Засилениот геотермален систем користи технологија на нафта и гас за ископување енергија со ниска содржина на јаглерод. Дел 2.

Американското Министерство за енергетика (DOE) финансираше проект наречен FORGE каде што ќе се дупчат и скршени жешките гранитни карпи користејќи ја најдобрата технологија за нафта и гас. Општа цел е да се види дали водата што се испумпува надолу еден бунар може да циркулира низ гранитот и да се загрее пред да се испумпува вториот бунар за да се придвижат турбините што генерираат електрична енергија.

Џон Мекленан, Катедра за хемиско инженерство, Универзитетот во Јута, е ко-главен истражувач за овој проект на DOE. Презентација на вебинар на оваа тема беше спонзорирана од NSI на 6 април 2022 година: Фrontier опсерваторија за истражување во геотермална енергија (FORGE): Ажурирање и изгледи

Дел 1 се осврна на овие прашања до Џон Мекленан:

П1. Можете ли да дадете кратка историја на геотермалната енергија?

П2. Што се засилени геотермални системи и каде се применува фракингот?

П3. Кажете ни за локацијата на проектот FORGE во Јута и зошто е избрана.

Овој запис е дел 2, кој се однесува на три дополнителни прашања подолу:

П4. Кој е основниот дизајн на бунарите за инјектирање и производство?

До денес се ископани шест бунари. Пет од овие бунари се вертикално дупчени мониторинг бунари, што е во согласност со стратегијата да се биде теренска лабораторија. Каблите со оптички влакна и геофоните во мониторинг бунарите можат да го мапираат хронолошкиот раст на хидраулични фрактури кои меѓусебно ги поврзуваат бунарот за инјектирање, кој е пробиен, и претстојниот производствен бунар.

Бунарот за инјектирање беше издупчен до измерена длабочина од 10,987 стапки (вистинска вертикална длабочина од 8520 стапки ± под нивото на земјата). Ова подразбира дупчење вертикално, а потоа издупчување на заоблен дел на 5°/100 стапки, и на крајот одржување на страничниот дел на 65° во однос на вертикалата, за околу 4,300 стапки во азимут јужно од исток (N105E). Оваа насока ги фаворизира следните хидраулични фрактури да бидат ортогонални на бунарот.

По дупчењето, сите освен најдолните 200 стапки од бунарот беа обвиткани (обвивка со поголем дијаметар од 7 инчи се користеше за придвижување на значителни количества вода со ограничени загуби на триење и паразитски транспорт) и зацементирана на површината (за хидраулично изолирање на прстенестиот простор) .

П5. Дали би можеле добро да ги сумирате трите третмани со фрак во инјектирањето и нивните резултати?

Во април 2022 година, беа испумпани три хидраулични фрактури во близина на долните екстремитети (нокот на ногата) на бунарот за инјектирање. Геофоните во три бунари, површинската инструментација и сензорите за оптички влакна на долната дупка обезбедуваат поглед на геометриите на фрактурата што се развиваат за време на пумпањето. Врз основа на толкувањето на овие геометрии на фрактури, производниот бунар потоа ќе се дупчи за да се пресечат овие облаци на микросеизмичност.

Три фази на фрактура беа испумпани последователно. Првиот ја таргетираше целата отворена должина на бунарот (пониските 200 стапки што не беа обложени). Тој третман беше масна вода (вода со намалено триење). 4,261 bbl (~ 179,000 gal) беа испумпани со брзина до 50 bpm (2100 gpm). По краткото затворање, бунарот беше вратен назад на температури од околу 220 °F.

Следната фаза вклучуваше испумпување на мазна вода со брзина до 35 отчукувања во минута преку дел од обвивката долг 20 стапки што беше перфориран со 120 обликувани полнења за да обезбеди пристап до формацијата преку обвивката и цементната обвивка. Беа испумпани 2,777 балии масна вода; а потоа бунарот се прелеа назад.

Последната фаза вклучуваше 3,016 bbl вкрстена (вискозифицирана) течност испумпана низ перфорираната обвивка со брзина до 35 bpm. Се испумпуваше микропропант. Во иднина, ќе се прават проценки за да се процени неопходноста и одржливоста на потпорните фрактури за да се обезбеди спроводливост на создадените фрактури.

Прелиминарната обработка на третата фаза сугерира раст на псевдо-радијална фрактура, околу бунарот во центарот. Ова го фаворизира одвојувањето помеѓу постојниот инјектор и идниот производител од редот од 300 стапки. Комерцијалното сценарио може да бара поголемо поместување од ова; сепак, оваа експериментална програма прво треба да ја воспостави способноста за меѓусебно поврзување на два соседни бунари со хидраулично фрактура.

П6. Кој е потенцијалот за комерцијална примена?

Во комерцијален амбиент, ќе се создадат мноштво хидраулични фрактури за меѓусебно поврзување на бунарите. Во теренската лабораторија FORGE, должината на страничниот дел ќе биде посветена на тестирање на новите технологии. Тие вклучуваат методи за одредување на карактеристиките на резервоарот, техники на хидраулично кршење и перфорирање, усогласеност - номинално еднаков проток низ секоја хидраулична фрактура и карактеристиките на циркулирање низ овие мрежи на фрактура и брзината со која се доживува термичко исцрпување. Договорите за истражување се доделени на други страни (универзитети, национални лаборатории, индустриски субјекти) да ги развијат овие технологии и да ги тестираат во FORGE.

Во комерцијален EGS поставување, ладна вода ќе се инјектира и ќе помине низ низата хидраулично создадени фрактури, добивајќи топлина во процесот. Топлата вода ќе се произведува за да излезе на површина низ производниот бунар. На површината, стандардната геотермална технологија би била имплементирана за производство на електрична енергија (централа со органски циклус Ранкин (ORC), која користи секундарна органска работна течност која се претвора во пареа за да придвижи турбина/генератор; или директно трепкање до пареа). Произведената вода, откако ќе се извади топлината, се рециркулира.

Веб-страницата FORGE нема да биде производител на електрична енергија. Наменет е да се користи за тестирање и развој на технологии кои ќе промовираат комерцијализација на овој тип на геотермална енергија. Успешните центри се околу развојот на технологијата. Веќе е постигнат значителен напредок со промовирање на примената на поликристални дијамантски компактни битови (PDC) кои овозможуваат драматично зголемување на стапките на пенетрација. Протоколите за евалуација на подземните мерења и обуката на целиот персонал на локацијата на платформата ја подобрија економијата на дупчењето на овој геотермален проект.

Се чини дека хидрауличната фрактура може ефективно да се изврши - но вистинскиот тест лежи во ефикасноста на циркулацијата и обновувањето на топлината по дупчењето на производниот бунар.

Успехот на EGS овде може да се примени на друго место. Размислете за користење на хидраулично фрактура за хибридни EGS апликации каде што конвенционалните апликации се сретнале со геотермалниот еквивалент на сува дупка - природни фрактури не се сретнале за време на дупчењето, но може да се пресечат со фрактура.

Успехот во FORGE значи тестирање на технологии кои инаку не би биле земени во предвид, пренесување на одржливи технологии на приватната индустрија и охрабрување на геотермалниот развој во целина.