Métodos para mitigar falhas de poços em alta

O projeto GeConnect, financiado pelo Horizonte 2020 da UE, visa aumentar a confiabilidade da construção de poços geotérmicos em ambientes de alta temperatura.

O custo de localização e perfuração de poços geotérmicos para co-geração de eletricidade e sistema de aquecimento urbano é frequentemente cerca de 40-50% do custo total de investimento da produção de energia. O alto custo de perfuração de poços exige alta capacidade de produção e longevidade para gerar um sólido caso de negócios para a usina geotérmica.

Estudos mostraram que o mecanismo de falha mais comum para poços geotérmicos de alta temperatura é a sobrecarga mecânica da coluna de revestimento no poço devido à expansão térmica restrita que pode resultar em colapso ou falha por tração do revestimento. Além disso, para poços geotérmicos de média entalpia, sabe-se que os ciclos de temperatura e pressão acima de 100 graus Celsius durante as fases de perfuração e completação, operação e fechamento têm o potencial de deteriorar severamente a integridade do anular cimentado.

O conceito de novos acoplamentos flexíveis é compensar essa expansão térmica axial de colunas de revestimento geotérmico durante a produção e fechamento. O conceito foi projetado e os protótipos foram produzidos no âmbito dos projetos de pesquisa GeoWell e DEEPEGS financiados pela UE Horizon 2020 e duas patentes já foram obtidas. Protótipos foram testados quanto à funcionalidade, no total 8 protótipos em tamanho real de 9? e 13? diâmetro do invólucro em dois laboratórios terceirizados. A função de deslizamento e a repetibilidade do deslizamento foram testadas. A resistência estrutural foi testada determinando a resistência à tração final.

Dentro do projeto GEOTHERMICA em andamento, GeConnect, o objetivo é levar este conceito um passo mais perto de um cenário de operação realista. Um protótipo em escala real (figura, veja abaixo) do acoplamento flexível será testado em condições reais de trabalho, bem como desligado de forma controlada e têmpera que pode ser realizada como uma emergência na operação. Juntamente com o novo acoplamento flexível, a integridade da bainha de cimento e o limite cimento-metal serão avaliados simulando cargas de ciclos térmicos em temperaturas moderadas (<100 graus C) a altas (~300 graus C). Para isso, um acoplamento flexível de 9 5/8″ será preso a um tubo de revestimento de 12 m e cimentado em um revestimento externo de 13 3/8″. O vapor geotérmico de um poço operacional de alta temperatura será liberado através do revestimento de 9 5/8″ para aproximar as condições do fundo do poço. O seguinte procedimento de teste está planejado:

A configuração será equipada com dispositivos de detecção elétricos e de fibra óptica de última geração para monitorar e validar o princípio operacional, bem como a integridade do anel cimentado. As possíveis implicações e riscos associados ao uso dos novos acoplamentos flexíveis serão avaliados por meio de modelagem estrutural do teste de superfície, modelagem estrutural de um poço geotérmico equipado com acoplamentos flexíveis e pela realização de uma análise quantitativa de avaliação de risco.

A análise estrutural será usada para avaliar o desempenho de conexões flexíveis e para demonstrar os benefícios para a integridade do poço de reduzir a tensão axial térmica e deformação nos revestimentos, introduzindo o novo acoplamento flexível.

Os parceiros da ÍSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka e ON Power estão ansiosos pelos testes de campo planejados na Islândia em outubro de 2020.

Fonte: Enviado por e-mail, site do projeto GeConnect