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  • 等離子體鉆井技術引入地熱能開發

    時間:2022-06-06 16:07 來源:《石油與裝備》 作者:編譯 周頡
    GA Drilling成立于2008年,正在開發基于等離子體的工具,以實現比傳統鉆頭技術快約3倍的鉆井速度。
     
    圖1 等離子體技術顯示了在測試中巖石樣品的崩解。來源:GA鉆探
     
    全球鉆井承包商Nabors Industries宣布,已向名為“plasmabit”鉆井工具的新興技術開發商投資800萬美元。
     
    新的投資意味著洛伐克的GA鉆井公司已經籌集超過2000萬美元將該工具進行現場試驗和商業化。據說這種工具可以通過將堅硬的巖石變成塵埃來使地熱井達到地表以下5英里的深度。
     
    兩家公司在聯合聲明中指出,他們的部分目標是將歐洲開發的技術引入美國新興的地熱市場??偛课挥谛菟诡D的鉆井承包商與其他三家地熱技術公司Geo-X Energy、SAGE Geosystems和Quaise Inc .建立了合作伙伴關系,幾個月后,GA鉆井公司獲得了投資。
     
    “鑒于未來幾十年全球能源消費預計將大幅增長,世界將要求可持續能源供應的更快增長。我相信,地熱能將是清潔能源生產必要增長的關鍵貢獻者,”納伯斯首席執行官安東尼·佩特雷洛在一份聲明中說。
     
    隨著消費者和投資者呼吁使用更清潔的能源,地熱技術正成為油氣投資組合中一個更大的組成部分,因為它能夠將熱水或蒸汽輸送到地面,用于旋轉渦輪機或為住宅和建筑供暖。然而,到目前為止,地熱能項目最大的缺點是:最佳鉆井位置數量有限,而且開發超深熱儲層的成本歷來很高。通過開發低成本的鉆探更深的方法,這些公司希望能夠大大擴展地熱項目的地理范圍。
     
    “目前的協議將使我們能夠更快地完成等離子技術開發的最后階段,利用協同效應將這種革命性的鉆井工具集成到鉆機系統中。”GA 鉆井創始人兼首席執行官伊戈爾·科奇在聲明中表示:“通過此次合作,我們在實現‘任何地方都能獲得地熱’的承諾又邁出了一大步。”
     
    等離子體鉆井技術
     
    在SPE 2021年12月發表的一篇技術論文中,GA 鉆井的作者將等離子體鉆頭描述為一種脈沖等離子體鉆井技術,它不會融化或蒸發巖石,而是“允許熱機械破巖”,使用“非常短的高頻高能脈沖,突然提高巖石表面溫度,從而使其表面崩解。”
     
    該文概述了測試和驗證系統關鍵組件的工作,包括由“堅固的臍帶纜”組成的傳輸管線,將電力、等離子體介質和流體輸送到工具中。GA鉆井公司還建議使用連續油管裝置代替傳統鉆機。
     
    實驗室測試表明,該工具本身依靠電弧和化學輔助等離子脈沖,可以分解大多數地熱井的典型目標堅硬的晶體巖石。
     
    在實際應用中,GA鉆井公司解釋稱,常規鉆井技術仍然需要鉆穿沉積巖層。這是因為在這些較軟的巖層中,常規鉆井系統能夠獲得更有競爭力的鉆速。

    圖2 GA鉆井公司提出的等離子體鉆井系統的關鍵部件和作業布局。來源:GA鉆探
     
    當井筒到達較硬的結晶巖或基底巖如花崗巖、石英巖和片麻巖時,等離子體工具有望發揮作用。
     
    GA鉆井將plasmabi鉆頭的預估性能與一種牙輪鉆頭的實際性能進行了對比,以證明該技術的潛力。
     
    正在進行的項目目標是在地表以下20,000英尺處發現的熱巖層,在最近鉆探的井眼最深處,牙輪鉆頭的平均速度約為7.7英尺/小時。在相同的條件下,GA鉆井表示,其對plasmabi的基本估計是鉆速超過23英尺/小時。
     
    開發商表示,通過使用仍在開發中的連續油管鉆頭技術,鉆井人員將受益于從井筒中移除破碎巖石碎片的連續循環。
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