Sandia Lab explora el crecimiento de fracturas geotérmicas a través de explosiones controladas

Rig on site of Utah FORGE project, Utah, U.S. (source: Utah FORGE)

carlos Jorquera 20 Jun 2022

Un estudio que se lleva a cabo en los Laboratorios Nacionales Sandia ( Sandia National Laboratories ) en Nuevo México está analizando la viabilidad de usar explosivos o propulsores para crear redes de fracturas en formaciones subterráneas de una manera controlada y predecible. Los conocimientos de este estudio se pueden utilizar para establecer la conectividad en pozos geotérmicos en sistemas geotérmicos mejorados (EGS). Este estudio está siendo apoyado y financiado por la Oficina de Tecnologías Geotérmicas (GTO) del Departamento de Energía.

“Nuestro objetivo era idear una nueva forma de crear una red de fracturas geotérmicas que tenga una idea clara de hacia dónde irá, es orientable y manejable, y utiliza menos recursos y es más respetuoso con el medio ambiente”, dijo Sandia. ingeniero mecánico y líder del equipo Eric Robey.

“Aquí es donde entran los explosivos y los propulsores. La idea es que nos permitan evitar bombear mucho fluido por los pozos. Estamos colaborando con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) para modelar las explosiones y mejorar la previsibilidad de la formación de redes de fracturas”.

Simulaciones con plexiglás
Las explosiones se realizaron dentro de cubos de plexiglás, un material que tenía propiedades mecánicas similares al granito a unos 750 grados Fahrenheit, según el experto en modelado por computadora del LLNL, Oleg Vorobiev. También se aplicaron docenas de toneladas de presión a las vulvas de plexiglás para ver cómo las tensiones impactarían en la formación de fracturas.

Se encendieron pequeñas cantidades de explosivos o propulsores en el centro de los cubos de plexiglás para crear explosiones a pequeña escala. La propagación hacia el exterior de las fracturas se controló mediante cámaras de ultra alta velocidad. mientras que las pequeñas fracturas se monitorearon usando otros sensores.

Otra técnica que empleó el equipo fue la imagen schlieren, que les permitió monitorear las ondas de onda de choque explosivas al “ver” las diferencias de densidad causadas por la compresión. Las explosiones se registraron a 1 millón de fotogramas por segundo.

Escuchando las ondas más débiles
A medida que las ondas de choque alcanzaron el exterior de los cubos de plexiglás, las ondas más débiles ya no se pueden monitorear visualmente. El equipo ideó una solución novedosa mediante el uso de sensores de emisión acústica. A través de una serie de micrófonos, el equipo pudo escuchar las ondas más débiles e identificar de dónde venían mediante triangulación.

Se realizaron experimentos similares en cubos de plexiglás que se unieron para imitar fallas. Los resultados mostraron que las fracturas formadas por explosivos tienden a no cruzar las líneas de falla anteriores, pero las condiciones como la tensión y la orientación de la falla también juegan un papel en la determinación de los resultados.

La importancia de esta técnica es que puede ayudar en la transición del estudio de los cubos de plexiglás a la formación de granito real. La información de los sensores acústicos también es fundamental en los esfuerzos de modelado por computadora.

Próximos pasos
Actualmente, el equipo está realizando los mismos experimentos en cubos de granito de 1 pie y tiene como objetivo escalar hasta cubos de granito de 3 pies. Si los resultados de los experimentos a escala de laboratorio resultan prometedores, existe la posibilidad de realizar pruebas de campo en el sitio de  Utah FORGE . Esto puede suceder en tan solo tres a cinco años.

Fuente: Sandia National Laboratories