Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania nad podwyższeniem odporności płuczek wiertniczych z uwagi na niekorzystne warunki złożowe podczas wierceń geotermalnych

Jasiński Bartłomiej, Uliasz Małgorzata, Zima Grzegorz, Błaż Sławomir

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 4

274--287

PL

Udostępnianie złóż geotermalnych wiąże się z wysokimi wymogami stawianymi stosowanym płuczkom wiertniczym. Trudności podczas wiercenia wynikają głównie z podwyższonej temperatury i ciśnienia oraz czynników związanych ze składem mineralogicznym przewiercanych warstw oraz dopływających wód. W warunkach podwyższonej temperatury dochodzi do obniżenia wartości parametrów reologicznych i do wzrostu filtracji płuczki wiertniczej. Dzieje się tak na skutek zmian fizycznych zachodzących w płuczce pod wpływem temperatury lub pod wpływem degradacji polimerów odpowiedzialnych za nadawanie płuczce odpowiednich parametrów reologicznych i za ograniczanie filtracji. W pierwszym przypadku jest to proces odwracalny, natomiast w przypadku degradacji polimeru konieczna jest ciągła obróbka płuczki przez dodanie kolejnych porcji polimeru. Z degradacją polimeru mamy do czynienia szczególnie w przypadku równoczesnego występowania podwyższonej temperatury i skażeń jonami dwuwartościowymi (Ca2+ i Mg2+). Dobra stabilność termiczna płuczki zależy głównie od rodzaju i stężenia stosowanych do jej sporządzenia środków chemicznych charakteryzujących się zwiększoną odpornością termiczną. Artykuł przedstawia wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem środków takich jak: poli(kwas 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowy) (AMPS), sole mrówczanowe oraz nanocząsteczki węgla (nanorurki i tlenek grafenu). Przeprowadzono badania wpływu tych środków na podstawowe parametry płuczek wiertniczych, czyli na: parametry reologiczno-strukturalne, filtrację, pH. Następnie próbki płuczek zmodyfikowanych poprzez zastosowanie dodatku wyselekcjonowanych środków były poddawane oddziaływaniu temperatury 130°C przez 24 godziny w obecności jonów Ca2+ oraz Mg2+. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano oceny skuteczności działania poszczególnych środków oraz wytypowano skład płuczki najlepiej spełniający wymogi zastosowania do wierceń geotermalnych.

EN

Drilling in geothermal reservoirs is associated with high requirements for the used drilling muds. Difficulties during drilling are mainly caused by the increased temperature and pressure as well as factors related to the mineralogical composition of the drilled layers and inflowing waters. In conditions of higher temperature there is a reduction in value of rheological parameters and increase in filtration of drilling muds. It happens as a result of physical changes taking place in the drilling mud due to temperature or the degradation of polymers responsible for giving the drilling mud appropriate rheological parameters and limiting filtration. In the first case, it is a reversible process, while in the case of polymer degradation, it is necessary to continuously treat the drilling mud by adding successive portions of polymer. Polymers degradation takes place especially in the case of simultaneous occurrence of increased temperature and contamination with divalent ions (Ca2+ and Mg2+). Good thermal stability of the drilling mud depends mainly on the type and concentration of chemicals used for its preparation, characterized by increased thermal resistance. The article presents the results of research based on the basis of measures such as: poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) (AMPS), formate salts and carbon nanoparticles (nanotubes and graphene oxide). Examinations included the influence of these agents on the parameters of drilling fluids, such as: rheological and structural parameters, filtration, and pH. Then, samples of drilling mud modified by the addition of selected agents were heated to the temperature of 130°C for 24 hours in the presence of Ca2+ and Mg2+ ions. On the basis of obtained results, the effectiveness of individual agents was assessed and the drilling mud composition best suited to the requirements of geothermal drilling was selected.

2

Analiza możliwości podwyższenia stabilności termicznej płuczek wiertniczych poprzez dobór środków chemicznych

Jasiński Bartłomiej

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 3

152--163

PL

Wiercenie otworów o znacznej głębokości lub w celu udostępniania wód termalnych stawia coraz wyższe wymagania wobec właściwości stosowanych płuczek wiertniczych. Z uwagi na bardzo wysoką temperaturę utrzymywanie w czasie wiercenia odpowiedniej reologii płuczki może okazać się trudne, szczególnie w przypadku występowania dopływu wysokozmineralizowych solanek. Odziaływanie wysokiej temperatury powoduje znaczne obniżenie efektywności działania większości stosowanych obecnie w technologii płuczkowej środków polimerowych, w skrajnych przypadkach powodując całkowite i nieodwracalne zniszczenie ich struktury. Najbardziej narażone są polimery o wiązaniach eterowych, do których zalicza się środki skrobiowe i celulozowe. Na podstawie danych literaturowych można stwierdzić, że niekorzystne cechy tych polimerów mogą być skutecznie kompensowane dodatkami polimerów syntetycznych, np. sulfonowanych. Kolejnym kierunkiem w polepszaniu odporności termicznej płuczek wskazywanym przez literaturę jest wykorzystanie nanocząsteczek węgla: płatków grafenu i nanorurek. W artykule przedstawiono analizę możliwości poprawy stabilności termicznej płuczek wiertniczych poprzez zastosowanie środków chemicznych pozwalających zachować odpowiednie parametry reologiczno-strukturalne i filtrację w zakresie temperatury do 130°C. W toku badań do płuczki polimerowo-potasowej dodawano trzy rodzaje środków chemicznych w różnych stężeniach. Przeprowadzono badania wpływu tych środków na podstawowe parametry technologiczne płuczki wiertniczej. Następnie próbki płuczek zmodyfikowanych poprzez dodatek wyselekcjonowanych środków były poddawane oddziaływaniu temperatury wynoszącej 130°C przez okres 24 godzin. Po tym czasie próbki chłodzono do temperatury 20°C, następnie mierzono ich parametry technologiczne i porównywano z wynikami uzyskanymi przed postarzaniem w wysokiej temperaturze, a na podstawie otrzymanych wyników dokonywano oceny skuteczności działania poszczególnych środków. Spośród przebadanych środków, których działanie miało zabezpieczać płuczkę wiertniczą przed niekorzystnym wpływem wysokiej temperatury, najkorzystniejsze działanie wykazał mrówczan potasu w połączeniu ze środkiem poliAMPS.

EN

Drilling deep holes or drilling to provide access to thermal waters places increasingly high demands on the properties of the drilling muds. Due to the very high temperature, it may be difficult to maintain the appropriate rheology of the drilling fluid during drilling, especially when an inflow of highly mineralized brines occurs. High temperatures significantly reduce the effectiveness of most of the polymeric agents currently used in the drilling muds technology, in extreme cases causing complete and irreversible damage to their structure. Polymers with ether bonds, which include starches and cellulose, are the most vulnerable. Based on the literature data, it can be concluded that the disadvantages of these polymers can be effectively compensated by the addition of synthetic polymers, e.g. sulfonated polymers. Another direction in improving the thermal resistance of drilling muds indicated in the literature is the use of carbon nanoparticles: graphene flakes and nanotubes. The article presents an analysis of the possibilities of improving thermal stability of drilling muds by using chemical agents that allow to maintain appropriate rheological and structural parameters and filtration at temperatures up to 130°C. During the tests, three types of chemicals were added to the polymer-potassium drilling mud at different concentrations. The impact of these modifications on technological parameters of the drilling mud was tested. Then, samples modified by the addition of selected agents were exposed to the temperature of 130°C for a period of 24 hours. After this time, the samples were cooled to 20°C, then their technological parameters were measured and compared with the results obtained before aging at high temperature, and based on the obtained results, the effectiveness of individual agents was assessed. Among the agents tested to protect drilling mud against the adverse effects of high temperature, the most beneficial effect was shown by potassium formate in combination with PoliAMPS.

3

Drilling and Well Completion Technology Developments for Tapping Supercritical Geothermal Resources

Kruszewski Michał

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 3 (245)

9--14

EN

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.

PL

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.

4

Wiercenia geotermalne za wodami w stanie nadkrytycznym, jako szansa na zrewolucjonizowanie światowego rynku energii

Kruszewski M., Wittig V.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2017

|

R. 20, Nr 12 (230)

4--8

PL

Coraz trudniej dostępne oraz kurczące się zasoby złóż paliw kopalnych i ich negatywny wpływ na środowisko naturalne, są przyczyną niegasnącego zainteresowania odnawialnymi źródłami energii. Obecnie jedynie 19 % energii elektrycznej pochodzi z zasobów odnawialnych (tj. energii geotermalnej, wiatrowej, solarnej, wodnej oraz biomasy). Energia geotermalna, która dzisiaj stanowi jedynie mały procent (0.3%) w ogólnoświatowej produkcji energii elektrycznej, ma duże szanse, aby stać się jednym z jej wiodących producentów. Na przeszkodzie w rozwoju energetyki geotermalnej stoi między innymi powolny rozwój technologiczny, duże nakłady finansowe oraz ryzyko inwestycyjne. Jedną z szans na zrewolucjonizowanie globalnego rynku energetycznego jest pozyskiwanie energii z wód w stanie nadkrytycznym (tj. wód o temperaturze większej niż 374°C i ciśnieniem większym niż 221 barów). Konwencjonalny otwór geotermalny wysokich entalpii (tj. z temperaturą równa lub większa niż 200°C na głębokości 1000 m) pozwala obecnie na produkcje od 5 do 7.5 MWe. Otwór eksploatujący wody nadkrytyczne może zwiększyć produkcję energii elektrycznej ponad dziesięciokrotnie, a tym samym zmniejszyć wymaganą liczbę otworów oraz kosztów wiercenia. Ostatnie wiercenia na Islandii oraz we Włoszech pokazały, że możliwe jest dowiercenie się do wód w stanie nadkrytycznym oraz ich potencjalne pozyskiwanie. Obecnie, podobne projekty planuje się między innymi w Meksyku (Los Humeros), Islandii (Krafla oraz Hengill), Japonii (Kakkonda) oraz USA (Newberry). Niniejszy artykuł opisuje technologię, podkreśla problemy oraz obszary potencjalnego rozwoju nadkrytycznych zasobów geotermalnych.

EN

Shrinking and much less accessible fossil fuel resources as well as their negative impact on environment are the main motives for constant development of renewable resources. As for today, renewable energy (i.e. geothermal, wind, solar, water and biomass energy) provides only 19 % to the global electricity generation. Geothermal resources, which currently supply only a small percent (0.3 %), might become the leading electricity producers in very near future. Some of the main obstacles of its development are cumbersome technological progress, high expenses and investment risks. One of the ways to revolutionize global energy market might be exploiting geothermal waters with temperature and pressure conditions below critical point of pure water (i.e. 374°C and 221 bars). Conventional high-temperature geothermal wells (i.e. with temperature equal or higher than 200°C at 1000 m) allow producing at best from 5 up to 7.5 MWe. One supercritical well is able to increase production of conventional systems with factor of 10 and thus decrease amount of wells and drillingcosts. Recent ventures from Iceland and Italy have confirmed that supercritical resources are available at drillable depths and might be potentially exploited. In very near future, projects focused on energy from supercritical geothermal resources are planned in Mexico (Los Humeros), Japan (Kakkonda), Iceland (Krafla and Hengil) and USA (Newberry). Following article describes technology and emphasizes problems and areas of potential development of supercritical geothermal resources.

5

Analysis of drilling and well completion technology for geothermal wells in Poland as a result of a EEA international project in cooperation with Iceland

Wilgusz T., Sapińska-Śliwa A., Tulinius H., Wiśniowski R., Kruszewski M., Śliwa T., Kowalski T.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2017

|

R. 56, nr 2

215--234

EN

Iceland is known to be a one of the leading countries in geothermal energy research, mainly due to its unique geological location and active volcanism. Around 90% of heating and hot water requirements in Icelandic households are provided by geothermal energy sources. Process of drilling a geothermal well is not an easy procedure as it involves consideration of many different aspects prior to drilling in order to avoid unexpected accidents and ensure safe drilling operations. Recent case studies from Iceland have shown that use of low enthalpy geothermal resources with heat pumps might be even more efficient than risky and expensive deep high-temperature drilling escapades. The geothermal drilling technology currently being in use in Iceland for low and high temperature geothermal wells and previous successful case scenarios are thought to be undeniably helpful for growing interests in low enthalpy geothermal resources in Poland. In following work, many aspects related to drilling of geothermal wells in Lądek-Zdrój, Sochaczew and Konstantynów Łódzki are presented. Positive outcome of these drilling escapades will have a major impact on development of geothermal systems in Poland. Additionally, most important matters of well testing of mentioned wells are described.

PL

Islandia, dzięki swojej unikalnej geologii, dużej aktywności wulkanicznej, jest obecnie krajem, który przoduje w rozwoju energetyki geotermalnej. Około 90% zapotrzebowania na ogrzewanie oraz gorącą wodę na wyspie jest dostarczane dzięki energii geotermalnej. Proces wiercenia otworu geotermalnego jest wysoko skomplikowanym zabiegiem. Wymaga uwzględnienia wielu różnych czynników jeszcze przed rozpoczęciem projektu, aby zapobiec niespodziewanym wypadkom oraz zapewnić bezpieczne urabianie górotworu. Ostatnie wiercenia na Islandii pokazały, że użycie instalacji geotermalnej niskich entalpii wraz z pompą ciepła może okazać się bardziej efektywne niż kosztowne oraz ryzykowne wysokotemperaturowe, głębokie wiercenia geotermalne. Technologia wiercenia otworów geotermalnych niskich i wysokich entalpii na Islandii oraz udane przypadki otworów o dużej produktywności niewątpliwie pomogą w rozwoju energetyki geotermalnej, szczególnie niskich temperatur, w Polsce. W pracy opisano wiele zagadnień związanych z planowanymi do wykonania otworami geotermalnymi w Lądku-Zdroju, w Sochaczewie oraz w Konstantynowie Łódzkim. Pozytywny efekt wiercenia tych otworów ma duże znaczenie dla rozwoju geotermii w Polsce. Dodatkowo opisano najważniejsze zagadnienia związane z testowaniem wykonanych otworów pod kątem zasobów.

6

Wody geotermalne - ekologiczne źródło energii

Wardzała M., Stepek J., Pniewski Z.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2000

|

R. 3, Nr 6 (26)

15-19