Исландский проект глубокого бурения

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Исла́ндский прое́кт глубо́кого буре́ния (англ. Iceland Deep Drilling Project, IDDP) — проект, целью которого является создание и освоение технологий извлечения геотермальной энергии из глубоких скважин, в которых геотермальный флюид находится в сверхкритическом состоянии. Проект был начат в 2000 году консорциумом исландских энергетических компаний: Hitaveita Suðurnesja[англ.], Landsvirkjun, Orkuveita Reykjavíkur[англ.] и Orkustofnun[исл.]. В 2001 году была создана международная группа советников SAGA (Science Applications Group of Advisors), осуществляющая научную и инженерную поддержку проекта. В ней принимают участие специалисты из 12 стран, в том числе из США, Канады, Исландии, Германии, Франции, Италии, России, Новой Зеландии и Японии[1].

Цели проекта

Основной целью проекта является разработка технологий получения энергии из глубоких гидротермальных резервуаров, в которых вода находится в сверхкритическом состоянии. По сравнению с обычной жидкостью, сверхкритический флюид имеет значительно меньшую вязкость и плотность. Благодаря этому, скорость циркуляции сверхкритического теплоносителя может быть значительно выше. По оценкам, мощность такой системы будет в 10 раз больше, чем мощность обычной системы: энергия, извлекаемая из типичной для Исландии скважины глубиной 2,5 км, позволяет получать электрическую мощность порядка 5 МВт, тогда как скважина, достигшая резервуара со сверхкритическими условиями (температурой 430—450 °C и давлением 23—26 МПа), давала бы 50 МВт при том же самом объёмном расходе теплоносителя.[2]

Однако, типичные высокотемпературные геотермальные скважины дают пароводяную смесь с температурой 200—320 °C[3], тогда как для чистой воды критическая точка достигается при температуре 374,15 °C и давлении 22,21 МПа. Если же в воде присутствуют растворённые соли, то для перехода в надкритическое состояние требуются ещё более высокие температуры и давления.[4] Для морской воды, которая является источником геотермальных вод Исландии, критическая точка соответствует температуре 406 °C и давлению 29,8 МПа[5].

Исландия расположена на Срединно-Атлантическом хребте. Этим обусловлен её высокий геотермальный потенциал: высоких температур здесь можно достичь на значительно меньших глубинах, чем в большинстве мест Земли. Помимо энергетики, это также представляет значительный интерес для геологии, поскольку позволяет исследовать ряд процессов, таких, как взаимодействие морской воды с базальтовыми породами, её циркуляцию в гидротермальных источниках и других.[3] Эти исследования помогут найти ответы на множество вопросов, начиная от тектоники литосферных плит и химического состава Мирового океана, и заканчивая зарождением жизни.[1]

IDDP-1

Станция IDDP-1 возле вулканического озера Вити

В 2006 году было начато бурение скважины IDDP-1 в вулканической зоне Крабла. По оценкам, сверхкритических условий здесь можно было достичь на глубине 4 км. Однако, в 2009 году, уже на глубине 2,1 км скважина достигла риолитовой магмы с температурой 900 °C, в связи с чем дальнейшее бурение было невозможно.[6] Это вторая в мире скважина, достигшая магмы: первая была пробурена в 2007 году на Гавайях[7].

Несмотря на то, что достичь резервуара с надкритическим флюидом не удалось, было решено провести испытания. Контактирующее с магмой дно скважины было частично зацементировано с установкой шлицевого вкладыша[6]. Скважина оказалась очень продуктивной: в течение 2 лет из неё поступал перегретый пар с температурой до 450 °C и давлением от 40 до 140 бар, что могло бы позволить генерировать электроэнергию с мощностью 36 МВт[8][9].

После данного теста, наземное оборудование станции нуждалось в восстановлении по причине коррозии. Закрыть скважину не удалось из-за отказа задвижек, попытка её охладить привела к обрушению обсадной колонны, в связи с чем скважина была заброшена.[9]

В 2014 году, на основе проекта IDDP-1, был начат проект по созданию международной магматической обсерватории — KMT (Krafla Magma Testbed)[10][11].

IDDP-2

Геотермальное поле в Рейкьянесе

Бурение скважины IDDP-2 было начато в августе 2016 года путём углубления существующей скважины RN-15 на полуострове Рейкьянес. В январе 2017 была достигнута глубина 4659 м[12][13]. Основную проблему при бурении представляли зоны с высокой проницаемостью, расположенные на глубинах ниже 3 км, из-за чего имела место полная потеря циркуляции бурового раствора[5][14].

IDDP-2 стала первой в мире скважиной, достигшей гидротермального резервуара со сверхкритическими условиями. Температура на дне скважины достигала 426 °C, давление — 34 МПа.[5]

В 2017—2018 годах осуществлялось стимулирование скважины. В ходе него было обнаружено повреждение обсадной колонны на глубине 2,3—2,4 км, которое привело к утечкам флюида. Однако, утечки были незначительны, и было принято решение приступить к испытаниям.[15] Испытания скважины начались в декабре 2019 года[16].

См. также

  • Геотермальная энергетика в Исландии[англ.]

Примечания

  1. ↑ 1 2 Elders, Fridleifsson, 2005, p. 8.
  2. ↑ Elders, Fridleifsson, 2005, p. 1.
  3. ↑ 1 2 Elders, Fridleifsson, 2005, p. 4.
  4. ↑ Elders, Fridleifsson, 2005, p. 5.
  5. ↑ 1 2 3 Fridleifsson et al., 2017, p. 1.
  6. ↑ 1 2 Зиновьев, Вергейчик, 2018, с. 19.
  7. ↑ Renewable energy world.
  8. ↑ Зиновьев, Вергейчик, 2018, с. 20.
  9. ↑ 1 2 Fridleifsson et al., 2017, p. 2.
  10. ↑ KMT — официальный сайт.
  11. ↑ Planning an International Magma Observatory — EOS.
  12. ↑ Зиновьев, Вергейчик, 2018, с. 20—21.
  13. ↑ Fridleifsson et al., 2017, p. 4—5.
  14. ↑ Fridleifsson et al., 2019, p. 4.
  15. ↑ Fridleifsson et al., 2019, p. 5—6.
  16. ↑ Season Greetings (англ.). IDDP (21 декабря 2019). Дата обращения: 30 июня 2020. Архивировано 30 июня 2020 года.

Литература

  • Зиновьев Н. Н., Вергейчик П. С.; науч. рук. Уласик Т. М. Исландский проект глубокого бурения (IDDP) // Актуальные проблемы геотехники, экологии и защиты населения в чрезвычайных ситуациях : материалы 74-й студенческой научно-технической конференции : секция "Геотехника и экология в строительстве". — Мн.: БНТУ, 2018. — 25 апреля. — С. 18—22.
  • W.A. Elders, G.O. Fridleifsson. Исландский проект глубокого бурения – научные возможности = The Iceland Deep Drilling Project – Scientific Opportunities // Proceedings World Geothermal Congress 2005 / перевод Белоусова В.И.. — Antalya, Turkey, 2005. — 24—29 April.
  • Guðmundur Ó. Friðleifsson, Albert Albertsson, Wilfred A. Elders, Ómar Sigurdsson, Ragna Karlsdóttir, and Bjarni Pálsson. The Iceland Deep Drilling Project (IDDP): Planning for the Second Deep Well at Reykjanes (англ.) // GRC Transactions. — 2011. — Vol. 35. — P. 347—354.
  • Guðmundur Ó. Friðleifsson, Wilfred A. Elders, Robert A. Zierenberg, Ari Stefánsson, Andrew P. G. Fowler, Tobias B. Weisenberger, Björn S. Harðarson, and Kiflom G. Mesfin. The Iceland Deep Drilling Project 4.5km deep well, IDDP-2, in the seawater-recharged Reykjanes geothermal field in SW Iceland has successfully reached its supercritical target (англ.) // Scientific Drilling. — 2017. — No. 23. — P. 1—12. — doi:10.5194/sd-23-1-2017.
  • Guðmundur Ómar Friðleifsson, Albert Albertsson, Ari Stefánsson, Geir Þórólfsson, Kiflom G. Mesfin, Kristján Sigurðsson, Ómar Sigurðsson, Þór Gíslason. The Reykjanes DEEPEGS Demonstration Well – IDDP-2 (англ.) // European Geothermal Congress 2019. — Den Haag, The Netherlands, 2019. — 11—14 June.

Ссылки