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Apr 12, 2023

드릴러 대 화강암: 하드 록이 우위를 잃고 있습니다.

Utah FORGE 테스트 현장에서 그들은 목표를 달성하기 위해 우물을 시추하고 있습니다.

Utah FORGE 테스트 현장에서 그들은 다른 사람들이 50년 동안 시도했지만 실패한 일, 즉 뜨거운 암석에 물을 주입하고 상업용 발전기에 전력을 공급하기에 충분한 증기를 생산하기 위해 우물을 시추하고 있습니다.

이것이 어려운 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 특히 주입정에서 생산정으로 흐르는 물을 가열하는 느리게 움직이는 대량의 홍수를 생성하기 위해 파쇄를 사용하는 방법을 찾는 것이 좋습니다.

발전소당 여러 개의 유정 쌍이 필요할 수 있으므로 또 다른 문제는 시추 속도를 높이는 방법을 찾는 것입니다. 이를 위해서는 현장에서 400°F가 넘는 온도에서 1마일의 화강암을 뚫어야 합니다.

최근 SPE/IADC 국제 시추 회의에서 논문을 발표하는 동안 텍사스 A&M 대학의 엔지니어링 실무 교수인 Fred Dupriest는 "이 접근 방식에는 수백 개의 유정이 필요합니다. 문제는 비전통적인 유정과 마찬가지로 비용입니다."라고 말했습니다. SPE 208798).

셰일과의 비교는 적절합니다. 왜냐하면 그는 Utah FORGE에서 드릴러들에게 단단한 암석을 통한 드릴링을 가속화하기 위해 비전통적인 드릴링 속도를 높이는 하드웨어와 방법을 사용하는 방법을 가르치기 때문입니다.

단단한 암석을 천천히 굴착하는 데 드는 높은 비용은 플라즈마 에너지를 사용하여 단단한 암석을 분해하는 것과 같은 미래 지향적인 아이디어에 영감을 주었습니다. 이 기술은 최근 Nabors가 인수한 스타트업인 GA Drilling의 기반이었으며, 하드 록 섹션용으로 상용화를 희망하고 있습니다.

Dupriest와 그의 프로젝트 파트너인 Texas A&M의 엔지니어링 실무 부교수인 Sam Noynaert가 직면한 과제는 사용 가능한 기술을 사용하여 더 빠른 드릴링 방법이 가능하다는 것을 입증하는 것이었습니다.

지열 에너지의 미래는 미국 전력 공급의 1% 미만으로 지열 전력을 제한하는 지하 장벽을 극복하기 위해 미국 에너지부(DOE)에서 자금을 지원하는 Utah FORGE와 같은 노력에 달려 있습니다.

사용 가능한 리소스로 인해 성장이 제한되었습니다. 과열 증기를 생산하는 우물을 뚫을 수 있는 지열 난방, 물, 자연 전도성 균열을 결합한 곳은 미국이나 전 세계에 거의 없습니다.

반면에 뜨겁고 건조한 암석을 찾는 것은 어렵지 않습니다. 뜨거운 지층에 물을 주입하고 매우 뜨거운 물을 충분히 생산할 수 있는 수익성 있는 시스템을 구축할 수 있다면 지열 발전소는 대규모 도시 전력 시장 근처에 위치할 수 있습니다.

텍사스 A&M 교수들은 파쇄의 영향과 향후 물 흐름을 관찰할 주입정과 두 개의 수직 우물을 시추하는 데 필요한 시간을 단축하는 방법을 시추공에게 가르치기 위해 고용되었습니다(그림 1).

Dupriest는 셰일에서 빠른 것으로 간주되는 것이 "5,000피트의 주방 조리대"라고 묘사한 단단한 암석에서 가능한 것보다 훨씬 빠르다는 것을 인정했습니다. 그러나 그는 "시추 속도를 제한하는 문제의 유형과 이를 처리하는 방식은 다르지 않다"고 덧붙였습니다.

그들은 PDC 비트(시추하는 동안 회전하는 고체 본체의 다결정 다이아몬드 컴팩트 커터)를 사용하는 것과 같은 셰일 시추기의 몇 가지 명백한 변경 사항을 결합하여 시추기에게 "물리 기반, 리미터 재설계" 작업 흐름을 가르쳐 프로세스를 관리하는 방법을 변경했습니다. .

물리학은 이론을 이해하는 것을 의미합니다. 완벽한 세상에서는 비트(WOB)에 더 많은 무게를 추가하면 드릴링이 더 빨라집니다. 현장의 현실은 시추 작업자가 시추 효율의 척도인 기계적 비에너지(MSE)를 사용하여 인식할 수 있는 한계가 있다는 것입니다. MSE 데이터 추세는 더 빠른 드릴링의 장벽 뒤에 있는 문제를 진단하는 데 중요한 역할을 합니다.

리미터 재설계는 성능 제한이나 기능 장애의 원인을 진단하고 이를 방지하는 방법을 찾는 데 사용되는 프로세스입니다. 솔루션을 해결하려면 엔지니어, 공급업체 또는 전문가에게 조언을 구해야 하는 경우가 많습니다. 방법에 대한 더 자세한 설명을 보려면 이 기사 마지막 부분에 있는 추가 자료를 참조하세요.

3개 이상의 유정에서 시추 팀은 유정 시간을 "절반 이상" 단축했습니다. 결과에 따르면 평균 100ft/hr의 드릴링은 화강암의 현실적인 드릴링 속도였으며 그 이상도 가능합니다. 논문의 저자에 따르면 이 방법을 사용하면 첫 번째 유정의 742피트 실행에서 마지막 유정의 2,100피트 실행까지 비트의 수명을 연장할 수 있었습니다.