از آنجا که بخش انرژی جهانی سرعت تغییر خود را به سمت منابع تجدید پذیر، نقش فن آوری های پیشرفته ورود به زمین گرمایی، حرارتی و دیگر سیستم های انرژی زیر سطح به طور فزاینده ای حیاتی شده است، ابزارهای مدرن ورود داده های با وضوح بالا را ارائه می دهند که مهندسان و دانشمندان زمین شناسی را قادر می سازد تا مخازن را مشخص کنند، نظارت بر یکپارچگی و بهینه سازی استخراج انرژی با دقت بی سابقه.این مقاله به بررسی فن آوری های نوظهور ورود به زمین گرمایی و تبدیل برنامه های انرژی و برجسته سازی، و مزایای عملیاتی و برجسته سازی آینده و منابع بالقوه عملیاتی و مزایای بالقوه آن ها می پردازد.

بنیادهای مدرن ثبت

ورود - اغلب در طول حفاری و در طول چرخه عمر خوب انجام می شود - باعث می شود که ابزارهایی را به حفره های سوراخ کننده کاهش دهند تا خواص فیزیکی، شیمیایی و ساختاری تشکیل دهنده های سنتی زیر سطحی مانند مقاومت الکتریکی و ورود اشعه گاما را اندازه گیری کنند، اما آنها در وضوح و قابلیت های زمان واقعی محدود هستند.

سیستم های Wireless and Remote loging Systems

حذف کابل Constraints

ورود سیمی متعارف به کابل های قوی که گران هستند، مستعد شکست هستند و عمق استقرار را محدود می کنند. ابزارهای Wireless log داده ها را از طریق امواج الکترومغناطیسی یا تله سنج آکوستیک انتقال می دهند، به طور چشمگیری زمان و خطر عملیاتی را کاهش می دهند.در زمین گرمایی که در آن دما می تواند از 200 درجه سانتیگراد تجاوز کند، سیستم های بی سیم عایق کابل آسیب پذیر را از بین ببرند، قابلیت اطمینان را بهبود می بخشند.

نظارت از راه دور و ادغام IoT

سیستم عامل های از راه دور ورود سنسورهای سوراخ را با اینترنت اشیاء (IoT) دروازه های داده ها به داشبورد مبتنی بر ابر ترکیب می کنند، به زمین شناسان اجازه می دهد تا به طور همزمان چندین چاه را از دفاتر مرکزی نظارت کنند، این قابلیت به ویژه برای سیستم های ژئوترمال توزیع شده مورد استفاده در سیستم های گرمایش منطقه یا سیستم های پیشرفته ژئوترمال (EGS)، که در آن نظارت مداوم علائم اولیه مقیاس، خوردگی یا آسیب رساندن به پرسنل خطرناک را تشخیص می دهد.

فیبر نوری: DTS و DAS

دمای توزیع شده (DTS)

کابل های فیبر نوری که در امتداد چاه به عنوان سنسورهای دمای مداوم مستقر شده اند. [] سیستم های DTS دمای هر متر را در طول فیبر با دقت در 0.1 درجه سانتیگراد اندازه گیری می کنند، تولید پروفایل های حرارتی با وضوح بالا در طول تزریق، تولید و دوره های خاموش شده در عملیات ژئوارتی، DTS شناسایی مناطق تغذیه، تشخیص جریان متقابل پشت کاتتر، و ارزیابی کاهش حرارت به خوبی منتشر شده است.[۳]

توزیع شده (DAS)

DAS از همان فیبر برای تشخیص ارتعاشات آکوستیک استفاده می کند - به طور اساسی تبدیل فیبر به یک رشته از میکروفون ها.در برنامه های انرژی تجدید پذیر، DAS رویدادهای میکروئیسمی را در طول تحریک EGS، نظارت رشد شکستگی، و تشخیص جریان مایع 3 / 2 فراهم می کند. تکنیک و داده های زمانی که آرایه های سنتی زمین نمی توانند با محققان مطابقت داشته باشند. [FLT]

آموزش ماشین و DTS / DTS /DAS

سیستم های نوظهور، داده های DTS و DAS را با الگوریتم های یادگیری ماشین ترکیب می کنند تا طبقه بندی رویداد را خودکار کنند، به عنوان مثال، یک شبکه عصبی آموزش دیده در داده های فیبر نوری از یک زمینه زمین گرمایی می تواند بین تجزیه و تحلیل تزریق، فعالیت لرزه طبیعی و آلودگی مایع تفاوت قائل شود.این زمان تفسیر دستی را کاهش می دهد و هشدار زودهنگام از مسائل به خوبی را فراهم می کند.

پیشرفت های الکترومغناطیسی و مقاومت در برابر

ابزارهای EM Deep-Sensing

ابزار مقاومت در برابر کنوانسیون تنها مجاورت فوری از سوراخ است.جدید ابزار الکترومغناطیسی عمیق (EM) ، مانند سیستم القای متقابلwell EM ، کنتراست مقاومت نقشه صدها متر از چاه را در مقایسه با محیط های زمین شناسی با دمای بالا ، این ابزارها شناسایی شکستگی های مایع اشباع و مناطق تغییرات هیدروترمال که بر تست های بهره وری مخزن اخیر در مقایسه با تجزیه و تحلیل های تک رشته ای که توسط تجزیه و تحلیل منابع عمیق نشان داده شده است.

Borehole-to-Surface EM (BSEM)

در BSEM، یک فرستنده در چاه، سیگنالی را تولید می کند که توسط الکترودهای سطح شناسایی شده است، این تکنیک غیر تهاجمی حجم زیادی از زیر سطح را می گیرد، به تعریف مرزهای مخزن و تشخیص کلاه بخار در سیستم های زمین گرمایی تحت فشار مایع کمک می کند. BSEM به ویژه برای نظارت بر حرکت مایع در طول تولید مفید است، و به اپراتورهای اجازه می دهد تا استراتژی های استخراج برای پایداری طولانی مدت را تنظیم کنند.

Resonance هسته ای (NMR) در ولزی های بلند

NMR log پاسخ پروتون های هیدروژن را در مایعات تشکیل می دهد، برآورد مستقیم از منافذ، قابلیت بهره وری و نوع مایع از نظر تاریخی، ابزارهای NMR محدود به دماهای متوسط بودند، اما پیشرفت های اخیر در الکترونیک با دمای بالا و مسکن های محافظ امکان استقرار در چاه های ژئوتر را تا 300 درجه سانتیگراد. A 2023 در یک پروژه فوق گرم در ژاپن استفاده از یک ابزار تولید مایع، و به حداکثر رساندن جریان آب بحرانی، و به حداکثر رساندن جریان انتقال داده های حیاتی.

پلتفرم های فرود خودکار و رباتیک

Wireline-Controlled Rovers

ربات-logs یا مریخ نورد های سوراخ، از طریق چاه در آهنگ ها یا چرخ ها، انجام اندازه گیری های محلی و عملیات تمیز کردن، آنها ترکیب ویدئو، اولتراسونیک و سنسورهای دما برای بازرسی کاتتر، تشخیص سپرده های مقیاس و مایعات نمونه در اعماق متعدد، در چاه های حرارتی مورد استفاده برای ذخیره سازی گرما فصلی، مریخ نوردها برای تأیید عدم وجود بیوفیلم و اطمینان از تداوم گرما و مبدل حرارتی به خوبی، ساخته شده اند.

حفاری خودکار و ادغام

پیشرفت در حفاری خودکار باعث می شود سنسور های ورود به طور مستقیم بر روی مونتاژ سوراخ پایین (BHA) در حالی که سفر از حفره، سنسورهای BHA جمع آوری داده های تشکیل پیوسته بدون نیاز به انتقال جداگانه لوله کشی، این "پیگیری در حالی که حفاری" (LWD) رویکرد برای چاه های دمای بالا سازگار شده است، با سیستم های تله ای جدید که قادر به انتقال گاما، مقاومت در برابر و غیر جامد بودن با سرعت تجزیه و تحلیل دوم است.

ادغام داده ها و دوقلوهای دیجیتال

مدرن ورود به مدل های دوقلو دیجیتال از سیستم های انرژی تجدید پذیر و زمین شناسی تغذیه می کند. [۳] این نسخه های مجازی به عنوان اطلاعات زمان واقعی از DTS، DAS، NMR و EM logs برای شبیه سازی رفتار مخزن تحت سناریوهای مختلف خرابی استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای پیش بینی کاهش دما، بهینه سازی مناسب و تعمیر و نگهداری زمینه، به عنوان مثال، [F] کاهش یافته است.[۳]

مزایای خلاصه

  • دقت داده ها را افزایش دهید: سنسورهای پیشرفته (فیزیک، NMR، Deep EM) رزولوشن در مقیاس سانتی متر و تشخیص مایع چند فاز را ارائه می دهند.
  • کاهش هزینه عملیاتی: سیستم های بی سیم و از راه دور هزینه های کابل کشی را از بین می برند و نیازهای پرسنل را کاهش می دهند، کاهش هزینه های میدانی تا 30 درصد.
  • نظارت بر زمان واقعی: [FLT 1] جریان های داده مداوم پاسخ فوری به ناهنجاری ها، جلوگیری از شکست های خوب و بهینه سازی تولید را فراهم می کند.
  • تجهیزات مورد علاقه زندگی می کنند: ابزار با درجه حرارت بالا و مریخ نوردهای مستقل کاهش خستگی حرارتی و سایش مکانیکی.
  • ] برآورد منابع بهبود یافته: تکنیک های عمیق و متقابل، ارزیابی دقیق تر حجم را انجام می دهند، به حداقل رساندن ریسک اکتشاف.

چالش ها و مسیرهای آینده

دمای شدید و فشار

بسیاری از فن آوری های نوظهور هنوز با مسائل قابل اطمینان در محیط های فوق العاده گرم زمین گرمایی (بالا از 350 درجه سانتیگراد) زندگی باتری، بسته بندی الکترونیک و تخریب سنسور باقی مانده مناطق تحقیقات فعال است. وزارت انرژی ایالات متحده از پروژه های ژئوترمال انرژی برای توسعه الکترونیک با استفاده از کاربید سیلیکون و نیمه هادی نیتیمید نیمه هادی های مایع، امیدوار کننده برای گسترش ابزار سواستفاده از مواد مغذی.

پیچیدگی داده ها

حجم و تنوع داده ها از تکنیک های متعدد ورود به سیستم پردازش و تفسیر پیچیده نیاز دارد.[۱] یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر ضروری می شوند، اما جریان های کاری استاندارد هنوز گسترده نیستند.همکاری صنعت با موسسات دانشگاهی، مانند فرمت های منبع (FLT:1دانشگاه انرژی وamp؛ موسسه علوم زمین[F:2]

ادغام با ذخیره سازی انرژی های تجدید پذیر

فراتر از تولید برق، ورود پیشرفته از ذخیره سازی زمین شناسی انرژی های تجدید پذیر - مانند ذخیره سازی انرژی هوا فشرده (CAES) در غارها نمک یا ذخیره سازی هیدروژن در مخازن تخلیه پشتیبانی می کند. نظارت زمان واقعی فشار، دما و ترکیب گاز با استفاده از فیبر نوری و سنسورهای بی سیم برای پروژه های خلبان ایمن و کارآمد ضروری است.

نتیجه گیری

تکامل سریع فن آوری های ورود به سیستم عامل باز کردن امکانات جدید برای برنامه های انرژی تجدید پذیر و زمین شناسی است.از تله بی سیم و سنجش فیبر نوری به روبات های مستقل و دوقلوهای دیجیتال، این ابزار ارائه داده های با وضوح بالا، زمان واقعی مورد نیاز برای به حداکثر رساندن بازیابی منابع، کاهش هزینه ها و اطمینان از ایمنی عملیاتی. ادامه سرمایه گذاری در الکترونیک با درجه حرارت بالا، یادگیری ماشین، و نوآوری های همکاری متقابل، پشتیبانی از سیستم های انتقال انرژی پایدار، سیستم های انتقال انرژی پایدار، انتقال انرژی پایدار، سیستم های انرژی پایدار.