La geotermia richiede strumenti estremi, ma quali saranno realmente necessari?

Per ora, l’energia geotermica è un mercato minuscolo con un’ampia lista di desideri di apparecchiature ad alta temperatura e altre idee sugli strumenti.

A prima vista, perforare e completare pozzi di lunga durata e ad alta capacità in rocce calde e estremamente dure va oltre le capacità di gran parte dell’hardware e delle forniture disponibili.

"Molte persone pensano, OK, stai cercando di fratturare idraulicamente i pozzi geotermici. Sai, la prima cosa che viene loro in mente è come riuscirai a farlo ad alte temperature? I tuoi strumenti per il fondo pozzo funzioneranno... wireline, prese frac e così via", ha affermato Jack Norbeck, co-fondatore e CTO di Fervo Energy.

Ha sottolineato questo punto durante la tavola rotonda di apertura della recente conferenza ed esposizione sulla tecnologia della fratturazione idraulica (HFTC) della SPE descrivendo un caso in cui sono state trovate alternative a basso costo a un tappo sviluppato per condizioni estremamente calde.

Questo non vuol dire che non saranno necessari nuovi strumenti per iniettare acqua attraverso le fratture nella roccia calda e secca e produrre vapore per la produzione di energia e altri usi.

Ma in questa fase iniziale di test, non è chiaro cosa sarà richiesto alla fine sulla base dei programmi di test che tentano di migliorare hardware e metodi e di svilupparne di nuovi.

Il finanziamento del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) per Utah FORGE sta finanziando i test in un sito di test geotermico altamente strumentato e trovando e valutando strumenti per il lavoro nel sottosuolo nei futuri pozzi, che probabilmente saranno più caldi della roccia negli attuali siti di test.

"Il futuro della geotermia è più profondo e più caldo, il che porterà a una produzione di energia significativamente più elevata", ha affermato John McLennan, professore associato dell'Università dello Utah che lavora sulla gestione dei serbatoi presso FORGE.

Le soluzioni alternative attuali che riducono l’alto costo dei test potrebbero non funzionare se i futuri pozzi produrranno vapore più caldo e di maggior valore.

"Al momento ci troviamo nella fascia bassa della scala della temperatura geotermica per gli EGS (sistemi geotermici avanzati)", ha affermato McLennan.

Le preoccupazioni a lungo termine includono la necessità di metodi e strumenti di laboratorio per testare attrezzature e materiali da utilizzare per quei pozzi estremi.

Un documento presentato al 48° Workshop on Geothermal Reservoir Engineering tenutosi presso l'Università di Stanford a febbraio richiedeva una "struttura per studiare il comportamento di rocce, materiali di sostegno, deviatori, cementi, strumentazione e attrezzature" costruita per i pozzi geotermici.

"Le apparecchiature di test di laboratorio attualmente disponibili sono generalmente limitate a temperature pari o inferiori a 300°C, il più delle volte a temperature inferiori a 200°C", secondo l'articolo di AltaRock Energy e Blade Energy, che aggiunge che ciò che è disponibile spesso può solo testare piccoli- campioni dimensionati.

Ma gli ingegneri non smetteranno mai di cercare metodi collaudati a basso costo.

Nel sito di test geotermico FORGE, hanno dimostrato che è possibile perforare molto più velocemente la roccia dura utilizzando un metodo sviluppato da Fred Dupriest, un professore della Texas A&M che lo ha sviluppato mentre era alla ExxonMobil. Questo metodo di miglioramento del processo ha portato a modifiche alla punta del trapano, ma niente di veramente nuovo e diverso.

Fervo ha detto riguardo al suo sito di prova in Nevada, che "il progetto è stato completato utilizzando strumenti e tecnologie di perforazione e completamento che già comunemente esistono nel settore", in un documento presentato al workshop di Stanford.

Alcuni bisogni

La lista dei desideri in termini di attrezzature di FORGE è cresciuta da quando ha perforato il suo primo pozzo. Descrivendo all'HFTC un test di frattura effettuato la scorsa primavera presso il sito FORGE, McLennan ha offerto alcuni consigli sui geofoni. Possono essere "molto sensibili alle temperature" (SPE 212346).

Il suo commento si basava sui guasti dei geofoni che hanno limitato la raccolta di dati microsismici durante la frattura di un pozzo un anno fa. Da allora, hanno lanciato un progetto per passare ai cavi in ​​fibra ottica, che sono più resistenti al calore, per la raccolta dati downhole.

Ci sono due coppie di partner che lavorano su questo problema: la Rice University e la Shell fanno parte di un team, mentre l'altro team comprende l'Università del Texas ad Austin e Silixa, un'azienda di fibre ottiche.