Deep Geotermal Enerji için Imperative

Deep jeotermal enerji gezegendeki en umut verici temel yükü yenilenebilir kaynaklardan birini temsil eder. Güneş veya rüzgardan farklı olarak, jeotermal bitkiler 7/24 çalışabilir, istikrarlı, kesintisiz bir güç tedarik eder. Dünyanın iç ısısı büyük; tahminler, gezegenin toplam ısı içeriğinin sadece% 0.1'inin milyonlarca yıl boyunca ihtiyacı olduğunu iddia eder. Ancak, bu enerjide zorlanan veya sınırlı olduğunu gösterir.

Derin Geoterm Kaynakları Anlamak: Jeoloji ve Meydanlar

Derin jeotermal kaynaklar genellikle granit, basalt veya metamorfik formlarda barındırılır. Bu derinliklerde, kaya çok büyük bir yankıya sahiptir, doğal kırıklar sıkı veya yok edilemez hale getirir. Permeability mikrodarlıkta ölçülebilir - milyonlar geleneksel petrol ve gaz rezervuarları içerir: Soğuk su, soğuk su enjekte etmek, bir kırılabilir ısınabilir, ısınır, ısınır ve sonra sıcak su veya buhar üretebilmek.

  • [FONT:0) Yüksek Sıcaklıklar[[Dönetici: 1 ), geleneksel delme ekipmanları, elektronik ve tamamlanma malzemeleri.
  • [FONT:0) Sert, kolaylaştırıcı Rock[Döntgen: 1) Yavaşların sondajını yavaşlatır ve maliyetleri artırır.
  • [FONT:0) Düşük Doğal Permeability), kırık yüzey alanı oluşturmak için agresif uyarı gerektiren.
  • [FONT=0]Stress Regimes[[[Dönetici: 1 ) Bu, istenmeyen yönlerde kırılmalara neden olabilir, ısı değişiminin kısa devretmesi.
  • [FONT:0)Indük Seismicity[[Dönetici: 1 ) Riski – yönetilmesi gereken büyük bir halk endişesi.

Geleneksel petrol ve gaz hidrolik fracturing adapte edilmiştir, ancak derin jeotermal daha büyük hacimler, yüksek enjeksiyon baskıları ve aşırı sıcaklık ve kaya mineraloji nedeniyle genellikle farklı sıvı kimyagerler talep etmektedir. Son yenilikler doğrudan bu ağrı puanlarını ele alır.

Geleneksel Well Stimulation: Hidrolik Fracturing ve Sınırları

Derin jeotermal kuyuları teşvik etmek için en kurulmuş yöntem hidrolik fracturing (örneğin, jeotermal bağlamda "hidrakkav" olarak adlandırılır). Akışkanlar - genellikle baskıyı azaltmak ve proppant taşımak için katkı sağlayan katkı maddeleri ile - kayanın en az baş stresi aşmış bir pompalanır.

  • [0] Yüksek su kullanımı [[DÜT 1: 1 ): milyonlarca galon iyi.
  • [FONT:0)Chemical katkı maddeleri[[DÜT:1): sürtünme azaltıcılar, biyokitler, korozyon inhibitörleri - potansiyel çevresel endişeler.
  • [FONT:0]Indük sismiklik[[Dönetici: Büyük ölçekli fracturing mevcut hataları tepki verebilir, depremleri hissetmeye yol açabilir ( Basel, İsviçre ve Pohang, Güney Kore, EGS projelerinde deneyimlenir).
  • [FONT:0]Limited kırık karmaşıklığı[[Döntilmiş: Sert, sert, sert kaya, fracturing genellikle yoğun bir ağdan ziyade tek bir baskın planlı kırılmış kırıklık oluşturur, ısı değişimi verimliliğini azaltır.
  • [FONT:0)Proppant yerleştirme belirsizliği[[Dönetici: yüksek sıcaklıklarda, proppants zamanla iletkenliği azaltabilir veya ezebilir.

Bu kısıtlamalar yenilikçi, daha sürdürülebilir ve daha etkili uyarı tekniklerinin gelişimini teşvik etti.

Yenilikçi Well Stimulation Teknikleri: A detailed Look

Modern akit derin jeotermal uyarılar geleneksel rakking'in ötesine geçer. Hedef, minimum su, daha düşük sismiklik ve uzun vadeli termal sürdürülebilirlik ile yüksek hacimli kırık ağlar oluşturmaktır. Aşağıda, her biri farklı mekanizmalar ve gerçek dünya dağıtımları ile ilgili en umut verici yeniliklerdir.

Gelişmiş Geotermal Sistemler (EGS) - Next-Generation Hidrolik Stimulation

EGS, sıcak, kuru bir kaya teşvik ederek yaratılan rezervuarları ifade eder. Ancak modern EGS yaklaşımı, brute-force fracking'den çok daha rafine edilir.

  • [FONT:0)Köyülü izolasyon[Dönetici: 1 ): belirli aralıkları tedavi etmek için paketler kullanmak, atıkları önlemek ve sismik riskin azaltılması.
  • [FONT:0)Cyclic enjeksiyonu[[DÜT:1): Stresli rahatlamaya ve runaway büyümesine izin vermek için enjeksiyon oranları.
  • [FONT:0]Shear uyarısı[[Dönetici: Yeni çekme kırıklarını açmadan ziyade, hedef, doğal uçaklar boyunca mevcut kırıkları nazikçe kaydırmaktır, büyük baskı artışları olmadan onları dillendirmektir. Bu, minimum sismik enerji salıvermeleriyle bağlantılı bir ağ oluşturur.
  • [FONT:0]Proppant-free alternatifler[[Dönetici: Bazı EGS konseptlerinde, kendini ifade eden kırık yüzeylerin kabalığı veya serin bölgelerdeki mineralleri çözerek elde edilir.

Amerika Birleşik Devletleri Enerji ve ortakları gibi Utah FORGE (Frontier Gözlemevi for Research in Geoterm Energy) sitesi, en az sıvı ile karmaşık kırık ağlar oluşturmak için hidrolik bir araya getirerek test edilen düşük su "energetic" uyarı tekniklerini başarıyla test etti.

Termal-Stress Fracturing ( ⁇ Shock)

Soğuk su sıcak kayaya enjekte edildiğinde, hızlı sıcaklık değişikliği önemli termal stresler yaratır. kuyubore yakınlarındaki kayanın sözleşmeleri küçük bir çekme kırıkları iyiye üretebilir, artan enjekte ediciliği arttırır. Bu yöntem, bazen "termal fract" veya "termal şok uyarı" olarak adlandırılır.

  • [FONT:0) Yüksek basınçlı enjeksiyona gerek yok [DÜT:1]; fracturing ısı gradient tarafından yönlendirilir, mekanik güç değildir.
  • [FONT:0)Redük sismik risk[[Dönetici: 1), kırıklar küçük ölçeklidir ve iyibore yakınlarında yoğunlaşmıştır.
  • [FONT:0)Kendi kendini kınayan (Dönetici) [Döneticileri) ise, s.
  • [FONT:0) Birden çok kırık başlangıç noktası oluşturmak için Abness ve soğutma sentleri olarak da adlandırılır.

Termal fracturing genellikle jeotermal alanlarda soğuk su enjeksiyonu sırasında gereksiz yere gözlemlenir.Sing of the San Emidio jracting in İzlanda'daki San Emidio jract, İzlanda'daki Krafla Magma Testbedi, kristal kayadaki% 70'lik iyileşmeye nasıl sebep olduğunu açıkça ifade etti.

Kimyasal Stimulation - Selective Dissolution

Kimyasal uyarım, reaktif sıvıları vs'ye kullanır ve kırık yüzeyler ve reflek boğazlar boyunca çözünebilirlik sağlar, yağ ve gazdaki asit fracturingından farklı olarak - bu da "yakıtronik asit" oluşturmak için büyük hacimler kullanır -geoterminasyon yüksek sıcaklıklar için dikkate almalıdır (enternasyonlar hızlanır).

  • [FONT:0) ⁇ olarak aktif bir şekilde geri dönüşçüler[[Dönetici:0)): Akışkanaya kadar gecikme asit reaktivitesini geciktiren katkı maddeleri, iyibore yakınlarında erken tüketimi önlemeye yardımcı olur.
  • [FONT:0)Organik asitler [Dönetici: ·0) [Düzücü, citrik, ya da acetik): mineral asitlerden daha az koreal ve daha fazla sıcaklık-stable, feldspars ve mineraller iyi dondurmadan çözülüyorlar.
  • [FONT:0)Chelating agents[[DÜDÜT:1): EDTA veya NTA gibi bileşikler (kalcium, demir) ve büyük pH salımı olmadan ölçek mineralleri çözün.
  • [FONT:0]Combined termal-kimyasal uyarı[Dönemli)[[Dönemli)]: hem termal stres hem de kimyasal dissolution aynı anda, laboratuvar testlerinde gösterildiği gibi, aynı anda da, granit temelleri üzerinde yapılan deneylerde.

Kaliforniya'daki Geysers jeotermal alanı ve İtalya'daki Larderello alanı, enjekte edilebilirliği geri dönüştürmek için kimyasal uyarıları başarıyla kullandı. büyük bir avantaj, kimyasal tedavilerin düşük enjeksiyon baskıları ile tekrar uygulanabilir kimyasal kokteyller kullanılarak tekrar uygulanabilir.

Mikrobial-Indük Fracturing (Bio-Stimulation)

En yenilikçi ve çevresel zarif tekniklerden biri, boruların permeability'i artırmak için mikroorganizmaların kullanımıdır. Bazı extremofili bakteriler ve arkaea yüksek sıcaklık, yüksek basınçlı ortamlarda gelişmiş ve gaz üretmek için kaya minerallerini veya enjekte edebilir (CO2, N2) veya organik asitler, tonlanan fract ile elde edilebilir.

  • [FONT:0]In-situ gaz nesli[DÜT:1): Mikrobiyal şeker veya diğer organik bileşikleri enjekte eder ve karbon dioksit gazı üretir, yerelleştirilmiş baskı ve mikroraktürler yaratır.
  • [FONT:0]Bio-köpek ve unkuzlama[[DÜT:1): biyofilmleri çok permeable yollar takmak ve sonra onları alternatif kırıklar üretmek için kullanmak.
  • [FONT:0)Direct mineral dissolution[[DÜT:1): mikroplar, silikat mineralleri kıran enzimler üretir, gevşek tahıl sınırları.
  • [FONT:0)Metabolik ısısı[Dönemli tepkiler, yerel olarak kayayı ısıtarak, termal stresin azaltılmasında ısıtılır.

Hala erken araştırma aşamalarında, potansiyel çok büyük. Biyo-stimülasyonu, besleyici tedarik ile güvenli bir şekilde kontrol edilebilir ve mikroplar rezervuardan kaynaklanabilir, egzotik girişlerden kaçınır. Avrupa DEEPEGS (Deployment of Deep Advanced Geoterm Systems) konsorsiyumu ve ABD Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı-Energy (ARPA-E) en az kullanılan sularla ikna edici bir şekilde öne çıkmaktadır.

Elektro-Stimulation and Plazma Fracturing

Yüksek gerilimli elektrik tonlanması için, kayanın elektrik bozulması (ayrıca elektro-hipdraulic veya nab-power fracturing) iyibore'daki elektrotlardan hızlı, yüksek gerilim deşarjı uygulanır.

  • Hemen hemen hiçbir su veya kimyasal kullanım yok.
  • Kontrol edilebilir, düşük sismik enerji ile tekrarlanabilir (yalnızcamikrosemic olaylar).
  • Karmaşık, çok yönlü kırık ağları yaratma becerisi, çünkü şok dalgası yayılımları izotropiktir.
  • Çok zor, mekanik delme ve fracturing yavaş olduğu çok sert kayalarda kullanılabilirlik.

İsveç firması NovaTech, Lund Üniversitesi'nde Geotermal Mühendislik Grubu ile işbirliği içinde, sığ granit testinde iyi deneylerde saha test etti. Sonuçlar, energials'ta karşılaştırılabilir artış gösterdi, ancak su hacimleri ile% 99 oranında azaltıldı. Bu teknoloji özellikle de derin jeotermal için çekicidir, çünkü elektrotlar küçüktülendirilmiş ve pompalanmış küvete dağıtılır ve büyük yüzey pompalarına ihtiyaç duymaya devam eder.

Yenilikçi Tekniklerin Karşılaştırmalı Faydaları

Her tekniğin benzersiz özellikleri olsa da, geleneksel hidrolik fracturing üzerinde ortak avantajları paylaşıyorlar:

  • [FONT:0]Drastically su tüketimini azalttı [Dönetici: termal, kimyasal, mikrobiyal ve elektrik yöntemleri, Amerikan Batı veya Doğu Afrika gibi kuraklık yanlısı bölgeler için% 50 daha az su, kritik.
  • [FONT=0) Düşük sismiklik[[Dönetici: 1) Yüksek basınçlı çekme başarısızlığından kaçınmak için, bu yöntemler çok daha küçük mikrozmizm olayları yaratır, halk kabul ve uyum geliştirir.
  • [FONT:0)Better rezervuar geometrisi[[Dönetici: termal ve kimyasal yöntemler, zaman içinde büyüyen, tek bir planlı kırılma yerine, ısı değişimi yapabilen tek bir parçadan daha yoğun bir kırılma sağlar.
  • [FONT:0)Prodüklenmiş kimyasal ayak izi[[Dönetici: 9))[FONT:0)Dedüklenen kimyasal ayak izi[[[Dönetici: birçok yenilikçi teknik, iyi huylu veya biyodegradlanabilir reaktif reaktifler kullanıyor veya hiç kimse.
  • [FONT:0)Enhanced termal çizdown[[DÜT:1): daha fazla üniformalı kırılma ağları daha verimli ısı çıkarma ve daha uzun ekonomik proje hayatına yol açıyor.
  • [FONT:0] Düşük operasyonel maliyetler[DÜDÜT:1): daha küçük hacim tedavileri pompalanan maliyet, su kaynağı ve tasarruf masraflarını azaltır. Uzun vadede, bu tasarruflar fosil yakıtlarla derin jeotermal projelerde maliyetle rekabet edebilir.

Meydanlar ve Mitigations

Yenilikçi iyi uyarı engelsiz değildir. Anahtar zorluklar şunları içerir:

  • [FONT:0]Temperyatür sınırları[[Dönetici: 5,3'ün üzerinde birçok kimyasal ve mikrobiyo kolonileri 2-5C'nin üzerinde bozuluyor; ancak yeni termofilik mikroplar ve yüksek sıcaklık chelating ajanları bu sınırları zorluyor.
  • [FONT=0]Fracture uzunluğu[[DÜDÜT:1): termal ve kimyasal kırıklar baskı ve sıcaklık equilibrate olarak zaman içinde kapanabilir. geçici kompantlar veya mineral yağış kullanımı iletkenliği koruyabilir.
  • [FONT:0) Heterogeneous rezervuar cevabı[DÜT:1): değişken rock mineraloji ve stres alanları zor tahminler yapabilir; entegre modelleme ve gerçek zamanlı mikrosemizmsel izleme önemlidir.
  • [FONT:0]Scale-up ve güvenilirlik[Dönetici: Birçok teknik pilot veya gösteri aşamasında kalır. Operasyonel jeotermal bitkilerde (örneğin, Newberry Volcano, Oregon; Soultz-sous-Forêts, Fransa) boşlukları kapatır.

Future Outlook - Multi-Stimulus Toolkit

Derin jeotermal iyi uyarı uyarımların geleceği tek bir "silver mermi" değil, bir düktörel yaklaşım için kullanılabilirlik sağlar.En yakın zamanda, yakın zamanda gelişmiş enerjilerde ısıtılabilirliği, orta saha permeability için kimyasal ve yanmalı hear uyarıları, doğal kırık ağlara bağlanmak için.

Dünya yarışları karbonatlanmak, derin jeotermal enerji – bu yenilikçi iyi uyarı teknikleri tarafından etkinleştirilir – temiz, sabit ve yaygın olarak dağıtılmış bir kaynaktır.Köpek, kimyasal, biyolojik ve elektrik uyarıları, bir jeolojik piyangonun bir zamanlar bir mühendisliğe dönüştüğüne dönüşür. Önümüzdeki on yıl boyunca bu teknolojileri test sitelerinden ticari projelere taşınır, temel olarak küresel enerji karışımında jeotermal rolünü değiştirir.