Побољшани геотермални систем користи технологију нафте и гаса за ископавање енергије са ниским садржајем угљеника. Део 2.

Америчко министарство енергетике (ДОЕ) финансирало је пројекат под називом ФОРГЕ где ће вруће гранитне стене бити бушене и фракиране коришћењем најбоље технологије нафте и гаса. Општи циљ је да се види да ли вода која се пумпа низ један бунар може циркулисати кроз гранит и загрејати пре него што се пумпа други бунар за погон турбина које производе електричну енергију.

Јохн МцЛеннан, Одсек за хемијско инжењерство, Универзитет у Јути, је ко-главни истраживач за овај пројекат ДОЕ. Презентацију вебинара на ову тему спонзорисао је НСИ 6. априла 2022: Фронтиер Опсерваторија за истраживање геотермалне енергије (ФОРГЕ): ажурирање и поглед унапред

Први део бавио се овим питањима Џону Мекленану:

К1. Можете ли дати кратку историју геотермалне енергије?

К2. Шта су побољшани геотермални системи и где се примењује фракинг?

К3. Реците нам о локацији пројекта ФОРГЕ у Јути и зашто је изабран.

Овај текст је други део, који се бави три додатна питања у наставку:

К4. Који је основни дизајн ињекционих и производних бунара?

До данас је избушено шест бушотина. Пет од ових бунара су вертикално избушене бушотине за праћење, што је у складу са стратегијом да буде теренска лабораторија. Оптички каблови и геофони у бушотинама за надгледање могу мапирати хронолошки раст хидрауличних пукотина који међусобно повезују ињекциону бушотину, која је избушена, и предстојећу производну бушотину.

Ињекциона бушотина је избушена до измерене дубине од 10,987 стопа (права вертикална дубина од 8520 фт± испод нивоа земље). Ово је подразумевало вертикално бушење, а затим изградњу закривљеног дела на 5°/100 фт избушеног, и коначно одржавање бочног на 65° у односу на вертикалу, на око 4,300 стопа у азимуту јужно од истока (Н105Е). Овај правац фаворизује накнадне хидрауличне фрактуре које су ортогоналне у односу на бушотину.

Након бушења, све осим најдоњих 200 стопа бунара је обложено (обочиште већег пречника од 7 инча је коришћено за померање значајних количина воде уз ограничено трење и паразитске губитке пумпања) и цементирано на површину (да би се хидраулички изоловао прстенасти простор) .

К5. Можете ли да сумирате три третмана лома у ињекционој бушотини и њихове резултате?

У априлу 2022. године испумпане су три хидрауличне фрактуре у близини доњих екстремитета (прст) ињекционе бушотине. Геофони у три бушотине, површинска инструментација и оптички сензори у бушотини пружају поглед на еволуцију геометрије пукотина током пумпања. На основу интерпретације ових геометрија пукотина, производна бушотина ће се затим избушити како би се пресекли ови облаци микросеизмичности.

Три фазе прелома су узастопно пумпане. Први је циљао читаву дужину бунара (доњих 200 стопа који нису били обложени). Тај третман је био слицкватер (вода са смањеним трењем). 4,261 ббл (~179,000 гал) је пумпано брзином до 50 бпм (2100 гпм). Након кратког затварања, бунар је враћен на температурама од око 220°Ф.

Следећа фаза је укључивала пумпање воде брзином до 35 бпм кроз 20 стопа дугачак део омотача који је био перфориран са 120 обликованих пуњења да би се омогућио приступ формацији кроз омотач и цементни омотач. Испумпано је 2,777 ббл воде; а онда је бунар текао назад.

Последња фаза је укључивала 3,016 ббл умреженог (вискозификованог) флуида пумпаног кроз перфорирано кућиште брзином до 35 бпм. Микропропант је пумпан. У будућности ће се вршити процене како би се проценила неопходност и одрживост потпорних прелома како би се обезбедила проводљивост насталих прелома.

Прелиминарна обрада треће фазе сугерише раст псеудо-радијалне фрактуре, око бушотине у центру. Ово фаворизује раздвајање између постојећег ињектора и будућег произвођача на удаљености од 300 стопа. Комерцијални сценарио може захтевати већи помак од овог; међутим, овај експериментални програм треба прво да утврди могућност међусобног повезивања две суседне бушотине са хидрауличним ломљењем.

К6. Какав је потенцијал за комерцијалну примену?

У комерцијалном окружењу, створило би се мноштво хидрауличних фрактура за међусобно повезивање бунара. У теренској лабораторији ФОРГЕ, дужина бочне стране биће посвећена тестирању нових технологија. Ово укључује методе за одређивање карактеристика резервоара, хидрауличко фрактурисање и технике перфорирања, усклађеност – номинално једнак проток кроз сваку хидрауличку пукотину, и карактеристике циркулације кроз ове мреже пукотина и брзину којом се доживљава термално исцрпљивање. Уговори о истраживању се препуштају другим странама (универзитетима, националним лабораторијама, индустријским субјектима) да развију ове технологије и тестирају их у ФОРГЕ-у.

У комерцијалном ЕГС окружењу, хладна вода би се убризгавала и пролазила кроз низ хидраулички створених фрактура, добијајући топлоту у процесу. Топла вода би се производила на површину кроз производни бунар. На површини, стандардна геотермална технологија би била имплементирана за производњу електричне енергије (постројење са органским Ранкинеовим циклусом (ОРЦ), користећи секундарни органски радни флуид који се претвара у пару за погон турбине/генератора; или, директно бљескање у пару). Произведена вода, након одвођења топлоте, поново циркулише.

Сајт ФОРГЕ неће бити произвођач електричне енергије. Намењен је да се користи за тестирање и развој технологија које ће промовисати комерцијализацију ове врсте геотермалне енергије. Успех се фокусира на развој технологије. Већ је направљен значајан напредак промовисањем примене поликристалних дијамантских компактних битова (ПДЦ) који омогућавају драматично повећање стопа пенетрације. Протоколи за процену подземних мерења и обука целокупног особља на градилишту побољшали су економичност бушења овог геотермалног пројекта.

Чини се да се хидраулично ломљење може ефикасно спровести – али прави тест лежи у ефикасности циркулације и поврату топлоте након бушења производне бушотине.

ЕГС успех овде се може применити на другим местима. Размислите о коришћењу хидрауличког ломљења за хибридне ЕГС примене где су конвенционалне примене наишле на геотермални еквивалент суве рупе – природне ломове нису наишле током бушења, али би се могле пресећи ломљењем.

Успех у ФОРГЕ-у значи тестирање технологија које иначе не би биле узете у обзир, преношење одрживих технологија приватној индустрији и подстицање геотермалног развоја у целини.