Geotérmia

MANUAL DE BUENAS PRÁCTICAS PARA LA PERFORACIÓN GEOTÉRMICA

John Finger y Doug Blankenship

Preparado para la agencia internacional de energía, Acuerdo de

Aplicación Geotérmica, Anexo VII

por

“Sandia” Laboratorios Nacionales

P.O. Box 5800

Albuquerque, Nuevo México

RESUMEN

Este Manual es una descripción del proceso complejo que comprende la perforación de un pozo geotérmico. El foco de los capítulos detallados que cubren diversos aspectos del proceso (diseño de carcasa, cementación, la tala y la instrumentación, etc) en las técnicas y de hardware que han tenido éxito en los yacimientos geotérmicos de todo el mundo. El Manual será eventualmente vinculado el Acuerdo de Ejecución geotérmica (GIA) con la esperanza y la expectativa de que puede ser actualizado constantemente con los nuevos métodos se han demostrado o probado.

INTRODUCCIÓN

Todas las aplicaciones existentes de la energía geotérmica utilizan un fluido en circulación para llevar el calor de profundidad a su uso en la superficie. En la mayoría de los casos, se origina de fluidos en el yacimiento geotérmico, pero donde la permeabilidad es baja o no existe líquido in situ, existen técnicas para la inyección de agua más fría en la superficie, que circula a través de las fracturas naturales o inducidas en la roca para la ganancia de calor, y volviendo a la superficie para su uso. Fluidos producidos a bajas temperaturas (por debajo de unos 135 ° C) son adecuados para "uso directo", tales como la calefacción de edificios, secado de alimentos, o procesos industriales. Estas aplicaciones pueden ser muy rentables, especialmente cuando los precios del combustible convencionales son altos, pero tienen el inconveniente principal que tienen que estar cerca del recurso. Con una temperatura más alta y la velocidad de flujo suficiente, los fluidos geotérmicos se pueden utilizar para generar electricidad, permitiendo al usuario final para ser geográficamente distante del recurso geotérmico. Este requisito para el fluido, sin embargo, hace hincapié en la necesidad de la perforación. A excepción de los pocos casos en los que las aplicaciones de uso directo se pueden suministrar de aguas termales naturales, el acceso a los fluidos geotérmicos sólo puede lograrse a través de la perforación en ellos y en muchos casos, los líquidos deben ser re-inyectados en el depósito una vez que su calor es rendido, requiriendo aún más agujeros.

La exploración de recursos geotérmicos normalmente utiliza la cartografía geológica, el análisis geoquímico de las aguas termales y técnicas geofísicas comúnmente utilizadas por la industria minera. Con los avances en las técnicas sísmicas, cada vez se utilizan los estudios sísmicos de reflexión. La Perforación geotérmica se basa en la tecnología utilizada en la industria del petróleo y gas modificada para aplicaciones de alta temperatura y diámetros más grandes así. Pruebas de pozos y depósitos de ingeniería se basan en las técnicas desarrolladas en la industria de petróleo y gas para los reservorios altamente fracturadas debido a las altas velocidades de flujo necesarios para la producción económica general requieren fracturas.

OCURRENCIA DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

La temperatura aumenta con la profundidad dentro de la Tierra en un promedio de alrededor de 25 º C / km. Así que si la temperatura media de la superficie es 20 ° C, la temperatura a 3 km es sólo 95 ° C. Aunque las aplicaciones de uso directo de la energía geotérmica pueden utilizar temperaturas tan bajas como aproximadamente 35ºC, la temperatura mínima adecuada para la generación eléctrica es de aproximadamente 135°C. Los recursos geotérmicos se encuentran en zonas de temperaturas del subsuelo-superiores al promedio.

Flujo de calor y temperatura: El calor de la Tierra se deriva a partir de dos componentes: el calor generado por la formación de la Tierra, y el calor generado por la desintegración radiactiva posterior de elementos en las partes superiores de la Tierra. (Birch, et al.)[1] encontró que el flujo de calor se puede expresar como q = q * + DA, donde q * es el componente de flujo de calor que se origina a partir de la corteza inferior o manto y DA es el calor generado por la desintegración radiactiva en la corteza superficial. DA es el producto de la profundidad (D) y la energía generada por unidad de volumen por segundo (A). Debido a que A varía con la profundidad, el cálculo del flujo de calor y, en consecuencia, la temperatura con la profundidad es compleja. Para la mayoría de los estudios de flujo de calor en general en áreas conductoras, el cambio en el flujo de calor con la profundidad puede ser ignorada.

Controles Tectónicos: El concepto unificador geológico de la tectónica de placas ofrece una visión generalizada de los procesos geológicos que se mueven las concentraciones de calor de las profundidades de la tierra a profundidades que se pueden explorar, y las áreas susceptibles para el desarrollo de la energía geotérmica puede ser identificadas. El calor se puede relacionar con el movimiento del magma dentro de la corteza profunda o la circulación del agua en las zonas activas de fallas.

Cuando las placas continentales y oceánicas convergen, la placa oceánica (ya que suele ser más densa) se subduce o bajo empuja por debajo de la placa continental. La subducción provoca la fusión cerca del borde delantero de la placa subducida y, como resultado, las líneas de volcanes se forman de manera paralela a la placa de límite y por encima de la placa de subducción. Muchas de las regiones geotérmicas más importantes del mundo se asocian con estas características: Indonesia, Japón, México, Nueva Zelanda, Filipinas, y los campos de América Central y del Sur.

Los límites de las placas de traslación, lugares donde las placas se deslizan paralelas entre sí, pueden desarrollar depresiones extensionales, conocidas como cuencas de puesta aparte como el Salton Trough del Sur de California.[2] vulcanismo asociado con la depresión de Salton genera el calor en el Mar de Salton, Cerro Prieto y campos geotérmicos del Valle Imperial. Características tensionales más al norte en San Andreas y faltas relacionadas pueden ser el origen del cual el vulcanismo piensa que es la fuente de calor para el campo de The Geysers zona geotérmica cerca de 90 millas al norte de San Francisco. Una tercera fuente de flujo de calor elevada y vulcanismo son "hot spots" (centros volcánicos pensados para recubrir penachos ascendentes de material del manto caliente). Los puntos calientes más comúnmente ocurren en el interior de las placas, pero pueden ocurrir en las cordilleras oceánicas también. Varios

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