Het energieplan van de Volcano krijgt het startsein voor de VS.

Anonim

Het energieplan van de Volcano krijgt het startsein voor de VS.

Milieu

Brian Dodson

31 oktober 2012

13 afbeeldingen

Een plan om de thermische energie van de Newberry-vulkaan af te tappen is aan de gang (Foto: Joshua Schreiner)

Met succes onderhandeld over de uitdagende regelgevende hellingen van het Amerikaanse Bureau of Land Management, de US Forest Service, het Amerikaanse ministerie van Energie en een groot aantal agentschappen van de staat Oregon, is het demonstratieproject van de Newberry Enhanced Geothermal Systems (EGS) bezig met het creëren van een nieuw geothermisch reservoir in centraal Oregon. De kern van het nieuwe reservoir is een 3, 2 km diepe boorput die ongeveer 6, 5 km van het centrum van de Newberry-vulkaan is geboord. Het gesteente rondom de boorput bereikt temperaturen in de orde van 600 ° F (315 ° C) en is bijna ondoordringbaar voor water. Dat staat echter op het punt te veranderen.

Newberry Volcano is een van de grootste en jongste vulkanen in de Verenigde Staten. Na ongeveer 1300 jaar geleden voor het laatst te zijn losgebarsten, bestaat het uit meer dan 400 individuele vulkanische openingen, die, wanneer ze worden gecombineerd, een brede opgerichte landvorm vormen, aangeduid als een schildvulkaan. Het aardbevingsreservoir Newberry EGS Demonstration wordt gevormd in de diepe lava met hoge temperatuur en lage permeabiliteit van de noordwestflank van de vulkaan.

Het Newberry EGS-demonstratieproject bevindt zich nabij de grenzen van het Newberry National Volcanic Monument

De Newberry EGS-demonstratie is het grootste project dat tot nu toe is gefinancierd door het DOE Geothermal Technologies-programma. De DOE heeft meer dan US $ 20 miljoen aan het project toegekend, een bedrag dat wordt geëvenaard door een partnerschap tussen AltaRock Energy en Davenport Newberry.

Artist's impression van een elektrische EGS-krachtcentrale. Koud water wordt links goed gepompt, verwarmd in de hete rotsfracturen van het reservoir en dan teruggebracht naar de oppervlakte door de productieputten om de elektriciteitscentrale te voeden (Image: DOE)

Het doel van EGS is om elektriciteit te produceren door energie te onttrekken aan de hitte van de aarde. Om dit te bereiken, wordt een ondergronds systeem van breuken gevormd in hete, ondoordringbare rots, en water dat vanaf het oppervlak wordt gepompt, wordt door deze breuken gecirculeerd en naar het oppervlak teruggebracht als de energiebron voor een geothermische energiecentrale.

Het startpunt voor het maken van een nieuw geothermisch reservoir is een diepe, verregaande, hete, droge rots. Goed NWG 55-29, geboord door Davenport Newberry in 2008, is goed geschikt als basis voor een geothermisch reservoir. Het is 10.060 voet (3066 m) diep in hete rots met zeer lage waterdoorlatendheid.

Bestaande scheuren in de diepe rots worden uitgebreid door hydrosharing. De originele, in wezen gesloten spleet verschijnt aan de linkerkant. In het midden wordt de scheur geopend door waterdruk, waarna de vlakken een beetje langs de lengte van de scheur glijden. Wanneer het water wordt verwijderd, komen de scheurvlakken niet meer overeen, zodat de scheur permeabel blijft voor de waterstroom

Het creëren van een EGS-reservoir vereist het verbeteren van de natuurlijke permeabiliteit van de hete rots op diepte. Het proces dat door het Newberry EGS-project wordt gekozen, wordt stimulatie genoemd, waarbij de natuurlijke doorlaatbaarheid van diep gesteente wordt verbeterd door kleine slippen te veroorzaken in bestaande scheuren, waardoor een netwerk van kleine scheuren wordt geopend die al in het gesteente aanwezig zijn. Dit hydrosoharingsproces verschilt aanzienlijk van het hydraulische breken dat wordt gebruikt bij het terugwinnen van olie en gas - alleen voldoende druk (ongeveer 1600 psi of 10, 9 MPa) wordt toegepast om bestaande scheuren te openen, maar lang niet genoeg (meer dan 5000 psi of 34 MPa) om te vormen nieuwe scheuren. Hydroshearing gebruikt bovendien alleen water: de chemische additieven die bij het fracken worden gebruikt, zijn niet nodig.

NWG 55-29 heeft een putdarm tot een diepte van 6, 462 voet (1.970 m), waarna de put openstaat voor de omringende rots. Deze structuur is belangrijk voor de vorming van een effectief geothermisch reservoir. Als een deel van het netwerk van scheuren wordt gevormd op een te ondiepe diepte, is de omringende rots koud en de productieputten leveren een mix van warm en koud water, wat resulteert in minder effectieve energie-extractie en complexere energiecentrales die kunnen werken bij lagere temperaturen. Met de behuizing worden breuknetwerken gevormd voor NWG 55-29 alleen onder het laagste punt van de putbekleding, op een diepte waar de omringende rots inderdaad erg heet is.

Er is een probleem dat optreedt bij het maken van een zeer diep geothermisch reservoir. Het neemt minder druk om scheuren uit te zetten op een diepte van 7000 voet (2134 m) dan op 10.000 voet (3048 m), vanwege het extra gewicht van de bedekkende rots. Hoe meer je pompt bij druk, hoe meer cracknet je opent op 7000 voet, maar je zult nooit wezenlijk diepere scheuren openen - het 7000 voet scheurnetwerk fungeert als een drukveiligheidsklep die de diepere rots beschermt.

Het Newberry EGS-project omvat drie stadia van stimulatie, of uitbreiding van het cracknetwerk, op verschillende diepten om effectief de kracht van het hete vulkanische gesteente te gebruiken

AltaRock heeft een slimme oplossing voor dit probleem ontwikkeld. Thermo-afbreekbare zonale isolatiematerialen (TZIM) vertegenwoordigen een belangrijke technologische vooruitgang in de ontwikkeling van EGS. TZIM is een biologisch afbreekbaar, niet-toxisch, gelachtig materiaal. Gemengd met het water dat wordt geïnjecteerd in het water dat wordt omgezet in een geothermisch reservoir tijdens het hydrosharingproces, dicht het TZIM-materiaal het pas uitgezette scheurnetwerk af wanneer het water wordt verwijderd. Aldus wordt een afscherming rond de boorput gevormd zodat diepere breuknetwerken kunnen worden toegevoegd aan het reservoir. Nadat de gewenste breuknetwerken zijn gevormd, worden de afdichtingen biologisch afgebroken om de scheurnetwerken van het nieuwe reservoir te openen. Simulatiestudies suggereren dat een reeks van drie breuknetwerken geschikt zal zijn voor het Newberry EGS-project.

Op 18 oktober draaide de pompinstallatie en werd een waterdruk van 1600 psi (10, 9 MPa) opgebouwd binnen NWG 55-29. De diagnose (pompsnelheid, microseismische detectoren, enz.) Gaf aan dat hydrosataring en uitzetting van een netwerk van scheuren in de hete rots begonnen was. Een onverwachte nacht van bevriezend weer op 20 oktober beschadigde echter een deel van de hulpapparatuur, wat leidde tot een tijdelijke stillegging van de operaties. AltaRock hoopt door te gaan met het testen van het stimuleringsproces later deze week. De volgende video geeft een zeer goede (als enigszins lange) beschrijving van het project.

Bron: AltaRock Energy

Deze 17 blauwe tanks bevatten meer dan 300.000 gallons water om de stimulatiepompen te voeden

De dubbele meren binnen de Newberry Caldera

Een deel van het borescope beeld van goed NWG 55-29, dat een groot aantal breuken op de wanden van de boorput laat zien

Een boorgat-seismometer die wordt voorbereid voor inbrenging in een diepe put

Foto van de Newberry EGS-demonstratiesite

Bestaande scheuren in de diepe rots worden uitgebreid door hydrosharing. De originele, in wezen gesloten spleet verschijnt aan de linkerkant. In het midden wordt de scheur geopend door waterdruk, waarna de vlakken een beetje langs de lengte van de scheur glijden. Wanneer het water wordt verwijderd, komen de scheurvlakken niet meer overeen, zodat de scheur permeabel blijft voor de waterstroom

Het Newberry EGS-project omvat drie stadia van stimulatie, of uitbreiding van het cracknetwerk, op verschillende diepten om effectief de kracht van het hete vulkanische gesteente te gebruiken

Het Newberry EGS-demonstratieproject bevindt zich nabij de grenzen van het Newberry National Volcanic Monument

Controlekamer voor het Newberry EGS-pompstation

Een van de twee stimulatiepompen die het hydroseagerende proces nu voeden in NWG 55-29

Goed NWG 55-29 wordt in 2008 geboord

Artist's impression van een elektrische EGS-krachtcentrale. Koud water wordt links goed gepompt, verwarmd in de hete rotsfracturen van het reservoir en dan teruggebracht naar de oppervlakte door de productieputten om de elektriciteitscentrale te voeden (Image: DOE)

Een plan om de thermische energie van de Newberry-vulkaan af te tappen is aan de gang (Foto: Joshua Schreiner)