Jeotermal operasyonları iyileştirmek için hidrokarbon uzmanlığından yararlanmak

Welltec, kuyu onarım operasyonu (kaynak: şirket)

Cannur Bozkurt 30 Kas 2020

Uluslararası Enerji Ajansı’na (IEA) göre, jeotermal elektrik üretimi 2019’da tahmini olarak yüzde üç arttı. Teknolojinin, IEA’nın Sürdürülebilir Kalkınma Senaryosu (SDS) seviyesine ulaşmak için önünde hala uzun bir yol var. IEA’nın SDS’si, küresel enerji sisteminde büyük bir dönüşümün ana hatlarını çiziyor ve dünyanın enerjiyle ilgili üç ana BM Sürdürülebilir Kalkınma Hedefini (SDGs) eşzamanlı olarak gerçekleştirmek için rotayı nasıl değiştirebileceğini gösteriyor. Enerji üretiminde jeotermal kaynaklarının kullanımını artırmak için geliştirme öncesi risklerle ilişkili zorlukları ele alan politikalara ihtiyaç var.

Jeotermal performansı iyileştirmek için aktarılabilir teknolojiyi kullanmak

Bir kuyunun yüksek basınç ve yüksek sıcaklık doğası, güvenli ve güvenilir kuyu bütünlüğü elde etmek için inanılmaz derecede yüksek bir standart gerektirdiğinden, jeotermal projeler tipik olarak zorluklarla doludur. Petrol ve gaz endüstrisiyle pek çok benzerliği olan jeotermal sistemlerde bu zorlukların yönetilmesine yardımcı olmak için onlarca yıllık deneyimden yararlanmak mümkündür. Petrol ve gazda olduğu gibi, jeotermal kuyularda, kuyu bütünlüğünü sağlamak için açılan delikte sondajın yanı sıra çimentolama işlemi de gerekir.

Jeotermal kuyularla ilgili en büyük zorluk, genellikle petrol ve gaz kuyularının iki katı olan sıcaklıktır; bu, çimentonun bütünlüğüne, dolayısıyla kuyunun bütünlüğüne ciddi bir meydan okumadır. Ek olarak, tam bütünlük ve izolasyon sağlamak için çimentoya güvenilemez. Bu, gerekli bütünlüğün korunmasını sağlamak için paketleyici olarak bilinen ikincil bir elemanın gerekli olduğu anlamına gelir.

Hidrokarbonlardan yenilenebilir enerjilere

Geleneksel petrol ve gaz sondajı ile jeotermal enerji için olanlar arasında birçok benzerlik vardır. Petrol kuyuları son derece derin olabilir. Bugüne kadar sondajı yapılan en derin kuyulardan biri BP’nin Meksika Körfezi’ndeki 10.668 metre dikey derinlikteki, Tiber Sahasında bulunan kuyudur. Dikey ve yatay sondaj (yönlü sondaj) düşünüldüğünde, Rusya’daki Sakhalin kuyusu 14.900 metre uzunluğundadır.

Jeotermal kuyuların derinliği, bölgelerine bağlı olarak önemli ölçüde değişir. Filipinler ve İzlanda’da kuyular oldukça sığ olma eğilimindedir, genellikle iki kilometre civarındadır ve bu çok derin değildir. Sıcak kayaların yüzeye yakın olmadığı Finlandiya gibi volkanik faaliyetin olmadığı yerlere bakıldığında, yeterli ısıya ulaşmak için altı kilometre kadar derin sondaj yapılması gerekebilir.

Jeotermal kuyularda hem dikey hem de yönlü sondaj kullanılır. Dikey bir jeotermal kuyu için temel gereksinim, yeterli su / buhar ve sıcak bir yeraltı yüzeyine sahip hidrotermal bir sistemdir.

İzlanda gibi bol su ve şiddetli volkanik aktiviteye sahip bir ülkede, sondaj dikey olarak yapılır. Ancak dikey bir kuyu ile kayalarla daha az temas vardır. Kuzey Amerika’daki son jeotermal faaliyetlerin bazılarında, kayalardan gelen ısı, gerekli eşiğin alt ucundaydı, bu nedenle teması sürdürmek için sapmış bir kuyuya ihtiyaç duyuldu. Bu tip yönlü kuyuların petrol ve gaz operasyonlarıyla pek çok ortak yanı var. Benzer durumlarda en uygun çözüm yatay bir kuyu olacaktır, ancak bariz avantajlara ve çok sayıda çabaya rağmen, yatay kuyular henüz jeotermal ortamda yaygın olarak yerleşmiş değildir.

Genel zorluklar nelerdir?

Zorlukları daha ayrıntılı olarak ele aldığımızda benzerlikte bir farklılık başlar. Jeotermal sektör içinde sıcaklığın önemi aynı zamanda termal çevrimin zorluğuyla da ilgilidir. Bir kuyu üretime alındığında sıcaklık hızla yükselir ve döngüsel bir sürece neden olur. Bu durum, korozyona uğramış ve halihazırda hasar görmüş veya yepyeni olup olmadığına bakılmaksızın genellikle muhafaza borularında çökme, şişme veya çatlamaya neden olabilir.

İkinci zorluk, herhangi bir fayın yalıtılmasıdır. Sorun tersine dönmüş olsa da bu, petrol ve gaz operasyonlarında benzer bir endişe konusudur. Petrol ve gazda su veya gazın hidrokarbon akışına girmesini önlemeye ihtiyaç vardır, oysa jeotermal kuyular için şart, sıvının oluşumun istenen bölümünde kalmasını sağlamaktır.

Jeotermal enerjinin tam potansiyelini keşfetmek için, geleneksel jeotermal sistemler dünyadaki birkaç coğrafi sıcak nokta ile sınırlı olduğundan, gelişmiş sistemlerin daha derinlerde kullanılması gerekmektedir. Bu, yıllarca Sıcak Kaya veya Gelişmiş Jeotermal Sistemler (EGS) şeklinde düşünülmüştür. Bu, petrol ve gaz endüstrisindeki tamamlama deneyiminin, yatay sistemlerin oluşturulmasında önemli bir rol oynayabileceği yerdir.

Gelişmiş “packer” teknolojisi

Tüm petrol ve gaz operatörlerinin aşina olduğu bir başka operasyon yönü de düzenlemedir. Bölgeler arasındaki farklılıklara rağmen, petrol ve gaz endüstrisinin küresel deneyimi, jeotermal bağlamda sıvıların veya gazların litosferden istenmeyen göçünü önlemeye yardımcı olabilir, yani bu işlemlerin bir sonucu olarak buna genellikle izin verilmez.

Bu, ‘packer’ların (paketleyicilerin) devreye girdiği yerdir. Bir kuyunun astarlanmasında, muhafaza borusu içine bir packer yerleştirilir ve hasar görmüş önceki muhafaza borusunu kapatmada çimento için bir taban sağlar. Bu ‘packer’lar, jeotermal uygulamalar için özel olarak modifiye edilmiştir, çünkü ilk olarak ‘packer’ yeniden borulama sırasında sıkışmış hacim olmaması ve ikincisi bir kuyunun ömrü boyunca karşılaşacağı aşırı termal döngüyü azaltmak için hayati önem taşır.

‘Packer’ların bir diğer uygulama alanı, çimento güvencesi sağlamaktır. Bu, bir kaçak bölgesini veya soğuk besleme bölgesini izole etmek ve yine çimento için bir taban sağlamak için bir ‘packer’ın kullanıldığı zamandır. Kuyu bütünlüğünü garanti altına almak için ilgili bölgede bir katman sistemi oluşturur.

Hidrokarbon deneyimi üzerine inşa etmek – bir vaka öyküsü

Filipinler’de bir jeotermal kuyu operatörü, asit korozyonunun sonucu olarak 9 5/8 ” muhafaza borusunun arızalanması ve 7” oluklu üretim borusunun (liner) kaybı nedeni ile, en üretken kuyularından birini devre dışı bırakmak zorunda kaldı. Çözüm, çimentonun kirlenmesini önleyerek, üstüne yerleştirilen çimento bulamacı kolonuna basınç desteği için temel sağlayan bir Welltec® Halka Bariyerdi (WAB®) yerleştirmek oldu. 812WAB ayrıca üretim veya kapatma işlemleri sırasında termal daralma veya genişleme durumunda muhafaza boru dizisine sabitleme desteği sunmaktaydı.

Bu işlem için, kasanın arkasında yüksek basınçlı buhar oluşması durumunda boşaltmayı kolaylaştırmak için elastomerik olmayan izolasyon valfleri ve patlama diskleri dahil etmek üzere standart bir 812WAB uyarlandı. 812WAB, yüksek CRA 7” muhafaza borusunun hemen üzerinde çalıştırıldı ve mevcut 9 5/8” borunun içine yerleştirildi. Kurulumun ardından, kurulu 812WAB’nin üzerinde ikinci aşama çimentolama yapıldı.

Dağıtım sırasında, tam üretim sıcaklıkları 285 °C olan sıcaklığı düşürmek için kuyu soğutuldu. Uyarlanmış WAB, kürleme sırasında çimento kolonunu destekledi ve serbest su veya asidin çimentoyu kirletmesini veya yüzeye ulaşmasını engelledi. Bu, bir jeotermal kuyuyu canlandırmak için bir WAB’nin kullanıldığı ikinci seferdi.

Kaynak: ThinkGeoEnergy