높은 곳에서 유정 고장을 완화하는 방법

EU Horizon 2020이 자금을 지원하는 GeConnect 프로젝트는 고온 환경에서 지열정의 다운홀 건설 신뢰성을 높이는 것을 목표로 합니다.

전기 및 지역난방 시스템의 열병합 발전을 위한 지열정 부지 선정 및 시추 비용은 에너지 생산 총 투자 비용의 약 40~50%에 해당하는 경우가 많습니다. 유정 시추 비용이 높기 때문에 지열 발전소에 대한 탄탄한 비즈니스 사례를 창출하려면 높은 생산 능력과 수명이 필요합니다.

연구에 따르면 고온 지열정에서 가장 많이 발생하는 고장 메커니즘은 제한된 열팽창으로 인해 케이싱 스트링의 기계적 과부하로 인해 케이싱이 붕괴되거나 인장 파손되는 것으로 나타났습니다. 또한 중간 엔탈피 지열정의 경우 시추 및 완료, 작동 및 폐쇄 단계 중 섭씨 100도 이상의 온도 및 압력 주기가 접합된 고리의 무결성을 심각하게 저하시킬 가능성이 있는 것으로 알려져 있습니다.

새로운 유연한 커플링의 개념은 생산 및 폐쇄 중에 지열 케이싱 스트링의 축방향 열팽창을 보상하는 것입니다. Horizon 2020 EU가 자금을 지원하는 연구 프로젝트인 GeoWell 및 DEEEGS의 프레임워크 내에서 컨셉이 설계되고 프로토타입이 생산되었으며 이미 두 개의 특허를 획득했습니다. 프로토타입은 기능 테스트를 거쳤으며 전체 크기는 9개로 총 8개입니다. 그리고 13? 두 개의 타사 실험실에서 케이싱 직경을 측정했습니다. 슬라이딩 기능과 슬라이딩 반복성을 테스트했습니다. 극한 인장 강도를 결정하여 구조적 강도를 테스트했습니다.

진행 중인 GEOTHERMICA 프로젝트 GeConnect 내에서 목표는 이 개념을 현실적인 운영 시나리오에 한 단계 더 가깝게 만드는 것입니다. 플렉서블 커플링의 실물 크기 프로토타입(그림, 아래 참조)은 실제 작업 조건에서 테스트될 뿐만 아니라 제어된 방식으로 작동을 중단하고 작동 중 긴급 상황으로 수행할 수 있는 담금질을 수행합니다. 새로운 유연한 커플링과 함께 시멘트 외피 무결성 및 시멘트-금속 경계는 중간 온도(<100°C)에서 높은 온도(~300°C)까지의 열 순환 부하를 시뮬레이션하여 평가됩니다. 이를 위해 9 5/8″ 플렉서블 커플링을 12m 케이싱 파이프에 부착하고 13 3/8″ 외부 케이싱에 접합합니다. 작동 중인 고온 유정에서 나오는 지열 증기는 9 5/8인치 케이싱을 통해 플러시되어 다운홀 조건과 비슷해집니다. 다음 테스트 절차가 계획되어 있습니다.

이 설정에는 접합된 고리의 무결성뿐만 아니라 작동 원리를 모니터링하고 검증하기 위한 최첨단 전기 및 광섬유 감지 장치가 장착됩니다. 표면 테스트의 구조 모델링, 플랙시블 커플링이 장착된 지열정의 구조 모델링, 정량적 위험 평가 분석 수행을 통해 새로운 플랙시블 커플링 사용과 관련된 가능한 영향과 위험을 평가합니다.

구조 분석은 유연한 연결의 성능을 평가하고 새로운 유연한 커플링을 도입하여 케이싱의 열 축 응력과 변형을 줄이는 유정 무결성의 이점을 입증하는 데 사용됩니다.

ÍSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka 및 ON Power의 파트너는 2020년 10월 아이슬란드에서 계획된 현장 테스트를 기대하고 있습니다.

출처: 이메일로 전송, GeConnect 프로젝트 웹사이트