等离子体钻井技术引入地热能开发

时间:2022-06-06 16:07 来源:《石油与装备》 作者:编译 周颉
GA Drilling成立于2008年,正在开发基于等离子体的工具,以实现比传统钻头技术快约3倍的钻井速度。
 
图1 等离子体技术显示了在测试中岩石样品的崩解。来源:GA钻探
 
全球钻井承包商Nabors Industries宣布,已向名为“plasmabit”钻井工具的新兴技术开发商投资800万美元。
 
新的投资意味着洛伐克的GA钻井公司已经筹集超过2000万美元将该工具进行现场试验和商业化。据说这种工具可以通过将坚硬的岩石变成尘埃来使地热井达到地表以下5英里的深度。
 
两家公司在联合声明中指出,他们的部分目标是将欧洲开发的技术引入美国新兴的地热市场。总部位于休斯顿的钻井承包商与其他三家地热技术公司Geo-X Energy、SAGE Geosystems和Quaise Inc .建立了合作伙伴关系,几个月后,GA钻井公司获得了投资。
 
“鉴于未来几十年全球能源消费预计将大幅增长,世界将要求可持续能源供应的更快增长。我相信,地热能将是清洁能源生产必要增长的关键贡献者,”纳伯斯首席执行官安东尼·佩特雷洛在一份声明中说。
 
随着消费者和投资者呼吁使用更清洁的能源,地热技术正成为油气投资组合中一个更大的组成部分,因为它能够将热水或蒸汽输送到地面,用于旋转涡轮机或为住宅和建筑供暖。然而,到目前为止,地热能项目最大的缺点是:最佳钻井位置数量有限,而且开发超深热储层的成本历来很高。通过开发低成本的钻探更深的方法,这些公司希望能够大大扩展地热项目的地理范围。
 
“目前的协议将使我们能够更快地完成等离子技术开发的最后阶段,利用协同效应将这种革命性的钻井工具集成到钻机系统中。”GA 钻井创始人兼首席执行官伊戈尔·科奇在声明中表示:“通过此次合作,我们在实现‘任何地方都能获得地热’的承诺又迈出了一大步。”
 
等离子体钻井技术
 
在SPE 2021年12月发表的一篇技术论文中,GA 钻井的作者将等离子体钻头描述为一种脉冲等离子体钻井技术,它不会融化或蒸发岩石,而是“允许热机械破岩”,使用“非常短的高频高能脉冲,突然提高岩石表面温度,从而使其表面崩解。”
 
该文概述了测试和验证系统关键组件的工作,包括由“坚固的脐带缆”组成的传输管线,将电力、等离子体介质和流体输送到工具中。GA钻井公司还建议使用连续油管装置代替传统钻机。
 
实验室测试表明,该工具本身依靠电弧和化学辅助等离子脉冲,可以分解大多数地热井的典型目标坚硬的晶体岩石。
 
在实际应用中,GA钻井公司解释称,常规钻井技术仍然需要钻穿沉积岩层。这是因为在这些较软的岩层中,常规钻井系统能够获得更有竞争力的钻速。

图2 GA钻井公司提出的等离子体钻井系统的关键部件和作业布局。来源:GA钻探
 
当井筒到达较硬的结晶岩或基底岩如花岗岩、石英岩和片麻岩时,等离子体工具有望发挥作用。
 
GA钻井将plasmabi钻头的预估性能与一种牙轮钻头的实际性能进行了对比,以证明该技术的潜力。
 
正在进行的项目目标是在地表以下20,000英尺处发现的热岩层,在最近钻探的井眼最深处,牙轮钻头的平均速度约为7.7英尺/小时。在相同的条件下,GA钻井表示,其对plasmabi的基本估计是钻速超过23英尺/小时。
 
开发商表示,通过使用仍在开发中的连续油管钻头技术,钻井人员将受益于从井筒中移除破碎岩石碎片的连续循环。
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