La géothermie exige des outils extrêmes, mais lesquels seront vraiment nécessaires ?

Pour l’instant, l’énergie géothermique est un marché minuscule avec une longue liste de souhaits d’équipements à haute température et d’autres idées d’outils.

À première vue, forer et compléter des puits durables et de grande capacité dans des roches extrêmement dures et chaudes dépasse les capacités de la plupart du matériel et des fournitures disponibles.

« Beaucoup de gens pensent : OK, vous essayez de fracturer hydrauliquement des puits géothermiques. Vous savez, la première chose qui leur vient à l’esprit est : comment allez-vous faire cela à des températures élevées ? Vos outils de fond vont-ils fonctionner… câbles, bouchons de fracturation, etc. », a déclaré Jack Norbeck, co-fondateur et directeur technique de Fervo Energy.

Il a fait valoir ce point lors de la table ronde d'ouverture de la récente conférence et exposition SPE sur la technologie de fracturation hydraulique (HFTC) en décrivant un cas où ils ont trouvé des alternatives moins coûteuses à un bouchon développé pour des conditions extrêmement chaudes.

Cela ne veut pas dire qu’aucun nouvel outil ne sera nécessaire pour injecter de l’eau à travers des fractures dans des roches chaudes et sèches et produire de la vapeur pour la production d’électricité et d’autres utilisations.

Mais à ce stade précoce des tests, on ne sait pas clairement ce qui sera finalement nécessaire sur la base des programmes de tests visant à améliorer le matériel et les méthodes et à en développer de nouveaux.

Le financement du Département américain de l'énergie (DOE) pour Utah FORGE finance des tests sur un site d'essai géothermique hautement instrumenté et la recherche et l'évaluation d'outils pour les travaux souterrains dans les futurs puits, qui sont susceptibles d'être plus chauds que la roche des sites d'essai actuels.

"L'avenir de la géothermie est plus profond et plus chaud, ce qui entraînera une production d'électricité considérablement plus élevée", a déclaré John McLennan, professeur agrégé à l'Université de l'Utah travaillant sur la gestion des réservoirs à FORGE.

Les solutions actuelles qui réduisent le coût élevé des tests pourraient ne pas fonctionner si les futurs puits produisent de la vapeur plus chaude et de plus grande valeur.

"Nous nous trouvons actuellement à l'extrémité inférieure de l'échelle de température géothermique pour les EGS (systèmes géothermiques améliorés)," a déclaré McLennan.

Les préoccupations à long terme incluent la nécessité de méthodes et d'instruments de laboratoire pour tester les équipements et les matériaux à utiliser pour ces puits extrêmes.

Un article présenté lors du 48e atelier sur l'ingénierie des réservoirs géothermiques organisé à l'Université de Stanford en février appelait à une « installation pour étudier le comportement des roches, des agents de soutènement, des dérivateurs, des ciments, des instruments et des équipements » construits pour les puits géothermiques.

« Les équipements de test de laboratoire actuellement disponibles sont généralement limités à des températures inférieures ou égales à 300 °C, le plus souvent à des températures inférieures à 200 °C », selon le document d'AltaRock Energy et Blade Energy, qui ajoute que ce qui est disponible ne peut souvent tester que de petites quantités. échantillons dimensionnés.

Mais les ingénieurs ne cesseront jamais de rechercher des méthodes éprouvées et moins coûteuses.

Sur le site d'essai géothermique FORGE, ils ont montré qu'il était possible de forer beaucoup plus rapidement dans la roche dure en utilisant une méthode développée par Fred Dupriest, un professeur Texas A&M qui l'a développée alors qu'il travaillait pour ExxonMobil. Cette méthode d’amélioration des processus a conduit à des modifications des forets, mais rien de vraiment nouveau et différent.

Fervo a déclaré à propos de son site d'essai au Nevada, que « le projet a été réalisé à l'aide d'outils et de technologies de forage et de complétion qui existent déjà couramment dans l'industrie », dans un article présenté lors de l'atelier de Stanford.

Quelques besoins

La liste de souhaits en matière d'équipement de FORGE s'est allongée depuis le forage de son premier puits. Tout en décrivant au HFTC un test de fracturation réalisé au printemps dernier sur le site FORGE, McLennan a offert quelques conseils sur les géophones. Ils peuvent être « très sensibles aux températures » (SPE 212346).

Son commentaire était basé sur des défaillances de géophones qui ont limité la collecte de données microsismiques lors de la fracturation d'un puits il y a un an. Depuis, ils ont lancé un projet visant à passer aux câbles à fibres optiques, plus tolérants à la chaleur, pour la collecte de données en fond de trou.

Deux paires de partenaires travaillent sur ce problème : l'Université Rice et Shell font partie d'une équipe, et l'autre équipe comprend l'Université du Texas à Austin et Silixa, une entreprise de fibre optique.