Геотермальная работа требует экстремальных инструментов, но какие из них действительно потребуются?

На данный момент геотермальная энергетика — это крошечный рынок с обширным списком пожеланий по высокотемпературному оборудованию и другим идеям об инструментах.

На первый взгляд, бурение и заканчивание долговечных, высокопроизводительных скважин в чрезвычайно твердых и горячих породах выходит за рамки возможностей большей части доступного оборудования и материалов.

«Многие люди думают: окей, вы пытаетесь провести гидравлический разрыв геотермальных скважин. Знаете, первое, что приходит им на ум, — как вы собираетесь это делать при высоких температурах? Будут ли работать ваши скважинные инструменты… провод, пробки для гидроразрыва и так далее», — сказал Джек Норбек, соучредитель и технический директор Fervo Energy.

Он высказал это мнение во время вступительной дискуссии на недавней конференции и выставке технологий гидроразрыва пласта (HFTC) SPE, описывая случай, когда они нашли более дешевые альтернативы пробке, разработанной для чрезвычайно жарких условий.

Это не значит, что не потребуются новые инструменты для закачки воды через трещины в горячей сухой породе и производства пара для производства электроэнергии и других целей.

Но на этом раннем этапе тестирования неясно, что в конечном итоге потребуется от программ тестирования, пытающихся улучшить аппаратное обеспечение и методы и разработать новые.

Финансирование Министерства энергетики США (DOE) компании Utah FORGE направлено на проведение испытаний на геотермальном испытательном полигоне с большим количеством инструментов, а также на поиск и оценку инструментов для подземных работ в будущих скважинах, которые, вероятно, будут горячее, чем порода на нынешних испытательных полигонах.

«Будущее геотермальной энергетики глубже и горячее, что приведет к значительному увеличению производства электроэнергии», - сказал Джон МакЛеннан, доцент Университета Юты, работающий над управлением запасами в FORGE.

Обходные пути, позволяющие снизить высокую стоимость испытаний, могут не сработать, если будущие скважины будут производить более горячий и ценный пар.

«В настоящее время мы находимся на нижнем конце шкалы геотермальных температур для EGS (усовершенствованных геотермальных систем)», - сказал МакЛеннан.

Долгосрочные проблемы включают необходимость в лабораторных методах и инструментах для тестирования оборудования и материалов, которые будут использоваться для этих экстремальных скважин.

В документе, представленном на 48-м семинаре по разработке геотермальных резервуаров, состоявшемся в Стэнфордском университете в феврале, содержится призыв к созданию «установки для изучения поведения горных пород, проппантов, отклонителей, цемента, приборов и оборудования», построенных для геотермальных скважин.

«Имеющееся в настоящее время лабораторное испытательное оборудование обычно ограничено температурой 300°C или ниже, чаще всего при температурах ниже 200°C», — говорится в статье AltaRock Energy и Blade Energy, в которой добавлено, что то, что доступно, зачастую позволяет проводить испытания только небольших объектов. образцы по размерам.

Но инженеры никогда не перестанут искать более дешевые и проверенные методы.

На геотермальном испытательном полигоне FORGE они показали, что можно значительно быстрее бурить твердые породы, используя метод, разработанный Фредом Дюпристом, техасским профессором A&M, который разработал его, когда работал в ExxonMobil. Этот метод улучшения процесса привел к модификации буровых долот, но ничего нового и необычного.

В докладе, представленном на семинаре в Стэнфорде, Fervo сообщила о своем испытательном полигоне в Неваде: «Проект был завершен с использованием инструментов и технологий для бурения и заканчивания скважин, которые уже широко существуют в отрасли».

Некоторые потребности

Список пожеланий компании FORGE по оборудованию увеличился с тех пор, как компания пробурила свою первую скважину. Описывая на HFTC испытание на разрыв, проведенное прошлой весной на площадке FORGE, МакЛеннан дал несколько советов по геофонам. Они могут быть «очень чувствительны к температуре» (SPE 212346).

Его комментарий был основан на неисправностях геофонов, которые ограничили сбор микросейсмических данных во время гидроразрыва скважины год назад. С тех пор они запустили проект по переходу на оптоволоконные кабели, которые более устойчивы к нагреву, для сбора скважинных данных.

Над этой проблемой работают две пары партнеров: в одной команде находятся Университет Райса и Shell, а в другую входят Техасский университет в Остине и компания Silixa, занимающаяся оптоволокном.