Ferramentas geotérmicas exigem ferramentas extremas, mas quais serão realmente necessárias?

Por enquanto, a energia geotérmica é um mercado minúsculo com uma extensa lista de desejos de equipamentos de alta temperatura e outras idéias sobre ferramentas.

Aparentemente, perfurar e completar poços duradouros e de alta capacidade em rocha quente extremamente dura está além das capacidades de muitos dos equipamentos e suprimentos disponíveis.

"Muitas pessoas pensam, OK, você está tentando fraturar hidraulicamente poços geotérmicos. Sabe, a primeira coisa que vem à mente é como você vai fazer isso em altas temperaturas? Suas ferramentas de fundo de poço vão funcionar... wireline, frac plugs e assim por diante", disse Jack Norbeck, cofundador e CTO da Fervo Energy.

Ele fez essa observação durante o painel de discussão de abertura na recente Conferência e Exposição de Tecnologia de Fraturamento Hidráulico SPE (HFTC) ao descrever um caso em que encontraram alternativas de baixo custo para um plugue desenvolvido para condições extremamente quentes.

Isso não quer dizer que não serão necessárias novas ferramentas para injetar água através de fraturas em rocha quente e seca e produzir vapor para geração de energia e outros usos.

Mas neste estágio inicial de teste, não está claro o que será necessário com base nos programas de teste que tentam melhorar o hardware e os métodos e desenvolver novos.

O financiamento do Departamento de Energia dos EUA (DOE) para Utah FORGE está pagando por testes em um local de teste geotérmico altamente instrumentado e encontrando e avaliando ferramentas para trabalhos de subsuperfície em poços futuros, que provavelmente serão mais quentes que a rocha nos locais de teste atuais.

"O futuro da energia geotérmica é mais profundo e mais quente, o que levará a uma produção de energia significativamente maior", disse John McLennan, professor associado da Universidade de Utah que trabalha com gerenciamento de reservatórios na FORGE.

Soluções alternativas agora que reduzem o alto custo dos testes podem não funcionar se os poços futuros produzirem vapor mais quente e de maior valor.

"Estamos no limite inferior da escala de temperatura geotérmica para EGS (sistemas geotérmicos aprimorados) neste momento", disse McLennan.

As preocupações de longo prazo incluem a necessidade de métodos e instrumentos de laboratório para testar equipamentos e materiais a serem usados ​​nesses poços extremos.

Um artigo apresentado no 48º Workshop de Engenharia de Reservatórios Geotérmicos, realizado na Universidade de Stanford em fevereiro, pedia uma "instalação para estudar o comportamento de rochas, propantes, desviadores, cimentos, instrumentação e equipamentos" construídos para poços geotérmicos.

"Os equipamentos de teste de laboratório atualmente disponíveis geralmente são limitados a temperaturas de 300°C ou abaixo, na maioria das vezes em temperaturas abaixo de 200°C", de acordo com o artigo da AltaRock Energy and Blade Energy, que acrescentou que o que está disponível geralmente pode testar pequenos amostras de tamanho.

Mas os engenheiros nunca param de procurar métodos comprovados de baixo custo.

No local de teste geotérmico FORGE, eles mostraram que é possível perfurar significativamente mais rápido em rocha dura usando um método desenvolvido por Fred Dupriest, um professor da Texas A&M que o desenvolveu enquanto trabalhava para a ExxonMobil. Esse método de melhoria de processo levou a modificações na broca, mas nada realmente novo e diferente.

Fervo disse sobre seu local de teste em Nevada, o "projeto foi concluído usando ferramentas e tecnologia de perfuração e completação que já existem comumente na indústria", em um documento apresentado no workshop de Stanford.

Algumas necessidades

A lista de desejos de equipamentos da FORGE cresceu desde que ela perfurou seu primeiro poço. Enquanto descrevia no HFTC um teste de fratura realizado na primavera passada no local do FORGE, McLennan ofereceu alguns conselhos sobre geofones. Eles podem ser "realmente sensíveis a temperaturas" (SPE 212346).

Seu comentário foi baseado em falhas de geofones que limitaram a coleta de dados microssísmicos durante a fratura de um poço há um ano. Desde então, eles lançaram um projeto para mudar para cabos de fibra ótica, que são mais tolerantes ao calor, para coleta de dados de fundo de poço.

Há dois pares de parceiros trabalhando nesse problema: a Rice University e a Shell estão em uma equipe, e a outra equipe é formada pela Universidade do Texas em Austin e pela Silixa, uma empresa de fibra ótica.