Pulsed plasma coiled tubing drilling in crystalline rock environment

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Geothermie ist verwandt mit der in der Erdkruste gespeicherten Wärmeenergie und entsteht durch den radioaktiven Zerfall von Materialien und durch die Entstehung des Planeten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Erdwärme zu nutzen. Die gebräuchlichste Klassifizierung sind tiefe und flache geothermische Systeme. Die Machbarkeit solcher Systeme hängt hauptsächlich vom geothermischen Gradienten und der Zugänglichkeit des angestrebten Reservoirs ab. Aufgrund der hohen Temperaturen in größeren Tiefen (die meist auf Geothermieprojekte abzielen), kann ein Brunnenbau eine Herausforderung darstellen. Diese Herausforderung wird stark von den thermischen Effekten, den chemischen Eigenschaften des umgewälzten Fluids und der Produktionsrate beeinflusst. Die in solchen Tiefen enthaltene Wärme muss an die Oberfläche gebracht werden, weshalb besonderes Augenmerk auf das Brunnendesign und die Brunnenintegrität sowie auf die verwendeten Materialien gelegt wird. Vor der Planung des Bohrlochs muss beschrieben werden, welche Art von geothermischem System angefahren werden soll. Das Otaniemi-Projekt, das in dieser Arbeit diskutiert wird, ist ein Enhanced Geothermal System (EGS). Diese Art von System muss stimuliert werden, um ein Fraktursystem herzustellen, da die Permeabilität desselben verbessert wird. Anschließend wird das umgewälzte Medium (Wasser oder CO2) aus der Injektionsbohrung durch das Kluftsystem gepumpt, wo die Flüssigkeit dem Gestein die Wärme entzieht und in Richtung Produktionsbohrung wandert. Um solche Projekte zu nutzen, müssen sehr oft große Tiefen erreicht werden, wo die Bohrkosten den größten Teil der Finanzierung ausmachen. Aus diesem Grund besteht der Wunsch, die Bohrkosten zu senken, um solche Tiefen zu erreichen und die Tiefengeothermie-Projekte finanziell tragbar zu machen. Das gepulste Plasmabohren ist eine neu entwickelte Technologie, die das Coiled-Tubing-Konzept nutzt, das darauf abzielt, so große Tiefen mit geringeren Kosten zu erreichen, um verschiedene geothermische Projekte auf der ganzen Welt zu nutzen. Das Arbeitsprinzip dieser Technologie ist die Verwendung eines berührungslosen Plasmameißels, der eine hohe Temperatur entwickelt, um das Gestein im Untergrund zu zerkleinern. Dieses Verfahren wird als mögliche Technologie diskutiert, um eine wirtschaftlichere geothermische Energieerzeugung zu ermöglichen. Der Vorteil dieser Bohrmethode ist eine höhere Eindringgeschwindigkeit und eine reduzierte Auslösezeit. Letzteres erklärt sich aus der Verwendung von Coiled Tubing (Endlosrohr)-Bohrtechnologie im Vergleich zu den getrennten Rohren im herkömmlichen Bohrstrang. Ein weiterer potenzieller Vorteil könnte die längere Laufzeit des Meißels im Vergleich zu herkömmlichen Meißeln sein, da mechanische Einwirkungen auf die Formation vermieden werden.

Details

Titel in ÜbersetzungPulsiertes Plasma coiled tubing Tiefenbohren im kristallinen Gestein
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2022