Uzlabotā ģeotermālā sistēma izmanto naftas un gāzes tehnoloģiju, lai iegūtu zemu oglekļa emisiju enerģiju. 2. daļa.

ASV Enerģētikas departaments (DOE) ir finansējis projektu FORGE, kurā tiks urbti un sadalīti karstie granīta akmeņi, izmantojot labāko naftas un gāzes tehnoloģiju. Vispārējais mērķis ir noskaidrot, vai vienā akā izsūknēto ūdeni var cirkulēt caur granītu un uzsildīt, pirms tas tiek sūknēts otrā akā, lai darbinātu turbīnas, kas ražo elektrību.

Džons Maklennans, Jūtas Universitātes Ķīmiskās inženierijas departaments, ir šī DOE projekta galvenais pētnieks. Tīmekļsemināra prezentāciju par šo tēmu 6. gada 2022. aprīlī sponsorēja NSI: Frontier ģeotermālās enerģijas pētniecības observatorija (FORGE): atjauninājums un nākotnes skats

1. daļā tika apskatīti šie jautājumi Džonam Maklennanam:

Q1. Vai varat sniegt īsu ģeotermālās enerģijas vēsturi?

Q2. Kas ir uzlabotās ģeotermālās sistēmas un kur tiek izmantota fracking?

Q3. Pastāstiet mums par FORGE projekta vietu Jūtā un kāpēc tā tika izvēlēta.

Šis raksts ir 2. daļa, kurā aplūkoti trīs tālāk minētie papildu jautājumi.

Q4. Kāds ir iesmidzināšanas un ražošanas urbumu pamatkonstrukcija?

Līdz šim ir izurbti seši urbumi. Piecas no šīm urbumiem ir vertikāli urbtas monitoringa akas, kas atbilst lauka laboratorijas stratēģijai. Optisko šķiedru kabeļi un ģeofoni monitoringa urbumos var kartēt hidraulisko lūzumu hronoloģisko pieaugumu, kas savieno iesmidzināšanas urbumu, kas ir urbts, un gaidāmo ražošanas urbumu.

Injekcijas aka tika izurbta līdz izmērītajam dziļumam 10,987 8520 pēdas (patiesais vertikālais dziļums 5 pēdas ± zem zemes līmeņa). Tas ietvēra urbšanu vertikāli un pēc tam izliektas daļas izveidošanu 100°/65 pēdu urbumā un visbeidzot sānu saglabāšanu 4,300° leņķī pret vertikāli aptuveni 105 pēdu azimutā tieši uz dienvidiem no austrumiem (NXNUMXE). Šis virziens veicina turpmākos hidrauliskos lūzumus, kas ir ortogonāli pret aku.

Pēc urbšanas visa aka, izņemot 200 pēdu apakšējo, tika apšūta (lielāka diametra 7 collu korpuss tika izmantots, lai pārvietotu ievērojamu daudzumu ūdens ar ierobežotu berzi un parazītu sūknēšanas zudumiem) un cementēts uz virsmas (lai hidrauliski izolētu gredzenveida telpu). .

Q5. Vai jūs varētu apkopot trīs fraku apstrādes injekcijas akā un to rezultātus?

2022. gada aprīlī injekcijas akas apakšējo ekstremitāšu (pirksta) tuvumā tika sūknēti trīs hidrauliski lūzumi. Ģeofoni trīs urbumos, virsmas instrumenti un urbuma optiskās šķiedras sensori nodrošina skatu uz mainīgo lūzumu ģeometriju sūknēšanas laikā. Pamatojoties uz šo lūzumu ģeometriju interpretāciju, ražošanas urbums tiks urbts, lai šķērsotu šos mikroseismiskuma mākoņus.

Pēc kārtas tika sūknētas trīs lūzumu stadijas. Pirmais bija paredzēts visā akas atvērtā cauruma garumā (apakšējā 200 pēdas, kas nebija apvalkotas). Šī apstrāde bija slickwater (ūdens ar samazinātu berzi). 4,261 bbl (~ 179,000 50 gal) tika sūknēti ar ātrumu līdz 2100 sitieniem minūtē (220 gpm). Pēc īslaicīgas aizvēršanas aka tika iepludināta atpakaļ aptuveni XNUMX ° F temperatūrā.

Nākamais posms ietvēra slidena ūdens sūknēšanu ar ātrumu līdz 35 sitieniem minūtē caur 20 pēdu garu apvalka posmu, kas bija perforēts ar 120 formas lādiņiem, lai nodrošinātu piekļuvi veidojumam caur apvalku un cementa apvalku. Tika atsūknēti 2,777 bbl gludā ūdens; un tad aka tika plūst atpakaļ.

Pēdējais posms ietvēra 3,016 bbl šķērssaistīta (viskozēta) šķidruma, kas tika sūknēts caur perforētu apvalku ar ātrumu līdz 35 sitieniem minūtē. Tika sūknēts mikropropants. Nākotnē tiks veikti izvērtējumi, lai novērtētu balstu lūzumu nepieciešamību un dzīvotspēju, lai nodrošinātu izveidoto lūzumu vadītspēju.

Trešā posma sākotnējā apstrāde liecina par pseido-radiālu lūzumu augšanu ap aku centrā. Tas veicina atdalīšanu starp esošo inžektoru un nākamo ražotāju aptuveni 300 pēdu attālumā. Komerciālajam scenārijam var būt nepieciešama lielāka kompensācija nekā šis; tomēr šai eksperimentālajai programmai vispirms ir jānosaka iespēja savienot divas blakus esošās akas ar hidraulisko sašķelšanu.

Q6. Kāds ir komerciāla pielietojuma potenciāls?

Komerciālā vidē, lai savstarpēji savienotu akas, tiktu izveidoti vairāki hidrauliskie lūzumi. FORGE lauka laboratorijā sānu garums tiks veltīts jaunu tehnoloģiju testēšanai. Tie ietver metodes rezervuāra raksturlielumu noteikšanai, hidrauliskās sašķelšanas un perforēšanas paņēmienus, atbilstību – nomināli vienādu plūsmu caur katru hidraulisko lūzumu, kā arī cirkulācijas raksturlielumus pa šiem lūzumu tīkliem un termiskās izsīkšanas ātrumu. Pētniecības līgumi tiek izīrēti citām pusēm (universitātēm, nacionālajām laboratorijām, rūpniecības struktūrām), lai šīs tehnoloģijas izstrādātu un pārbaudītu FORGE.

Komerciālā EGS iestatījumā auksts ūdens tiktu injicēts un izietu cauri hidrauliski radītiem lūzumiem, procesā iegūstot siltumu. Karstais ūdens tiktu ražots uz virsmas caur ražošanas aku. Virspusē elektroenerģijas ražošanai tiktu ieviesta standarta ģeotermālā tehnoloģija (organiskā Rankine cikla (ORC) iekārta, izmantojot sekundāro organisko darba šķidrumu, kas tiek iztvaicēts, lai darbinātu turbīnu/ģeneratoru; vai tieša izsmidzināšana uz tvaiku). Saražotais ūdens pēc siltuma izņemšanas tiek recirkulēts.

FORGE vietne nebūs elektroenerģijas ražotājs. To paredzēts izmantot, lai pārbaudītu un izstrādātu tehnoloģijas, kas veicinās šāda veida ģeotermālās enerģijas komercializāciju. Panākumi koncentrējas uz tehnoloģiju attīstību. Jau tagad ir panākts ievērojams progress, veicinot polikristālisko dimanta kompakto uzgaļu (PDC) izmantošanu, kas ļauj ievērojami palielināt iespiešanās ātrumu. Zemūdens mērījumu novērtēšanas protokoli un visa platformas personāla apmācība ir uzlabojuši šī ģeotermālā projekta urbšanas ekonomiku.

Šķiet, ka hidraulisko lūzumu var veikt efektīvi, taču patiesais pārbaudījums ir cirkulācijas efektivitāte un siltuma atgūšana pēc ražošanas urbuma izurbšanas.

EGS panākumus šeit var izmantot citur. Apsveriet iespēju izmantot hidraulisko sašķelšanu hibrīdiem EGS lietojumiem, kur tradicionālie lietojumi ir saskārušies ar sausā cauruma ģeotermisko ekvivalentu — dabiskie lūzumi urbšanas laikā netika konstatēti, taču tos varēja šķērsot lūzums.

Panākumi uzņēmumā FORGE nozīmē tādu tehnoloģiju testēšanu, kuras citādi netiktu ņemtas vērā, dzīvotspējīgu tehnoloģiju nodošanu privātajai nozarei un ģeotermālās attīstības veicināšanu kopumā.