BR112020015313B1 - Método para formar um furo de poço em uma formação para recuperação de calor geotérmico contínua fechada e método para remediar um poço - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se às técnicas de síntese que são descritas de forma adequada para o uso em aplicações geotérmicas. as modalidades são fornecidas onde os furos de poço perfurados de furo aberto são vedados, enquanto perfura para formar uma camada impermeável na interface de furo de poço/formação. as técnicas podem ser químicas, térmicas, mecânicas, biológicas e são destinadas totalmente para danificar de maneira irreversível a formação em termos da sua permeabilidade. com a permeabilidade negada, o furo de poço pode ser usado para criar um poço geotérmico de superfície à superfície de circuito fechado operável na ausência de cobertura de poço para maximizar a transferência térmica para um fluido de trabalho de circulação. as formulações para os fluidos de trabalho e de perfuração são apresentadas.
Description
[0001] A presente invenção refere-se à criação de furo de poço geotérmico e, mais particularmente, a presente invenção refere-se aos métodos para modificar a permeabilidade de uma determinada formação para a criação furos de poço geotérmico de alta eficiência com características mecânicas e térmicas aprimoradas adicionalmente com formulações de fluidos de trabalho.
[0002] A recuperação de energia geotérmica é um método atraente de captação de energia e possui um apelo ambiental óbvio, considerando o aspecto da capacidade de renovação.
[0003] A técnica anterior concentrou-se em inúmeras questões em relação à permeabilidade, geometrias do poço, fluidos de trabalho, configuração multilateral do poço e produção de energia. Os exemplos de tentativas de melhorar essas questões serão, por sua vez, discutidos.
[0004] Inicialmente, no que diz respeito aos danos na formação,Badalyan et al. em “Laboratory Study on Formation Damage in Geothermal Reservoirs Due to Fines Migration, Proceedings World Geothermal Congress 2015”, Melbourne, Austrália, 19 a 25 de abril de 2015, ensina:“Aqui apresenta-se um novo método para avaliar os danos de formação em reservatórios geotérmicos. Sabe-se há muito tempo que os danos de formação são causados pela mobilização, migração e deformação de finos naturais de reservatórios... A migração de finos induzidos por velocidade é responsável por uma redução não significativa da permeabilidade das rochas, levando a danos iniciais na formação. Após a baixa força iônica, a injeção de água aumenta a força de repulsão eletrostática entre as partículas de argila e a superfície da areia, mobilizando ainda mais as partículas, resultando em danos à formação. Os finos mobilizados com mineralogia de ilite/clorito de camada mista são responsáveis pela redução da permeabilidade da rocha devido à obstrução dos poros de garganta”. A migração de finos é um dos mecanismos físicos mais amplamente difundidos de danos de formação em poços de petróleo e gás. Inúmeras publicações recentes relatam o comprometimento do poço devido à migração de finos em campos geotérmicos. [Ênfase atual]
[0005] Em “Mechanisms of Formation Damage in Matrix Permeability Geothermal Wells Conference: International Geothermal Drilling and Completions Technology Conference”, Albuquerque, NM, EUA, 21 de janeiro de 1981, Bergosh et al. indica, em um resumo de sua apresentação:“As formações geotérmicas da permeabilidade da matriz são sujeitas a danos durante a perfuração e conclusão do poço. O comprometimento da permeabilidade do poço próximo que pode ocorrer como resultado da invasão de partículas e a interação química entre argilas de formação, filtrados de lama de perfuração e salmoura de formação é investigado. Testes de várias químicas de filtração na permeabilidade do arenito de East Mesa indicam que a permeabilidade é significativamente prejudicada pelo fluxo de salmouras de formação de baixa salinidade. Esse dano é atribuído aos processos de troca e remoção de cátions que alteram a estabilidade das estruturas de argila. O cisalhamento de fluido desaloja partículas que obstruem as gargantas de poros, reduzindo de maneira irreversível a permeabilidade. O programa de teste que investiga os efeitos das partículas transportadas por lama nas formações geotérmicas ainda está em andamento. A justificativa, o aparelho e os procedimentos de teste são descritos. Os resultados finais desse teste serão apresentados na conferência”. [Ênfase atual]
[0006] Claramente, a perda de permeabilidade nesses ambientes geotérmicos tem impacto significativo na produção do furo de poço e na recuperação de energia concomitante.
[0007] Tchistiakov, em “Physico-Chemical Aspects of Clay Migration and Injectivity Decrease of Geothermal Clastic Reservoirs, Proceedings World Geothermal Congress 2000”, Kyushu-Tohoku, Japão, 28 de maio a 10 de junho de 2000, declara em seu resumo: “O potencial de danos à permeabilidade pode ser avaliado apenas através de um pensamento com mente aberta e interdisciplinar, e não através da aplicação automática de equações matemáticas e resultados de testes de laboratório. Acredita-se que uma melhor compreensão dos princípios físico-químicos fundamentais da estabilidade e transporte de partículas de argila em meios porosos ajudará os especialistas em reservatórios a desenvolver melhores técnicas e aplicar as técnicas existentes mais eficazes para evitar danos formais induzidos por argila em reservatórios geotérmicos”.
[0008] O artigo estabelece os danos da argila à permeabilidade do poço perfurado.
[0009] Barrios et al., no “Short Course on Geothermal Development and Geothermal Wells”, organizado pela UNU-GTP e LaGeo, em Santa Tecla, El Salvador, 11 a 17 de março de 2012, estimulação ácida de reservatórios geotérmicos. Na apresentação, os autores indicam: “Ambas a produção e a injeção de poços podem estar obstruídas, reduzindo sua capacidade de produção e de injeção abaixo do seu potencial existente. Os principais motivos para essas obstruções podem ser: invasão de fluidos de perfuração (principalmente lama de bentonita) no interior das microfraturas do reservatório; entrada de fragmentos ou cortes de rocha durante o processo de perfuração, ao mesmo tempo em que ocorre uma circulação de perda total; entrada de grandes quantidades de sólidos totais dissolvidos; água de reinjeção com alto potencial de incrustação de sílica; formação de sólidos de grão fino deslocados pela migração de argila; entrada de fragmentos de sílica amorfa nas tubulações de reinjeção devido aos processos de resfriamento e aquecimento após a manutenção; incrustação de calcita no revestimento perfurado e/ou na caixa de produção. A chave para garantir um fluxo contínuo para a geração de energia é controlar todas as possíveis causas de obstrução. É um fato bem conhecido que a indústria geotérmica tem usado tecnologias e práticas similares da indústria do petróleo nos últimos 50 anos. Como os poços de petróleo e gás mostram analogias com relação a problemas de incrustação e danos por lama, técnicas semelhantes podem ser aplicadas para evitar problemas de permeabilidade, a fim de melhorar a capacidade de injeção e produtividade em poços geotérmicos. Uma solução econômica e amplamente utilizada é a aplicação de ácidos para dissolver incrustações e obstruções produzidas por sólidos”.
[0010] You et al. em “New Laboratory Method to Assess Formation Damage in Geothermal Wells,SPE European Formation Damage Conference and Exhibition”, 3 a 5 de junho, Budapeste, Hungria, 2015, apresentou um artigo, cujo resumo afirma: “O novo método para avaliar danos à permeabilidade em reservatórios geotérmicos e prever o declínio da produtividade dos poços é apresentado. A metodologia laboratorial desenvolvida tem como objetivo determinar o declínio da permeabilidade decorrente da mobilização, migração e deformação de finos de reservatórios naturais. Testes de inundação nuclear de laboratório com força iônica constante e gradualmente decrescente foram realizados com medições da queda de pressão ao longo do núcleo e concentração acumulada de partículas de efluentes. A estabilização da permeabilidade das rochas ocorre após a injeção de numerosos volumes de poros, sugerindo uma deriva lenta das partículas mobilizadas se comparada com a velocidade da água transportadora. Água com baixa força iônica aumenta as forças de repulsão eletrostática entre partículas de argila e superfícies de grãos de areia, mobilizando ainda mais as partículas e resultando em danos à formação. Os minerais de caulinita e argila de camada mista de ilite/clorito são identificados pela análise SEM-EDAX e são os principais responsáveis pelo dano da permeabilidade. Os efeitos competitivos da diminuição da viscosidade da água e do enfraquecimento da atração eletrostática na concentração de partículas aderidas durante o aumento da temperatura foram observados. A micromodelagem do equilíbrio mecânico de partículas finas demonstra que o efeito da viscosidade da água sobre a fixação de partículas finas domina. Isso resulta na diminuição do desprendimento de finos e declínio da permeabilidade em altas temperaturas”.
[0011] No que diz respeito aos fluidos de perfuração, inúmeros avanços foram feitos nas formulações para mitigar os problemas de consolidação, de permeação e de vedação do furo de poço, entre outros. Eles também estão relacionados à discussão acima sobre danos de formação.
[0012] Na patente U.S. 6.059.036, publicada no dia 9 de maio de 2000, Chatterji et al. fornecem métodos e composições para vedar zonas subterrâneas. Em geral, o texto indica: “A presente invenção fornece métodos e composições aprimorados para vedar zonas subterrâneas e finalizar a perda de fluido de perfuração, fluxos cruzados e/ou explosões subterrâneas. Os métodos da presente invenção para vedar uma zona subterrânea compreendem basicamente as etapas de preparação de uma composição de vedação viscosa de fixação atrasada dessa invenção, posicionando a composição de vedação em uma zona subterrânea a ser vedada e permitindo que a composição de vedação se fixe em uma massa rígida de vedação ali. As composições de vedação dessa invenção são basicamente compostas por uma solução aquosa de silicato de metal alcalino, um agente gelificante para aumentar a viscosidade da solução e um ativador atrasado para polimerizar ou reticular o silicato de metal alcalino e fazer com que a composição de vedação se fixe em uma massa rígida de vedação. Como mencionado acima, em aplicações que envolvem a necessidade de uma composição de vedação de baixa densidade ou onde uma grande zona subterrânea cavernosa que deve ser vedada é encontrada, a composição de vedação pode ser espumada para formar uma composição de vedação energizada e em expansão. As composições não espumadas e espumadas também podem incluir agentes de extensão e/ou de ligação para facilitar o preenchimento e a vedação de uma zona”.
[0013] O documento é útil para demonstrar a eficácia de composições de silicato de metal alcalino para a prevenção de perda de fluido e a vedação geral do furo de poço.
[0014] Ballard, na patente U.S. N° 7.740.068, emitida em 22 de junho de 2010, divulga o fluido de furo de poço à base de silicato e métodos para estabilizar as formações não consolidadas. É afirmado no texto que: "Vantajosamente, as modalidades da presente divulgação podem fornecer fluidos ou pílulas de tratamento que podem ser usados para estabilizar as regiões não consolidadas ou fracamente consolidadas de uma formação. A utilização de agentes precipitantes de silicato sólido ou particulado pode permitir um tempo de reação ou gelificação mais lento entre o silicato e os agentes precipitantes de silicato. Um tempo de reação mais lento pode permitir que os componentes do gel, o silicato e o agente precipitante do silicato permeiem mais completamente a formação não consolidada antes da gelificação. Além disso, ao fornecer o agente precipitante de silicato como um material particulado sólido em uma escala de mícron ou sub-mícron, o agente precipitante de silicato pode experimentar menos impedimento na permeação da formação”.
[0015] Este documento é útil para comprovar que os compostos de silicato têm utilidade na estabilização de uma formação.
[0016] A patente U.S. 8.822.386, concedida a Quintero et al., 2 de setembro de 2014, fornece nanofluidos e métodos de uso para fluidos de perfuração e finalização.
[0017] Este documento complementa ainda mais o trabalho relacionado aos fluidos de perfuração e ensina a utilidade desses fluidos durante a perfuração. O texto fornece mais detalhes a esse respeito. “Em um exemplo não limitativo, espera-se que um fluido de perfuração que contém nanopartículas seja útil para estabilizar o furo de poço durante a perfuração, particularmente as regiões de xisto encontradas durante a perfuração que podem conter áreas que tendem a deslizar para dentro do poço ou têm argilas que incham de maneira indesejável quando em contato com água introduzida como parte do fluido de perfuração. Tal fluido de perfuração pode ser um fluido de base aquosa, como um WBM, um fluido de base não aquosa, como OBM ou SBM, ou uma combinação desses, ou seja, uma emulsão. Um tensoativo pode estar presente em uma quantidade eficaz para suspender as nanopartículas no fluido. As nanopartículas que devem ser úteis em tais fluidos estabilizadores de xisto são aquelas que contêm funcionalidades que se associam ao xisto e ajudam a mantê-lo em sua condição original ou o mais próximo possível de sua condição original, fortalecendo a parede do furo de poço. As nanopartículas que têm carga superficial podem ajudar na estabilização do xisto, como nanotubos de carbono. Além disso, o tamanho pequeno das nanopartículas permite um excelente acesso à matriz de xisto para inibir as superfícies externa e interna das argilas, a fim de minimizar os danos à estrutura do xisto".
[0018] O uso de silicatos alcalinos aquosos de alta proporção em fluidos de perfuração é divulgado na Patente dos U.S. N° 9.212.304, concedida a McDonald, no dia 15 de dezembro de 2015. Os ensinamentos fornecem mais evidências quanto à utilidade de tais composições usadas na indústria de óleo e gás. O documento indica: “A presente invenção fornece um método para a estabilização do furo de poço na perfuração de poços para fontes de energia convencionais e não convencionais, incluindo, entre outros, poços de petróleo e gás convencionais, gás de xisto e "areias betuminosas". O método fornece um fluido de perfuração que pode, entre outras coisas; reagir com o xisto para evitar a hidratação e a dispersão, vedar as microfraturas, evitar a delaminação do xisto, evitar o acúmulo de betume, permitir a perfuração de zonas empobrecidas. Esta invenção utiliza ânions de polissilicato maiores e mais complexos encontrados em silicatos alcalinos aquosos de alta proporção. Esses silicatos aquosos de alta proporção estão além da proporção de silicatos tradicionais disponíveis no mercado. Esses ânions de polissilicato facilitam reações mais rápidas de precipitação e polimerização em comparação com os silicatos aquosos de proporção padrão. A proporção mais alta resulta em um silicato com menor salinidade, criando um fluido de perfuração mais ecológico. O silicato alcalino aquoso de alta proporção pode ser adicionado ao fluido de perfuração em uma ampla faixa de concentrações para alcançar a necessária estabilização do furo de poço. O nível de sílica solúvel no fluido de perfuração pode variar de 0,25% a cerca de 6% em peso do fluido de perfuração. O pH do fluido de perfuração é, de preferência, mantido acima do pH 10".
[0019] Stephen Bauer et al., em “High Temperature Plug Formation with Silicates, presented at the Thirtieth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering”, Universidade de Stanford, Stanford, Califórnia, de 31 de janeiro a 2 de fevereiro de 2005, descrevem um método para obstrução temporária de zonas de circulação de perda específica, comumente encontradas durante as operações de perfuração nas indústrias de petróleo, gás e geotérmica. “Este trabalho descreve uma solução química para explorar as propriedades gelificantes exclusivas dos silicatos de maneira ambientalmente amigável e econômica para formar tampões para o uso na estratégia de fechamento de água, inundação de vapor e rejunte/tampão de alta temperatura para perda de circulação”. O artigo não contempla a formulação e aplicação de um fluido de perfuração à base de silicato para vedar os furos de poço e as junções multilaterais para formar um sistema geotérmico de circuito fechado.
[0020] A Halliburton Energy Services, no documento PCT WO 03/106585, descreve um método para formar a cobertura química. “Um furo de poço é perfurado com um fluido de perfuração com um pH na faixa de cerca de 6 a cerca de 10 e composto de água, um catalisador catiônico polimérico capaz de aceitar e doar prótons que é adsorvido nas argilas não consolidadas, xistos, arenito e similares, um polímero solúvel em água ou dispersível que é reticulável por uma resina termoendurecível e faz com que a resina fosse dura e resistente quando curada e uma resina termoendurecível solúvel em água ou dispersável que reticula o polímero, é catalisada e curada pelo catalisador e consolida as zonas ou formações fracas de modo a evitar a descamação".
[0021] O documento não contempla a formulação e a aplicação do fluido de perfuração para vedar os furos de poço e as junções multilaterais para formar um sistema geotérmico de circuito fechado, nem considera a manutenção da vedação durante um ciclo de vida típico de um sistema geotérmico de 50 anos ou mais.
[0022] Outro exemplo na técnica multilateral é visto em Halliburton Energy Services, Patente U.S. N° 9.512.705, que ensina uma junção mecânica multilateral de furo de poço para isolar vários poços horizontais da rocha circundante. As junções mecânicas ou cimentadas complexas e caras que requerem várias etapas de instalação são típicas nos volumes da técnica anterior. Estas múltiplas etapas de instalação necessitam de interrupções nas operações de perfuração, tais como levando a montagem de broca de perfuração e de fundo de poço à superfície ou à espera de cimento.
[0023] Outra desvantagem das junções multilaterais da técnica anterior é a redução do diâmetro interno do furo de poço, o que complica enormemente a perfuração de multilaterais subsequentes e pode exigir poços verticais e diâmetros do furo mãe maiores.
[0024] Em relação às geometrias gerais dos poços e aos aspectos de geração de energia/eletricidade da técnica anterior, Halff, na patente U.S. N° 6.301.894, publicada no dia 16 de outubro de 2001, ensina uma usina geotérmica com base em um permutador de calor de subsuperfície de circuito fechado. A patente está focada nos benefícios relacionados à localização do gerador, conservação de água e pureza e eficiência com vários circuitos. A divulgação é silenciosa em técnicas para criar de maneira eficaz o furo de poço de circuito fechado sem usar cobertura.
[0025] A Publicação de Patentes U.S., 20110048005, McHargue,publicada no dia 3 de março de 2001, ensina um sistema geotérmico de circuito fechado. “A nova abordagem é circular fluido ou gás, aqui denominado fluido de produção, através de formações rochosas subterrâneas por meio de uma tubulação subterrânea contínua formada por cimentação de tubos contínuos ao longo do caminho feito pela interseção de dois ou mais furos separados”.
[0026] A divulgação não fala sobre técnicas para criar de maneira eficiente o furo de poço de circuito fechado sem usar cobertura.
[0027] A Greenfire Energy Inc., na PCT/US/2016/019612, fornece recuperação de calor geotérmico a partir de formações geológicas de alta temperatura e baixa permeabilidade para a geração de energia com o uso de sistemas de circuito fechado. O texto do caso afirma:“Um método ou aparelho que utiliza um fluido em um sistema de poço de circuito fechado para extrair calor de recursos geotérmicos que são localizados em ou perto de formações geológicas de alta temperatura e baixa permeabilidade para produzir energia. Em algumas modalidades, o sistema de circuito fechado pode incluir uma ou mais zonas de troca de calor, em que pelo menos uma parte de uma ou mais zonas de troca de calor pode ser disposta dentro de uma região subterrânea com uma temperatura de pelo menos 350 °C. A região subterrânea pode estar dentro de uma zona plástica ou a 1.000 metros da zona plástica, a zona plástica que tem um gradiente de temperatura de pelo menos 80 °C por quilômetro de profundidade.De acordo com algumas modalidades, os métodos aqui descritos para produzir energia geotérmica podem incluir partes de poços que não são revestidos com tubo de metal, mas, em vez disso, as paredes de tais porções podem ser rocha de formação que foi vedada com selante endurecido e a parede de poço em tais partes sendo definida pelo limite desse selante endurecido que, em algumas modalidades, fará com que o diâmetro do poço em tais partes seja maior e, em alguns casos, muito maior do que na parte revestida de metal de tais poços. Após o posicionamento do sistema de troca de calor de circuito fechado, um fluido pode ser circulado através do sistema de troca de calor geotérmico de circuito fechado para aquecer o fluido e produzir energia com o fluido aquecido. Por exemplo, a energia extraída da formação subterrânea pode ser convertida em calor, eletricidade ou outras formas de energia utilizáveis conhecidas dos versados na técnica. Além de determinar um perfil de temperatura e o perfil de reposição de calor, os métodos de acordo com as modalidades deste documento podem ainda estimar uma viabilidade a longo prazo de uma formação para produzir energia geotérmica com base no perfil de temperatura e no perfil de reposição de calor. Essa análise pode ser realizada ao simular o desempenho de um poço em função do tempo, levando em consideração variáveis como temperatura, fluxo de calor, deformação plástica da formação próxima ao poço ao longo do tempo e outros fatores, para avaliar as mudanças nas eficiências de extração de energia e de conversão de energia do sistema ao longo do tempo. Essa análise também pode ser realizada para comparar várias partes de uma dada formação para determinar um ou mais locais adequados para a eliminação do circuito de troca de calor.
[0028] Como descrito acima, as modalidades divulgadas nesse documento referem-se aos aparelhos e aos métodos para extrair calor de formações geológicas impermeáveis a altas temperaturas, sem fraturas ou porosidade que ocorrem naturalmente ou por estimulação. Ao contrário dos ensinamentos anteriores e do consenso que indica que algum grau de permeabilidade e, portanto, convecção, é necessário para uma transferência de calor eficaz e produção de energia, os presentes inventores descobriram que as rochas impermeáveis quentes podem fornecer um recurso eficiente e sustentável para extrair energia geotérmica para produzir eletricidade, por exemplo. Um sistema de troca de calor geotérmico de circuito fechado pode então ser disposto dentro da formação subterrânea com base no perfil de temperatura determinado e no perfil de reposição de calor determinado da formação subterrânea. O posicionamento do sistema de troca de calor geotérmico de circuito fechado pode incluir perfuração, cobertura, punção, cimentação, expansão de paredes de poço não revestidas com fraturas, vedação de paredes de poço não revestidas e outras etapas associadas a um processo de perfuração e posicionamento de um circuito de poço, como conhecido por um versado na técnica. O posicionamento pode incluir, em algumas modalidades, a disposição de uma zona de troca de calor do sistema de poço de circuito fechado dentro de uma zona plástica ou de uma zona de transição frágil-dúctil da formação. Em algumas modalidades, o posicionamento pode incluir ou incluir adicionalmente a disposição de uma zona de troca de calor do sistema de poço de circuito fechado dentro de uma zona quebradiça da formação, além de estimular a zona quebradiça próxima à zona de troca de calor”.
[0029] É declarado, supra, “o posicionamento do sistema de troca de calor geotérmico de circuito fechado pode incluir perfuração, cobertura, punção, cimentação, expansão de paredes de poço não revestidas com fraturas, vedação de paredes de poço não revestidas e outras etapas associadas a um processo de perfuração".
[0030] Nenhum ensinamento sobre os métodos, sequência, química ou tecnologia é divulgado com relação aos comprimentos de vedação de furo de poço aberto sem cobertura, mantendo a vedação ao longo do tempo e mantendo a integridade do furo de poço.
[0031] Mortensen, em “Hot Dry Rock: A New Geothermal Energy Source, Energy”, Volume 3, publicada no dia 5 de outubro de 1978, páginas 639 a 644, ensina em um resumo de seu artigo, o seguinte: “Um projeto sendo conduzido pelo Laboratório Científico de Los Alamos está tentando demonstrar a viabilidade técnica e econômica de extrair energia do recurso geotérmico de rocha quente e seca. O sistema que está sendo testado é composto por dois furos profundos perfurados em rochas quentes e impermeáveis e conectados por uma fratura produzida hidraulicamente. Em setembro de 1977, o circuito de circulação foi fechado pela primeira vez e a água circulou através do reservatório de fundo de poço e através de um par de permutadores de calor (térmicos) de 10-MW. Uma série de experimentos de longo prazo está planejada para 1978, a fim de avaliar as propriedades térmicas, químicas e mecânicas do sistema de extração de energia”.
[0032] Com base na exploração da extração de energia geotérmica, Sonju et al., na patente U.S N° 10.260.778, emitida no dia 16 de abril de 2019, afirmam:“Um método para estabelecer uma usina de energia geotérmica para extrair energia térmica de uma formação de rocha seca e quente com baixa porosidade, em que um furo combinado de abastecimento e de retorno (22) é perfurado até uma primeira profundidade predeterminada, em seguida, um furo é perfurado até uma segunda profundidade predeterminada formar uma parte inferior (22') do furo combinado de abastecimento e de retorno, em que uma primeira zona do coletor (8) é definida na dita segunda profundidade predeterminada, a parte inferior (22') do furo combinado de abastecimento e de retorno é estendida pela perfuração com o mesmo ou um furo de menor diâmetro (1') até uma profundidade máxima em que uma segunda zona do coletor (9) é definida, em que um ou mais furos de produção (P) são/são perfurados para formar um circuito fechado entre o primeira zona do coletor (8) e a segunda zona do coletor (9) na qual um fluido de trabalho pode circular, em que um tubo (5) é posicionado no furo combinado de abastecimento e de retorno (22, 22') e uma vedação (66) sendo instalada entre as ditas primeira e segunda zonas do coletor (8, 9), vedando o espaço anular (20) entre a parte inferior do furo combinado de abastecimento e de retorno (22') e o tubo (5) para separar o fluxo de abastecimento e de retorno”.
[0033] À luz da técnica anterior, permanece a necessidade de um método para extrair calor a partir de uma formação geológica, que possa ser adequado em termos de vedação e manutenção do furo de poço, geometrias de circuito fechado/circuito e eficiências multilaterais para aplicações geotérmicas, que não é limitado pelo tipo de rocha, permeabilidade entre outros.
[0034] A tecnologia da presente invenção aborda as imperfeições em uma variedade de áreas de tecnologia e consolida exclusivamente as metodologias para estabelecer uma nova direção na indústria geotérmica.
[0035] Um objetivo da presente invenção é fornecer melhorias significativas à tecnologia de formação do furo de poço em geral e no campo da recuperação de energia geotérmica.
[0036] Outro objetivo de uma modalidade é fornecer um método para perfurar um furo de poço em uma formação adequada para a recuperação de calor geotérmico, que compreende: induzir dano de formação irreversível ao dito furo de poço, enquanto perfura o dito furo de poço com o uso de pelo menos um de um mecanismo térmico, mecanismo mecânico, mecanismo químico e mecanismo biológico; e formar uma interface entre o dito furo de poço e a dita formação substancialmente impermeável a fluidos.
[0037] O uso de técnicas que danificam a formação é contraintuitivo na técnica de formação do furo de poço e, particularmente, na técnica geotérmica, dependente da migração de fluidos através da porosidade, trincas nas fissuras, etc. A presente tecnologia tem como primeira etapa os mecanismos para vedar as fissuras, rachaduras e outras áreas dentro da formação, facilitando a migração de fluidos.
[0038] A metodologia emprega técnicas destrutivas para reduzir a permeabilidade das paredes do poço a tal ponto que apenas a transferência de calor condutor da rocha circundante na formação transfere o calor para o fluido de trabalho projetado para recuperar o calor transferido.
[0039] O benefício imediato evolui a partir dessa técnica, ou seja, a falta reduzida ou completa do uso de coberturas e conexões. Esse recurso resulta em grande economia no processo de perfuração, esse que compreende a maior parte do custo associado à exploração geotérmica.
[0040] Com relação a outro objetivo de uma modalidade da presente invenção, apresenta-se um método para a formação de um poço com um poço de entrada e um poço de saída em uma formação adequada para a recuperação de calor geotérmico, que compreende: induzir dano de formação irreversível ao furo de poço que se estende entre o poço de entrada e o poço de saída, enquanto perfura o furo de poço com o uso de um mecanismo químico para formar uma interface entre o furo de poço e a dita formação substancialmente impermeável a fluidos;circular uma composição química dentro do furo de poço capaz de induzir a formação de precipitado com a interface para aumentar a capacidade de vedação e integridade mecânica da interface; e circular um fluido de trabalho dentro do furo de poço vedado que contém um aditivo de manutenção de interface para manter a impermeabilidade durante a circulação do fluido de trabalho dentro do poço.
[0041] Através da seleção inovadora de compostos químicos e sequenciamento de tratamento, uma interface impermeável entre o furo de poço e a formação circundante é sintetizada. O resultado é um furo de poço revestido e autorreparável que, quando integrado a um circuito de circuito fechado de superfície a superfície real, oferece uma alternativa excepcional às operações geotérmicas baseadas em fratura e àquelas que dependem de cobertura em todo o circuito.
[0042] Será observado pelos versados na técnica que uma infinidade de composições químicas pode ser usada para realizar a síntese da interface. Para este fim, os compostos no fluido de perfuração que precipitam com a rocha que circunda o furo de poço podem ser utilizados. Para o segundo tratamento, pode ser utilizado qualquer composto adequado que reaja com qualquer composição não precipitada remanescente após o primeiro tratamento. Por fim, o fluido de trabalho para a circulação através do circuito pode ser selecionado para reagir ainda mais com quaisquer fissuras, rachaduras, anomalias etc. que se desenvolvem ao longo do tempo na interface.
[0043] O fluido de trabalho é selecionado para otimizar o desempenho termodinâmico do sistema geotérmico e aumentar a integridade mecânica do furo de poço. As operações de tratamento adicionais do furo de poço podem ser utilizadas para conseguir isso subsequentemente à perfuração.
[0044] Os poços formados com o uso da tecnologia aqui contida podem ser adequados para fins geotérmicos de circuito fechado em uma operação, em oposição às múltiplas etapas exigidas pelas técnicas existentes. Claramente, com uma redução no número de operações da unidade, há um benefício econômico associado. Essa é uma das principais características da tecnologia instantânea, que eleva muito acima dos métodos atualmente empregados.
[0045] Do ponto de vista das operações, as condições irregulars ou variáveis durante o processo de perfuração podem ser tratadas rapidamente à medida que evoluem. Essa é outra característica importante da tecnologia, ou seja, adaptabilidade e flexibilidade. Como a metodologia é baseada em técnicas destrutivas para formar o poço na formação, técnicas que interferem com as técnicas da técnica anterior, essa tecnologia inicia o pior cenário possível para tornar uma formação, independentemente da permeabilidade ou geologia, adequada como um sistema geotérmico de circuito fechado.
[0046] Em relação a uma alternativa, é outro objeto de uma modalidade da presente invenção fornecer um método para formar um poço dentro de uma formação geotérmica para a recuperação de energia, que compreende: perfurar um furo de poço aberto em uma formação geotérmica; introduzir composições químicas reativas no furo de poço para que a reação forme uma interface impermeável a fluido entre o furo de poço e a formação, a interface que inclui composições químicas reativas não reagidas; e introduzir um fluido de trabalho no furo de poço capaz de reagir com as composições químicas reativas não reagidas para a formação adicional da interface.
[0047] Como existe efetivamente uma reserva de composição reativa não reagida, o furo de poço pode se autorrecuperar no caso de qualquer problema de vedação na interface. Consequentemente, o fluido de trabalho não apenas extrai energia térmica da formação para obter a máxima eficiência operacional, mas também garante a integridade da vedação combinada com baixa manutenção.
[0048] Além dos métodos claros de responsabilidade ambiental estabelecidos nesse documento, outro objetivo de uma modalidade da presente invenção é fornecer um método para remediar um furo de poço que inclui seções fraturadas criadas por técnicas de fratura dentro de uma formação terrestre, que compreende: tratar o furo de poço e o espaço de poro de seções fraturadas com uma primeira composição química capaz de formar a interface impermeável precipitada nas seções; e tratar a interface com uma segunda composição química para precipitar qualquer primeira composição química não reagida para vedar ainda a interface.
[0049] As tecnologias de vedação aqui apresentadas tornam possível a remediação e a conversão das operações geotérmicas existentes baseadas em fratura.
[0050] Como tal, outro objetivo de uma modalidade da presente invenção é fornecer um método para converter um sistema geotérmico aberto que tem pelo menos um de fraturas, rocha e areia não consolidada, um poço de entrada e um poço de saída em comunicação fluida, a um poço geotérmico de circuito fechado, que compreende: introduzir uma primeira composição química capaz de formar a interface impermeável precipitada entre o dito poço de entrada e o dito poço de saída e no dito pelo menos um de fraturas, rocha e areia não consolidada através das quais um circuito fechado vedado é formado com o dito pelo menos um de fraturas, rocha e areia não consolidada, poço de entrada, poço de saída, e a área entre esses; e tratar a dita interface com uma segunda composição química para precipitar qualquer primeira composição química não reagida para vedar ainda a dita interface.
[0051] A figura 1 é um volume de filtrado de representação gráfica em função da raiz quadrada do tempo para várias formulações fluidas;
[0052] a figura 2 é uma representação gráfica dos dados de pressão diferencial e permeabilidade em função do tempo para o teste de inundação do núcleo de vedação química delineado no Exemplo 1;
[0053] a figura 3 é uma ilustração esquemática da seção transversal de um poço vedado sem cobertura na seção lateral entre o poço de entrada e o poço de saída;
[0054] a figura 4 é uma vista semelhante àquela da figura 3 que ilustra um segmento de coluna de cobertura na seção lateral e a relação com o selante ali;
[0055] a figura 5 é uma vista semelhante àquela da figura 4 que ilustra uma disposição de furo de poço vedado em uma formação de permeabilidade insignificante com fissuras;
[0056] a figura 6 é uma ilustração esquemática de um disposição multilateral de segmentos de poço de interconexão lateral;
[0057] a figura 7 é uma ilustração esquemática ampliada de uma seção de furo de poço multilateral vedada mencionada na figura 6;
[0058] a figura 8 é uma ilustração esquemática de uma configuração alternativa de poço geotérmico;
[0059] a figura 9 é uma ilustração esquemática, de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0060] a figura 10 é uma ilustração esquemática de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0061] a figura 11 é uma ilustração esquemática de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0062] a figura 12 é uma ilustração esquemática de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0063] a figura 13 é uma vista superior da figura 12;
[0064] a figura 14 é uma ilustração esquemática de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0065] a figura 15 é uma ilustração esquemática de outra modalidade alternativa de uma configuração de poço geotérmico;
[0066] a figura 16 é uma seção transversal de um furo de poço perfurado dentro de uma formação de alta permeabilidade que ilustra a reserva de selante não reagido;
[0067] a figura 17 é uma vista semelhante àquela da figura 16 que ilustra a transformação da interface do furo de poço subsequente ao contato circulatório com o fluido de trabalho;
[0068] a figura 18 é uma ilustração esquemática de seção transversal de um furo de poço perfurado em uma formação de baixa permeabilidade e a interface com a formação circundante;
[0069] a figura 19 é uma ilustração esquemática de uma implementação de ciclo de energia da metodologia de furo de poço geotérmico;
[0070] a figura 20 é uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa da figura 19;
[0071] a figura 22 é uma ilustração esquemática de um circuito geotérmico integrado que incorpora uma turbina e um gerador acionados diretamente pelo fluido de trabalho geotérmico;
[0072] a figura 23 é uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa da figura 22;
[0073] a figura 24 é uma representação gráfica dos dados de temperatura ao longo da distância para diferentes fluidos de trabalho;
[0074] a figura 25 é uma ilustração esquemática de uma configuração de poço geotérmico em forma de W ou em cadeia;
[0075] a figura 25A é uma vista ampliada da formação de poço de interconexão da figura 25;
[0076] a figura 26 é uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa da figura 25;
[0077] a figura 27 é uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa da figura 25; e
[0078] a figura 28 é uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa da figura 25.
[0079] Os números semelhantes utilizados nas figuras indicam elementos semelhantes.
[0080] A tecnologia tem aplicabilidade na tecnologia geotérmica e remediação de sites geotérmicos.
[0081] Em visão geral, a tecnologia aqui se refere à formação e ao design de furo de poço, com exemplos para furos de poço geotérmicos de circuito fechado. O aspecto do design inclui: i) vedar o furo de poço durante a perfuração; ii) aumentar a vedação com um tratamento químico subsequente à perfuração; e iii) deslocar o fluido de perfuração, pós-perfuração com um fluido de trabalho em circulação que aumenta e mantém a vedação com autorrecuperação de qualquer permeabilidade restante ou gerada e mantém a integridade do furo de poço.
[0082] A flexibilidade da abordagem permite que cada um desses aspectos seja usado separadamente, dependendo da geologia específica da formação; no entanto, eles são mais eficazes quando integrados e trabalhando em conjunto para criar e manter um sistema geotérmico de circuito fechado.
[0083] Os furos de poço podem ter qualquer número de configurações, como um único tubo em U com uma entrada/saída, um tubo em U em que o poço de entrada e o poço de saída estão localizados na mesma locação de superfície, uma configuração "tubo em tubo” que pode ser vertical, desviada ou horizontal, e incluem "encadeamento" de vários desses furos de poço juntos, em forma de L, etc. Estes são exemplos e não se destinam a ser limitativos. Outras disposições adequadas serão observadas pelos versados na técnica.
[0084] Os aspectos mencionados acima são particularmente eficazes quando usados para formar furos de poço multilaterais, em que uma pluralidade de laterais está conectada a um poço vertical, tipicamente, em uma configuração de tubo em U com várias laterais horizontais conectando um poço de entrada revestido vertical e um poço de saída revestido vertical. Quando usado em uma configuração multilateral, várias vantagens são obtidas não reconhecidas na técnica. Esses incluem: iv) as laterais podem ser um furo aberto iniciado, perfurado e finalizado, evitando o gasto e o tempo associados à instalação da cobertura: v) ) as junções de "furo aberto" podem ser criadas e vedadas durante a perfuração em uma única etapa. Isso evita junções mecânicas complicadas, colocação de cimento, buchas de perfuração ou seções metálicas, várias viagens à superfície e, em geral, as complicações e despesas associadas aos processos complexos de fundo de poço e o atraso resultante na perfuração direta; vi) ) não há redução de material no diâmetro interno que permita perfurar um número ilimitado de laterais; vii) não há redução na condutividade térmica criada por uma camada de cimento de isolamento ou anel estagnado entre o revestimento de aço e a rocha; e viii) permissão para reinserir multilaterais com equipamento de alcance magnético para interceptar outros furos de poço laterais e criar uma configuração fechada de furo de poço de tubo em U.
[0085] Em relação ao aspecto de vedação durante a perfuração,isso pode ser alcançado ao incluir aditivos no próprio fluido de perfuração que causam danos irreversíveis à formação e reduzem a permeabilidade a níveis nulos ou desprezíveis.
[0086] Os aditivos podem ser aceleradores de crescimento biológico, como as técnicas usadas na recuperação microbiana aprimorada de óleo, partículas físicas que criam um bolo de filtração impermeável ou selantes químicos que reagem ao entrar em contato e penetram na formação geológica como, por tempo, resinas endurecidas por tempo ou termicamente endurecidas, e epóxis, géis e polímeros.
[0087] Outro método para vedar os furos de poço durante a perfuração é vedar termicamente a face da rocha com temperaturas extremamente altas que derretem a parede do furo de poço, por exemplo, usando um plasma de alta temperatura ou broca de perfuração à base de laser.
[0088] O método preferido é usar um selante químico, por exemplo, um fluido de perfuração à base de silicato alcalino com um pH maior que 10,5, que permanece líquido dentro do furo de poço, mas precipita em um sólido ao entrar em contato e penetrar na rocha. A função técnica do fluido de perfuração é diferente em rochas permeáveis (por exemplo, arenito ou base fraturada) em relação a rochas impermeáveis, como xistos duros ou siltitos. Em formações permeáveis, o fluido líquido de perfuração de silicato alcalino penetra em qualquer caminho de fluxo disponível antes de reagir e assentar em um sólido. O precipitado sólido resultante é impregnado e fundido no espaço poroso e nas fraturas naturais dentro da própria rocha e cria uma barreira impermeável aos fluidos entre o furo de poço e a formação geológica.
[0089] Em contraste, em rochas com permeabilidade quase nula, como xisto, a função do fluido de perfuração não é vedar a permeabilidade, a rocha já não possui nenhuma. Em vez disso, a função do fluido de perfuração é fornecer uma barreira mecânica e química entre a rocha e o furo de poço e preencher quaisquer fraturas, fissuras ou planos de fenda naturais. O resultado final é o mesmo, criar uma barreira impermeável a fluido entre o furo de poço e a formação geológica.
[0090] O selante também pode ser usado para consolidar areias não consolidadas, aumentar a resistência à compressão da rocha e impedir a produção e a remoção de areia.
[0091] Como é conhecido, os silicatos solúveis contêm três componentes, ou seja, sílica, alcalino e água. A sílica (dióxido de silício, SiO2) é o principal constituinte dos silicatos solúveis e é estabilizada por um alcalino. O alcali pode ser selecionado entre sódio, potássio, ou óxido de lítio (Na2O, K2O, or Li2O) e é responsável por manter a solubilidade da sílica.
[0092] Os silicatos adequados incluem potássio, sódio e aluminossilicato de sódio. Esses produtos estão disponíveis nas formas líquida e em pó. Os silicatos são desejáveis para o uso nessa tecnologia, pois podem sofrer tipos diferentes de reações químicas, ou seja, gelificação (queda de pH), que é a autopolimerização ou condensação de estruturas de silicato solúvel para formar uma estrutura de silicato hidratada e amorfa. A gelificação é provocada por uma queda no pH com a polimerização começando a ocorrer rapidamente em pH abaixo de 10,5.
[0093] Outro tipo de reação que os silicatos podem sofrer é a precipitação com cátions, como o cálcio. A precipitação de silicato é a reticulação de moléculas de silicato por cátions multivalentes (isto é, Ca+2, Mg+2, Al+3, Fe+3, etc.). Esses cátions estão presentes na água de formação, um fluido de perfuração para a interação do fluido de formação resulta em precipitação sólida dentro do espaço poroso.
[0094] Outro tipo de reação que os silicatos sofrem é a desidratação. À medida que a água é removida do silicato líquido, o silicato se torna progressivamente mais pegajoso e mais viscoso e, por fim, se torna uma película vítrea. Essas são as reações que ocorrem no furo de poço próximo, à medida que o filtrado do fluido de perfuração se mistura com os fluidos dentro da matriz da rocha.
[0095] Os silicatos são especialmente atraentes para esta aplicação geotérmica, pois são selantes estáveis em condições ambientais e a temperaturas extremamente altas. Por exemplo, areia e silicato alcalino são usados a temperaturas de 650 °C e acima na indústria de fundição de metais líquidos, e essa reação química básica também é utilizada para vedar as estruturas de concreto à temperatura ambiente.
[0096] O fluido de perfuração de silicato alcalino é formulado para ser livre de sólidos e com baixa viscosidade para maximizar a invasão de fluido do furo de poço e a perda de jato para vedar quimicamente o furo de poço. Para segmentos de poços horizontais multilaterais, o atrito é um desafio significativo; portanto, é adicionado um lubrificante compatível com salmoura de silicato e que não interfere materialmente nas propriedades do selante.
[0097] A concentração de silicato alcalino ativo pode variar de 0,3% a 10%, mas mais provável de 3% a 6% em massa em água. A concentração ideal depende um pouco das propriedades geológicas, como composição e temperatura da salmoura in situ. As temperaturas mais altas das rochas podem causar um atraso na reação da precipitação. Da mesma forma, as formações nas quais a salmoura in situ tem uma baixa concentração de cátions multivalentes, por exemplo, abaixo de 1000 mg/l, causam uma reação mais lenta. Portanto, à medida que a temperatura da rocha aumenta e a concentração de cátions multivalentes diminui, a concentração de silicato alcalino deve ser aumentada.
[0098] Os benefícios auxiliares de uma salmoura de silicato incluem uma taxa aprimorada de penetração (ROP) e maior vida útil da broca.
[0099] As propriedades físicas do material combinado de rocha/selante são amplamente derivadas da rocha, mas podem ser modificadas ao selecionar cuidadosamente as propriedades do selante. Um aditivo termicamente condutor pode ser incluído com o fluido de perfuração, como nanopartículas de grafeno, de modo que o selante resultante tem uma alta condutividade térmica.
[00100] A saída de energia de um sistema geotérmico de circuito fechado pode ser determinada com o uso de um modelo de furo de poço termodinâmico que consiste em um furo de poço discreto com várias resistências térmicas entre a temperatura do fluido e a temperatura da rocha de campo distante. Cada segmento discreto possui um equilíbrio de energia e massa realizado, em que as propriedades e cálculos dos fluidos são manipulados com uma equação do pacote de termodinâmica de estado. As resistências de transferência de calor incluem a rocha, cimento, cobertura de aço e resistência de transferência de calor por convecção dentro do próprio furo de poço.
[00101] Como exemplo quantitativo, com o uso de um poço revestido e cimentado de 7” em contato com uma formação geológica com condutividade térmica de 3 W/mK, as resistências térmicas após 5 anos de operação para rocha, cimento, cobertura e a convecção do fluxo do tubo são, respectivamente, 2.2E-02, 2.1E-03, 2.9E-05 e 5.0E-5. A transferência de calor é dominada pela condução radial através da rocha, e todas as outras resistências térmicas são desprezíveis em comparação. Com o uso do selante químico descrito aqui, não há resistências de transferência de calor da cobertura ou cimento, portanto, a eficiência térmica é aproximadamente 9% maior que a metodologia da técnica anterior. Ao melhorar a condutividade térmica do material de rocha/selante a granel, a transferência de calor pode ser aumentada ainda mais.
[00102] O selante de silicato alcalino pode ser aprimorado ainda mais ao incorporar um particulado sólido que é formulado para se tornar quimicamente incorporado/ligado dentro do precipitado de silicato alcalino, para melhorar o desempenho do selante e a integridade mecânica. Os materiais de reforço, como cinzas volantes esfoliadas, grafeno ativado por superfície, óxido de grafeno, fibras de carbono e outros podem ser incorporados ao fluido de perfuração. Esses podem estar em um estado nanodisperso ou microdisperso e podem se ligar quimicamente à sílica precipitada.
[00103] Depois que a vedação inicial é feita durante a perfuração, a integridade da vedação é testada. Normalmente, isso é feito ao pressurizar o sistema de furo de poço e monitorar a taxa de despressurização, se houver, como é comum no setor. Outro método é através da medição a longo prazo da taxa de vazamento durante as operações de circulação. Nesse caso, o fluido de perfuração é removido e substituído pelo fluido de trabalho, cujo objetivo principal é transferir energia para a superfície, e a taxa de vazamento é medida durante as operações regulares.
[00104] Embora a vedação seja substancialmente finalizada após a perfuração, pode haver algumas pequenas áreas com pouca permeabilidade restante, como zonas fraturadas ou canais altamente permeáveis que não foram suficientemente vedados durante a perfuração. Portanto, a vedação pode ser aumentada com o uso de uma descarga ou tratamento químico antes de iniciar ou retornar às operações normais.
[00105] Ao utilizar fluido de perfuração de silicato alcalino, como descrito anteriormente, o fluido de perfuração reage com o fluido de formação in situ para gelificar e, por fim, solidificar em um sólido duro e de alta resistência. Essas reações ocorrem na interface de mistura entre o fluido de perfuração de silicato e o fluido de formação. Em um canal ou fratura de alta permeabilidade, o fluido de perfuração pode migrar através da formação assim que o fluido de formação é deslocado para longe do furo de poço e a interface de mistura é empurrada substancialmente para dentro da rocha ou a salmoura de formação pode estar extremamente fresca, fazendo com que o silicato gelifique, mas não precipite completamente.
[00106] Nesses cenários, uma vedação parcial ou substancial é alcançada nas profundezas da rocha, mas a região do furo de poço próximo contém fluido de perfuração de silicato alcalino líquido "não gasto" ou não reagido e nenhuma salmoura de formação adicional com a qual reagir. Portanto, o objetivo da descarga química é bombear um tratamento químico através do sistema de furo de poço com pressão suficiente para causar vazamento do furo de poço na formação de furo de poço próximo, em contato com o líquido não gasto restante de silicato alcalino do processo de perfuração e iniciar a reação de precipitação. Os produtos químicos adequados são salmoura de cloreto de cálcio, ácidos, CO2, tensoativos, ésteres, entre outros conhecidos na indústria.
[00107] Em outra modalidade para aumentar a vedação, um tratamento químico pode ser bombeado através do sistema de furo de poço com pressão suficiente para causar o vazamento do furo de poço para a formação de furo de poço próximo, em que o tratamento químico consiste em "tampões" ou volumes de silicato alcalino seguido de um produto químico reagente que consiste em solução salina de cloreto de cálcio, ácidos, CO2, tensoativos, ésteres ou outros conhecidos na indústria. Os dois produtos químicos podem ser alternadamente bombeados várias vezes, resultando em uma mistura substancial na região de furo de poço próximo. Os volumes de silicato alcalino e reagente podem ser separados com um espaçador para impedir a mistura dentro do furo de poço ou estar em contato direto.
[00108] Com referência à manutenção da integridade da vedação e do furo de poço durante a operação, o processo de perfuração, como é comumente utilizado na indústria de petróleo, gás e geotérmica, requer manutenção da integridade do furo de poço e uma vedação parcial do furo de poço (isto é, um bolo de filtração), por um período temporário até a cobertura ser cimentada no furo ou um revestimento ser instalado. A integridade do furo de poço aberto (antes da instalação da cobertura ou revestimento) e a vedação parcial são criadas pela engenharia e aplicação adequadas do fluido de perfuração.
[00109] Em contraste, a invenção apresentada nesse documento requer a manutenção de uma vedação de furo aberto e a integridade do furo de poço durante a vida operacional do ativo geotérmico que é tipicamente 50 anos ou mais.
[00110] Além de criar a vedação durante a perfuração e, opcionalmente, aumentar a vedação com um tratamento químico separado, o próprio fluido de trabalho operacional tem um papel fundamental na manutenção da vedação e na integridade do furo de poço. A principal função do fluido de trabalho é transportar energia da rocha subterrânea para a superfície, onde é diretamente usada ou convertida em eletricidade ou resfriamento. Portanto, o fluido de trabalho deve ter propriedades físicas essenciais para a transferência de energia e para maximizar a eficiência termodinâmica do sistema. Por exemplo, o fluido pode ter pelo menos uma propriedade selecionada do grupo que compreende: a) uma relação de entalpia de temperatura substancialmente não linear dentro da seção furo de poço interconectada entre o poço de entrada e o poço de saída em pressões superiores a 10MPa e temperaturas inferiores a 180 °C para maximizar o diferencial de temperatura e transferência de calor entre o dito fluido e a formação circundante; b) capaz de ser submetido a uma reação reversível sensível à pressão, que é endotérmica em pressão elevada e exotérmica em pressão mais baixa que a dita pressão elevada; c) uma mistura de fluido que contém uma reação de absorção química que é endotérmica dentro do dito segmento de poço interconectado; d) uma solução eletrolítica aquosa com solubilidade dependente da temperatura, resultando em uma reação endotérmica dentro da dita seção de conexão; e) fluido à base de água que contém uma composição de redução de arrasto turbulento que não se degrada quando exposto a alto cisalhamento; f) fluido supercrítico; g) mistura de amônia e etano; e h) combinações funcionais de a) a g).
[00111] Além de maximizar a eficiência termodinâmica, o fluido de trabalho também possui muitas propriedades de um fluido de perfuração, ou seja: i) transportar as partículas sólidas que podem se acumular no furo de poço para a superfície, onde são removidas, normalmente com um tanque de decantação, filtro ou hidrociclone; j) ) manter uma vedação do furo de poço para que seja substancialmente impermeável a fluidos; e k) i) manter a estabilidade e a integridade do furo de poço.
[00112] Em uma modalidade, a vedação pode ser mantida ao fornecer partículas sólidas dentro do fluido de trabalho que formam um bolo de filtração ao longo da parede do poço ou ligação e obstruem fraturas naturais. Esses particulados podem ser fibras de carbono, minerais, fibras de celulose, sílica, cinzas volantes, grafite, grafeno, óxido de grafeno, carbonato de cálcio, bentonita ou outros particulados conhecidos na indústria. Esses sólidos são normalmente adicionados entre 0,5 e 2,0% em peso do fluido de trabalho, se for à base de água, e concentração de volume equivalente para outros fluidos de trabalho.
[00113] Ao utilizar o fluido de perfuração de silicato alcalino como descrito anteriormente, o fluido de perfuração reage com o fluido de formação in situ para gelificar e, por fim, solidificar em um sólido duro e de alta resistência. Essas reações ocorrem na interface de mistura entre o fluido de perfuração de silicato e o fluido de formação. Em um canal ou fratura de alta permeabilidade, o fluido de perfuração pode estar migrando através da formação assim que o fluido de formação é deslocado para longe do furo de poço e a interface de mistura é empurrada substancialmente para dentro da rocha ou a salmoura de formação pode estar extremamente fresca, fazendo com que o silicato gelifique, mas não precipite completamente. Nesses cenários, é alcançada uma vedação parcial ou substancial nas profundezas da rocha, mas a região de furo de poço próximo contém fluido de perfuração de silicato alcalino líquido "não gasto" ou não reagido e nenhuma salmoura de formação adicional com a qual reagir. Portanto, outro método para manter uma vedação é incluir um aditivo reagente que, ao vazar do furo de poço para a formação do furo de poço próximo, em contato com o silicato alcalino líquido não gasto restante do processo de perfuração e iniciar a reação de precipitação.
[00114] Por definição, quaisquer áreas do furo de poço onde a permeabilidade permanece após a perfuração terão influxo considerável de silicato alcalino e conterão silicato alcalino líquido não gasto na formação do furo de poço próximo. Portanto, a inclusão de um reagente no fluido de trabalho naturalmente vedará as seções permeáveis restantes. Os produtos químicos adequados são salmoura de cloreto de cálcio, ácidos, CO2, tensoativos, ésteres e outros conhecidos na indústria.
[00115] Para manter a estabilidade e a integridade do furo de poço, além de vedar a rocha, o fluido de trabalho deve exercer pressão suficiente na formação para fornecer resistência à compressão suficiente para evitar quebras, descamação e colapso parcial da rocha no furo de poço. A pressão que um fluido de trabalho operacional fornece pode ser calculada com o uso de um modelo termodinâmico integrado de furo de poço que inclui uma equação de estado para levar em conta alterações de fase, alterações de propriedades de fluido com pressão e temperatura e perdas por atrito hidráulico. Quando projetado adequadamente, o fluido de trabalho deve fornecer a resistência à compressão mínima em todo o furo de poço, aplicando uma pressão suficientemente alta na parte superior do poço de entrada (fluido pressurizado) ou modificando a densidade do fluido de trabalho. A densidade do fluido pode ser aumentada através da adição de agentes de ponderação, como barita ou sais solúveis, entre outras técnicas conhecidas na indústria.
[00116] Outro método para manter a estabilidade do furo de poço é incluir um produto químico inibidor de xisto no fluido de trabalho. Esse produto químico tem a função de impedir a hidratação, o inchaço e a desintegração de argilas e xistos, e é um aditivo comum em fluidos de perfuração. Os aditivos adequados são produtos químicos à base de amina, látex ou uma solução aquosa de sais de potássio, entre outros conhecidos na indústria.
[00117] A combinação dos aditivos e funções acima resulta em um fluido de trabalho que não apenas transporta energia para a superfície com eficiência, mas também reforça e mantém a vedação do furo de poço, "autorrepara" qualquer permeabilidade gerada e mantém a estabilidade e a integridade do furo de poço, para preservar um sistema de furo de poço geotérmico de circuito fechado que é substancialmente impermeável a fluidos.
[00118] De importância crítica é o requisito de que os aditivos selantes não interferem com as propriedades termodinâmicas do fluido de trabalho. Em uma modalidade, o fluido de trabalho consiste em água, um inibidor de corrosão disponível comercialmente entre 1 e 10 l/m3, brometo de potássio entre 0,05 e 0,3 mol/l, tensoativo de cetiltrimetilamônio entre 3 e 7 mM, salicilato de sódio entre 8 e 16 mM, e partículas sólidas de carbonato de cálcio a 0,5% em peso.
[00119] A solução descrita acima mantém uma redução de arrasto turbulento superior a 60% em uma faixa de temperatura adequada para o fornecimento de calor geotérmico de uso direto, o que é crítico para uma operação termodinamicamente eficiente. Ele também tem mais de 40% de recuperação quando testado de acordo com os procedimentos API RP 13i para dispersão de xisto por laminação a quente,reage com silicato alcalino não gasto para formar um material sólido forte, e as partículas de carbonato de cálcio se ligam e obstruem fraturas naturais e permeabilidade da matriz.
[00120] Em outra modalidade, o próprio fluido de trabalho é simplesmente uma salmoura de silicato alcalino modificada.
[00121] Em outra modalidade, o fluido de trabalho é CO2 supercrítico, o que é de valor específico, uma vez que, em muitos cenários geotérmicos, o CO2 supercrítico possui eficiência termodinâmica superior à água e também é um excelente reagente para fazer com que o líquido de silicato alcalino se solidifique em um material sólido forte.
[00122] Os diversos mecanismos de vedação serão agora descritos nos exemplos a seguir.
[00123] Os testes iniciais das capacidades de vedação do sistema de silicato foram realizados em um aparelho de obstrução de permeabilidade.
[00124] Testes de aparelhos de obstrução de permeabilidade - Os discos de 20 μm, 3000 mD (fornecidos por OFITE) foram embebidos em uma solução de cloreto de cálcio a 30% durante a noite (aproximadamente 16 horas) para saturar completamente os poros com a salmoura e criar um fluido in situ de “caso grave”, para o fluido de perfuração de silicato reagir. - Os testes de permeabilidade (PPT) foram executados de acordo com o manual de instruções OFITE e API RP 13i - Prática recomendada para testes de laboratório de fluidos de perfuração - 250 ml dos fluidos de teste descritos abaixo foram transferidos para a célula de PPT e um disco pré-embebido foi colocado no aparelho. O fluido de perfuração foi deixado em contato com o disco por 45 minutos antes de pressurizar o aparelho e iniciar o teste. - Os testes foram realizados por 30 minutos em temperatura ambiente e 500 psi (3,4 MPa). - O volume do filtro foi registrado após 1, 5, 7,5, 15 e 30 minutos
[00125] A figura 2 é um gráfico de alguns dados típicos do teste em um disco de filtração de %” de espessura. Um fluido de controle de polímero foi escoado e não há redução de material do volume filtrado. Quando diferentes tipos de silicatos foram adicionados, as taxas de filtração foram reduzidas drasticamente à medida que a precipitação ocorreu. Observe que a permeabilidade foi quase eliminada, mesmo em um disco de %” de espessura com 3000 mD de permeabilidade.
[00126] Preparação de fluido: - 1.000 ml de fluido polimérico de 5 kg/m3 foram preparados ao misturar goma xantana (Kelzan XCD®) em água fresca por aproximadamente 30 minutos com o uso de um misturador Silverson a uma taxa de cisalhamento moderada. - O fluido de controle era o fluido de polímero acima. - A formulação A, 30 ml de Ecodrill® 317, um produto comercialmente disponível da PQ Corporation, foi combinada com 270 ml do fluido polimérico acima para produzir uma porção de 300 ml de silicato de potássio solúvel ativo a 3%. - A formulação B, 30 ml de Ecodrill® K45, um produto comercialmente disponível da PQ Corporation, foi combinada com 270 ml do fluido polimérico acima para produzir 300 ml de porção de silicato solúvel ativo a 3% em volume/volume.
[00127] O volume total de PPT foi de 273,8 ml para a Formulação A, uma perda de jato de 257 ml foi calculada e uma taxa de filtração estática de 3,1 ml/min foi calculada. O volume total de PPT foi de 103,8 ml para a formulação B, foi calculada uma perda de jato de 103,8 ml e foi calculada uma taxa de filtração estática de 3,7 ml/min. Os valores calculados com o uso de fórmulas expressas em API 13i.
[00128] Os estudos de inundação de núcleo/recuperação da permeabilidade/dano do núcleo também foram realizados. Esses tipos de testes são frequentemente usados para estudar os efeitos de um fluido de perfuração ou aditivo de fluido de perfuração na permeabilidade de um núcleo obtido a partir de uma zona alvo de produção de interesse. Normalmente, o objetivo do estudo é minimizar os danos ou maximizar a permeabilidade da recuperação. Uma permeabilidade inicial é estabelecida e medida ao saturar o núcleo com salmoura de origem, óleo ou alguma mistura de salmoura/óleo e fluindo o(s) fluido(s) de formação através do núcleo à pressão nas condições de pressão e temperatura do reservatório. Um fluido de teste é, em seguida, injetado na face do núcleo por um determinado período de tempo, o volume do filtrado, a invasão de fluido e a espessura do bolo de filtração podem ser medidos. Os fluidos de formação são então injetados na direção reversa do fluxo para determinar até que ponto a permeabilidade pode ter diminuído ou até aumentado após a exposição ao fluido de teste. Nesse estudo, o objetivo foi danificar os núcleos por meio de reações de gelificação e precipitação dos fluidos de teste de silicato com os núcleos sintéticos saturados com salmoura.
[00129] Os estudos principais de inundação de núcleo/recuperação da permeabilidade/dano do núcleo foram realizados da seguinte forma:
[00130] Os núcleos de Berea Sandstone com permeabilidade de aproximadamente 30 mD foram saturados com salmoura sintética sob vácuo e testados com uma solução a 3% de silicato de potássio e contendo 2% de um lubrificante especial.
[00131] Os procedimentos, parâmetros e resultados do teste são apresentados abaixo.
[00132] Procedimento: 1) Os plugues foram pesados e pré-saturados com salmoura por 1 semana sob vácuo de 15 inHg. 2) Colocado no fluxo do núcleo e a permeabilidade à salmoura foi medida. 3) A lama de silicato de potássio foi misturada e aquecida a 95 °C. 4) A lama é injetada no núcleo a uma taxa contínua de 3 ml/min. 5) A pressão é monitorada ao longo do tempo. 6) A pressão diferencial aumenta exponencialmente ao longo do tempo até ~ 2500psi. A ruptura do fluido é observada. 7) O núcleo não se desconecta completamente, no entanto, ~ 99% da permeabilidade é perdida. 8) O efluente é coletado para determinar o deslocamento do fluido (profundidade de invasão).
[00133] Parâmetros: Instrumento: Testador de resposta de formação de Chandler Plugue do núcleo: arenito de 1,5” x 3,0” Temperatura: 95 °C Fluido de teste: silicato de potássio a 3% com 2% de lubrificante Volume de poros: 16,78 Permeabilidade inicial: 28,32 mD para salmoura Permeabilidade após tratamento com lama: 0,197 mD Redução da permeabilidade: > 99% Taxa de fluxo: 3 ml/min Composição de salmoura: NaCl - 230,303 g CaCl2 - 79,054 g KCl - 8,346 g MgCl2 - 13,79 g
[00134] O teste de dispersão de xisto foi, em seguida, executado para determinar a capacidade das soluções de silicato alcalino com lubrificante para vedar e fornecer integridade mecânica às amostras de xisto. A metodologia está de acordo com os procedimentos API RP 13i para dispersão de xisto por laminação a quente, como a seguir: • uma peça de aproximadamente 2 kg de Pierre Shale foi triturada para produzir aproximadamente 900 g de peças de malha -5/+10 (2 a 4 mm). Pierre Shale é muito mais reativo e suscetível à água do que as formações maduras e duras de xisto normalmente presentes nas profundidades adequadas para geotérmica. Ele foi escolhido como uma linha de base conservadora, o desempenho real com xistos maduros será melhor. • As peças de malha de -5/+10 foram peneiradas com o uso de peneiras ASTM e um agitador de peneira Ro-Tap por 2 minutos. • Aproximadamente 10 g de xisto foram colocados em 250 ml de fluido de teste. • As amostras foram laminadas por 24 horas a 120 °C. • As amostras foram, em seguida, despejadas em uma tela de malha 20 após a laminagem. • As células envelhecidas foram lavadas com fluido inibido (KCl a 7%) para desalojar qualquer material aderente às paredes internas. • A quantidade total de material recuperado em uma tela de malha 20 foi seca até uma massa constante a 100 °C em um forno. • Cada amostra foi peneirada novamente e a massa da fração -5/+10 foi registrada.
[00135] Os resultados para várias formulações fluidas diferentes são apresentados abaixo.
[00136] Uma recuperação superior a 97% é alcançada, indicando excelente vedação e fortalecimento do xisto. O óleo mineral não tem reatividade com o xisto, mas recuperou apenas ~85% da massa. A perda de massa é devida à degradação mecânica durante a laminagem. Portanto, a alta recuperação de 97% indica que não apenas é uma forma de vedação química, mas também é obtida uma melhora na dureza mecânica. O fluido de trabalho com inibidor de xisto adicionado também tem uma recuperação de 44%, que é substancialmente aprimorada a partir de água doce, que possui apenas 1% de recuperação.
[00137] Um fluido de trabalho foi testado consistindo em água, um inibidor de corrosão disponível comercialmente, brometo de potássio, tensoativo de cetiltrimetilamônio, salicilato de sódio e partículas sólidas de carbonato de cálcio a 0,5% em peso.
[00138] A medição da queda de pressão (isto é, arrasto) e a caracterização do fluxo turbulento foram testadas com o uso de um fluxo aquecido com capacidade de 2”200L. O circuito é equipado com uma bomba centrífuga (GIW, LCC-M 50-230) e uma bomba de cavidade progressiva (Moyno TM, 2F090) com cisalhamento alto e baixo, respectivamente. O número máximo Re atinge 500.000 e o circuito pode operar com 15% de concentração volumétrica de sólido. A queda de pressão foi calibrada com água fresca e comparada à queda de pressão de atrito na mesma vazão, usando o fluido de trabalho. Uma redução turbulenta de arrasto de 63% foi alcançada em uma faixa de temperatura adequada para aplicações de calor de uso direto.
[00139] Para testar a reatividade com o silicato alcalino não gasto no furo de poço próximo, Ecodrill® 317, uma solução ativa a 29,1% de SiO2:K2O com razão de 2:5 foi misturada em amostras do fluido de trabalho. NaOH foi usado para ajustar a um pH de 11 a 12, e a solução de silicato alcalino foi injetada em amostras do fluido de trabalho sob agitação suave para produzir uma solução de 3% em volume/volume e 1% em volume/volume. Essas baixas concentrações foram escolhidas para representar de maneira conservadora o fluido de perfuração de silicato alcalino não gasto no furo de poço. Em cada caso, a adição da solução de silicato ao fluido de trabalho causou precipitação e, após 24 horas, o silicato foi solidificado. Os resultados demonstram que o fluido de trabalho irá reforçar e aumentar a vedação do furo de poço, de modo que seja substancialmente impermeável aos fluidos.
[00140] Para avaliar a capacidade do fluido de trabalho de manter a integridade e a estabilidade do furo de poço, foi realizado um teste de dispersão de xisto modificado. A metodologia de teste envolve a dispersão de dois xistos, consecutivamente, com a mesma amostra. Primeiro, a amostra é laminada a quente no selante, como descrito acima, e depois embebido novamente no fluido de trabalho para determinar a resistência mecânica do xisto e o isolamento químico após a vedação. Após a dispersão inicial do xisto ser realizada com o selante do fluido de perfuração, as amostras são secas, pesadas e imersas na química do fluido de trabalho e laminadas por 24 horas.
[00141] As amostras foram então despejadas em uma tela de malha 20 após a laminação, e a quantidade total de material recuperado em uma tela de malha 20 foi seca até uma massa constante a 100 °C em um forno. Cada amostra foi novamente peneirada e a massa da fração -5/+10 foi registrada e comparada com a massa da amostra após vedada e seca. Curiosamente, os resultados de várias execuções mostraram mais de 96% de recuperação de massa, indicando excelente capacidade do fluido de trabalho em manter a integridade do poço.
[00142] Em uma modalidade, o mecanismo pode ser realizado ao adicionar partículas sólidas ao fluido de perfuração que migram naturalmente para o espaço poroso/fraturas para reduzir a permeabilidade. Isso é conhecido, em geral, como material de circulação de perda (LCM).
[00143] As partículas sólidas podem ser materiais granulares, materiais fibrosos e materiais em flocos e combinações desses e podem estar presentes (dispersas através do fluido de perfuração) nos tamanhos necessários para reduzir a permeabilidade. Os tamanhos adequados podem ter nanômetros a milímetros de tamanho.
[00144] A regra de Abrams e/ou os conceitos da Teoria de Embalagem Ideal são úteis para estabelecer os materiais mais adequados. A regra de Abrams propõe que o tamanho de partícula do agente de ligação deve ser igual ou ligeiramente maior que 1/3 do tamanho da garganta de poro médio da formação alvo.
[00145] A teoria de empacotamento ideal propõe uma faixa completa de distribuição de tamanho de partícula para vedar de maneira eficaz todos os espaços, incluindo aqueles criados por agentes de ligação.
[00146] As partículas podem também ser dimensionadas para penetrar no espaço poroso antes da ligação.
[00147] Além disso, as estacas de perfuração podem aumentar o LCM e servir como material de obstrução.
[00148] Qualquer um desses produtos de LCM pode ser utilizado para corrigir vazamentos no furo de poço após a conclusão do processo de perfuração. Varreduras viscosas adicionais com LCM podem ser bombeadas a uma taxa reduzida através da seção de orifício aberto para permitir a invasão do LCM e vedar qualquer vazamento.
[00149] Por fim, os silicatos sólidos (possivelmente encapsulados) podem também proporcionar um mecanismo eficaz de combinação química/mecânica para vedar o reservatório.
[00150] A Recuperação Microbiana Aprimorada de Óleo (MEOR) é um campo de engenharia que gerencia o design, crescimento e estimulação de micro-organismos para aumentar a recuperação de óleo. A maioria das formações geológicas profundas contém bactérias anaeróbicas no espaço poroso. Essas bactérias têm um suprimento muito baixo de energia e nutrientes em comparação com os micróbios próximos à superfície e, portanto, apresentam baixas densidades populacionais.
[00151] Uma técnica MEOR é tratar os micróbios indígenas com nutrientes para estimular seu crescimento e eventual obstrução da porosidade das rochas com material biológico. Os nutrientes podem ser químicos, mas normalmente incluem nitrato de potássio e fosfato monossódico. Como o crescimento de bactérias é exponencial, se fornecido com matérias-primas suficientes e condições adequadas, as bactérias podem ser induzidas a crescer e fechar completamente o espaço poroso em que residem, fazendo com que a rocha seja substancialmente impermeável aos fluidos.
[00152] Outra técnica é a introdução de novos micróbios na formação rochosa e, simultaneamente, fornecendo-lhes nutrientes. Esses micróbios podem ser projetados para crescer apenas a uma determinada temperatura e, portanto, podem ser ativados ao injetar uma formação quente.
[00153] Qualquer uma das técnicas pode ser aplicada a um fluido de perfuração convencional, fazendo com que a rocha seja substancialmente impermeável aos fluidos e forme um sistema geotérmico de circuito fechado.
[00154] As formações geológicas têm química variada e, portanto, pontos de fusão variados, embora a maioria das formações sedimentares derreta a 1200 °C ou menos. Várias tecnologias estão na fase de pesquisa, desenvolvimento e teste, que podem penetrar na rocha com o uso de desintegração térmica em vez de contato mecânico.
[00155] Um método é criar um plasma por meio de corrente elétrica ou energia nuclear. O plasma derrete a rocha e permite perfuração contínua.
[00156] Outro método é disparar lasers na superfície da rocha, aumentando a temperatura até que a rocha comece a lascar, desintegrar e, por fim, derreter.
[00157] Outro método consiste em disparar projéteis de alta velocidade que liberam energia suficiente no impacto de aumento de temperatura por centenas de graus.
[00158] Cada uma dessas técnicas tem a capacidade de derreter rochas porosas e permeáveis durante a perfuração, que podem ser resfriadas e recozidas para formar uma barreira dura e durável, substancialmente impermeável aos fluidos.
[00159] Tendo discutido os detalhes do método da tecnologia, agora será feita referência às implementações específicas com referência às figuras.
[00160] Agora, com referência à figura 1, uma representação gráfica do volume filtrado é mostrada em função da raiz quadrada do tempo para diferentes formulações.
[00161] A figura 2 é uma representação gráfica dos dados de pressão diferencial e permeabilidade em função do tempo para o teste de inundação do núcleo de vedação química mostrado no Exemplo 1.
[00162] A figura 3 é uma seção transversal de um poço com um poço de entrada 10 com cobertura de superfície 12 para a proteção de águas subterrâneas. A cobertura intermediária 14 é cimentada na posição, como ilustrado. Todos esses componentes são conhecidos na técnica. Estendendo-se a partir da cobertura intermediária 14, encontra-se a seção lateral16 que não inclui a cobertura nesse exemplo, mas sim o furo de poço aberto. O espaço dos poros ao redor da seção lateral 16 é vedado com selante, como descrito aqui anteriormente. O espaço de poro vedado tem como referência o número 18. A seção lateral vedada é contínua com a cobertura intermediária 14. A cobertura posterior se conecta continuamente ao poço de saída 20. O poço de saída é completado com a cobertura 12.
[00163] A figura 4 ilustra um cenário alternativo. Nesse exemplo, a seção lateral 16 pode ser vedada de maneira intermitente, resultando em uma face de rocha não vedada 22. Nessa situação, uma cobertura 24 é mostrada como um revestimento, o que significa que falta cimentação. O revestimento 22 melhora assim a face da rocha não vedada e mantém um circuito contínuo da entrada 10 até a saída 20. Isso pode ser usado em conjunto com seções vedadas continuamente. Isso vai depender da geologia específica da formação.
[00164] Em relação às áreas vedadas em rochas porosas ou fraturadas, o selante não é fundido com a face da rocha, mas é incorporado na rocha no exemplo químico discutido acima. Em geral, as figuras 2 e 3 representam a rocha dura.
[00165] Com referência agora à figura 5, é mostrado um exemplo em que o poço é disposto dentro de uma seção menos permeável dentro de uma formação, um exemplo do qual é um xisto sedimentar ou seção de arenito. Nesse cenário, a formação pode ter fissuras, fraturas, planos de fenda pouco frequentes etc. geralmente indicados pelo número 26. Um revestimento químico 28 pode ser utilizado para finalizar a continuidade entre a entrada 10 e a saída 20 com a composição do revestimento químico 28 preenchendo fissuras, fraturas e planos de fenda, como mostrado.
[00166] Com referência à figura 6, um primeiro exemplo de uma configuração de poço é mostrado. No exemplo, cada uma das entradas 10 e saída 20 inclui seções revestidas convencionais 30 que se comunicam com a entrada 32 e a saída 34 de um sistema múltiplo de poço lateral 36. O sistema é disposto dentro de uma formação geotérmica 38. O sistema 36 inclui uma pluralidade dos poços laterais 16, que podem ser parcialmente revestidos dependendo da situação descrita em relação às figuras 3 e 4. Qualquer número de sistemas de poços 36 pode ser utilizado na formação 38. Isso é representado pelo número 6n na vertical e na horizontal, com o "n" sendo indicativo de qualquer número de outros poços na forma do sistema 36 ou qualquer outra configuração adequada.
[00167] A entrada 32 e a saída 34 são integradas às seções revestidas 30 em uma junção multilateral, que terá agora referência nas próximas figuras.
[00168] A figura 7 ilustra uma possível disposição multilateral. A entrada 32 se conecta a uma junção de furo de poço multilateral vedada 40 a partir da qual as seções laterais 16 se estendem continuamente. As seções laterais 16 são afastadas uma da outra para maximizar a recuperação térmica de dentro da formação 38 (figura 6). As seções laterais 16 podem incluir a cobertura como discutido em relação às figuras 3 a 5. A saída 34 do sistema 36 incluirá uma junção semelhante 40 (não mostrada).
[00169] Com referência à figura 8, é mostrada uma configuração de poço em forma de L, em geral, indicada pelo número 42. Neste exemplo, o poço tem uma seção de extensão 44 com um furo de poço aberto da extremidade terminal 46 vedado como nos exemplos anteriores. Um tubo isolado 48 se estende dentro do poço para a liberação de fluido. A seção de extensão 44 pode estar em qualquer ângulo selecionado.
[00170] A figura 9 ilustra um exemplo de orientação vertical.
[00171] Na figura 10, um poço em forma de W é fornecido representado pelo número 50. A superfície é indicada pelo número 52. Nesse exemplo, a saída de um poço se torna a entrada do outro poço. A direção do fluxo é mostrada com as setas. O padrão pode ser repetido para todos os ciclos adicionais. Nesse exemplo, os furos de poço abertos 16 são vedados como discutido com as figuras anteriores e podem incorporar padrões alternados de seções revestidas com seções de furo de poço simplesmente vedadas. Isso vai depender da geologia da formação.
[00172] A figura 11 ilustra uma variação adicional de um sistema multilateral semelhante ao inicialmente mencionado na figura 3, que combina os conduítes de entrada e saída em um único furo de poço, a disposição da seção multilateral pode estar em qualquer ângulo dentro de uma formação. Nesse exemplo, as seções laterais 16 convergem na extremidade terminal 54.
[00173] A figura 12 é uma vista lateral de uma única disposição local 56, em que o poço de entrada 10 e o poço de saída 20 são, em geral, próximos. O circuito de fluido é mostrado para as seções laterais 16. Como nos exemplos anteriores, os furos de poço abertos são vedados, enquanto a perfuração é realizada com o espaço poroso circundante vedado durante o procedimento. O número 12n tem o mesmo significado àquele atribuído a 6n mencionado na figura 6.
[00174] Uma variação adicional é ilustrada na figura 13. Uma vista superior é mostrada de uma disposição de múltiplos poços laterais. Os poços individuais 16 da pluralidade mostrada compartilham um poço de entrada comum 10, estendem-se para fora da zona geotérmica da formação (não mostrada nessa figura) e retornam em circuito fechado para um poço de saída comum 20. A direção do fluxo é mostrada com setas, e o fluxo pode ser isolado para cada circuito individual ou em série entre os circuitos separados. Isso é vantajoso para uma pequena área ocupada, ao mesmo tempo em que permite a mineração térmica máxima dentro de uma zona geotérmica.
[00175] A figura 14 representa uma variação adicional em que há disposições de poços fornecidos, mantendo a pequena área ocupada atribuída à modalidade da figura 13.
[00176] A figura 15 incorpora o sistema de poço multilateral 50 em combinação com a configuração de poço inicialmente apresentada na figura 13. Nessa configuração, dois locais únicos discretos 56 podem abranger uma grande área com invasão superficial mínima para minerar uma grande área geotérmica subterrânea. A direção do fluxo é mostrada com setas e o fluxo pode ser isolado para cada circuito individual ou em cadeia entre os circuitos separados. A eficácia da tecnologia de vedação discutida neste documento permite a flexibilidade de fornecer essas configurações híbridas. Isso, por sua vez, permite a mineração térmica em uma ampla variedade de situações geológicas, permitindo ainda outro grau de liberdade na prática dos métodos aqui descritos.
[00177] Em mais detalhes, a figura 16 ilustra uma seção transversal de um furo de poço perfurado, também aqui referida como uma seção lateral 16. A formação geotérmica 38 nesse exemplo é uma formação de alta permeabilidade. Devido à permeabilidade, o selante se espalha dentro do espaço poroso na formação e imediatamente próximo ao furo de poço 16 permanece não reagido, indicado pelo número 60. Externamente a partir da área de vedação não reagida, há espaço poroso vedado com selante que, como nos exemplos anteriores, é indicado pelo número 18.
[00178] A figura 17 ilustra o resultado da exposição do furo de poço da figura 16 ao fluido de trabalho. Posteriormente a esse tratamento, a área de formação em torno do furo de poço torna-se vedada, formando uma interface impermeável entre o volume interior do próprio furo de poço e a formação ao redor dele. Isso é particularmente vantajoso, uma vez que o furo de poço vedado 16 é cercado por uma reserva de selante não reagido 60. No caso de comprometimento da vedação de furo de poço de atividade sísmica ou outra atividade deletéria, o furo de poço pode sustentar sua integridade e capacidade de vedação mediante a autorreparação com a reação entre a reserva do reagente disponível e o fluido de trabalho. Isso claramente tem vantagens muito significativas em termos de redução de custos operacionais e de manutenção ao longo do tempo, o que, é claro, diminui bastante o gasto inicial de capital associado à criação inicial do sistema de poço.
[00179] Em relação às rochas com permeabilidade baixa ou média, um exemplo dos quais é granito, lama ou xisto, o espaço poroso, as fraturas, as fissuras, os planos de corte, etc. podem ser preenchidos com selante ao redor da periferia do furo de poço 16 para formar uma interface impermeável em uma única etapa sem a necessidade de fluido de trabalho reativo ou tratamento adicional. Por conseguinte, será percebido que a permeabilidade geológica não apresenta quaisquer problemas de mineração de calor geotérmico, considerando o escopo dos métodos aqui discutidos.
[00180] Como benefício auxiliar, a tecnologia pode se estender aos campos de reabilitação e modernização. Um dos fundamentos da tecnologia aqui apresentada é uma solução ambientalmente amigável para a criação de energia no campo geotérmico, que contorna a fratura que requer um manuseio desagradável de fluido. Uma segunda base é que a tecnologia fornece um sistema de circuito fechado verdadeiramente, em oposição ao que foi caracterizado inadequadamente na técnica anterior como circuito fechado.
[00181] Como a tecnologia permite um protocolo de vedação altamente eficaz com os benefícios de recuperação geotérmica enumerados, verificou-se que a tecnologia pode ser aplicada para remediar poços geotérmicos ineficazes, não utilizados ou de outra forma inoperáveis. Esses poços podem ser inutilizáveis ou inoperantes devido a vários problemas, como vazões baixas, fraturas ineficazes, formações não consolidadas e consequentes problemas de produção de areia, corrosão excessiva da salmoura ou problemas de lixiviação, entre outros. Por conseguinte, quando a modernização para uma nova disposição geotérmica sem fratura conforme discutido aqui não é possível, o local inoperável será abandonado pela remoção de componentes desnecessários de cobertura e acessório, ou sempre que possível remediado com operações caras e ambientalmente controversas, como fratura ou potencialmente por perfurar novamente poços inteiros. Tendo em vista que o grau de permeabilidade não é um problema, a tecnologia de vedação apresenta um benefício de remediação atraente.
[00182] Em relação à conversão ou modernização dos poços geotérmicos existentes, a pré-existência dos poços permite que a tecnologia seja implantada com vantagens econômicas significativas, elimina a necessidade de gerenciamento de fluidos de fraturamento, sismicidade induzida e riscos ambientais, e torna um local de modernização, anterior e amplamente reconhecido como uma fonte de energia hostil ao meio ambiente, como uma plataforma de energia verde a partir da qual construir ainda mais.
[00183] Em termos de implementações adicionais do escopo da tecnologia, agora será feita referência às figuras adiantes.
[00184] Na figura 19, o circuito de poço 64 compreende um sistema de circuito fechado com um poço de entrada 10 e um poço de saída 20, disposto dentro de uma formação geológica, que pode ser, por exemplo, uma formação geotérmica, formação de baixa permeabilidade, formação sedimentar, formação vulcânica ou formação de “porão”, que é mais adequadamente descrita como rocha cristalina que ocorre sob a bacia sedimentar (nenhuma sendo mostrada).
[00185] O circuito de poço 64 e o ciclo de energia 66 estão em contato térmico pelo permutador de calor 68, que recupera o calor do fluido de trabalho que circula no circuito 64 na formação que é subsequentemente usada para gerar energia com o gerador 70 no ciclo 66. Como um Por exemplo, a temperatura da formação pode estar na faixa de 80 °C a 150 °C.
[00186] Na disposição ilustrada, são utilizados dois fluidos de trabalho distintos. Mais detalhes sobre os fluidos serão discutidos aqui posteriormente. É possível modificar o fluido de trabalho usado na operação de circuito do poço do sistema a baixas temperaturas.
[00187] Como tal, os módulos de geração de energia atualmente disponíveis normalmente limitam a temperatura de entrada do fluido de trabalho do ciclo de energia a acima de 0 °C no permutador de calor primário. Uma taxa de pressão de turbina mais alta é ativada diminuindo a temperatura do fluido de trabalho abaixo de zero. No entanto, os projetos geotérmicos convencionais são limitados pelo potencial congelamento do fluido geotérmico do outro lado do permutador de calor.
[00188] Essas limitações na tecnologia atual são ultrapassadas através da implementação de um sistema de ciclo de energia segregado em combinação com um poço de circuito fechado.
[00189] Os fluidos podem ser modificados com aditivos para evitar o congelamento a temperaturas abaixo de zero °C. Os aditivos adequados incluem agentes anti-incrustantes, agentes anticorrosivos, redutores de atrito e produtos químicos anticongelantes, refrigerantes, biocidas, hidrocarbonetos, álcoois, fluidos orgânicos e combinações dos mesmos.
[00190] Um benefício substancial do fluido de trabalho de circuito de poço adaptado em combinação com o ciclo de energia segregado é que ele não é afetado por temperaturas ambientes muito baixas e, portanto, facilita o uso de qualquer ciclo de energia genérico (incluindo ORC, Kalina, ciclo de transporte de carbono, CTPC) a ser usado para aumentar a produção líquida de energia mais alta quando usado em conjunto com um circuito de poço, conforme mostrado na figura 19. Nessa disposição, o calor é transferido a partir do primeiro fluido de trabalho para o segundo fluido de trabalho quando a temperatura do segundo fluido de trabalho está em zero °C ou abaixo de zero °C.
[00191] As disposições opcionais com o circuito segregado são ilustradas nas figuras 20 e 21.
[00192] A figura 20 ilustra um circuito segregado que incorpora um circuito de poço 12 em contato térmico com dois permutadores de calor distintos 18 cada um com seu próprio gerador de energia 22 formando uma disposição paralela. Da mesma forma, a figura 21 ilustra uma disposição em série.
[00193] O ciclo de energia do circuito de poço integrado é um sistema de circuito fechado, no qual o fluido de trabalho selecionado é circulado dentro do circuito de poço e depois flui para uma turbina na superfície, como mostrado na figura 22. O número 72 indica o esquema geral do processo. Nesse processo, um fluido único é usado em vez de ter um fluido de circuito de poço discreto e um fluido de trabalho de ciclo de energia secundário. O fluido de trabalho nesse ciclo de circuito fechado pode operar ou como um ciclo transcrítico, pelo qual o fluido é supercrítico na pressão de trabalho superior e subcrítico na pressão de trabalho inferior, ou como um ciclo totalmente supercrítico, pelo qual o fluido permanece supercrítico na pressão de trabalho inferior.
[00194] Como é conhecido, um ciclo transcrítico é um ciclo termodinâmico em que o fluido de trabalho passa por ambos os estados subcríticos e supercríticos. O aparelho inclui ainda um dispositivo de resfriamento, mostrado no exemplo como um refrigerador aéreo 74 e turbina 76 com gerador 78. O refrigerador aéreo 74 é usado para resfriar o fluido de trabalho a uma temperatura entre 1°C e 15°C acima da temperatura ambiente. Deve-se observar também que o fluido de trabalho pode ser resfriado a uma temperatura abaixo de zero °C. A referência à figura 24 descreve os dados de desempenho.
[00195] O mecanismo de acionamento nesse ciclo integrado é um termosifão muito forte que surge devido à diferença de densidade entre o poço vertical de entrada 10 e o poço vertical de saída 20. O fluido está em um estado líquido supercrítico no poço de entrada 10, aquece enquanto se move ao longo das seções laterais de interconexão 80 e sai em um estado supercrítico no poço de saída 20, o que cria pressão significativa.
[00196] O efeito do termosifão pode eliminar completamente a necessidade de uma bomba de superfície em condições normais de operação, exceto durante a inicialização. Vantajosamente, isso elimina a energia necessária para operar a bomba e aumenta a produção líquida de energia elétrica.
[00197] Trabalhando em conjunto com o circuito de poço encontra- se o uso de fluidos e misturas personalizados, adaptados ao layout, profundidade, comprimento e temperatura ambiente do furo de poço. A técnica anterior apenas discute o uso de dióxido de carbono ou fluidos de hidrocarbonetos puros. Com um sistema de circuito fechado como o discutido aqui, o custo inicial e a complexidade de uma mistura de fluidos é apenas um fator menor na economia geral. Portanto, outros fluidos podem ser utilizados, como um fluido com pelo menos uma propriedade selecionada do grupo que compreende:um fluido de trabalho para a utilização na recuperação de energia térmica a partir de um poço geotérmico que tem um poço de entrada, um poço de saída e um poço de interconexão entre eles, o dito fluido de trabalho tem pelo menos uma propriedade selecionada a partir do grupo que compreende: a) uma relação de entalpia de temperatura substancialmente não linear dentro de uma seção interconectada de furo de poço entre o dito poço de entrada e o dito poço de saída em pressões superiores a 10 MPa e temperaturas inferiores a 180°C para maximizar um diferencial de temperatura e transferência de calor entre o dito fluido e a formação circundante; b) capacidade de ser submetido a uma reação reversível sensível à pressão, que é endotérmica em pressão elevada e exotérmica em pressão mais baixa que a dita pressão elevada; c) uma mistura de fluido que contém a reação de absorção química que é endotérmica dentro do dito seção interconectada de furo; d) uma solução eletrolítica aquosa com solubilidade dependente da temperatura, resultando em uma reação endotérmica dentro do dito seção interconectada de furo; e) um fluido à base de água que contém a composição de redução de arrasto turbulento que não se degrada quando exposto a alto cisalhamento; f) fluido supercrítico; g) mistura de amônia e etano; e h) combinações funcionais de a) a g).
[00198] Verificou-se que os fluidos que exibem uma relação de entalpia de temperatura substancialmente não linear dentro da porção lateral do circuito do poço e/ou que exibem uma reação reversível sensível à pressão que é endotérmica a pressão elevada e exotérmica a pressão mais baixa que a pressão elevada pode aumentar consideravelmente a geração de energia. Isso se desenvolve porque o diferencial médio de temperatura entre a temperatura das rochas de campo distante e a temperatura do fluido circulante é aumentado, aumentando a transferência de calor da formação geológica.
[00199] Um exemplo desse tipo de fluido para uso em uma configuração segregada é uma solução aquosa de precipitado/eletrólito com solubilidade dependente da temperatura, em que a água é supersaturada no topo do poço de entrada. As partículas sólidas são mantidas em suspensão com um agente anti-incrustante (agente antifloculação) e com fluxo turbulento (semelhante a uma lama de perfuração). Nas seções laterais, a temperatura está aumentando, portanto, a solubilidade dos sólidos mantidos em suspensão também está aumentando. Isso permite que a solução absorva de maneira endotérmica o calor da rocha (basicamente, aumenta a capacidade efetiva de calor do fluido) à medida que as partículas sólidas se dissolvem na água. No permutador de calor para o ciclo de calor- potência segregado, a temperatura está diminuindo e a substância sólida está precipitando de maneira exotérmica.
[00200] Os fluidos úteis incluem soluções aquosas com os seguintes solutos como exemplos: acetato de amônio, di-hidrogenofosfato de amônio, formato de amônio, nitrato de amônio, brometo de potássio, cloreto de potássio, formato de potássio, hidrogenocarbonato de potássio, nitrato de potássio, acetato de sódio, carbonato de sódio e fosfato monossódico.
[00201] Utilizar uma única turbina e ter uma eficácia adequada ao longo de toda uma faixa de condições ambientais é problemático. Verificou-se que o uso de duas ou mais turbinas em série ou paralelo, otimizadas para diferentes condições ambientais, resolve o problema. Durante períodos de temperaturas mais baixas, a lógica de controle (não mostrada) muda automaticamente o fluido de trabalho para a turbina apropriada para manter a alta eficiência ao longo do ano.
[00202] Com referência agora às figuras 25 e 25A, é mostrada uma ilustração esquemática de uma cadeia de poços, em geral, indicada pelo número 82. Nessa modalidade, cada local de superfície, geralmente indicado pelo número 84, inclui um poço de injeção 86 conectado a um conduíte de poço lateral ou segmento de interconexão 88 e poço de produção 90. Dessa maneira, a estrutura de poço contínua tem uma estrutura geralmente em forma de U. O segmento de poço lateral pode compreender um sistema de poço 36, como discutido na figura 3 ou qualquer uma das outras configurações discutidas anteriormente.
[00203] Como ilustrado, cada local 84 é discreto e vinculado a locais proximais de uma maneira elegante e vantajosa. Como exemplo, a distância entre os locais pode ser de 3.500 a 6.000 metros. Obviamente, isso varia de uma situação para outra.
[00204] Em operação, o fluido de trabalho é circulado no poço de injeção 86 de um local 84, opcionalmente processado através, por exemplo, de um aparelho de geração de energia (não mostrado) para recuperar a energia térmica e subsequentemente passada como um fluxo de saída para ser um fluxo de alimentação de entrada para um poço de injeção 86 de um local proximal 84. A linha em cadeia 92 ilustra esse sequenciamento de relé ou em cadeia. Como nem todo o calor é recuperado, o fluxo de alimentação de entrada do poço 86 de uma localização proximal é pré-aquecido para a injeção no conduíte lateral 88. O processo é redefinido para repetição no próximo local 84.
[00205] Agora, com referência à figura 26, é mostrada outra modalidade da invenção, por exemplo, um sistema de 8.000 kW a 12.000 kW. Nesse exemplo, os circuitos individuais podem ser unidos em um local centralizado 94, a fim de centralizar o aparelho de geração de energia (não mostrado) para aumentar a potência e a eficiência.
[00206] As figuras 27 e 28 ilustram operações de menor escala,4.000kW - 6.000kW (figura 27) e 2.000kW - 3.000kW (figura 28).
[00207] Uma das características significativas da utilização da implementação da cadeia é a falta de um requisito para um conduíte de retorno próximo à superfície. Quando necessário, como em arranjos convencionais de circuito de poço, os custos de capital excedem 10% do capital total do projeto, pode ser necessário negociar direitos de passagem e resultados de perda de calor de ~3°C e perda de pressão, causando menor eficiência.
[00208] Por outro lado, o encadeamento, uma vez que os circuitos de poço estão ligados de frente para trás, elimina a necessidade de um conduíte de retorno próximo à superfície. Além disso, os circuitos emparelhados atuam como um conduíte de retorno um para o outro, com o par usando o calor residual como uma entrada para criar o fluxo pré-aquecido supra.
[00209] Outras vantagens incluem o aumento da produção de energia sem rompimento da superfície (pegada), já que tudo é subsuperficial e a distância reduzida entre os locais 84. Isso reduz proporcionalmente o custo se um conduíte mais curto 88 puder ser usado devido ao aumento da temperatura do projeto do fluxo de alimentação pré-aquecido.
[00210] Os poços nos exemplos são formados ao utilizar a metodologia de vedação durante a perfuração descrita. Será entendido que qualquer combinação de configurações de poço pode ser incorporada na disposição do tipo cadeia. Além disso, qualquer combinação de técnicas destrutivas pode ser usada para formar os furos de poço no exemplo em cadeia, bem como qualquer outra configuração mostrada em todas as figuras. Em algumas figuras, a referência a uma designação "n" é incluída junto com o número da figura. Um exemplo é a figura 6, com uma área indicada 6n. Isto é para representar que qualquer número, assim n, de poços adicionais pode ser empilhado verticalmente ou posicionado em um relacionamento paralelo ou ambos com aquele mostrado. O tipo de poço pode ser diferente ou o mesmo para os poços adicionais.
[00211] Como enumerado pelos exemplos, a tecnologia aqui apresentada baseia-se na capacidade de formar uma formação geotérmica, independente da permeabilidade, em um furo de poço de exploração energeticamente eficiente para máxima condutividade. Essa capacidade, quando combinada com os fluidos de trabalho altamente eficazes, resulta em metodologia notável.
[00212] A circulação de fluido dentro dos poços pode ocorrer em qualquer padrão e direção que facilita a eficiência. Isso será parcialmente ditado pela natureza da formação e será determinado e observado pelos versados na técnica.
Claims (21)
1. Método para formar um furo de poço em uma formação para recuperação de calor geotérmico contínua fechada, caracterizado pelo fato de que compreende:formar, durante uma operação de perfuração, uma interface termicamente condutora entre o dito furo de poço e a dita formação se estendendo pelo menos entre uma entrada de superfície e uma saída de superfície do dito furo de poço ao induzir dano de permeabilidade ao dito furo de poço com um mecanismo químico usando um fluido de perfuração compreendendo um selante, em que a interface termicamente condutora é impermeável a fluidos, e em que a dita formação é uma formação de rocha cristalina de base.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de perfuração é um fluido de perfuração com base em silicato alcalino que inclui pelo menos um de potássio, sódio e aluminossilicato de sódio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de perfuração contém entre 0,3% e 9% de silicato alcalino em massa de água.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de perfuração contém entre 3% e 6% de silicato alcalino em massa de água.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de perfuração tem um pH não inferior a 10,5.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a etapa de aumentar uma capacidade de vedação e uma integridade mecânica associada com a interface termicamente condutora em uma operação química adicional; e em que a operação química adicional inclui tratar a dita interface com aluminossilicato de sódio.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito furo de poço compreende um furo de poço em formato de U com uma entrada de superfície e uma saída de superfície espaçadas e furo de poço lateral que interconecta a dita entrada de superfície e a dita saída de superfície.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que formar, durante a operação de perfuração, a dita interface termicamente condutora entre dito furo de poço e dita formação compreende formar, durante a dita operação de perfuração, a dita interface termicamente condutora entre dito furo de poço lateral e dita formação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito furo de poço compreende pelo menos um dentre: (i) um poço em formato de U com um poço de entrada e poço de saída espaçados e poço lateral que interconecta o dito poço de entrada e o dito poço de saída, (ii) um poço em forma de L com uma extremidade terminal fechada, (iii) um tubo em um arranjo de poço de tubo, (iv) poços em forma de U agrupados em relação espaçada com um poço de saída no dito grupo conectado a um poço de entrada de outro grupo, (v) um poço em formato de U que tem uma pluralidade de poços laterais comumente conectada a um respectivo poço de entrada e poço de saída, (vi) uma pluralidade de poços em formato de U que tem uma pluralidade de poços laterais comumente conectada a um respectivo poço de entrada e poço de saída dispostos com poços laterais da dita pluralidade disposta com os ditos poços laterais pelo menos parcialmente interdigitados para contato térmico, ou (vii) suas combinações.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a perfuração do dito furo de poço induz fraturas ou fissuras dentro da dita formação e em que o método compreende vedar as fraturas ou fissuras.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita interface termicamente condutora tem uma permeabilidade a granel de 0,197mD.
12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o furo de poço compreende (i) uma primeira lateral na formação acoplada à entrada da superfície, em que poço pelo menos uma porção da primeira lateral é um furo aberto, e (ii) uma segunda lateral na formação acoplada entre a saída da superfície e um dedo da primeira lateral, em que pelo menos uma porção da segunda lateral é um furo aberto; e em que formar, durante a dita operação de perfuração, a dita interface termicamente condutora entre o dito furo de poço e a dita formação que se estende pelo menos entre uma entrada de superfície e uma saída de superfície do dito furo de poço compreende formar, durante a dita operação de perfuração, a dita interface termicamente condutora entre a primeira lateral e a dita formação e a segunda lateral e a dita formação.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de perfuração compreende silicato alcalino.
14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação compreende o granito.
15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende, após a operação de perfuração, realizar um tratamento subsequente, aumentando a impermeabilidade da interface a fluidos.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que realizar um tratamento subsequente compreende a realização de uma descarga química.
17. Método para remediar um poço, caracterizado pelo fato de que compreende:tratar o dito poço pela adição de uma composição química preliminar e, com a composição química preliminar, formar uma interface impermeável a fluidos precipitada entre o dito poço e uma formação de rocha cristalina de base circundante, a dita interface formada sendo termicamente condutora; e tratar a interface formada com uma segunda composição química para precipitar qualquer composição química não reagida preliminar restante para vedar ainda a dita interface.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita composição química preliminar é um fluido de silicato alcalino.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que o dito fluido de silicato alcalino inclui pelo menos um de potássio, sódio, ou aluminossilicato de sódio.
20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita interface formada tem uma permeabilidade a granel de 0,197mD.
21. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o poço compreende (i) uma entrada de superfície, (ii) uma saída de superfície, e (iii) um furo de poço lateral conectando a entrada de superfície e saída de superfície, em que pelo menos uma parte do furo de poço lateral é furo aberto; e em que o poço lateral compreende seções fraturadas ou fissuradas.
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