Nové vrtací technologie - New drilling technologies

Nejnovější studie o Massachusetts Institute of Technology „Budoucnost geotermální energie - dopad vylepšených geotermálních systémů (EGS) na Spojené státy v 21. století“ (2006) poukazuje na zásadní význam rozvoje ekonomické technologie hlubokého geotermálního vrtání. Se současnými vyvrtávacími technologiemi cena otvoru stoupá s hloubkou exponenciálně. Hledání technologie vyvrtávání, s níž by růst ceny otvoru byl přibližně lineární s rostoucí hloubkou otvoru, je tedy důležitým úkolem.

Nové požadavky na technologie vrtání

Tato studie MIT charakterizuje požadavky na novou rychlou a ultra hlubokou vrtací technologii takto:

  • cena vrtání stoupá lineárně s hloubkou
  • osa vrtání s neutrálním plovoucím
  • možnost vytvářet svislé nebo šikmé otvory až do hloubky 10 km
  • možnost vyrábět otvory s velkým průměrem - dokonce 5krát větší než na zemi ve srovnání s dnešními vrtacími technologiemi
  • na místě ve vrtu se vytvořil plášť

Příklady nových technologií vrtání

Existuje více než 20 výzkumných úsilí řešících inovativní vrtací technologii, jako jsou: laser, spallation, plasma, elektronový paprsek, palety, vylepšené rotační, elektrické jiskry a výboje, elektrický oblouk, eroze vodním paprskem, ultrazvuk, chemický, indukční, jaderný, nucený plamen výbušnina, turbína, vysokofrekvenční, mikrovlnná trouba, napětí topení / chlazení, elektrický proud a několik dalších. Nejslibnější řešení jsou uvedena níže:

1. Hydrotermální spalace - Vrtání s tepelnou spalací využívá velký horní otvor, podobně jako tryskový motor, k aplikaci vysokého tepelného toku na skalní stěnu. Tato technologie vrtání je založena na tepelných procesech spalace a fúze hornin.

2. Chemická plazma - je založen na drcení vysokorychlostním spalováním, ale kyselina dusičná jako oxidační činidlo místo kyslíku.

3. Eroze - většina patentů se týká řezání hornin vodním paprskem. Jsou popsány různé varianty modifikací, např. využití kavitace, turbulentních procesů, kombinace s mechanickými procesy atd.

4. Laser - v posledním desetiletí byl proveden intenzivní výzkum využití vysokoenergetických laserových paprsků pro rozpad hornin. Jedná se především o přestavbu vojenského vybavení. Laserová energie se používá pro proces tepelné spalace, tavení nebo odpařování horniny.

5. Elektrický výboj - Metody využívající elektrický výboj vycházejí z dlouhodobých zkušeností získaných v jiných aplikačních oblastech.

6. Elektrická plazma - je založen na drcení ozářením plazmy s vysokou teplotou do 20 000 ° C

7. Přímý přenos tepla - Tato technologie je založena na elektricky tající hornině při 1400 ° C; lávový štěrk bude plavat nahoru; stěny díry jsou ze skla okolní horniny. Cena klesá s hloubkou bez omezení hloubky vyvrtaného otvoru. Průměry otvorů od 1 m do 10 m. Obnova energie použité k roztavení horniny.

Vysoce energetická elektrická plazma

Plasmatorch používající vodní páru jako plyn vytvářející plazmu

Jedním z nejslibnějších přístupů v oblasti hlubokého vrtání je využití elektrická plazma. Má nižší energetickou účinnost než některé jiné technologie, ale má několik dalších výhod. Lze zmínit výrobu vrtů se širokým rozsahem průměrů nebo vrtání ve vodním prostředí. Výzkumný tým ze Slovenska vyvinul koncept vrtání založený na využití elektrické plazmy. Jádro výzkumu spočívá v Výzkumné centrum pro hluboké vrtání který byl otevřen v prostorách Slovenská akademie věd. Tuto metodu přijalo jen velmi malé množství společností, např. GA vrtání, se sídlem v Bratislavě, Slovensko.

Výhody technologie hlubokého vrtání plazmou

  1. Vyšší energetická účinnost vrtání
  2. Průběžné vrtání bez výměny mechanických dílů
  3. Konstantní průměr pláště
  4. Efektivní transport rozpadlé horniny

Nejmodernější

Dosud nikdo neprokázal účinné použití těchto technik v náročných podmínkách. Další komplikace, včetně dopravy energie a materiálu na místě z vrtů 5 až 10 km, také vyžadují zdokonalení, aby se staly technicky i ekonomicky proveditelnými.

Viz také

Reference

  1. Massachusettský technologický institut (2006) „Budoucnost geotermální energie“
  2. Pierce, K.G., Livesay, B.J., Finger J.T. (1996) „Advanced Drilling System Study“
  3. Ikeda, K., Satoh, T., Yoshikawa, M., Kurosawa, T. (2000) „Vývoj metody laserového řezání pro nebezpečné skalní svahy“
  4. „Navržená nová technologie hlubokých vrtů“ Parkview Press (2011) ISBN  978-0-9799971-0-5