Методы смягчения последствий отказов скважин в условиях высоких

Проект GeConnect, финансируемый ЕС Horizon 2020, направлен на повышение надежности внутрискважинного строительства геотермальных скважин в условиях высоких температур.

Стоимость размещения и бурения геотермальных скважин для совместного производства электроэнергии и системы централизованного теплоснабжения часто составляет около 40-50% от общей инвестиционной стоимости производства энергии. Высокая стоимость бурения скважин требует высокой производственной мощности и долговечности для создания надежного экономического обоснования для геотермальной электростанции.

Исследования показали, что наиболее часто встречающимся механизмом разрушения высокотемпературных геотермальных скважин является механическая перегрузка обсадной колонны в скважине из-за ограниченного теплового расширения, которое может привести к разрушению или разрушению обсадной колонны при растяжении. Кроме того, известно, что для геотермальных скважин средней энтальпии циклы температуры и давления выше 100 градусов Цельсия во время бурения и заканчивания, эксплуатации и остановки могут серьезно ухудшить целостность зацементированного затрубного пространства.

Концепция новых гибких муфт призвана компенсировать такое осевое тепловое расширение геотермальных обсадных колонн во время добычи и закрытия скважины. Концепция была разработана и изготовлены прототипы в рамках исследовательских проектов Horizon 2020 GeoWell и DEEPEGS, финансируемых ЕС, и уже получены два патента. Прототипы проверялись на работоспособность, всего 8 прототипов в натуральную величину 9? и 13? диаметр обсадной колонны в двух сторонних лабораториях. Были проверены функция скольжения и повторяемость скольжения. Структурную прочность проверяли путем определения предела прочности на разрыв.

В рамках текущего проекта GEOTHERMICA GeConnect цель состоит в том, чтобы приблизить эту концепцию на шаг ближе к реалистичному сценарию эксплуатации. Полномасштабный прототип (рисунок см. ниже) гибкой муфты будет испытан в реальных условиях эксплуатации, а также будет подвергнут контролируемому останову и закалке, которая может быть выполнена в аварийном режиме в эксплуатации. Вместе с новой гибкой муфтой целостность цементной оболочки и границы цемент-металл будет оцениваться путем моделирования термоциклических нагрузок при температурах от умеренных (<100 градусов C) до высоких (~300 градусов C). Для этого гибкая муфта диаметром 9 5/8 дюйма будет прикреплена к обсадной трубе длиной 12 м и зацементирована во внешнюю обсадную трубу диаметром 13 3/8 дюйма. Геотермальный пар из работающей высокотемпературной скважины будет продуваться через обсадную колонну диаметром 9 5/8 дюйма для приближения к скважинным условиям. Планируется следующая процедура тестирования:

Установка будет оснащена новейшими электрическими и оптоволоконными датчиками для мониторинга и проверки принципа работы, а также целостности цементированного затрубного пространства. Возможные последствия и риски, связанные с использованием новых гибких муфт, будут оцениваться посредством структурного моделирования испытаний на поверхности, структурного моделирования геотермальной скважины, оборудованной гибкими муфтами, а также путем проведения количественного анализа оценки рисков.

Структурный анализ будет использоваться для оценки характеристик гибких соединений и демонстрации преимуществ для целостности скважины от снижения термического осевого напряжения и деформации в обсадных колоннах за счет внедрения новой гибкой муфты.

Партнеры из ÍSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka и ON Power с нетерпением ждут запланированных полевых испытаний в Исландии в октябре 2020 года.

Источник: отправлено по электронной почте, сайт проекта GeConnect.