Количественная оценка преимуществ повторной закачки неконденсирующегося газа в пласт для повышения эксплуатационных характеристик геотермального месторождения

Обратная закачка как средство достижения устойчивости

Компания Ormat Technologies изучает преимущества обратной закачки неконденсирующихся газов для повышения производительности геотермальных систем. В этом примере описывается практическое применение числовой модели для демонстрации влияния обратной закачки неконденсирующихся газов на экологическую устойчивость пласта-резервуара и эффективность проекта в долгосрочной перспективе. Материал основан на докладе «Количественная оценка преимуществ повторной закачки неконденсирующегося газа в пласт для повышения эксплуатационных характеристик геотермального месторождения», который представили на Стэнфордском семинаре по вопросам геотермальной энергетики Джон Мерфи, Итан Бергер, Майкл Бергер, Антон Фитерман и Саймон Веббисон.

Дилемма неконденсирующихся газов

Неконденсирующиеся газы естественным образом присутствуют в геотермальных системах и могут способствовать производству за счет снижения плотности флюида в стволе скважины. Однако при отсутствии обратной закачки неконденсирующихся газов их концентрация в пласте-резервуаре со временем снижается, что приводит к уменьшению дебита скважин. Основная задача заключалась в том, чтобы получить количественную оценку положительного эффекта от обратной закачки неконденсирующихся газов для производительности геотермальных систем, продемонстрировать техническую осуществимость этого подхода при широком диапазоне начальных условий в пласте-резервуаре и оценить его влияние на выработку электроэнергии, обусловленное паразитными нагрузками при обратной закачке неконденсирующихся газов.

Моделирование системы

Опираясь на числовую модель, специалисты провели комплексный анализ информации о разработке пласта-резервуара и технологических процессах на энергоустановке. Моделирование было выполнено в программном пакете Volsung, что позволило связать модель пласта-резервуара с моделями скважин и наземным оборудованием. В расчетах рассматривались два гипотетических пласта-резервуара с начальными температурами производства 203 °C и 235 °C и начальной массовой долей CO2 в диапазоне от 0,5 до 3%.

Материалы на похожие темы:

• * Сорок лет выработки энергии на геотермальном месторождении Стимбот
• * Создание числовых моделей при помощи Volsung и Leapfrog
• * Оптимизированное управление геотермальными активами за счет моделирования геотермальных месторождений в Volsung
• * Ускорьте принятие инвестиционных решений с помощью аналитической обработки данных в Volsung, используемой в целях прогнозирования
• * Моделирование распространения меченых частиц в Volsung: проблемы и задачи, способы их решения и мероприятия, запланированные на будущее

Вид с юго-запада на проницаемые ячейки сетки: температура в начальном состоянии (слева) и после 20 лет эксплуатации (справа); массовая доля 2,5%, температура восходящего потока 235 °C; вариант без обратной закачки.

Вид с юго-запада на проницаемые ячейки сетки: массовая доля CO2 в начальном состоянии (слева) и после 20 лет эксплуатации (справа); массовая доля 2,5%, умеренная энтальпия восходящего потока; вариант без обратной закачки.

Массовая доля CO2 после 20 лет эксплуатации, массовая доля 2,5%, умеренная энтальпия восходящего потока, с обратной закачкой CO2.

Схема смоделированной энергоустановки. В установке SGW используются алгоритмы генерации Ormat для достижения целевой выработки, при необходимости с дросселированием скважины. Когда четыре эксплуатационные скважины не могут обеспечить требуемый расход, выработка электроэнергии снижается. Для моделирования обратной закачки CO2 массовая доля CO2 на выходе установки задается равной массовой доле CO2 на входе. Паразитная нагрузка от компрессоров и насосов для закачки неконденсирующихся газов может задаваться как функция общего расхода, температуры закачки и расхода CO2.

Практическое значение результатов

Числовая модель показала, что при обратной закачке неконденсирующихся газов выработка на самофонтанирующих скважинах может поддерживаться значительно дольше по сравнению со сценарием, при котором неконденсирующиеся газы сбрасываются в атмосферу. Моделирование продемонстрировало, что обратная закачка неконденсирующихся газов замедляет снижение их концентрации в пласте-резервуаре, а значит замедляет падение объемов выработки. В модели также учитывались практические аспекты обратной закачки неконденсирующихся газов в условиях действующей бинарной геотермальной установки — технологии, которая, как правило, упрощает реализацию обратной закачки неконденсирующихся газов.

Аналитическая информация и влияние на отрасль

Согласно прогнозам моделирования, применение обратной закачки неконденсирующихся газов при различных условиях в пласте-резервуаре приведет к следующим результатам:

Курс на устойчивость

Данная числовая модель подтвердила, что обратная закачка неконденсирующихся газов положительно влияет на долгосрочную устойчивость пласта-резервуара и эффективность проекта в целом. Используя передовые функции моделирования, компания Ormat Technologies получила важные данные о потенциале обратной закачки неконденсирующихся газов, что позволяет принимать обоснованные решения по управлению ресурсами и выбору наземного оборудования как для действующих, так и для будущих геотермальных проектов.

Производительность пласта-резервуара во времени, умеренная энтальпия:
сплошные линии — без обратной закачки неконденсирующихся газов, пунктирные — при 100% обратной закачке

Эффект от обратной закачки неконденсирующихся газов с учетом и без учета паразитной нагрузки от компрессии:
умеренная энтальпия, массовая доля в восходящем потоке 2,5%

Эффект от обратной закачки неконденсирующихся газов с учетом и без учета паразитной нагрузки от компрессии:
высокая энтальпия, массовая доля в восходящем потоке 2,5%