Métodos para mitigar fallas de pozos en alta

El proyecto GeConnect financiado por Horizonte 2020 de la UE tiene como objetivo aumentar la confiabilidad de la construcción de pozos geotérmicos en el fondo del pozo en entornos de alta temperatura.

El costo de ubicar y perforar pozos geotérmicos para la cogeneración de electricidad y el sistema de calefacción urbana suele ser alrededor del 40-50% del costo total de inversión de la producción de energía. El alto costo de la perforación de pozos exige una alta capacidad de producción y longevidad para generar un caso comercial sólido para la planta de energía geotérmica.

Los estudios han demostrado que el mecanismo de falla más frecuente en los pozos geotérmicos de alta temperatura es la sobrecarga mecánica de la sarta de revestimiento en el pozo debido a la expansión térmica restringida que puede provocar el colapso o la falla por tracción del revestimiento. Además, para los pozos geotérmicos de entalpía media, se sabe que los ciclos de temperatura y presión por encima de los 100 grados centígrados durante las fases de perforación y terminación, operación y cierre tienen el potencial de deteriorar gravemente la integridad del espacio anular cementado.

El concepto de los nuevos acoplamientos flexibles es compensar dicha expansión térmica axial de las sartas de revestimiento geotérmico durante la producción y el cierre. El concepto se ha diseñado y se han producido prototipos en el marco de los proyectos de investigación GeoWell y DEEPEGS financiados por la UE de Horizonte 2020 y ya se han obtenido dos patentes. Se probó la funcionalidad de los prototipos, en total 8 prototipos en tamaño completo de 9? y 13? diámetro de la carcasa en dos laboratorios de terceros. Se probaron la función de deslizamiento y la repetibilidad del deslizamiento. La resistencia estructural se probó determinando la resistencia máxima a la tracción.

Dentro del proyecto GEOTHERMICA en curso GeConnect, el objetivo es llevar este concepto un paso más cerca de un escenario de operación realista. Se probará un prototipo a escala real (figura, ver a continuación) del acoplamiento flexible en condiciones reales de trabajo, así como también se apagará de manera controlada y se apagará de manera que se pueda realizar como una operación de emergencia. Junto con el nuevo acoplamiento flexible, la integridad del revestimiento de cemento y el límite cemento-metal se evaluarán mediante la simulación de cargas de ciclos térmicos a temperaturas moderadas (<100 °C) a altas (~300 °C). Para ello, se acoplará un acople flexible de 9 5/8″ a un tubo de revestimiento de 12 m y se cementará a un revestimiento exterior de 13 3/8″. El vapor geotérmico de un pozo operativo de alta temperatura se descargará a través de la tubería de revestimiento de 9 5/8″ para aproximarse a las condiciones del fondo del pozo. Está previsto el siguiente procedimiento de prueba:

La instalación estará equipada con dispositivos de detección eléctricos y de fibra óptica de última generación para monitorear y validar el principio operativo, así como la integridad del espacio anular cementado. Las posibles implicaciones y riesgos asociados con el uso de los nuevos acoplamientos flexibles se evaluarán mediante el modelado estructural de la prueba de superficie, el modelado estructural de un pozo geotérmico equipado con acoplamientos flexibles y mediante la realización de un análisis de evaluación de riesgos cuantitativos.

El análisis estructural se utilizará para evaluar el rendimiento de las conexiones flexibles y demostrar los beneficios para la integridad del pozo de reducir la tensión axial térmica y la deformación en los revestimientos mediante la introducción del nuevo acoplamiento flexible.

Los socios de ÍSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka y ON Power esperan con ansias las pruebas de campo planificadas en Islandia en octubre de 2020.

Fuente: Enviado por correo electrónico, sitio web del proyecto GeConnect