiais plyšių tinklais charakteristikas ir terminio išeikvojimo greitį. Šioms technologijoms sukurti ir FORGE išbandyti tyrimų sutartys sudaromos kitoms šalims (universitetams, nacionalinėms laboratorijoms, pramonės subjektams).

Komercinėje EGS aplinkoje būtų įpurškiamas šaltas vanduo, kuris praeina per hidrauliniu būdu sukurtus lūžius ir proceso metu įgauna šilumą. Karštas vanduo būtų gaminamas į paviršių per gamybos šulinį. Paviršiuje elektros energijos gamybai būtų įdiegta standartinė geoterminė technologija (organinis Rankine ciklo (ORC) įrenginys, naudojant antrinį organinį darbinį skystį, kuris išgaruoja, kad būtų varomas turbina / generatorius; arba tiesioginis deginimas garui). Pagamintas vanduo, išėmus šilumą, yra recirkuliuojamas.

FORGE svetainė nebus energijos gamintoja. Jį ketinama naudoti bandant ir plėtojant technologijas, kurios skatins šios rūšies geoterminės energijos komercializavimą. Sėkmės centre – technologijų plėtra. Jau dabar buvo padaryta didelė pažanga skatinant naudoti polikristalinius deimantinius kompaktiškus antgalius (PDC), kurie leidžia žymiai padidinti įsiskverbimo greitį. Požeminio paviršiaus matavimų vertinimo protokolai ir viso platformos personalo mokymas pagerino šio geoterminio projekto gręžimo ekonomiką.

Atrodo, kad hidraulinis ardymas gali būti veiksmingas, tačiau tikrasis išbandymas yra cirkuliacijos efektyvumas ir šilumos atgavimas po gamybinio gręžinio išgręžimo.

EGS sėkmė čia gali būti pritaikyta kitur. Apsvarstykite galimybę naudoti hidraulinį ardymą hibridinėms EGS reikmėms, kai įprastose srityse buvo susidurta su sausos skylės geoterminiu ekvivalentu – natūralūs įtrūkimai nebuvo aptikti gręžiant, tačiau juos galėjo susikirsti ardant.

Sėkmė FORGE reiškia technologijų, kurios kitu atveju nebūtų svarstomos, testavimą, perspektyvių technologijų perdavimą privačiai pramonei ir apskritai geoterminės energijos plėtros skatinimą.