Drilling and Well Completion Technology Developments for Tapping Supercritical Geothermal Resources

Kruszewski, Michał

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Drilling and Well Completion Technology Developments for Tapping Supercritical Geothermal Resources

Autorzy

Kruszewski Michał

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

https://www.sitpnig.pl/archiwum-wnig

Identyfikatory

Warianty tytułu

Rozwój technologii wiercenia oraz konstrukcji otworów w celu pozyskiwania zasobów nadkrytycznych wód geotermalnych

Języki publikacji

Abstrakty

Supercritical geothermal resources located close to the brittle-ductile transition zone have been proven to exist at drillable depths. This was demonstrated by several deep geothermal drilling campaigns throughout the years, starting in the late 1970s. The interest in exploring supercritical resources is strong, as it was revealed that one such well might significantly increase the production output and simultaneously decrease the need for drilling operations within a particular geothermal field. Deep drilling projects exploring supercritical resources such as these carried out in Iceland, Italy or Japan, where temperatures went significantly above the critical point and hostile geothermal fluids were produced, faced a variety of challenges during drilling operations and fluid production. This research presents an extensive literature search on the recent technology developments in regard to the drilling and well completion technology within different high-enthalpy geothermal fields around the world, experiencing downhole temperatures greater than the critical point of pure water.

Nadkrytyczne zasoby geotermalne zlokalizowane w pobliżu strefy krucho-krystalicznej okazały się istnieć na głębokościach, które mogą być odwiercone dostępną technologią wiertniczą. Dowodem na to, jest szereg geotermalnych kampanii wiertniczych w ciagu ostatnich lat, począwszy od końca lat siedemdziesiątych. Obecnie, zainteresowanie zasobami nadkrytycznymi jest duże, gdyż wykazano, że jeden z takich odwiertów może znacząco zwiększyć wydobycie wód geotermalnych, a jednocześnie zmniejszyć zapotrzebowanie na wiercenie w obrębie pola geotermalnego. Projekty głębokich wierceń, w ramach których badano zasoby nadkrytyczne, takie jak te prowadzone na Islandii, we Włoszech czy w Japonii, gdzie temperatury znacznie przekroczyły punkt krytyczny i gdzie produkowano korozyjne płyny geotermalne, napotykały szereg znaczących problemów. Przedstawione tutaj badania stanowią obszerną analizę najnowszych osiągnięć technologicznych w zakresie technologii wiercenia oraz orurowania i zacementowania otworów w polach geotermalnych o wysokiej entalpii, w których temperatura przekroczyła krytyczny punkt wody.

Słowa kluczowe

geothermics geothermal resources geothermal wells geothermal boreholes geothermal drilling

geotermia zasoby geotermalne odwierty geotermalne otwory geotermalne wiercenia geotermalne

Wydawca

Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego

Czasopismo

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

Rocznik

2019

Tom

R. 22, Nr 3 (245)

Strony

9--14

Opis fizyczny

Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Kruszewski Michał

International Geothermal Centre (GZB), Bochum, Germany

Bibliografia

1. API Task Group on Cements for Geothermal Wells. API Work Group reports field tests of geothermal cements. Oil Gas J. 1985; Feb, ll:93-7.
2. Ásmundsson R, Pezard P, Sanjuan B, Henninges J, Deltombe J-L, Halladay N, Lebert F, Gadalia A, Millot R, Gibert B, Violay M, Reinsch T, Naisse J-M, Massiot C, Azaïs P, Mainprice D, Karytsas C, Johnston C. High temperature instruments and methods developed for supercritical geothermal reservoir characterization and exploitation - The HiTI project. Geothermics. 2014; 49:90-8.
3. Bertani R, Büsing H, Buske S, Dini A, Hjelstuen M, Luchini M, Manzella A, Nybo R, Rabbel W, Serniotti L. The first results of the Descramble project. In: Proceedings, 43rd workshop on geothermal reservoir engineering, Stanford University, Stanford, California, February 2018.
4. Böðvarsson G. Physical characteristics of natural heat resources in Iceland. Jökull. 1961. p. 29-38.
5. Chatterjee K, Dick A, Macpherson J. High temperature 300 °C directional drilling system, including drill bit, steerable motor and drilling fluid, for enhanced geothermal systems. U.S. Department of Energy, Energy Efficiency & Renewable Energy, Final Scientific/Technical Report DOE-BHI - 0002782, 2015, USA; 2015.
6. Diez H, Flores M, Ramirez M, Tovar R, Rosales C, Solano F, Sandoval F. Neutralization of acid fluids from well H-43 (superheated steam), Los Humeros geothermal field, Mexico. In: Proceedings world geothermal congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
7. Friðleifsson GÓ, Armannsson H, Gudmundsson A, Arnason K, Mortensen AK, Palsson B, Einarsson GM. Site selection for the well IDDP-1 at Krafla. Geothermics. 2014a; 49:9-15.
8. Friðleifsson GÓ, Blischke A, Kristjánsson RB, Richter B, Einarsson MG, Jónasson H, Franzson H, Sigurðsson Ó, Danielsen EP, Jónsson SS, Thordarson S, Þórhallsson S, Harðardóttir V, Egilson Þ. Well report RN-17 & RN-17ST, ÍSOR-2005/007, ISBN 9979-780-26-6, July 2005.
9. Friðleifsson GÓ, Elders WA, Albertsson A. The concept of the Iceland Deep Drilling Project. Geothermics. 2014b; 49:2-8.
10. Friðleifsson GÓ, Elders WA, Zierenberg RA, Stefánsson A, Fowler APG, Weisenberger TB, Harðarson BS, Mesfin KG. The Iceland Deep Drilling Project 4.5 km deep well, IDDP-2, in the sea-water recharged Reykjanes geothermal field in SW Iceland has successful reached its supercritical target. Sci Drill. 2017; 23:1-12.
11. Friðleifsson GÓ, Elders WA. Successful drilling for supercritical geothermal resources at Reykjanes SW Iceland. Transactions of Geothermal Resources Council. 2017; 41:1095-106.
12. Kaldal GS, Jónsson ÞM, Pálsson H, Karlsdóttir SN. Structural analysis of casings in high temperature geothermal wells in Iceland. In: Proceedings of world geothermal congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
13. Kaldal GS, Þorbjörnsson OI. Thermal expansion of casings in geothermal wells and possible mitigation of resultant axial strain. In: European geothermal congress 2016, Strasbourg, France, 19-24 Sept 2016.
14. Karlsson T. Casing design for high temperature geothermal wells. Transactions of Geothermal Resources Council. 1978; 2:355-8.
15. Kosinowski C, Teodoriu C. Study of class G cement fatigue using experimental investigations. In: EAGE European unconventional resources conference and exhibition held in Vienna, Austria, 20-22 March 2012.
16. New Zealand Standard: code of practice for deep geothermal wells from 1991 (NZS 2403:1991) and recent update from 2015 (NZS 2403:2015)
17. Otte C, Pye DS, Stefanides NJ. The applicability of geothermal drilling experience to super-deep drilling. In: Fuchs K, Kozlovsky YA, Krivtsov AI, Zoback MD, editors. Superdeep continental drilling and deep geophysical sounding. Exploration of the deep continental crust. Berlin: Springer; 1990.
18. Pallotta D., Martini R., Drilling activities and lessons learnt, DESCRAMBLE Final Conference, Pisa, Italy, March 2018.
19. Philippacopoulos A, Berndt M. Structural analysis of geothermal well cements. Geothermics. 2002; 31:657-76.
20. Stefánsson A, Duerholt R, Schroder J, Macpherson J, Hohl C, Thomas Kruspe T, Eriksen TJ. A 300 °C directional drilling system, Society of Petroleum Engineers. In: IADC/SPE drilling conference and exhibition, 6-8 March, Fort Worth, Texas, USA, 2018.
21. Stefánsson A, Gílason T, Sigurdsson Ó, Friðleifsson GÓ. The drilling of the RN15/IDDP-2 research well at Reykjanes SW Iceland. Trans Geotherm Council. 2017; 41:512-20.
22. Teodoriu C. Why and when does casing fail in geothermal wells: a surprising question? In: Proceedings world geothermal congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
23. Þorbjörnsson OI, Karlsdottir NS, Einarsson A, Ragnarsdottir RK. Materials for geothermal steam utilization at higher temperatures and pressures. In: Proceedings world geothermal congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
24. Þórhallsson S, Bjarni Palsson B, Hólmgeirsson S, Ingason K, Matthíasson M, Bóasson HA, Sverrisson H. Well design and drilling plans of the Iceland Deep Drilling Project (IDDP). In: Proceedings world geothermal congress 2010 Bali, Indonesia, 25-29 April 2010.
25. Þórhallsson S, Matthíasson M, Gíslason T, Ingason K, Pálsson B, Friðleifsson GÓ. IDDP feasibility report, Iceland Deep Drilling Project, PART II Drilling Technology. 2003.
26. Þórhallsson S, Palsson B, Holmgeirsson S, Ingason K, Matthiasson M, Boasson HA, Sverrisson H. Well design for the Iceland Deep Drilling Project (IDDP). Geothermics. 2014; 49:16-22.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-8bc28a5d-9a6b-431d-934f-fb27d5a31225