जियोथर्मल प्लांट और ब्लू लैगून अवकाश पार्क, आइसलैंड।
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अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) ने फोर्ज नामक एक परियोजना को वित्त पोषित किया है जहां गर्म ग्रेनाइट चट्टान को सर्वोत्तम तेल और गैस प्रौद्योगिकी का उपयोग करके ड्रिल किया जाएगा और तोड़ा जाएगा। एक समग्र लक्ष्य यह देखना है कि क्या एक कुएं में पंप किए गए पानी को ग्रेनाइट के माध्यम से प्रसारित किया जा सकता है और बिजली पैदा करने वाले टर्बाइनों को चलाने के लिए दूसरे कुएं में पंप करने से पहले गर्म किया जा सकता है।
जॉन मैक्लेनन, केमिकल इंजीनियरिंग विभाग, यूटा विश्वविद्यालय, इस डीओई परियोजना के लिए सह-प्रमुख अन्वेषक हैं। इस विषय पर एक वेबिनार प्रस्तुति 6 अप्रैल, 2022 को एनएसआई द्वारा प्रायोजित की गई थी: एफभू-तापीय ऊर्जा में अनुसंधान के लिए रोंटियर वेधशाला (फोर्ज): एक अद्यतन और अग्रिम योजना
भाग 1 में इन प्रश्नों को संबोधित किया गया है जॉन मैक्लेनन को:
Q1. क्या आप भूतापीय ऊर्जा का संक्षिप्त इतिहास प्रदान कर सकते हैं?
Q2. उन्नत भू-तापीय प्रणालियाँ क्या हैं, और फ्रैकिंग कहाँ लागू की जाती है?
Q3. हमें यूटा में फोर्ज परियोजना की साइट के बारे में बताएं और इसे क्यों चुना गया।
यह आलेख भाग 2 है, जो नीचे दिए गए तीन अतिरिक्त प्रश्नों का समाधान करता है:
Q4. इंजेक्शन और उत्पादन कुओं का मूल डिज़ाइन क्या है?
अब तक छह कुएं खोदे जा चुके हैं। इनमें से पांच कुएं लंबवत रूप से ड्रिल किए गए निगरानी कुएं हैं, जो एक फील्ड प्रयोगशाला होने की रणनीति के अनुरूप है। मॉनिटरिंग कुओं में फाइबर ऑप्टिक केबल और जियोफोन एक इंजेक्शन कुएं, जिसे ड्रिल किया गया है, और एक आगामी उत्पादन कुएं को जोड़ने वाले हाइड्रोलिक फ्रैक्चर के कालानुक्रमिक विकास को मैप कर सकते हैं।
इंजेक्शन कुआँ 10,987 फीट की मापी गई गहराई तक खोदा गया था (जमीनी स्तर से नीचे 8520 फीट± की वास्तविक ऊर्ध्वाधर गहराई)। इसमें लंबवत रूप से ड्रिलिंग करना और फिर 5°/100 फीट पर एक घुमावदार खंड का निर्माण करना शामिल था, और अंत में पूर्व के ठीक दक्षिण में एक अज़ीमुथ (N65E) में लगभग 4,300 फीट तक ऊर्ध्वाधर से 105° पर एक पार्श्व बनाए रखना शामिल था। यह दिशा कुएं के ओर्थोगोनल होने के बाद के हाइड्रोलिक फ्रैक्चर का पक्ष लेती है।
ड्रिलिंग के बाद, कुएं के सबसे निचले 200 फीट हिस्से को छोड़कर बाकी सभी हिस्से को ढंक दिया गया था (बड़े व्यास वाले 7 इंच के आवरण का उपयोग सीमित घर्षण और परजीवी पंपिंग नुकसान के साथ पानी की महत्वपूर्ण मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए किया गया था) और सतह पर सीमेंट किया गया था (कुंडलाकार स्थान को हाइड्रॉलिक रूप से अलग करने के लिए) .
इंजेक्शन कुआँ ड्रिल किया गया (नीला) और भविष्य का उत्पादन कुआँ (लाल) ग्रेनाइट में फ्रैक्चर से जुड़ा हुआ है।
यूटा फोर्ज (2021)। भूतापीय भविष्य में ड्रिलिंग।
Q5. क्या आप इंजेक्शन में तीन फ्रैक उपचारों और उनके परिणामों को संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं?
अप्रैल 2022 में, इंजेक्शन कुएं के निचले छोर (पैर की अंगुली) के पास तीन हाइड्रोलिक फ्रैक्चर पंप किए गए थे। तीन कुओं में जियोफोन, सतह उपकरण और डाउनहोल फाइबर ऑप्टिक सेंसर पंपिंग के दौरान विकसित फ्रैक्चर ज्यामिति का एक दृश्य प्रदान करते हैं। इन फ्रैक्चर ज्यामिति की व्याख्या के आधार पर, सूक्ष्म भूकंपीयता के इन बादलों को काटने के लिए उत्पादन कुएं को अगली बार ड्रिल किया जाएगा।
तीन फ्रैक्चर चरणों को लगातार पंप किया गया। पहले कुएं की पूरी खुली लंबाई को लक्षित किया गया (निचला 200 फीट जिसे आवरण नहीं दिया गया था)। वह उपचार स्लिकवाटर (घर्षण कम करने वाला पानी) था। 4,261 बीबीएल (~179,000 गैलन) 50 बीपीएम (2100 जीपीएम) तक की दरों पर पंप किए गए थे। थोड़े समय के लिए बंद करने के बाद, कुएँ को लगभग 220°F के तापमान पर वापस प्रवाहित किया गया।
अगले चरण में आवरण के 35 फीट लंबे खंड के माध्यम से 20 बीपीएम तक की दर से चिकना पानी पंप करना शामिल था, जिसे आवरण और सीमेंट शीथ के माध्यम से संरचना तक पहुंच प्रदान करने के लिए 120 आकार के चार्ज के साथ छिद्रित किया गया था। 2,777 बीबीएल चिकना पानी पंप किया गया; और फिर कुएं को वापस बहा दिया गया।
अंतिम चरण में 3,016 बीबीएल क्रॉसलिंक्ड (विस्कोसिफाइड) तरल पदार्थ को छिद्रित आवरण के माध्यम से 35 बीपीएम तक की दरों पर पंप किया गया। माइक्रोप्रॉपेंट पंप किया गया था. भविष्य में, निर्मित फ्रैक्चर की चालकता सुनिश्चित करने के लिए फ्रैक्चर को सहारा देने की आवश्यकता और व्यवहार्यता का आकलन करने के लिए मूल्यांकन किया जाएगा।
तीसरे चरण की प्रारंभिक प्रसंस्करण केंद्र में कुएं के आसपास छद्म-रेडियल फ्रैक्चर वृद्धि का सुझाव देती है। यह मौजूदा इंजेक्टर और भविष्य के निर्माता के बीच 300 फीट के क्रम पर अलगाव का पक्ष लेता है। एक वाणिज्यिक परिदृश्य में इससे अधिक ऑफसेट की आवश्यकता हो सकती है; हालाँकि, इस प्रायोगिक कार्यक्रम को पहले हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के साथ दो आसन्न कुओं को आपस में जोड़ने की क्षमता स्थापित करने की आवश्यकता है।
Q6. व्यावसायिक अनुप्रयोग की क्या संभावना है?
एक व्यावसायिक सेटिंग में, कुओं को आपस में जोड़ने के लिए हाइड्रोलिक फ्रैक्चर की बहुलता बनाई जाएगी। फोर्ज फील्ड प्रयोगशाला में, पार्श्व की लंबाई नई प्रौद्योगिकियों के परीक्षण के लिए समर्पित होगी। इनमें जलाशय विशेषताओं, हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग और छिद्रण तकनीक, अनुरूपता - प्रत्येक हाइड्रोलिक फ्रैक्चर के माध्यम से नाममात्र समान प्रवाह, और इन फ्रैक्चर नेटवर्क के माध्यम से प्रसारित होने की विशेषताएं और जिस दर पर थर्मल कमी का अनुभव होता है, उसे निर्धारित करने के तरीके शामिल हैं। इन प्रौद्योगिकियों को विकसित करने और फोर्ज में उनका परीक्षण करने के लिए अनुसंधान अनुबंध अन्य पक्षों (विश्वविद्यालयों, राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं, औद्योगिक संस्थाओं) को दिए जाते हैं।
एक वाणिज्यिक ईजीएस सेटिंग में, ठंडे पानी को इंजेक्ट किया जाएगा और हाइड्रॉलिक रूप से निर्मित फ्रैक्चर के माध्यम से पारित किया जाएगा, इस प्रक्रिया में गर्मी प्राप्त होगी। गर्म पानी को उत्पादन कुएं के माध्यम से सतह पर लाया जाएगा। सतह पर, बिजली उत्पादन के लिए मानक भू-तापीय प्रौद्योगिकी लागू की जाएगी (एक कार्बनिक रैंकिन चक्र (ओआरसी) संयंत्र, एक माध्यमिक कार्बनिक कार्यशील तरल पदार्थ का उपयोग करके जिसे टरबाइन/जनरेटर को चलाने के लिए वाष्प में फ्लैश किया जाता है; या, सीधे भाप में फ्लैश किया जाता है)। गर्मी को बाहर निकालने के बाद उत्पादित पानी को पुन: परिचालित किया जाता है।
फोर्ज साइट बिजली उत्पादक नहीं होगी। इसका उपयोग उन प्रौद्योगिकियों का परीक्षण और विकास करने के लिए किया जाना है जो इस प्रकार की भूतापीय ऊर्जा के व्यावसायीकरण को बढ़ावा देंगे। सफलता प्रौद्योगिकी विकास पर केन्द्रित है। पहले से ही, पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पैक्ट बिट्स (पीडीसी) के अनुप्रयोग को बढ़ावा देकर महत्वपूर्ण प्रगति की गई है जो प्रवेश की दरों में नाटकीय वृद्धि को सक्षम बनाती है। उपसतह माप के मूल्यांकन प्रोटोकॉल और सभी रिग साइट कर्मियों के प्रशिक्षण ने इस भूतापीय परियोजना के ड्रिलिंग अर्थशास्त्र में सुधार किया है।
ऐसा प्रतीत होता है कि हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग को प्रभावी ढंग से किया जा सकता है - लेकिन असली परीक्षा उत्पादन कुएं के ड्रिलिंग के बाद परिसंचरण दक्षता और गर्मी वसूली में निहित है।
यहां ईजीएस की सफलता अन्यत्र भी लागू की जा सकती है। हाइब्रिड ईजीएस अनुप्रयोगों के लिए हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग का उपयोग करने पर विचार करें जहां पारंपरिक अनुप्रयोगों को सूखे छेद के भू-तापीय समकक्ष का सामना करना पड़ा है - ड्रिलिंग के दौरान प्राकृतिक फ्रैक्चर का सामना नहीं किया गया था लेकिन फ्रैक्चरिंग द्वारा प्रतिच्छेद किया जा सकता था।
FORGE में सफलता का अर्थ उन प्रौद्योगिकियों का परीक्षण करना है जिन पर अन्यथा विचार नहीं किया जाएगा, व्यवहार्य प्रौद्योगिकियों को निजी उद्योग को सौंपना और समग्र रूप से भू-तापीय विकास को प्रोत्साहित करना।
स्रोत: https://www.forbes.com/sites/ianpalmer/2022/05/19/an-enhanced-geothermal-system-uses-oil-and-gas-technology-to-माइन-लो-कार्बन-एनर्जी- भाग 2/