油井の故障を軽減する方法

EU Horizo​​n 2020 が資金提供した GeConnect プロジェクトは、高温環境における地熱井のダウンホール建設の信頼性を高めることを目的としています。

電気のコージェネレーションと地域暖房システムのための地熱井の設置と掘削のコストは、多くの場合、エネルギー生産の総投資コストの約 40 ～ 50% です。 坑井の掘削コストが高いため、地熱発電所の確固たるビジネスケースを生み出すには、高い生産能力と寿命が必要です。

研究によると、高温の地熱井で最も発生する破壊メカニズムは、制約された熱膨張による坑井内のケーシングストリングの機械的過負荷であり、ケーシングの崩壊や引張破壊を引き起こす可能性があります。 さらに、中エンタルピーの地熱井の場合、掘削、完成、運転、停止段階で摂氏 100 度を超える温度と圧力のサイクルが、セメントで固められたアニュラスの完全性を著しく劣化させる可能性があることが知られています。

新しいフレキシブルカップリングのコンセプトは、生産中および閉鎖中の地熱ケーシングストリングのこのような軸方向の熱膨張を補償することです。 このコンセプトは、Horizo​​n 2020 EU が資金提供する研究プロジェクト GeoWell および DEEPEGS の枠組みの中で設計され、プロトタイプが製造されており、すでに 2 件の特許を取得しています。 プロトタイプの機能性がテストされました。フルサイズ 9 個のプロトタイプが合計 8 個ありました。 そして13？ ケーシングの直径は 2 つのサードパーティ研究所で測定されました。 摺動機能と摺動再現性を試験しました。 構造強度は、極限引張強度を測定することによってテストされました。

現在進行中の GEOTHERMICA プロジェクト GeConnect の目的は、このコンセプトを現実的な運用シナリオに一歩近づけることです。 フレキシブルカップリングの実物大のプロトタイプ（図、下記を参照）は、実際の動作条件でテストされるだけでなく、制御された方法でのシャットダウンや、動作中の緊急時に実行できる焼き入れもテストされます。 新しいフレキシブルカップリングと合わせて、中程度の温度（<100℃）から高温（約300℃）までの熱サイクル負荷をシミュレートすることにより、セメントシースの完全性とセメントと金属の境界が評価されます。 このために、9 5/8 インチのフレキシブル カップリングが 12 m のケーシング パイプに取り付けられ、13 3/8 インチの外側ケーシングにセメント固定されます。 稼働中の高温井からの地熱蒸気は、9 5/8 インチのケーシングを通してフラッシュされ、ダウンホールの状態に近似します。 次のテスト手順が計画されています。

このセットアップには、動作原理とセメント固定された環の完全性を監視および検証するための最先端の電気および光ファイバー感知装置が装備されます。 新しいフレキシブルカップリングの使用に関連する可能性のある影響とリスクは、表面試験の構造モデリング、フレキシブルカップリングを備えた地熱井の構造モデリング、および定量的リスク評価分析の実行によって評価されます。

構造解析は、フレキシブル接続の性能を評価し、新しいフレキシブルカップリングの導入によってケーシング内の熱軸応力とひずみを低減することによる坑井の完全性に対する利点を実証するために使用されます。

ÍSOR、TNO、GFZ、Landsvirkjun、HS Orka、ON Power のパートナーは、2020 年 10 月にアイスランドで予定されているフィールドテストを楽しみにしています。

出典: 電子メールで送信、GeConnect プロジェクト Web サイト