Revisando el proyecto Utah FORGE – Entrevista con Joe Moore, investigador principal

Utah FORGE project site infrastructure, drone shot (source: Utah FORGE)

carlos Jorquera 8 Sep 2020

El proyecto Utah FORGE, Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy está avanzando en la investigación sobre EGS en el estado de Utah en los EE. UU. Para saber más sobre el estado actual del proyecto, nos complace poder entrevistar con Joe Moore, Investigador principal del proyecto.

¿Puede darnos una descripción general de Utah FORGE?

Utah FORGE es un movimiento audaz del Departamento de Energía de los EE. UU. que tiene como propósito estimular el desarrollo de la generación eléctrica a partir del calor almacenado en rocas calientes, y no solo en esos lugares inusuales que albergan proyectos geotérmicos convencionales.

Los sistemas geotérmicos convencionales tienen tres componentes esenciales: una fuente de calor, agua o vapor para transferir el calor hacia la superficie y una permeabilidad adecuada para permitir la circulación de fluidos. Las rocas calientes en los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) carecen de la permeabilidad necesaria para la transferencia de calor a gran escala, pero ofrecen el potencial para utilizar la energía de la tierra en cualquier parte del mundo. A pesar de los numerosos intentos previos en todo el mundo para crear la permeabilidad requerida para los reservorios EGS comerciales a gran escala, ninguno de estos proyectos ha producido más de unos pocos MWe y la mayoría ha producido tasas de flujo bajas y recuperaciones de calor bajas. La permeabilidad dentro de estos reservorios recién creados está dominada por fracturas naturales.

En lugar de repetir programas anteriores, el Departamento de Energía de EE. UU., a través de la Oficina de Tecnologías Geotérmicas financió a la Universidad de Utah para construir y administrar un laboratorio de campo internacional para desarrollar y probar tecnologías para crear, mantener y monitorear reservorios del Sistema Geotérmico Mejorado (EGS). El Observatorio Fronterizo de Utah para la Investigación en Energía Geotérmica (Utah FORGE) recibirá una financiación total de 200 millones de dólares durante el período 2014-2024; la mitad de los fondos se destinará a la investigación de organizaciones externas; el resto se utilizará para costos operativos como la perforación de pozos y la ejecución de pruebas.

El laboratorio funcionará como un sitio dedicado para el desarrollo de tecnología y la educación pública sobre la energía geotérmica en general y el desarrollo de EGS en particular. Se anima a participar en el programa a la colaboración y la participación de científicos e ingenieros con una amplia gama de especialidades y afiliaciones. Los objetivos de Utah FORGE son:

• La obtención de una comprensión fundamental de los mecanismos clave que controlan la generación de fracturas, el flujo de fluidos, la transferencia de calor y la sostenibilidad de los yacimientos de EGS.
• Permitir que la comunidad de investigadores desarrolle, pruebe y mejore las tecnologías necesarias para el desarrollo de EGS. Muchas de estas tecnologías serán aplicables tanto al desarrollo geotérmico convencional como al petróleo y al gas.
• Permitir la rápida difusión de datos técnicos a las comunidades de investigación e ingeniería, desarrolladores de recursos naturales y público en general.
• Permitir una vía para la comercialización de EGS en todo el país.
• Reducir la incertidumbre y el riesgo para el desarrollo comercial.
• Demostrar al público y a la comunidad reguladora que EGS puede contribuir a la cartera de energía renovable de EE. UU.

El sitio de Utah FORGE se encuentra en el centro-sur de Utah dentro del Corredor de Energía Renovable de Utah. El sitio está ubicado entre la planta geotérmica Blundell de 36 MWe de PacifiCorp, un parque eólico de 306 MWe y un campo solar de 240 MWe a 16 km al norte de Milford. La planta geotérmica de Cyrq cerca de Thermo Hot Springs y una planta de biogás se encuentran al sur de Milford. El reservorio EGS se desarrollará en rocas de basamento granítico que subyacen al Valle de Milford.

El sitio ya ha sido objeto de una caracterización y pruebas significativas como parte de la iniciativa Utah FORGE. Se han integrado nuevos estudios geológicos, geofísicos y geoquímicos con datos de pozos que caracterizan las orientaciones y distribuciones de las fallas del subsuelo, los gradientes de tensión, las permeabilidades, las temperaturas, los tipos de rocas y la microsismicidad. El pozo 58-32, el pozo de prueba profundo inicial, alcanzó una profundidad de 7536 pies (2297 metros), donde se midió la temperatura máxima de ~ 200 °C en el fondo del pozo.

¿Cuándo espera comenzar a perforar el pozo profundo?

El plan actual es comenzar a perforar el primero de dos pozos profundos direccionales, 16A (78) -32 a fines de septiembre de 2020. Este pozo servirá como pozo de inyección para el par de pozos de inyección-producción que formará el corazón del laboratorio. El pozo se perforará verticalmente a 5940 pies, se desviará a 65 ° de la vertical y luego se dirigirá hacia el este-sureste a una profundidad medida de aproximadamente 10,800 pies y una profundidad vertical real de 8,480 pies. Las temperaturas a esta profundidad se acercarán a 225 °C.

¿Cuáles son los mayores avances en la comprensión hasta ahora?

Hemos realizado pruebas de inyección en el pozo vertical 58-32 y hemos demostrado que es posible la estimulación de fracturas tanto en intervalos sin revestimiento como revestidos. Pudimos detectar y monitorear la microsismicidad asociada utilizando una matriz de sismómetros multinivel de fondo de pozo, un cable de detección acústica distribuida (DAS) de fondo de pozo y una matriz de alta densidad de instrumentos nodales de superficie. Los resultados demuestran que las fracturas sometidas a esfuerzos críticos se pueden identificar y estimular en presiones y caudales muy bajos. Las futuras estimulaciones en los pozos profundos apuntarán y aislarán múltiples zonas de fracturas críticamente estresadas, comenzando en la punta del pozo y luego moviéndose hacia arriba por el talón. Se requieren nuevas tecnologías de aislamiento capaces de soportar temperaturas superiores a 200 °C. El crecimiento de las redes de fracturas se producirá mediante una combinación de dilatación y cizallamiento. Por último, los resultados preliminares de campo y los modelos numéricos muestran que es posible establecer una red de fractura conectada entre pozos separados por varios cientos de metros.

¿Cuáles son las oportunidades que aprovecha Utah FORGE?

Utah FORGE brindará oportunidades científicas, de ingeniería y educativas a todos los segmentos de las comunidades públicas, privadas, gubernamentales y reguladoras. El proyecto demostrará que EGS es ambientalmente benigno y seguro. El proyecto probará y probará tecnologías de estimulación multietapa en rocas abrasivas de alta temperatura, y creará y visualizará trayectorias de fluidos controladas por fractura que conectan los pozos. Los resultados proporcionarán información básica sobre la estimulación y el comportamiento de las redes de fracturas de nueva creación y los mecanismos de intercambio de calor. Todos los datos recopilados sobre el proyecto estarán disponibles públicamente. Los estudiantes e investigadores tendrán acceso a todos los datos y podrán seguir el progreso del proyecto. Finalmente, Utah FORGE proporcionará una plantilla para el desarrollo de EGS y un camino hacia la comercialización.

La primera ronda de financiamiento de I+D de hasta $ 46 millones se anunció en abril con el lanzamiento del Llamado 2020-21. Se otorgarán fondos para el desarrollo de nuevas tecnologías de aislamiento y estimulación, nuevas técnicas de monitoreo y la recopilación de datos básicos de propiedades de las rocas. Se recibió un gran número de propuestas multidisciplinares de empresas privadas, universidades y laboratorios nacionales. Los premios se anunciarán en los próximos meses.

¿Cuáles son los desafíos técnicos que tenemos por delante?

Existen numerosos desafíos que deben abordarse para hacer de EGS un recurso de energía renovable viable. Perforar granito caliente, abrasivo y muy desviado a temperaturas de 200 °C o más es un desafío inherente. Los trépanos y los componentes de la sarta de perforación se desgastan rápidamente y requieren un reemplazo frecuente. Las herramientas de registro, los empacadores estándar y los tapones de puente no pueden soportar las altas temperaturas durante largos períodos de tiempo, y las fallas de los equipos han sido comunes. Optimizar el programa de perforación y reducir los costos de perforación es esencial. Una vez que se perforan los pozos, se debe crear un flujo de fluido sostenido y un intercambio de calor capaz de producir decenas de MWe durante períodos de años.

¿Qué podemos esperar en los próximos tres a seis meses?

Para finales de año, esperamos completar el primer pozo profundo, 16A (78) -32, y anunciar los adjudicatarios de los contratos de I+D del Llamado 2020-1.

Para obtener más información sobre el proyecto Utah FORGE, consulte el sitio web del proyecto.

Fuente:  ThinkGeoEnergy