Plán napájania sopky získava americkú energiu

Anonim

Plán napájania sopky získava americkú energiu

prostredie

Brian Dodson

31. október 2012

13 obrázkov

Plán na využitie tepelnej energie Newberry Volcano prebieha (Foto: Joshua Schreiner)

Po úspešnom rokovaní s náročnými regulačnými svahmi US Bureau of Land Management, US Forest Service, US Department of Energy a mnohých štátnych agentúr v Oregone je demonštračný projekt Newberry Enhanced Geothermal Systems (EGS) v procese vytvárania nová geotermálna nádrž v centrálnom Oregone. Jadro novej nádrže je 3, 2 km hlboko vŕtané asi štyri míle (6, 3 km) od centra Newberry Volcano. Hornina obklopujúca vrtný vrt dosahuje teploty rádovo 315 ° C a je takmer nepriepustná pre vodu. To sa však má zmeniť.

Newberry Volcano je jednou z najväčších a najmladších sopiek v Spojených štátoch. Po poslednom výbuchu asi pred 1300 rokmi tvoria viac ako 400 jednotlivých vulkanických vetracie otvory, ktoré v kombinácii tvoria širokú horninovú podobu nazývanú štítová sopka. Demonštračná geotermálna nádrž v oblasti Newberry EGS sa vytvára vo vysokoteplotnej hlbokej lávovej báze sopky sopky.

Demonštračný projekt spoločnosti Newberry EGS sa nachádza v blízkosti hraníc národného vulkanického pamiatka Newberry

Demonštrácia spoločnosti Newberry EGS je najväčším projektom, ktorý doposiaľ financoval program DOE pre geotermálne technológie. Spoločnosť DOE poskytla na projekt viac ako 20 miliónov USD, čo zodpovedá partnerstvu medzi AltaRock Energy a Davenport Newberry.

Umelecký dojem z elektrickej elektrárne EGS. Studená voda sa čerpá po ľavej studni, zohrieva sa v horúcich horných fraktúrach nádrže a potom sa vráti na povrch výrobnými studňami na zásobovanie elektrárne (obrázok: DOE)

Cieľom EGS je vyrábať elektrickú energiu získavaním energie z tepla zeme. Na dosiahnutie tohto cieľa sa vytvorí podpovrchový systém zlomenín v horúcej nepriepustnej hornine a voda, ktorá sa čerpá z povrchu, cirkuluje prostredníctvom týchto zlomenín a vráti sa na povrch ako zdroj energie pre geotermálnu elektráreň.

Východiskovým bodom pre vytvorenie novej geotermálnej nádrže je hlboká studňa do horúcej, suchej horniny. NWG 55-29, vyvŕtaná spoločnosťou Davenport Newberry v roku 2008, je vhodná ako základ pre geotermálnu nádrž. Je to 1060 m (3066 m) hlboko do horúcej horniny s veľmi nízkou priepustnosťou pre vodu.

Pretrvávajúce trhliny v hlbokej hornine sa rozširujú hydroshearing. Pôvodná, v podstate uzavretá trhlina sa objaví vľavo. V strede sa trhlina otvára tlakom vody, po čom sa tváre po dĺžke trhliny trochu kĺžu. Keď sa voda odstráni, tváre trhlín už nezodpovedajú, takže trhlina zostáva priepustná pre tok vody

Vytvorenie nádrže EGS vyžaduje zlepšenie prirodzenej priepustnosti horúcej horniny v hĺbke. Proces zvolený projektom Newberry EGS sa nazýva stimulácia, pri ktorej sa prirodzená priepustnosť hlbokých hornin zlepšuje tým, že sa v existujúcich trhlinách vytvárajú malé úseky, čo otvára sieť malých trhlín, ktoré sa už nachádzajú v hornine. Tento proces hydromasáže sa výrazne líši od hydraulického lomu používaného pri rekuperácii ropy a plynu - na otvorenie existujúcich trhlín je použitý dostatočný tlak (približne 1600 psi alebo 10, 9 MPa), ale nie dostatočne dostatočne (viac ako 5000 psi alebo 34 MPa) na vytvorenie nové trhliny. Navyše, hydroshearing používa iba vodu: chemické prísady používané pri frakcii nie sú potrebné.

NWG 55-29 má studňovú skriňu do hĺbky 1970 m, po ktorej je studňa otvorená pre okolitú skalu. Táto štruktúra je dôležitá pre tvorbu účinnej geotermálnej nádrže. Ak sa časť siete prasklín vytvorí v príliš plytkej hĺbke, okolitá hornina bude studená a výrobné studne prinesú zmes horúcej a studenej vody, čo povedie k menej efektívnemu získavaniu energie a zložitejším návrhom elektrární, ktoré sú schopné pracovať pri nižších teplotách. S puzdrom sa vytvoria zlomové siete pre NWG 55-29 len pod najnižším bodom puzdra v hĺbke, kde je okolitá hornina skutočne veľmi horúca.

Pri vytváraní veľmi hlbokej geotermálnej nádrže sa vyskytuje problém. Je potrebný menší tlak na rozšírenie trhlín v hĺbke 7 000 stôp (2134 m), ako je tomu u 10 000 stôp (3 048 m), vzhľadom na dodatočnú hmotnosť krycej horniny. Podľa toho, čím viac vyčerpáte tlak, tým viac otvoríte trhaciu sieť na 7000 stôp, ale nikdy nebudete otvárať podstatne hlbšie trhliny - sieť 7000 nožných trhlín pôsobí ako tlakový poistný ventil, ktorý chráni hlbšiu skalu.

Projekt Newberry EGS bude zahŕňať tri štádiá stimulácie alebo rozširovanie siete v rôznych hĺbkach, aby efektívne využili silu horúcej vulkanickej skaly

Spoločnosť AltaRock vyvinula pre tento problém chytré riešenie. Izolované tepelne rozložiteľné izolačné materiály (TZIM) predstavujú dôležitý technologický pokrok vo vývoji EGS. TZIM je biologicky odbúrateľný, netoxický gélovitý materiál. Pri zmiešaní s vodou, ktorá sa vstrekuje do dobrej konverzie, sa počas procesu hydrosývania zmení na geotermálnu nádrž, materiál TZIM utesní novo expandovanú trhlinu, keď sa voda odstráni. V okolí vrtu je vytvorený štít, takže do zásobníka môžu byť pridané hlbšie siete zlomenín. Po vytvorení požadovaných zlomových sietí sa tesnenie biodegraduje, aby sa otvorili trhliny v novej nádrži. Simulačné štúdie naznačujú, že séria troch zlomových sietí bude vhodná pre projekt Newberry EGS.

18. októbra čerpalo čerpacie zariadenie a vnútri NWG 55-29 bol vytvorený tlak vody 1600 psi (10, 9 MPa). Diagnostika (rýchlosť čerpania, mikroseizmické detektory atď.) Naznačila, že začalo hydroshearing a rozšírenie siete prasklín v horúcej hornine. Neočakávaná noc mrazivého počasia 20. októbra poškodila niektoré pomocné zariadenia, čo viedlo k dočasnému odstaveniu operácií. AltaRock dúfa, že bude pokračovať v testovaní stimulačného procesu neskôr tento týždeň. Nasledujúce video poskytuje veľmi dobrý (ak mierne zdĺhavý) popis projektu.

Zdroj: AltaRock Energy

Týchto 17 modrých tankov má viac ako 300 000 galónov vody, ktoré dodávajú stimulačné čerpadlá

Dvojité jazerá v Newberry Caldera

Časť obrazu borekcie studne NWG 55-29, ktorá ukazuje veľké množstvo zlomenín na stenách vrtu

Vrtacínový seizmometer je pripravený na vloženie do hlbokej jamky

Fotografie z demonštračnej stránky spoločnosti Newberry EGS

Pretrvávajúce trhliny v hlbokej hornine sa rozširujú hydroshearing. Pôvodná, v podstate uzavretá trhlina sa objaví vľavo. V strede sa trhlina otvára tlakom vody, po čom sa tváre po dĺžke trhliny trochu kĺžu. Keď sa voda odstráni, tváre trhlín už nezodpovedajú, takže trhlina zostáva priepustná pre tok vody

Projekt Newberry EGS bude zahŕňať tri štádiá stimulácie alebo rozširovanie siete v rôznych hĺbkach, aby efektívne využili silu horúcej vulkanickej skaly

Demonštračný projekt spoločnosti Newberry EGS sa nachádza v blízkosti hraníc národného vulkanického pamiatka Newberry

Riadiaca miestnosť pre čerpaciu stanicu spoločnosti Newberry EGS

Jedno z dvoch stimulačných čerpadiel, ktoré teraz napájajú hydroshearing proces v NWG 55-29

NWG 55-29 bolo v roku 2008 vyvŕtané

Umelecký dojem z elektrickej elektrárne EGS. Studená voda sa čerpá po ľavej studni, zohrieva sa v horúcich horných fraktúrach nádrže a potom sa vráti na povrch výrobnými studňami na zásobovanie elektrárne (obrázok: DOE)

Plán na využitie tepelnej energie Newberry Volcano prebieha (Foto: Joshua Schreiner)