Жетілдірілген геотермалдық жүйе төмен көміртекті энергияны өндіру үшін мұнай және газ технологиясын пайдаланады. 2-бөлім.

АҚШ Энергетика министрлігі (DOE) FORGE деп аталатын жобаны қаржыландырды, онда ыстық гранитті тау жыныстары бұрғыланады және мұнай мен газдың үздік технологиясын қолдана отырып, сындырылады. Жалпы мақсат - бір ұңғымаға айдалған суды гранит арқылы айналдыруға және электр энергиясын өндіретін турбиналарды қозғау үшін екінші ұңғыманы айдамас бұрын қыздыруға болатынын көру.

Джон МакЛеннан, Юта университетінің химиялық инженерия бөлімі, осы DOE жобасының негізгі зерттеушісі. Осы тақырып бойынша вебинар презентациясы NSI 6 жылдың 2022 сәуірінде демеушілік жасады: Фrontier геотермалдық энергияны зерттеу обсерваториясы (FORGE): жаңарту және болашаққа көзқарас

1 бөлім осы сұрақтарға жауап берді Джон МакЛеннанға:

1-тоқсан. Сіз геотермальды энергияның қысқаша тарихын бере аласыз ба?

2-тоқсан. Жетілдірілген геотермиялық жүйелер дегеніміз не және фрекинг қайда қолданылады?

3-тоқсан. Ютадағы FORGE жобасының сайты және оның неліктен таңдалғаны туралы айтып беріңіз.

Бұл жазба төмендегі үш қосымша сұрақты қарастыратын 2-бөлім:

4-тоқсан. Айдау және өндіру ұңғымаларының негізгі конструкциясы қандай?

Бүгінгі таңда алты ұңғыма бұрғыланды. Бұл ұңғымалардың бесеуі тік бұрғыланған бақылау ұңғымалары болып табылады, бұл далалық зертхана болу стратегиясына сәйкес келеді. Мониторинг ұңғымаларындағы талшықты-оптикалық кабельдер мен геофондар бұрғыланған айдау ұңғымасы мен алдағы өндіру ұңғысын байланыстыратын гидравликалық сынулардың хронологиялық өсуін картаға түсіре алады.

Айдау ұңғымасы өлшенген 10,987 8520 фут тереңдікке дейін бұрғыланды (шынайы тік тереңдік жер деңгейінен 5 фут±). Бұл тігінен бұрғылауды, содан кейін бұрғыланған 100°/65 фут қисық секцияны салуды және ақырында шығыстың оңтүстігінде (N4,300E) азимутта шамамен 105 фут бойымен вертикальға қарай XNUMX° бүйірлік бөлігін ұстап тұруды талап етті. Бұл бағыт ұңғымаға ортогональды болатын кейінгі гидравликалық сынықтарға қолайлы.

Бұрғылаудан кейін ұңғыманың ең төменгі 200 футтан басқасының барлығы қоршалған (үлкенірек диаметрі 7 дюймдік қаптама шектеулі үйкеліс және паразиттік айдау шығындары бар судың айтарлықтай мөлшерін жылжыту үшін пайдаланылған) және бетіне цементтелген (сақиналы кеңістікті гидравликалық оқшаулау үшін) .

5-тоқсан. Сіз инъекциялық ұңғымадағы үш frac емдеуді және олардың нәтижелерін қорытындылай аласыз ба?

2022 жылдың сәуір айында айдау ұңғымасының төменгі шетіне (саусақ) жақын үш гидравликалық сынықтар айдалды. Үш ұңғымадағы геофондар, жер үсті аспаптары және ұңғыманың талшықты-оптикалық сенсорлары айдау кезінде дамитын сыну геометриясының көрінісін береді. Осы сыну геометрияларын түсіндіру негізінде келесі микросейсмикалық бұлттарды қиып өту үшін өндіру ұңғымасы бұрғыланады.

Үш сыну сатысы қатарынан сорылды. Біріншісі ұңғыманың бүкіл ұзындығына бағытталған (төменгі 200 фут қапталмаған). Бұл тазарту тайғақ су (үйкелісті азайтатын су) болды. 4,261 баррель (~179,000 галл) 50 соққы/мин (2100 г/мин) жылдамдықпен айдалды. Қысқаша жабылғаннан кейін ұңғыма шамамен 220°F температурада кері ағызылды.

Келесі кезең қаптама мен цемент қабығы арқылы қабатқа кіруді қамтамасыз ету үшін 35 пішінді зарядтармен перфорацияланған қаптаманың ұзындығы 20 фут бөлігі арқылы 120 соққы/мин жылдамдықпен тайғақ суды айдауды қамтыды. 2,777 баррл лай су айдалды; содан кейін құдық кері ағып кетті.

Соңғы кезең 3,016 бит/мин жылдамдықпен перфорацияланған корпус арқылы айдалатын 35 баррл көлденең (тұтқырланған) сұйықтықты қамтыды. Микропропант айдалды. Болашақта жасалған сынықтардың өткізгіштігін қамтамасыз ету үшін тірек сынуларының қажеттілігі мен өміршеңдігін бағалау үшін бағалау жүргізілетін болады.

Үшінші кезеңнің алдын ала өңдеуі орталықтағы ұңғыманың айналасында жалған радиалды сынықтың өсуін болжайды. Бұл бұрыннан бар инжектор мен болашақ өндіруші арасындағы 300 фут мөлшерінде бөлуді қолдайды. Коммерциялық сценарий бұдан да үлкен ығыстыруды қажет етуі мүмкін; дегенмен, бұл тәжірибелік бағдарлама ең алдымен екі іргелес ұңғымаларды гидравликалық жарумен өзара байланыстыру мүмкіндігін орнатуы керек.

Q6. Коммерциялық қолданудың әлеуеті қандай?

Коммерциялық жағдайда ұңғымаларды біріктіру үшін көптеген гидравликалық сынықтар жасалады. FORGE далалық зертханасында жанама ұзындығы жаңа технологияларды сынауға арналады. Оларға қабат сипаттамаларын анықтау әдістері, гидравликалық жару және перфорациялау әдістері, сәйкестік – әрбір гидравликалық сыну арқылы номиналды тең ағын және осы жарықшақ тораптары арқылы айналу сипаттамалары және термиялық сарқылу жылдамдығы жатады. Ғылыми-зерттеу келісім-шарттары басқа тараптарға (университеттерге, ұлттық зертханаларға, өнеркәсіптік ұйымдарға) осы технологияларды әзірлеу және оларды FORGE-да сынау үшін беріледі.

Коммерциялық EGS қондырғысында суық су айдалады және процесте жылуды алатын гидравликалық жолмен жасалған сынықтар массивінен өтеді. Ыстық су өндіру ұңғымасы арқылы бетіне шығарылады. Жер бетінде электр энергиясын өндіру үшін стандартты геотермиялық технология жүзеге асырылатын болады (турбинаны/генераторды жүргізу үшін буға дейін жарқ еткен екінші органикалық жұмыс сұйықтығын пайдаланатын органикалық Ранкин циклі (ORC) қондырғысы; немесе буға тікелей жыпылықтау). Өндірілген су жылуды алғаннан кейін қайта айналымға жіберіледі.

FORGE сайты қуат өндірушісі болмайды. Ол геотермалдық энергияның осы түрін коммерцияландыруға ықпал ететін технологияларды сынау және әзірлеу үшін пайдалануға арналған. Табыс орталықтары технологияны дамытуда. Қазірдің өзінде ену жылдамдығын күрт арттыруға мүмкіндік беретін поликристалды алмазды ықшам биттерді (PDC) қолдануды ынталандыру арқылы айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізілді. Жер қойнауын өлшеуді бағалау хаттамалары және бұрғылау қондырғысы алаңының барлық қызметкерлерін оқыту осы геотермалдық жобаның бұрғылау экономикасын жақсартты.

Гидравликалық жаруды тиімді жүзеге асыруға болатын сияқты, бірақ шынайы сынақ айналымның тиімділігі мен өндіру ұңғымасы бұрғыланғаннан кейін жылуды қалпына келтіруде жатыр.

Мұндағы EGS жетістігі басқа жерде қолданылуы мүмкін. Гибридті EGS қолданбалары үшін гидравликалық сынуды пайдалануды қарастырыңыз, онда әдеттегі қолданбалар құрғақ ұңғыманың геотермиялық эквивалентіне тап болды - табиғи сынықтар бұрғылау кезінде кездеспеді, бірақ оларды сыну арқылы кесіп өтуі мүмкін.

FORGE-дегі табыс басқаша қарастырылмайтын технологияларды сынау, өміршең технологияларды жеке өнеркәсіпке беру және жалпы геотермальды дамуды ынталандыруды білдіреді.