Երկրաջերմային գործարան և Blue Lagoon ժամանցի այգի, Իսլանդիա:
Ունիվերսալ նկարների խումբ ՝ Getty Images– ի միջոցով
ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարությունը (DOE) ֆինանսավորել է FORGE կոչվող նախագիծը, որտեղ տաք գրանիտե ժայռերը փորվելու և կոտրվելու են՝ օգտագործելով նավթի և գազի լավագույն տեխնոլոգիաները: Ընդհանուր նպատակն է տեսնել, թե արդյոք ջուրը, որը մղվում է ջրհորից ներքև, կարող է շրջանառվել գրանիտի միջով և ջեռուցվել, նախքան երկրորդ ջրհորը մղելը՝ էլեկտրաէներգիա արտադրող տուրբինները քշելու համար:
Ջոն ՄաքԼենանը, Յուտայի համալսարանի Քիմիական ճարտարագիտության բաժինը, այս DOE նախագծի համահիմնական քննիչն է: Այս թեմայի վերաբերյալ վեբինար շնորհանդեսը հովանավորվել է NSI-ի կողմից 6 թվականի ապրիլի 2022-ին. Ֆrontier աստղադիտարան երկրաջերմային էներգիայի հետազոտությունների համար (FORGE). Թարմացում և հեռանկար
1-ին մասը անդրադարձավ այս հարցերին Ջոն ՄաքԼենանին.
Q1. Կարո՞ղ եք ներկայացնել երկրաջերմային էներգիայի համառոտ պատմությունը:
Q2. Որո՞նք են ուժեղացված երկրաջերմային համակարգերը և որտեղ է կիրառվում ֆրեյքը:
Q3. Պատմեք մեզ Յուտայում FORGE նախագծի վայրի մասին և ինչու է այն ընտրվել:
Այս գրառումը մաս 2-ն է, որն անդրադառնում է ստորև ներկայացված երեք լրացուցիչ հարցերի.
Q4. Ո՞րն է ներարկման և արտադրական հորերի հիմնական ձևավորումը:
Մինչ օրս վեց հորատանցք է հորատվել: Այս հորերից հինգը ուղղահայաց հորատված մոնիտորինգային հորեր են, ինչը համապատասխանում է դաշտային լաբորատորիա լինելու ռազմավարությանը: Մոնիտորինգի հորերում գտնվող օպտիկամանրաթելային մալուխները և գեոֆոնները կարող են քարտեզագրել հիդրավլիկ կոտրվածքների ժամանակագրական աճը, որը փոխկապակցում է ներարկման հորատանցքը, որը փորվել է, և առաջիկա արտադրական ջրհորը:
Ներարկման հորատանցքը փորվել է 10,987 ֆուտ չափված խորության վրա (իսկական ուղղահայաց խորություն՝ 8520 ֆտ ± գետնի մակարդակից ցածր): Սա ենթադրում էր ուղղահայաց հորատում և այնուհետև փորված 5°/100 ոտնաչափ վրա կոր հատվածի կառուցում և վերջապես պահպանում կողային հատվածը 65° դեպի ուղղահայաց, մոտ 4,300 ոտնաչափ ազիմուտում՝ արևելքից անմիջապես հարավ (N105E): Այս ուղղությունը նպաստում է, որ հետագա հիդրավլիկ կոտրվածքները լինեն հորատանցքի նկատմամբ ուղղանկյուն:
Հորատումից հետո հորատանցքը, բացառությամբ ներքևի 200 ֆուտի, պատվել է (ավելի մեծ տրամագծով 7 դյույմանոց պատյան օգտագործվել է զգալի քանակությամբ ջուր տեղափոխելու համար սահմանափակ շփման և մակաբուծական պոմպային կորուստներով) և ցեմենտացվել է մակերեսին (օղաձև տարածությունը հիդրավլիկ կերպով մեկուսացնելու համար): .
Ներարկման հորատված (կապույտ) և ապագա արտադրական հորատանցք (կարմիր)՝ կապված գրանիտի կոտրվածքների հետ:
Յուտա ՖՈՐՋ (2021). Հորատում դեպի երկրաջերմային ապագա.
Q5. Կարո՞ղ եք լավ ամփոփել ներարկման երեք ֆրակ բուժումը և դրանց արդյունքները:
2022 թվականի ապրիլին երեք հիդրավլիկ կոտրվածքներ են մղվել ներարկման հորի ստորին վերջույթների (մատի) մոտ։ Երեք հորերում գտնվող գեոֆոնները, մակերևութային գործիքավորումը և անցքի օպտիկամանրաթելային սենսորները ապահովում են պոմպային ճեղքվածքի զարգացող երկրաչափությունների պատկերը: Ելնելով այս կոտրվածքների երկրաչափությունների մեկնաբանությունից՝ արտադրական հորը հաջորդաբար կհորատվի՝ միկրոսեյսմիկության այս ամպերը հատելու համար:
Կոտրվածքի երեք փուլերը հաջորդաբար պոմպացվել են: Առաջինը թիրախավորել է ջրհորի բաց անցքի ողջ երկարությունը (200 ոտնաչափ ստորին հատվածը, որը պատյան չի եղել): Այդ բուժումը ցեխաջուր էր (շփումը նվազեցնող ջուր): 4,261 bbl (~179,000 gal) մղվել է մինչև 50 bpm (2100 gpm) արագությամբ: Կարճ ժամանակով փակվելուց հետո ջրհորը հետ է հոսել մոտ 220°F ջերմաստիճանի դեպքում:
Հաջորդ փուլը ներառում էր մինչև 35 հարված/րոպե արագությամբ սահուն ջրի մղումը պատյանի 20 ֆուտ երկարությամբ հատվածի միջով, որը ծակված էր 120 ձևավորված լիցքերով՝ պատյանով և ցեմենտի պատյանով մուտք ապահովելու համար: մղվել է 2,777 բարակ ջուր. իսկ հետո ջրհորը հետ հոսեց։
Եզրափակիչ փուլը ներառում էր 3,016 bbl խաչաձեւ կապակցված (մածուցիկացված) հեղուկ, որը մղվում էր ծակոտկեն պատյանով մինչև 35 bpm արագությամբ: Microproppant-ը մղվել է: Հետագայում գնահատումներ կիրականացվեն՝ գնահատելու հենակետային կոտրվածքների անհրաժեշտությունն ու կենսունակությունը՝ ստեղծված կոտրվածքների հաղորդունակությունն ապահովելու համար:
Երրորդ փուլի նախնական մշակումը ենթադրում է կեղծ շառավղային կոտրվածքի աճ՝ կենտրոնում գտնվող ջրհորի շուրջ: Սա նպաստում է գոյություն ունեցող ներարկիչի և ապագա արտադրողի միջև 300 ֆուտի կարգի տարանջատմանը: Առևտրային սցենարը կարող է պահանջել ավելի մեծ փոխհատուցում, քան սա. Այնուամենայնիվ, այս փորձարարական ծրագիրը նախ պետք է հաստատի հիդրավլիկ ճեղքվածքով երկու հարակից հորերի փոխկապակցման հնարավորությունը:
Q6. Ո՞րն է առևտրային կիրառման ներուժը:
Առևտրային միջավայրում հորատանցքերը փոխկապակցելու համար կստեղծվեն հիդրավլիկ կոտրվածքների մի շարք: FORGE դաշտային լաբորատորիայում կողքի երկարությունը հատկացվելու է նոր տեխնոլոգիաների փորձարկմանը: Դրանք ներառում են ջրամբարի բնութագրերի որոշման մեթոդներ, հիդրավլիկ ճեղքման և պերֆորացիայի տեխնիկա, համապատասխանություն՝ անվանականորեն հավասար հոսք յուրաքանչյուր հիդրավլիկ կոտրվածքի միջով, և այդ ճեղքվածքային ցանցերի միջոցով շրջանառության բնութագրերը և ջերմային սպառման արագությունը: Հետազոտական պայմանագրերը տրվում են այլ կողմերի (համալսարաններ, ազգային լաբորատորիաներ, արդյունաբերական կազմակերպություններ)՝ մշակելու այդ տեխնոլոգիաները և փորձարկելու դրանք FORGE-ում:
Առևտրային EGS միջավայրում սառը ջուրը կներարկվի և կանցնի հիդրավլիկ ճանապարհով ստեղծված կոտրվածքների միջով՝ այդ ընթացքում ջերմություն ստանալով: Տաք ջուրը դուրս կբերվի արտադրական հորի միջով: Մակերեւույթում ստանդարտ երկրաջերմային տեխնոլոգիա կկիրառվի էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար (օրգանական Rankine ցիկլի (ORC) կայան, որն օգտագործում է երկրորդական օրգանական աշխատանքային հեղուկ, որը գոլորշի է դառնում տուրբին/գեներատորը շարժելու համար, կամ ուղղակիորեն շողում է դեպի գոլորշի): Արտադրված ջուրը, ջերմությունը հանելուց հետո, վերաշրջանառվում է։
FORGE կայքը էլեկտրաէներգիա արտադրող չի լինի: Այն նախատեսվում է օգտագործել տեխնոլոգիաների փորձարկման և մշակման համար, որոնք կնպաստեն այս տեսակի երկրաջերմային էներգիայի առևտրայնացմանը: Հաջողության կենտրոնները տեխնոլոգիաների զարգացման շուրջ: Արդեն զգալի առաջընթաց է գրանցվել՝ խթանելով բազմաբյուրեղ ադամանդի կոմպակտ բիթերի (PDC) կիրառումը, որոնք թույլ են տալիս ներթափանցման արագության կտրուկ աճ: Ստորգետնյա չափումների գնահատման արձանագրությունները և սարքավորման տեղամասի անձնակազմի վերապատրաստումը բարելավել են այս երկրաջերմային նախագծի հորատման տնտեսությունը:
Թվում է, որ հիդրավլիկ կոտրվածքը կարող է արդյունավետորեն իրականացվել, բայց իրական փորձությունը կայանում է շրջանառության արդյունավետության և ջերմության վերականգնման մեջ՝ արտադրական հորատանցքից հետո:
EGS-ի հաջողությունն այստեղ կարող է կիրառվել այլուր: Մտածեք հիբրիդային EGS-ի օգտագործման համար հիդրավլիկ ճեղքվածքի օգտագործումը, որտեղ սովորական կիրառությունները հանդիպել են չոր անցքի երկրաջերմային համարժեքին. բնական կոտրվածքները չեն հանդիպել հորատման ընթացքում, բայց կարող են հատվել ճեղքվածքով:
Հաջողությունը FORGE-ում նշանակում է փորձարկել տեխնոլոգիաներ, որոնք այլ կերպ չէին հաշվի առնել, կենսունակ տեխնոլոգիաներ փոխանցել մասնավոր արդյունաբերությանը և ընդհանուր առմամբ խրախուսել երկրաջերմային զարգացումը:
Աղբյուր՝ https://www.forbes.com/sites/ianpalmer/2022/05/19/an-enhanced-geothermal-system-uses-oil-and-gas-technology-to-mine-low-carbon-energy- մաս 2/