Metodi per mitigare i guasti dei pozzi in alto

Il progetto GeConnect, finanziato da Orizzonte 2020 dell’UE, mira ad aumentare l’affidabilità della costruzione del pozzo geotermico in ambienti ad alta temperatura.

Il costo dell’ubicazione e della perforazione dei pozzi geotermici per la cogenerazione di elettricità e del sistema di teleriscaldamento rappresenta spesso circa il 40-50% del costo totale di investimento per la produzione di energia. L’alto costo della perforazione dei pozzi richiede elevata capacità produttiva e longevità per generare un solido business case per la centrale geotermica.

Gli studi hanno dimostrato che il meccanismo di guasto più frequente per i pozzi geotermici ad alta temperatura è il sovraccarico meccanico della stringa di rivestimento nel pozzo a causa dell'espansione termica limitata che può provocare il collasso o il cedimento per trazione del rivestimento. Inoltre, per i pozzi geotermici a media entalpia, è noto che i cicli di temperatura e pressione superiori a 100 gradi Celsius durante le fasi di perforazione e completamento, funzionamento e chiusura hanno il potenziale di deteriorare gravemente l'integrità dell'anello cementato.

Il concetto dei nuovi giunti flessibili è quello di compensare tale dilatazione termica assiale delle stringhe di involucro geotermico durante la produzione e la chiusura. Il concetto è stato progettato e sono stati prodotti prototipi nell’ambito dei progetti di ricerca GeoWell e DEEPEGS finanziati dall’UE nell’ambito di Orizzonte 2020 e sono già stati ottenuti due brevetti. La funzionalità dei prototipi è stata testata, in totale 8 prototipi a grandezza naturale da 9? e 13? diametro dell'involucro in due laboratori terzi. Sono state testate la funzione di scorrimento e la ripetibilità dello scorrimento. La resistenza strutturale è stata testata determinando la resistenza alla trazione finale.

Nell’ambito del progetto GEOTHERMICA GeConnect, in corso, l’obiettivo è portare questo concetto un passo avanti verso uno scenario operativo realistico. Un prototipo in scala reale (figura, vedere sotto) del giunto flessibile sarà testato in condizioni di lavoro reali, nonché spento in modo controllato e temprato che può essere eseguito in caso di emergenza durante il funzionamento. Insieme al nuovo accoppiamento flessibile, l'integrità della guaina di cemento e il confine cemento-metallo saranno valutati simulando i carichi del ciclo termico a temperature da moderate (<100 gradi C) ad elevate (~300 gradi C). A tale scopo, un giunto flessibile da 9 5/8″ verrà collegato a un tubo di rivestimento da 12 m e cementato in un rivestimento esterno da 13 3/8″. Il vapore geotermico proveniente da un pozzo operativo ad alta temperatura verrà scaricato attraverso l'involucro da 9 5/8″ per approssimare le condizioni del fondo pozzo. È prevista la seguente procedura di test:

L'impianto sarà dotato di dispositivi di rilevamento elettrici e in fibra ottica all'avanguardia per monitorare e convalidare il principio di funzionamento e l'integrità dell'anello cementato. Le possibili implicazioni e rischi associati all'utilizzo dei nuovi giunti flessibili saranno valutati attraverso la modellazione strutturale del test superficiale, la modellazione strutturale di un pozzo geotermico dotato di giunti flessibili ed eseguendo un'analisi quantitativa di valutazione del rischio.

L'analisi strutturale verrà utilizzata per valutare le prestazioni delle connessioni flessibili e per dimostrare i vantaggi per l'integrità del pozzo derivanti dalla riduzione dello stress termico assiale e della deformazione negli involucri mediante l'introduzione del nuovo giunto flessibile.

I partner di ÍSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka e ON Power attendono con impazienza i test sul campo previsti in Islanda nell'ottobre 2020.

Fonte: inviato via e-mail, sito web del progetto GeConnect