 Нефтегазовые компании получили плохую репутацию из-за практики буровых работ, однако их успехи в технологии бурения, которые сделали возможным добычу нефти и газа из самых глубоких скважин, также способствовали развитию возобновляемой энергетики, в частности геотермальной энергетики.
В настоящий момент США занимают лидирующее положение в мире по производству геотермальной энергии. За ними идут Филиппины и Индонезия. Согласно прогнозам МЭА производство геотермальной энергии в мире к 2020 г. превысит 100 ТВт.
Геотермальные скважины расположены в регионах с активными или геологически молодыми вулканами, с высокой подземной температурой.
Такие "горячие точки" встречаются на границах тектонических плит в местах, где тонкий слой позволяет пару выходить наружу.
Температура в таких местах может колебаться от 160 до свыше 300 градусов по шкале Цельсия.
Высокие температуры и сильно раздробленная порода в таких регионах – это те факторы, которые серьезно осложняют бурение и эксплуатацию скважин. В основном это связано с выбором скважинного оборудования и цементирующих материалов.
На геотермальное бурение по-прежнему приходится лишь небольшая доля в общем объеме работ нефтегазовых компаний, поэтому развитие технологий в области бурения применительно к геотермальной энергетике означает большой потенциал для этого сектора.
В отличие от других видов возобновляемой энергетики (солнечной и ветряной), показатели которой зависят от погодных условий, геотермальная энергетика отличается базисной выработкой электроэнергии с низким уровнем вредных выбросов.
Если описывать коротко весь процесс, то геотермальные электростанции используют пар, направляемый в специальные резервуары, для движения турбин, которые генерируют электричество.
Поэтому электростанции расположены в непосредственной близости от резервуаров и могут быть условно разделены на три типа: электростанции с использованием сухого пара, электростанции на парогидротермах и бинарные системы.
Электростанции с использованием сухого пара – самые старые и самые простые геоэлектростанции, на которых пар перенаправляется на то, чтобы двигать турбины, а конденсированная вода заново впрыскивается в резервуар.
Электростанции на парогидротермах являются самыми распространенными. Вода здесь достигает температур выше 182 C, она направляется вверх из резервуара и превращается в пар за счет давления и разницы температур.
Этот пар используется для вращения турбин, которые генерируют электроэнергию, а остатки воды и сконденсированный пар снова впрыскиваются в скважину.
Электростанции с бинарным циклом работают при сравнительно низких температурах в пределах 107 C – 182 C. Горячая вода из резервуара используется, чтобы испарялась вторичная жидкость через теплообменник, генерируя электричество.
Нетрадиционные геотермальные ресурсы вызывают все больше интереса в последние годы, несмотря на то что сама идея использования геотермальной энергии для генерации электроэнергии не нова.
Первая геотермальная электростанция с использованием сухого пара была построена в 1904 г. в Италии. В настоящий момент это место реализации проекта DESCRAMBLE.
Координатором проекта является итальянская ENEL Green Power, а сам проект основан на теории, что сверхкритическая геотермальная скважина может давать в 10 раз больше энергии, чем традиционная геотермальная скважина.
Конечная цель проекта заключается в термо-физической и химической диагностике глубоких резервуаров путем увеличения глубины скважины с 2,2 км до 3,5 км.
Если проект окажется успешным, то будет начата фаза 2, цель которой заключается в создании пилотной электростанции.
Если проект окажется успешным, это позволит существенно повысить мощности при использовании меньшего числа скважин, необходимых для создания того же объема энергии. Это сделает геотермальную энергетику более привлекательной отраслью, так как на бурение приходится около 30-50% всех затрат, связанных с геотермальным проектом.
Этот проект был начат в мае 2015 г. и будет длиться в течение 3 лет. В настоящий момент проект находится на грани крупного технологического прорыва в области создания "сверхкритической" воды.
При температурах свыше 374 C и давлении свыше 218 бар, вода достигает сверхкритического состояния и находится в физическом состоянии, которое объединяет жидкое и газообразное состояния.
Сверхкритическая вода ведет себя как мощная кислота и может нанести ущерб бурильному оборудованию, что делает бурение очень сложным.
Скважинные приборы, необходимые для работы в таких непростых условиях, в настоящий момент разрабатываются норвежской исследовательской компанией SINTEF.
Принимая во внимание богатый опыт в разработке инструментов для нефтегазовой промышленности, SINTEF раздвигает границы возможностей при разработке инструментов, которые смогут выдержать температуры, превышающие 300 C.
Скважинные инструменты – это лишь одна из немногих сложностей, связанных с разработкой этого проекта. Необходимы и последующие исследования коррозионного эффекта от жидкостей для закачивания скважин на оборудование.
Еще один проект глубокого бурения DDP-1 был инициирован в Исландии. Его цель – бурить на глубине до 4 км, однако геологи обнаружили лаву на глубине 2 км при температуре, превышающей 450 C. Поэтому проект закрыли.
Подход к использованию геотермальной энергии очень похож на подход, который используют нефтегазовые компании, бурящие скважины на глубине свыше 10 км.
Поэтому геотермальные проекты предоставляют дополнительные возможности для нефтегазовых компаний в сфере технологических разработок и диверсификации источников прибыли.
|
