향상된 지열 시스템은 저탄소 에너지를 채굴하기 위해 석유 및 가스 기술을 사용합니다. 2 부.

미국 에너지부(DOE)는 최고의 석유 및 가스 기술을 사용하여 뜨거운 화강암 암석을 뚫고 파쇄하는 FORGE라는 프로젝트에 자금을 지원했습니다. 전반적인 목표는 한 우물 아래로 펌핑된 물이 화강암을 통해 순환되고 전기를 생성하는 터빈을 구동하기 위해 두 번째 우물을 펌핑하기 전에 가열될 수 있는지 확인하는 것입니다.

유타 대학교 화학 공학과의 John McLennan은 이 DOE 프로젝트의 공동 연구 책임자입니다. 이 주제에 대한 웨비나 프레젠테이션은 6년 2022월 XNUMX일에 NSI가 후원했습니다. F지열 에너지 연구를 위한 론티어 천문대(FORGE): 업데이트 및 전망

1부에서는 이러한 질문을 다루었습니다. 존 맥레넌에게:

Q1. 지열 에너지의 간략한 역사를 제공할 수 있습니까?

Q2. 향상된 지열 시스템이란 무엇이며 프래킹은 어디에 적용됩니까?

Q3. 유타의 FORGE 프로젝트 부지와 선정 이유에 대해 알려주십시오.

이 글은 아래 세 가지 추가 질문을 다루는 파트 2입니다.

Q4. 주입 및 생산 우물의 기본 설계는 무엇입니까?

지금까지 XNUMX개의 우물이 뚫렸습니다. 이 우물 중 XNUMX개는 수직으로 뚫은 모니터링 우물이며, 이는 현장 실험실이라는 전략과 일치합니다. 모니터링 우물의 광섬유 케이블과 지오폰은 시추된 주입 우물과 곧 생산될 우물을 상호 연결하는 유압 균열의 연대기적 성장을 매핑할 수 있습니다.

주입정은 측정된 깊이 10,987피트(실제 수직 깊이 8520피트±지면 아래)까지 뚫었습니다. 여기에는 수직으로 시추한 다음 5°/100피트로 시추한 곡선 섹션을 만들고 마지막으로 동쪽 바로 남쪽 방위각(N65E)에서 약 4,300피트 동안 수직에 대해 105°로 측면을 유지하는 작업이 수반되었습니다. 이 방향은 우물에 직교하는 후속 수압 골절을 선호합니다.

시추 후, 우물의 맨 아래 200피트를 제외하고 모두 케이스를 만들고(더 큰 직경의 7인치 케이스를 사용하여 제한된 마찰과 기생 펌핑 손실로 상당한 양의 물을 이동시켰습니다) 표면에 접합했습니다(환형 공간을 수력으로 격리하기 위해).

Q5. 주입정의 세 가지 frac 처리와 그 결과를 요약해 주시겠습니까?

2022년 XNUMX월, 주입정의 하지(발가락) 근처에서 XNUMX개의 수압 골절이 펌핑되었습니다. XNUMX개의 우물에 있는 지오폰, 표면 계측기 및 다운홀 광섬유 센서는 펌핑 중에 진화하는 균열 형상에 대한 보기를 제공합니다. 이러한 파단 형상의 해석을 기반으로 생산 유정은 이러한 미세 지진 구름과 교차하도록 시추될 것입니다.

200개의 골절 단계가 연속적으로 펌핑되었습니다. 첫 번째는 우물의 전체 개구부 길이를 목표로 삼았습니다(포장되지 않은 하단 4,261피트). 그 처리는 슬릭워터(마찰이 감소된 물)였습니다. 179,000bbl(~50gal)이 최대 2100bpm(220gpm)의 속도로 펌핑되었습니다. 잠시 폐쇄한 후, 유정은 약 XNUMX°F의 온도에서 다시 흐르게 되었습니다.

다음 단계는 케이싱과 시멘트 외피를 통해 지층에 접근할 수 있도록 35개의 성형 전하로 천공된 케이싱의 20피트 길이 섹션을 통해 최대 120bpm의 속도로 슬릭워터를 펌핑하는 것과 관련이 있습니다. 2,777bbl의 슬릭워터가 펌핑되었습니다. 그런 다음 우물이 다시 흘렀습니다.

최종 단계에서는 천공된 케이싱을 통해 최대 3,016bpm의 속도로 펌핑된 35bbl의 가교(점성) 유체가 수반되었습니다. 마이크로프로판트가 펌핑되었습니다. 향후에는 생성된 균열의 전도도를 보장하기 위한 지지 균열의 필요성과 생존 가능성을 평가하기 위한 평가가 이루어질 것입니다.

세 번째 단계의 예비 처리는 중앙의 우물 주변에서 의사 방사형 골절 성장을 제안합니다. 이것은 기존 인젝터와 향후 생산자 사이의 약 300피트 분리를 선호합니다. 상업적 시나리오에서는 이보다 더 큰 오프셋이 필요할 수 있습니다. 그러나이 실험 프로그램은 먼저 두 개의 인접한 우물을 수압 파쇄로 상호 연결하는 기능을 설정해야 합니다.

Q6. 상업적 응용 가능성은 무엇입니까?

상업 환경에서 우물을 상호 연결하기 위해 다양한 수압 균열이 생성됩니다. FORGE 현장 연구소에서 측면의 길이는 새로운 기술을 테스트하는 데 사용됩니다. 여기에는 저류층 특성 결정 방법, 수압 파쇄 및 천공 기술, 적합성 - 각 수압 파단을 통한 명목상 동일한 흐름, 이러한 파쇄 네트워크를 통한 순환 특성 및 열 고갈이 발생하는 속도가 포함됩니다. 연구 계약은 이러한 기술을 개발하고 FORGE에서 테스트하기 위해 다른 당사자(대학, 국립 연구소, 산업체)에게 허용됩니다.

상업용 EGS 설정에서는 냉수가 주입되어 수압으로 생성된 균열 배열을 통과하여 그 과정에서 열을 얻습니다. 온수는 생산 우물을 통해 표면으로 생산됩니다. 표면에서 표준 지열 기술은 발전을 위해 구현됩니다(터빈/발전기를 구동하기 위해 증기로 플래시되는 XNUMX차 유기 작동 유체를 사용하는 유기 랭킨 사이클(ORC) 플랜트, 또는 증기로 직접 플래시). 열을 제거한 후 생성된 물은 재순환됩니다.

FORGE 사이트는 전력 생산자가 아닙니다. 이러한 유형의 지열 에너지의 상업화를 촉진할 기술을 테스트하고 개발하는 데 사용하기 위한 것입니다. 성공은 기술 개발을 중심으로 합니다. 이미 침투율을 크게 높일 수 있는 다결정 다이아몬드 콤팩트 비트(PDC)의 적용을 촉진하여 상당한 발전을 이루었습니다. 지하 측정의 평가 프로토콜과 모든 시추 현장 직원의 교육은 이 지열 프로젝트의 시추 경제성을 향상시켰습니다.

수압 파쇄가 효과적으로 수행될 수 있는 것처럼 보이지만 진정한 테스트는 생산 유정을 뚫은 후 순환 효율성과 열 회수에 있습니다.

여기에서의 EGS 성공은 다른 곳에 적용될 수 있습니다. 기존 응용 분야에서 지열에 해당하는 마른 구멍이 발생하는 하이브리드 EGS 응용 분야에 수압 파쇄 사용을 고려하십시오. 자연 파쇄는 시추 중에 발생하지 않았지만 파쇄에 의해 교차될 수 있습니다.

FORGE에서의 성공은 다른 방법으로는 고려되지 않을 기술을 테스트하고, 실행 가능한 기술을 민간 산업에 전달하고, 전반적으로 지열 개발을 장려하는 것을 의미합니다.