Një sistem gjeotermik i përmirësuar përdor teknologjinë e naftës dhe gazit për të nxjerrë energji me karbon të ulët. Pjesa 2.

Departamenti Amerikan i Energjisë (DOE) ka financuar një projekt të quajtur FORGE ku shkëmbi i nxehtë i granitit do të shpohet dhe copëtohet duke përdorur teknologjinë më të mirë të naftës dhe gazit. Një qëllim i përgjithshëm është të shihet nëse uji i pompuar poshtë një pusi mund të qarkullojë nëpër granit dhe të nxehet përpara se të pompohet një pus i dytë për të drejtuar turbinat që prodhojnë energji elektrike.

John McLennan, Departamenti i Inxhinierisë Kimike, Universiteti i Jutës, është bashkë-hetuesi kryesor për këtë projekt DOE. Një prezantim webinar mbi këtë temë u sponsorizua nga NSI më 6 Prill 2022: FObservatori rontier për Kërkime në Energjinë Gjeotermale (FORGE): Një Përditësim dhe Vëzhgim

Pjesa 1 trajtoi këto pyetje për John McLennan:

Q1. A mund të jepni një histori të shkurtër të energjisë gjeotermale?

Q2. Cilat janë sistemet gjeotermale të përmirësuara dhe ku aplikohet fracking?

Q3. Na tregoni për vendndodhjen e projektit FORGE në Utah dhe pse u zgjodh.

Ky shkrim është Pjesa 2, e cila trajton tre pyetje shtesë më poshtë:

Q4. Cili është dizajni bazë i puseve të injektimit dhe prodhimit?

Deri më sot janë shpuar gjashtë puse. Pesë nga këto puse janë puse monitoruese të shpuara vertikalisht, gjë që përputhet me strategjinë e të qenit një laborator në terren. Kabllot me fibër optike dhe gjeofonët në puset e monitorimit mund të hartojnë rritjen kronologjike të frakturave hidraulike që ndërlidhin një pus injeksioni, i cili është shpuar dhe një pus të ardhshëm prodhimi.

Pusi i injektimit u shpua në një thellësi të matur prej 10,987 ft (një thellësi e vërtetë vertikale prej 8520 ft± nën nivelin e tokës). Kjo përfshinte shpimin vertikalisht dhe më pas ndërtimin e një seksioni të lakuar në 5°/100 ft të shpuar, dhe në fund mbajtjen e një anësore në 65° në vertikale, për rreth 4,300 këmbë në një azimut në jug të lindjes (N105E). Ky drejtim favorizon thyerjet hidraulike të mëvonshme të jenë ortogonale me pusin.

Pas shpimit, i gjithë pusi përveç 200 këmbëve më të poshtme u mbulua me kasë (shtresë me diametër më të madh 7 inç u përdor për të lëvizur sasi të konsiderueshme uji me fërkime të kufizuara dhe humbje të pompimit parazitar) dhe u çimentua në sipërfaqe (për të izoluar hidraulikisht hapësirën unazore) .

P5. A mund të përmblidhni tre trajtimet frac në pusin e injektimit dhe rezultatet e tyre?

Në prill 2022, tre fraktura hidraulike u pompuan pranë ekstremiteteve të poshtme (shputës së këmbës) të pusit të injektimit. Gjeofonët në tre puse, instrumentet sipërfaqësore dhe sensorët e fibrave optike të vrimave ofrojnë një pamje të gjeometrive në zhvillim të thyerjes gjatë pompimit. Bazuar në interpretimin e këtyre gjeometrive të thyerjes, pusi i prodhimit më pas do të shpohet për të kryqëzuar këto re të mikrosizmikitetit.

Tre faza frakture u pompuan radhazi. E para synonte të gjithë gjatësinë e vrimës së hapur të pusit (200 këmbët më të ulëta që nuk ishin mbuluar). Ai trajtim ishte uji i shkrifët (ujë i reduktuar nga fërkimi). 4,261 bbl (~ 179,000 gal) u pompuan me shpejtësi deri në 50 bpm (2100 gpm). Pas mbylljes së shkurtër, pusi u kthye në temperatura rreth 220°F.

Faza tjetër përfshin pompimin e ujit të njomë me shpejtësi deri në 35 bpm përmes një seksioni të gjatë prej 20 këmbësh që ishte shpuar me 120 ngarkesa në formë për të siguruar akses në formacion përmes shtresës së jashtme dhe mbështjellësit të çimentos. U pompuan 2,777 bbl ujë të njomë; dhe pastaj pusi u kthye prapa.

Faza përfundimtare përfshinte 3,016 bbl lëngu të ndërlidhur (viskozifikuar) të pompuar përmes shtresës së shpuar me shpejtësi deri në 35 bpm. Mikroproppant u pompua. Në të ardhmen, do të bëhen vlerësime për të vlerësuar domosdoshmërinë dhe qëndrueshmërinë e frakturave mbështetëse për të siguruar përçueshmërinë e thyerjeve të krijuara.

Përpunimi paraprak i fazës së tretë sugjeron rritje të thyerjes pseudo-radiale, rreth pusit në qendër. Kjo favorizon një ndarje midis injektorit ekzistues dhe prodhuesit të ardhshëm në masën 300 ft. Një skenar komercial mund të kërkojë kompensim më të madh se ky; megjithatë, ky program eksperimental duhet së pari të krijojë aftësinë për të ndërlidhur dy puse ngjitur me thyerje hidraulike.

P6. Cili është potenciali për aplikim komercial?

Në një mjedis komercial, do të krijohej një sërë thyerjesh hidraulike për të ndërlidhur puset. Në laboratorin fushor FORGE, gjatësia e anës do t'i kushtohet testimit të teknologjive të reja. Këto përfshijnë metodat për përcaktimin e karakteristikave të rezervuarit, teknikat e thyerjes hidraulike dhe shpimit, konformitetin - rrjedha nominalisht e barabartë nëpër çdo thyerje hidraulike dhe karakteristikat e qarkullimit nëpër këto rrjete thyerjeje dhe shpejtësia me të cilën përjetohet shterimi termik. Kontratat e kërkimit u jepen palëve të tjera (universiteteve, laboratorëve kombëtarë, subjekteve industriale) për të zhvilluar këto teknologji dhe për t'i testuar ato në FORGE.

Në një mjedis komercial EGS, uji i ftohtë do të injektohet dhe do të kalojë nëpër grupin e frakturave të krijuara hidraulike, duke marrë nxehtësi gjatë procesit. Uji i nxehtë do të prodhohej në sipërfaqe përmes pusit të prodhimit. Në sipërfaqe, teknologjia standarde gjeotermale do të zbatohej për prodhimin e energjisë elektrike (një impiant i ciklit Rankine organik (ORC), duke përdorur një lëng pune organik dytësor që shkëlqen në avull për të drejtuar një turbinë/gjenerator; ose ndezje e drejtpërdrejtë në avull). Uji i prodhuar, pasi të jetë hequr nxehtësia, riqarkullohet.

Vendi FORGE nuk do të jetë një prodhues i energjisë. Ai synohet të përdoret për të testuar dhe zhvilluar teknologji që do të nxisin komercializimin e këtij lloji të energjisë gjeotermale. Suksesi përqendrohet rreth zhvillimit të teknologjisë. Tashmë, janë bërë përparime të rëndësishme duke promovuar aplikimin e copave kompakte të diamantit polikristalor (PDC) që mundësojnë rritje dramatike të shkallës së depërtimit. Protokollet e vlerësimit të matjeve nëntokësore dhe trajnimi i të gjithë personelit të kantierit të platformës kanë përmirësuar ekonominë e shpimit të këtij projekti gjeotermik.

Duket se thyerja hidraulike mund të kryhet në mënyrë efektive - por testi i vërtetë qëndron në efikasitetin e qarkullimit dhe rikuperimin e nxehtësisë pas shpimit të pusit të prodhimit.

Suksesi i EGS këtu mund të zbatohet diku tjetër. Konsideroni përdorimin e thyerjes hidraulike për aplikimet hibride EGS ku aplikimet konvencionale kanë hasur në ekuivalentin gjeotermik të një vrime të thatë - thyerje natyrore nuk u hasën gjatë shpimit, por mund të ndërpriteshin nga thyerja.

Suksesi në FORGE nënkupton testimin e teknologjive që përndryshe nuk do të konsideroheshin, kalimin e teknologjive të qëndrueshme në industrinë private dhe inkurajimin e zhvillimit gjeotermik në përgjithësi.