DE112020007431T5

DE112020007431T5 - Verfahren zur ausgestaltung von bohrlöchern in einer geologischen formation

Info

Publication number: DE112020007431T5
Application number: DE112020007431.5T
Authority: DE
Inventors: Matthew Toews; Paul Cairns; Derek Riddell; Andrew CURTIS-SMITH; Jonathan HALE
Original assignee: Eavor Technologies Inc
Current assignee: Eavor Technologies Inc
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2023-06-29
Also published as: WO2022011444A1; EP4182615A1; JP2023535355A; CN116113752A; EP4182615A4; AU2020458732A1

Abstract

Es werden Bohrlochausgestaltungen in geschlossenem Kreislauf mit uneingeschränkter Geometrie zur Aufnahme unregelmäßiger oder schwieriger thermischer Gradienten innerhalb einer thermisch produktiven Formation offenbart. Ein Arbeitsfluid wird im Kreislauf für den Entzug thermischer Energie eingesetzt. Die Erzielung der Kreislaufschließung und die uneingeschränkte Geometrie erfolgt mit Hilfe magnetischer Entfernungsmessung in unabhängigen Bohrvorgängen, die ausgehend von einem Eingangsbohrloch und Ausgangsbohrloch einander überschneiden, um ein Verbindungssegment auszubilden. In Verbindung mit dem gerichteten Bohren werden Konditionierungsvorgänge eingegliedert, um unter anderem die Gesteinsfront zu konditionieren, das Gesamtsystem zu kühlen und das Bohrloch für eine Behandlung zur Optimierung der thermischen Übertragung zu aktivieren. Der erhebliche Freiheitsgrad bei der Bohrlochgestaltung wird zudem dadurch optimiert, dass in den Wärmeübertragungsbereichen keine mechanischen Hindernisse wie Casing oder Liner vorgesehen sind.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung von Bohrlöchern innerhalb einer thermisch produktiven geologischen Formation und insbesondere auf die Optimierung des Bohrens in einer Formation zur Vereinfachung der Bohrlochpositionierung für eine Maximierung der Gewinnung von thermischer Energie aus einem formationsspezifischen thermischen Gradienten.
STAND DER TECHNIK
Mit dem Aufkommen verbesserter Bohrtechniken für Bohrungen in größere Tiefen in einer Formation und mit höherer Temperaturtoleranz wurden zahlreiche Fortschritte erzielt, die die Ausbildung spezifischer Bohrlochausgestaltungen ermöglichen.
Die Erhöhung der Effizienz der Bohrlochpositionierung bedarf des kombinierten Zusammenspiels von Bohrtechniken, Chemie der Arbeitsfluide, Betriebsvorgängen des Bohrlochkonditionierungsgerätes zusammen mit Durchflussmengen, Abfolgesteuerung und anderem, um in einer gegebenen Formation eine effiziente Wärmegewinnung in den komplexesten und vielfältigsten thermischen Gradienten zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung fördert die Fähigkeit zur Gewinnung von Wärmeenergie ungeachtet etwaiger Anomalien und Komplexitäten des thermischen Gradienten.
Bezogen auf die Herausbildung der Technik, ist eine der frühesten Entwicklungen in Moe, US-Patent Nr. 6247313 , veröffentlicht am 19. Juni 2001, ausgeführt. Offenbart wird eine Bohrlochausgestaltung, die eine Mehrzahl von wärmeaufnehmenden Löchern innerhalb eines geothermischen Gebiets aufweist. Die Offenbarung macht keine Angaben zu Verrohrungen (Casing oder Liner), ist jedoch beschränkt auf die Nutzung einer geklüfteten Zone, die winkelige Anordnung der parallel zueinander liegenden wärmeaufnehmenden Löcher und auf weitere Beschränkungen. In den Lehren heißt es insbesondere:

„Die Größe des Neigungswinkels hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise vom Temperaturgradienten im Gebirge, von der Länge des wärmeaufnehmenden Lochs und von der Wasserdurchflussmenge. Die Berechnung des Winkels gehört zu den grundlegenden Fähigkeiten des Fachmanns und wird deshalb hier nicht näher ausgeführt. Der Winkel liegt normalerweise zwischen 20° und 50°, er beträgt vorzugsweise etwa 40°.

Zur Maximierung des Wärmeentzugs aus einem gegebenen Gesteinsvolumen erstrecken sich zudem die wärmeaufnehmenden Löcher mindestens zu wesentlichen Teilen parallel zueinander. Bevorzugter sind die wärmeaufnehmenden Löcher in einer Schicht oder, falls notwendig, in mehreren vertikal beabstandeten Schichten angeordnet. Die Bereitstellung einer Gruppierung von vertikal beabstandeten Schichten, bei der jede Schicht eine Mehrzahl von wärmeaufnehmenden Löchern aufweist, erlaubt eine Erhöhung der Anlagenleistung, ohne dass die Löcher über ein großes Gebiet verteilt werden. Das ist von erheblicher Bedeutung, wenn kein großes Bodenvolumen für die Nutzung zur Verfügung steht.
Die Vorlauf- und Rücklauflöcher 3, 4 sind durch vier wärmeaufnehmende Löcher 5 miteinander verbunden, die jeweils einen Durchmesser von 10 cm aufweisen und etwa 2000 m lang sind. Der Abstand zwischen diesen Löchern 5 kann 100-150 m betragen. Sie wurden ausgehend vom Vorlaufloch 3 gebohrt und enden am oder nahe beim Rücklaufloch 4. In diesem Bereich wurde eine Kluftzone 6 hergestellt, um eine Fließverbindung zwischen den Löchern 4 und 5 bereitzustellen, da es schwierig wäre, das Rücklaufloch 4 beim Bohren der wärmeaufnehmenden Löcher 5 direkt zu treffen."
Die Lehren lehren auch eine speziell hervorgehobene Schwierigkeit bezüglich der Verbindung von Einleitung und Entnahme. Ein Nachteil der Moe-Anordnung besteht darin, dass sie keine hinreichende Lehre bereitstellt, was einen ungehinderten Zugang zu einem Gradienten trotz bestehenden Anomalien betrifft, und somit ist die Offenbarung auf spezielle Szenarien beschränkt.
US-Patent Nr. 5515679 , veröffentlicht am 14. Mai 1996, Shulman. Das Dokument lehrt eine Anordnung zur Gewinnung thermischer Energie im geschlossenen Kreislauf in verschiedensten Gesteinsarten bei hohen Temperaturen, darunter Festgestein, das in der Offenbarung von Shulman wie folgt abgegrenzt wird:

„Diese Erfindung bezieht sich auf neuartige Verfahren und Vorrichtungen mit Flüssigkeitsumwälzung in einem geschlossenen Rohrkreislaufsystem, durch welche die thermische Energie im unterirdischen Heißgestein extrahiert, d. h. abgebaut, und zur Verwertung an die Oberfläche geholt wird. Dieses Heißgestein kann fest, gerissen oder geklüftet und trocken oder feucht, aber im Wesentlichen frei von beweglicher Flüssigkeit, sein. Durch diese Erfindung wird die thermische Energie vom Heißgestein auf eine relativ kalte Flüssigkeit übertragen, die in einem oder mehreren aus einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten wärmeleitenden Rohrschschleifen fließt, welche ausgehend von einer Sammelleitung an der Oberfläche in das Heißgestein hinunterreichen und sich dann am unteren Ende einer Steigleitung vereinen, durch die das erhitzte Fluid zur Oberfläche zurückkehrt.“

Es gibt keinerlei detaillierte Erörterung der Bohrlochausgestaltungen in Bezug auf komplexe Muster oder auf die Verteilung der Wärmegewinnungsleitungen. Die Anordnung stützt sich auf Rohre in der Bohrlochausgestaltung für den Fluidtransport durch die Anordnung für die Wärmegewinnung aus der Formation. Ein anderer Nachteil wird darin gesehen, dass die Sammelleitung an der Oberfläche positioniert ist, statt dass sie in ein unterirdischen Netz von Bohrungen eingegliedert ist.
Brown lehrt im US-Patent Nr. 6668554 , veröffentlicht am 30. Dezember 2003, einen Risserzeugungsprozess zur Ausbildung einer Risszone in heißem Trockengestein. Als Arbeitsfluid wird überkritisches CO₂ verwendet, um die aufgenommene Energie aus der geothermischen Formation herauszubefördern. Die fluidtechnische Verbindung erfolgt nicht in einem geschlossenen Kreislauf, bei dem es zwischen einer Einleitungsbohrung und einer Entnahmebohrung ein fluidtechnisch kommunizierendes Verbindungssegment gibt, wo das Arbeitsfluid von der Formation getrennt ist. In der Brownschen Anordnung kommuniziert die Formation selbst unterschiedslos mit den Einleitungs- und Entnahmebohrungen. Das lässt sich ferner dadurch erkennen, dass Brown lehrt:

„Schließlich erfolgt die Komplettierung des Hot-Dry-Rock-Umlaufsystems, indem die zwei oder mehr Produktionsbohrlöcher so gebohrt werden, dass sie das Reservoir in der Nähe der jeweiligen Enden des länglichen Reservoirbereichs schneiden, der durch die „Wolke“ von mikroseismischen Ereignisorten definiert ist, welche die Form des geklüfteten Hot-Dry-Rock-Reservoirs definieren. Alle Bohrlöcher werden mit einer Verrohrung bis zur Oberfläche geeignet komplettiert und dann unter erneuter Verwendung von gasförmigem Kohlenstoffdioxid zur Entfernung von Bohrfluids und anderen wasserbasierten Stoffen gespült."

Dieser Passage ist zu entnehmen, dass ein Casingrohr verwendet wird sowie dass eine Überschneidung von Bohrlöchern vorliegt, die aber nicht einander wie in einem geschlossenen Kreislaufsystem, sondern ein künstlich hergestelltes Reservoir innerhalb der Formation schneiden.
Im US-Patent Nr. 10260778 , Sonju, veröffentlicht am 16. April 2019, wird eine geothermische Anlage offenbart. Das Patent enthält Lehren in Bezug auf besondere Anforderungen an die Produktionsabschnitte der Ausgestaltung, die eine spezielle Disposition bezüglich einer konzentrischen Einleitungs-/Entnahme-Bohrlochanordnung aufweisen. Die Offenbarung enthält weder Hinweise zu einer Konditionierung der Bohrlöcher während des Bohrens oder nach dem Bohren, noch etwaige Anweisungen in Bezug auf Verbindungssegmente für eine uneingeschränkte Nutzung der thermisch produktiven Zone.
Muir et al im US-Patent Nr. 10527026 , veröffentlicht am 7. Januar 2020, lehren eine kreislaufgeschlossene Wärmegewinnungsanordnung zur Übertragung von Wärme von einem Bohrloch-Casing auf das Fluid.
Im Text heißt es:

„Hier offenbarte Ausführungsformen richten sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Stromerzeugung aus einer nichtdurchlässigen geologischen Lagerstätte durch Verwendung einer geschlossenen Systemauslegung, wo das Fluid in einem geschlossenen Bohrlochsystem von der Formation getrennt ist und Wärme über das Casingrohr des Bohrlochs auf das Fluid übertragen wird.“

„Wie im obigen Stand der Technik beschrieben, haben sich typische hydrothermische Systeme, ebenso wie geschlossene Systeme, auf den Entzug von Wärme aus durchlässigen geologischen Quellen konzentriert, in denen eine entweder natürliche oder künstlich angeregte Klüftung oder Porosität vorliegt. Hier offenbarte Ausführungsformen ermöglichen im Gegensatz dazu eine effiziente und effektive Extraktion von Wärme aus einem geringdurchlässigen Gestein, wie Gestein in der plastischen Zone. Geologische Formationen mit geringdurchlässigem höhertemperaturigen Gestein werden vorteilhaft genutzt, indem ein Fluid durch die Lagerstätte wird, ohne dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Fluid und dem Gestein besteht, wodurch Wärme vom Gestein über das Casing des Bohrlochs direkt auf das Fluid übertragen wird.“
„Ein geschlossenes geothermisches Wärmeübertragungssystem kann dann in der unterirdischen Formation auf Grundlage des bestimmten Temperaturprofils und des bestimmten Wiedererwärmungsprofils der unterirdischen Formation eingerichtet werden. Der Einbau des geschlossenen geothermischen Wärmeübertragungssystems kann das Bohren, Verrohren, Perforieren, Zementieren, Erweitern unverrohrter Bohrlochwandungen mit Rissen, Abdichten unverrohrter Bohrlochwandungen und andere mit einem Bohrverfahren und dem Einbau eines geschlossenen Bohrlochsystems verbundene Schritte umfassen, die dem Fachmann bekannt sind. Der Einbau kann in einigen Ausführungsformen umfassen, dass eine Wärmeübertragungszone des geschlossenen Bohrlochsystems innerhalb einer plastischen Zone oder einer Spröd-Duktil-Übergangszone der Formation eingerichtet wird. In einigen Ausführungsformen kann der Einbau umfassen oder zusätzlich umfassen, dass eine Wärmeübertragungszone des geschlossenen Bohrlochsystems innerhalb einer spröden Zone der Formation eingerichtet wird sowie die spröde Zone in Nähe der Wärmeübertragungszone angeregt wird.“
Der Text enthält eine allgemeine Lehre bezüglich der Abdichtung, weist aber eine Casing-Verrohrung in den Wärmegewinnungsabschnitten der Bohrlochausgestaltung auf. Der Text gibt an:

„Gemäß einigen Ausführungsformen können hier beschriebene Verfahren zur Gewinnung von geothermischer Energie Teilabschnitte von Bohrlöchern enthalten, die keine metallische Verrohrung aufweisen, sondern wo es sich bei den Wandungen dieser Teilabschnitte statt dessen um Formationsgestein handeln kann, das mit gehärtetem Dichtmittel abgedichtet wurde, und wo die Bochrlochwandung in diesen Teilabschnitten durch die Grenzlinie dieses ausgehärteten Dichtmittels definiert wird, was in einigen Ausführungsformen bewirken wird, dass der Durchmesser des Bohrlochs in diesen Teilabschnitten größer, und in einigen Fällen viel größer, als im metallisch verrohrten Abschnitt dieser Bohrlöcher ist.“

Die Literaturquelle widerspiegelt die Lehren von Shulman oben und enthält keine Hinweise auf eine Überschneidung von Bohrlöchern, auf das Nichtvorhandensein eines Casings und/oder Liners oder auf eine geometrische Abweichung bei der Einrichtung der Wärmegewinnungssegmente der Bohrlochanordnung zur Hinnahme eines beliebigen thermischen Gradientenmusters.
Wünschenswert wäre ein Verfahren zur Ausbildung einer Bohrlochausgestaltung, die vom Nutzer an die Anomalien des Gradientenmusters angepasst werden kann, statt auf spezifische Bohrlochauslegungen beschränkt zu sein, die auf die Einschränkungen der bestehenden Ausrüstungen und Verfahren der Wärmeenergiegewinnung abgestellt sind.
Die hiernach offenbarten vorliegenden erfinderischen Verfahren bessern die angemerkten Beschränkungen und gewährleisten bis dato ungesehene Freiheitsgrade für eine effiziente Gewinnung thermischer Energie aus einer thermisch produktiven Formation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Gegenstand einer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Ausgestaltung von Bohrlöchern und Bohrlochsystemen in einer thermisch produktiven Formation, um thermische Energie aus dieser für eine anschließende Verwendung zu gewinnen.
Ein anderer Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Ausgestaltung von Bohrlöchern in einer thermisch produktiven geologischen Formation, umfassend:

unabhängiges Bohren eines ein Einleitungsbohrloch und ein Entnahmebohrloch aufweisenden Bohrlochs in der Formation;
Signalisieren des Überschneidens zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch während des Bohrens zur Ausbildung eines durchgehenden Bohrlochs, das ein Verbindungssegment zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch aufweist, wobei das Verbindungssegment eine vorherbestimmte winkelige Ausgestaltung relativ zum Einleitungsbohrloch und Entnahmebohrloch innerhalb der Formation aufweist;
Konditionieren mindestens des Verbindungssegments zur Begünstigung der Wärmegewinnung durch dort hindurchströmendes Arbeitsfluid ohne Casing- oder Linermaterial im Verbindungssegment.

Die Konditionierung erfolgt durch kontinuierliches, diskontinuierliches, während, nach und/oder bohrabfolgekombiniertes Bohren des Einleitungsbohrlochs und/oder des Entnahmebohrlochs.
Die Konditionierung kann detaillierter umfassen: Einführen mindestens einer in der Formation nicht vorkommenden Zusammensetzung und eines Gerätevorgangs und Kombinationen derselben.
Zur Steigerung der Effektivität des Verfahrens kann man die Konditionierungsvorgänge in Reaktion auf Signalisierungsdaten aus mindestens einem der Bohrvorgänge der Einleitungs- und Entnahmebohrung dynamisch modifizieren.
Je nach spezieller Situation kann der Gerätevorgang umfassen: Regeln der Temperatur des Bohrfluids, Vorkühlen einer Gesteinsfront in der angebohrten Formation, Kühlen der Bohrvorrichtung und Modifizieren eines Porenraums von beim Bohren in der Formation ausgebildeten Bohrlöchern.
Das Modifizieren des Porenraums kann umfassen: Aktivieren des Porenraums für eine anschließende Behandlung, um ihn gegen gegen das Eindringen von Formationsfluid in das Verbindungssegment oder das Austreten des Arbeitsfluids in die Formation undurchlässig zu machen, Abdichten des Porenraums während des Bohrens in kontinuierlichem Betrieb, Abdichten des Porenraums während des Bohrens in diskontinuierlichem Betrieb, und Kombinationen derselben.
Eine operative Konditionierungsmodifizierung kann auch auf Signalisierungsdaten aus der Signalisierung zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch beruhen.
Wahlweise umfasst ein anderer Gerätevorgang das Ausbilden von Leitungsgängen in der Formation relativ zu einer Längsachse eines Verbindungssegments und in fluidtechnischer Verbindung mit dieser zur Steigerung der Wärmegewinnung mit dem Arbeitsfluid. Die Leitungsgänge können ein Anschlussende aufweisen, und die Positionierung der Leitungsgänge eines Verbindungssegments kann in thermischem Kontakt mit den benachbarten Leitungsgängen eines benachbarten Verbindungssegments eines anderen Bohrlochs erfolgen. Die Leitungsgänge können eine natürliche auftriebsgetriebene Konvektion enthalten, die den effektiven Radius des wärmesammelnden Verbindungsegments verstärkt und den Gesamtwärmeübergang aus dem Gesteinsvolumen erhöht.
Bei den Leitungsgängen kann es sich um Klüfte, Einzelbohrungen, Nebensegmente oder strahlenförmig von einem Verbindungssegment ausgehende radiale Mehrfachbohrungen handeln.
Bei Anordnung mit einer vertikalen Komponente fungieren die Leitungsgänge als Konvektionszellen, in denen eine natürliche auftriebsgetriebene Konvektion den effektiven Radius der wärmesammelnden Verbindungssegmente verstärkt. Die Leitungsgänge weisen typischerweise einen Durchmesser von 0,5 Zoll (12,7 mm) oder größer auf, und können im Durchmesser 8,5 Zoll (215,9 mm) groß oder gleich dem Durchmesser des eigentlichen Verbindungssegments sein.
Als weitere Alternative können Leitungsgänge eines Verbindungssegments ferner mit den benachbarten Leitungsgängen eines benachbarten Verbindungssegments eines anderen Bohrlochs fluidtechnisch verbunden werden.
Ein weiterer Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bohrlochausgestaltung, die geeignet ist zur Gewinnung von thermischer Energie aus einer thermisch produktiven geologischen Formation durch Umwälzung eines Fluids durch selbige, umfassend:

ein Einleitungsbohrloch;
ein Entnahmebohrloch;
ein Verbindungssegment, das mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch fluidtechnisch verbunden ist und in einem thermisch produktiven Bereich der Formation eingerichtet ist;
ein selektiv betreibbares Nebensegment in selektiver Fluidumwälzverbindung mit dem Verbindungssegment zur Speicherung von erhitztem Fluid;
ein Bohrgutsegment in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und/oder Entnahmebohrloch und/oder Verbindungssegment zum Sammeln von Bohrgut;
wobei das Entnahmebohrloch konzentrisch zum Einleitungsbohrloch und/oder zwischen 5° und 175° zum Einleitungsbohrloch liegt, wobei das Verbindungssegment zwischen 5° und 355° zum Einleitungsbohrloch liegt; und
eine mit den Bohrlöchern verbundene Umwandlungsvorrichtung zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs und Sammlung von gewonnener thermischer Energie aus dem Fluid für die Umwandlung.

Das Nebensegment umfasst in einer Ausführungsform ein selektiv betreibbares Ventil zur Ermöglichung des Zulaufs von gespeichertem erhitztem Fluid zum Verbindungssegment und kann ferner einen selektiv betreibbaren Ausgang in fluidtechnischer Verbindung mit der Umwandlungsvorrichtung und/oder einer benachbarten Bohrlochausgestaltung aufweisen.
Die Ausgestaltungen können eine Mehrzahl von Bohrlochausgestaltungen in einem konzentrischen und beabstandeten Verhältnis, eine Mehrzahl von Bohrlochausgestaltungen in einem beabstandeten, seitlich versetzten, parallel-planaren Verhältnis sein, und können ferner ein gemeinsames Einleitungsbohrloch und/oder ein gemeinsames Entnahmebohrloch aufweisen.
Für die Sammlung der thermischen Energie werden die Verbindungssegmente genutzt, und die Ausgestaltungen können eine Mehrzahl von Verbindungssegmenten in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch mit einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten Gruppen von Verbindungssegmenten in einem vorherbestimmten Muster bereitstellen.
Noch ein weiteres Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Ausbildung einer Bohrlochausgestaltung, die geeignet ist zur Gewinnung von thermischer Energie aus einer thermisch produktiven geologischen Formation durch Umwälzung eines Fluids durch selbige, umfassend:

unabhängiges Bohren eines Einleitungsbohrlochs und eines Entnahmebohrlochs an einem vorherbestimmten Ort in der Formation;
überschneidendes Bohren ausgehend vom Einleitungsbohrloch und Entnahmebohrloch zur Ausbildung eines Verbindungssegments zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch in einem vorherbestimmten thermisch produktiven Bereich der Ausbildungsposition in der Formation, wobei das Entnahmebohrloch konzentrisch zum Einleitungsbohrloch und/oder zwischen 5° und 175° zum Einleitungsbohrloch liegt, wobei das Verbindungssegment zwischen 5° und 355° zum Einleitungsbohrloch liegt;
Ausbilden eines selektiv betreibbaren Nebensegments in selektiver fluidtechnischer Umwälzverbindung mit dem Verbindungssegment zur Speicherung von erhitztem Fluid;
Ausbilden eines Bohrgutsegments in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und/oder dem Entnahmebohrloch und/oder dem Verbindungssegment zum Sammeln von Bohrgut; und
Bereitstellen einer mit den Bohrlöchern verbundenen Umwandlungsvorrichtung zur Ausbildung eines geschlossenen Kreislaufs und Sammlung von gewonnener thermischer Energie aus dem Fluid für die Umwandlung.

Das unabhängige Bohren für das überschneidende Bohren erfolgt ausgehend vom Einleitungsbohrloch und Entnahmebohrloch zur Ausbildung eines Verbindungssegments zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch über elektromagnetische Signalisierung.
Für die Signalisierung werden elektromagnetische Signalisierungsvorrichtungen eingesetzt und selektiv an vorherbestimmten Ortskombinationen des Einleitungsbohrlochs, des Entnahmebohrlochs, des Bohrgutsegments und des Verbindungssegments positioniert.
Die Vorrichtungen können in einer vorherbestimmten Abfolge betrieben werden.
Das Verfahren umfasst ferner das Signalisieren eines in Arbeit befindlichen Bohrlochs mit Signalisierung aus einem vorher ausgebildeten benachbarten Bohrloch.
Das Verfahren eignet sich gut für die Gewinnung von thermischer Energie aus einer geothermischen Formation mit einer Temperatur von nicht weniger als 40 °C.
Für die Effizienz und Flexibilität des Einsatzes in einer Formation kann die Umwälzung von Fluid im Verbindungssegment ohne Casing und Liner ausgeführt werden.
Mehrere Verbindungssegmente in Ausführungsformen können mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch fluidtechnisch verbunden sein, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Gruppen von Verbindungssegmenten in einem vorherbestimmten Muster aufweist.
Wahlweise kann es einen Verfahrensschritt geben, bei dem das Fluid als Teilstrom selektiv von einer Gruppe zu einem Einlaufpunkt einer beabstandeten zweiten Gruppe geführt wird, bevor es in das für alle Gruppen gemeinsame Entnahmebohrloch abgeleitet wird. Auf diese Weise wird Fluid des Einleitungsbohrlochs vor der Umwälzung in der beabstandeten zweiten Gruppe durch den Teilstrom vorerwärmt.
Der Teilstrom kann auch zu einer benachbarte Bohrlochausgestaltung geführt werden, um die Thermie des benachbarten Bohrlochs zu steigern.
Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird nunmehr auf die Begleitzeichnungen verwiesen, in denen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Energiegewinnungsanordnung im geschlossenen Kreislauf;
2 ist ein Koordinatensystem zur Darstellung der möglichen Positionen eines Verbindungssegments oder einer Verbindungssegmentgruppe innerhalb des Volumens einer Formation, um thermische Energie aus dieser zu gewinnen;
3 ist ein Fließschema zur Skizzierung der Verfahrensschritte bei der Ausbildung einer Bohrlochausgestaltung durch überschneidendes Bohren von mindestens zwei Punkten;
4 ist ein Querschnitt einer Bohrlochabwandlung;
5 ist eine Seitenansicht von 4;
6 ist eine alternative Ausführungsform von 5;
7 ist eine Ausführungsform einer Bohrlochausgestaltung;
8 ist eine alternative Ausführungsform einer Bohrlochausgestaltung;
9 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Bohrlochausge staltung;
10 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Bohrlochausge staltung;
11 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Bohrlochausge staltung;
12 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Bohrlochausge staltung;
13 eine schematische Darstellung eines Systems von Bohrlochausgestaltungen innerhalb einer Formation;
14 ist eine schematische Darstellung eines Netzes von sektorbasierten Bohrlochausgestaltungen;
15 ist eine schematische Darstellung eines Bohrlochsystems zur Darstellung der Bohrgutsegmente;
16 ist eine schematische Darstellung von gestapelten Bohrlöchern in einem modularen Format;
16A ist eine alternative Ausführungsform von 16;
17 ist eine schematische Darstellung eines Bohrlochsystems mit einer Verbindung zwischen Nebensegmenten; und
18 ist eine schematische Darstellung eines Netzes von in einem elektrischen Stromnetz integrierten Bohrlochsystemen.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Technologie ist in den Fachbereichen Bohrlochausbildung, Bohren und Energiegewinnung anwendbar.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Darstellung eines innerhalb einer thermisch produktiven Formation 12 eingerichteten geschlossenen Bohrlochsystems 10. Das System 10 umfasst ein Einleitungsbohrloch 14, ein Bohrlochverbindungssegment 16 und ein Entnahmebohrloch 18 in kreislaufgeschlossener fluidtechnischer Verbindung mit einer an der Oberfläche S positionierten Energieverwertungsvorrichtung 20. Das Entnahmebohrloch kann zusammen mit dem Einleitungsbohrloch an der Vorrichtung 20 oder entfernt angeordnet sein, wie als alternative Anbindung durch die gestrichelte Linie 22 dargestellt. Im System 10 wird ein Arbeitsfluid umgewälzt, um thermische Energie aus dem Inneren der Formation 12 aufzunehmen.
Aus Effizienzgründen ist das Bohrlochverbindungssegment 16 weder mit einer Casing-Verrohrung noch mit einer Liner-Auskleidung versehen und enthält kein anderes Rohr oder entsprechende mechanische Anordnungen. Die Entnahmebohrung 18 und die Einleitungsbohrung 16 können mit einer Verrohrung versehen oder anderweitig hergestellt sein, sodass sie den anerkannten und dem Fachmann bekannten Verfahrensweisen entsprechen. Etwaiges durch Verwendung der Anordnung anfallendes Bohrgut kann in Segmenten 19 gesammelt werden.
Die Energie kann von der Energieverwertungsvorrichtung 20 für andere, pauschal mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Verwendungen verarbeitet, in 26 gespeichert oder an ein elektrisches Stromnetz 28 weitergeleitet werden, das wahlweise Solarvorrichtungen 30 und/oder Windvorrichtungen 32 in einer beliebigen geeigneten Kombination aufweisen kann.
Bezüglich der räumlichen Ausrichtung der Bohrlöcher innerhalb einer thermisch produktiven Formation kann auf 2 verwiesen werden. In der Abbildung wurden zum Zwecke der Übersichtlichkeit Elemente weggelassen, aber es versteht sich, dass der Zweck der Darstellung darin besteht, die Anordnung zu verdeutlichen, die das Verbindungssegment 16 in Bezug zur Ebene des Einleitungsbohrlochs 14 und/oder Entnahmebohrlochs 18 aufweisen kann.
In der Abbildung kann das Bohrlochverbindungssegment 16 in jeder der Ebenen (X-Y), (X- (-Y)) ((-X)- Y) ((-X) - (-Y)), (X-Z), (X- (-Z)), (Z- (-X)), ((-X)- (-Z)), (Z-Y), (Z- (-Y)), ((-Z)-(-Y)) und ((-Z)-Y) in einem beliebigen Winkel positioniert sein und kann auch so angeordnet sein, dass es eine Koordinate X,Y und Z für eine Anordnung quer zur Ebene aufweist. Zu Erläuterungszwecken stellt die positive x-Achse das Einleitungsbohrloch 14 dar. Das Bohrloch kann in einem beliebigen Winkel alpha oder beta angeordnet sein, und zwar in einem Bereich, der den Betrieb des Bohrlochs 14 nicht behindert. Dies gilt gleichermaßen für das Entnahmebohrloch 18. Die Einleitungsbohrlöcher 14 und Entnahmebohrlöcher 18 kommunizieren mit der Oberfläche S, wie in Bezug auf 1 verdeutlicht.
Verbindungssegmente 16 können innerhalb des erörterten Raums in beliebiger Zahl angeordnet werden. Andere Bohrlochausgestaltungen werden in den späteren Figuren noch erörtert. Die Anzahl und räumliche Positionierung hängt vom thermischen Gradienten der Formation 12 ab.
Die Beachtung des Bohrens durch Überschneidung zwischen dem Einleitungsbohrloch 14 und dem Entnahmebohrloch 16 über unabhängige Bohrvorgänge zur Ausbildung des Verbindungssegments 18, ohne Liner, Casing usw. im Verbindungssegment, unter Konditionierung des Bohrvorgangs, ergibt eine vorteilhafte Ausgestaltungsfreiheit für eine maximale Wärmeenergiegewinnung.
3 zeigt ein Beispiel für die Schritte bei der Sensorentfernungsmessung des Einleitungsbohrlochs und Entnahmebohrlochs in einer Formation für eine Überschneidung über das ausgebildete Verbindungssegment. Obwohl das Beispiel auf ein Verbindungssegment verweist, versteht es sich, dass sich die Methodik auf die Ausbildung mehrfacher Verbindungssegmente in einem beliebigen Muster bezieht, wie in Bezug auf 2 erörtert. Die einzelnen Verbindungssegmente sind dahingehend voll nutzbar, dass sie untereinander eine Sensorkommunikation aufweisen, um das Bohren späterer Verbindungssegmente mit einem gegebenen Bohrlochsystem oder aktuell ausgebildeter Verbindungssegmente in einem nahegelegenen System in der Formation zu führen.
Durch Bereitstellung der wechselseitigen Kommunikation zwischen den Bohrlöchern, Einleitungen, Entnahmen und Verbindungssegmenten wird die Richtungsabweichung minimiert und eine exakte Überschneidung der eingebrachten Bohrlöcher gefördert. Sensoren können auch in den nicht dargestellten und nachfolgend noch näher erörterten Bohrgutsammelsegmenten 19 genutzt werden.
In 4 wird nun ein Querschnitt eines in der Formation 12 angeordneten Verbindungssegments 16 dargestellt. Vom Segment 16 gehen Leitungsgänge 34 aus, die in die Formation 12 hineinragen. Bei den Leitungsgängen 34 kann es sich um Hohlräume handeln, die entweder mit dem Innenraum 36 des Segments 16 fluidtechnisch verbunden sind oder ohne fluidtechnische Verbindung gegen den Innenraum 36 abgedichtet sind. Wie festgestellt wurde, sind die Leitungsgänge 34 nützlich, um die Wärmegewinnungsleistung des Verbindungssegments zu erhöhen, wenn es von Arbeitsfluid durchströmt wird, sowie in Ruhephasen. Position und Anzahl der radialen Leitungsabgänge für die Maximierung der Wärmegewinnung ohne statische/mechanische Beeinträchtigung des Segments 16 wird von den Formationseigenschaften diktiert. Wenn man auf vorbestehende Spalten, Risse, Klüfte oder abgegrenzte Durchlässigkeitsbereiche stößt, können diese bei entsprechender Eignung zu Leitungsgängen umfunktioniert werden. Dies kann auch beim Bohren des Segments 16 auftreten.
5 zeigt ein Beispiel, in welchem die Leitungsgänge 34 in einem allgemein spiralförmigen Muster angeordnet sind, wobei die Punkte die Leitungsabgänge darstellen, die nach vom aus der Ebene heraustreten, und die Kreuze die Leitungsabgänge auf der gegenüberliegenden Oberfläche darstellen, die nach hinten aus der Ebene heraustreten. Dies ist ein Beispiel; das Muster wird neben anderen relevanten Parametern anhand von Gradientendaten ermittelt.
6 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem mehrere Segmente 16 in der Formation 12 angeordnet sind. Im Beispiel können die Leitungsabgänge 34 benachbarter Segmente eng beieinander angeordnet sein, um einen gegebenen Bereich 38 mit Leitungsabgängen zu füllen und so das Volumen des Gradienten, aus dem thermische Energie gewonnen werden kann, effektiv zu erhöhen. Die Leitungsgänge 34 fungieren als Konvektionszelle eines auftriebsgetriebenen Stroms, der Wärmeenergie in das Innere 34 der Segmente 16 leitet. Die Leitungsabgänge können nebeneinander angeordnet oder mit anderen Leitungsgängen 34 verzahnt sein.
Als weitere Ausführungsform können die einzelnen Segmente 16 über die Leitungsgänge 34 verbunden sein, wobei die Verbindung allgemein mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Auf diese Weise ergibt die Anordnung, perspektivisch betrachtet, das Bild einer Leiter.
Zur Betrachtung der Möglichkeiten der Bohrlochausgestaltung zeigt 7 nun eine in der Formation 12 eingerichtete allgemein ringförmige Bohrlochgestaltung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist.
In dieser Anordnung ist das Einleitungsbohrloch 14 fluidtechnisch mit einer Haupteinleitungsringbohrung 44 verbunden, die mit jedem der Verbindungssegmente 16 verbunden ist. Geeignete Ventilvorrichtungen (nicht abgebildet, aber allgemein dargestellt durch Bezugszeichen 46) können in einigen oder allen Schleifensegmenten 16 für die Umleitung des Fluidstroms und sonstige Regel- und Steuervorgänge eingebaut sein.
Die Anordnung 42 umfasst auch eine Hauptableitungsringbohrung 48, die mit einem ähnlichen Ventilmerkmal (nicht dargestellt) auf ähnliche Weise wie für die Haupteinleitungsringbohrung 46 angegeben angeschlossen ist.
Innerhalb der Struktur kann jedes Schleifensegment 16 als Einzelaggregat für die Gewinnung von thermischer Energie betrieben werden.
Als Betriebsalternative kann der Arbeitsfluidstrom in der Anordnung 42 in einem allgemein spiralförmigen Muster, unter Eingliederung von Ruhephasen, durch die gesamte Anordnung geführt werden, um eine maximale Wärmegewinnung zu ermöglichen. Diese Flexibilität erlaubt einen Anschluss an beispielsweise die Energieverwertungsvorrichtung 20. Bei Umwandlung der Energie in elektrischen Strom begünstigt dies eine Stromversorgung auf Abruf und überwindet die Einschränkungen in Verbindung mit Grundlast/Spitzenlast-Versorgungsproblemen.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer mit Bezugszeichen 50 bezeichneten Bohrlochausgestaltung. Die allgemeine Form ist eine Sattelform, bei der die bogenförmig dargestellten Verbindungsschleifensegmente nebeneinander liegen. Das Einleitungsbohrloch 14 kann mit jedem der Schleifensegmente 16 in einer Ring- oder Sammelleitungsanordnung 52 verbunden oder mit Ventilen 54 für den selektiven Betrieb versehen sein. Die Entnahme 18 kann auf ähnliche Art und Weise angeschlossen sein.
9 zeigt eine weitere mögliche Abwandlung in der allgemeinen Form einer umgekehrten Parabel.
10 zeigt eine andere Ausgestaltung des Bohrlochsystems, bei welcher die Einleitungen 14 in der Ausgestaltung von entfernten Stellen aus einzeln laufen oder in 56 zusammenlaufen können. Die Entnahmen 18 können in 58 gleichermaßen kombiniert sein. Zwecks räumlicher Zusammenführung können die Entnahmen 58 und Einleitungen 56 so verlängert werden, dass sie in geografischer Nähe liegen.
11 zeigt eine allgemeine kegelförmige Ausgestaltung, bei welcher das Entnahmebohrloch 18 im unteren Bereich der Ausgestaltung oder, wie mit gestrichelter Linie dargestellt, oberseitig liegen kann. Die unteren Teile der Schleifensegmente 16 können miteinander verbunden oder unabhängig sein.
12 zeigt eine weitere Ausgestaltung in der allgemeinen Form eines Schneebesens. In dieser Ausführungsform können die Schleifensegmente 16 eine konzentrische Einleitung 14 und Entnahme 18 aufweisen, wobei der Fluidstrom in Einleitungsrichtung dem Pfeil 62 und in Entnahmerichtung dem Pfeil 64 entspricht. Diese Anordnung erlaubt in der Formation 12 einen „Wärmeabbau“ über ein großes Volumen der Formation außerhalb der Bohrlochausgestaltung und im Formationsvolumen 66 innerhalb der Bohrlochausgestaltung. Einer der Vorteile dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sämtliche Überschneidungen mit einem einzigen Bohrloch oder einer „Mutterbohrung“ zustande kommen und die elektromagnetische Signalgebung vereinfacht werden kann, ja sogar mit dauerhaft in der Mutterbohrung eingebauten Vorrichtungen oder passiv bewerkstelligt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass nur ein einziges vertikales Bohrloch erforderlich ist, um sowohl den Einleitungsstrom als auch den Entnahmestrom aufzunehmen.
Nun zu 13 mit der schematischen Darstellung eines Bohrlochsystemsektors, der allgemein mit dem Bezugszeichen 68 bezeichnet ist. Sektor 68 befindet sich in einer thermisch produktiven Formation 12, wobei zur Maximierung der Gradientenerfassung unterschiedliche Bohrlochausgestaltungen in vorherbestimmten Zonen positioniert sind. Im Beispiel stellt der Sektor 68 eine gestapelte und beabstandete Anordnung von Segmentschleifen 16 bereit, die sich ein gemeinsames Einleitungsbohrloch 14 und ein gemeinsames Entnahmebohrloch 18 teilen.
In Abhängigkeit von den Parametern kann die Fluidzirkulation dem mit A bis F bezeichneten Muster entsprechen. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil des erhitzten Fluids aus den oberen Schleifensegmenten 70 das in die unteren Schleifensegmente 72 einströmende Fluid vorwärmen. Alternativ können die Schleifensegmente 70 und 72 unabhängig voneinander betrieben werden.
In Bezug auf die übrigen Ausgestaltungen kann die ringförmige Ausgestaltung 80 erhitztes Fluid aus der Entnahme 18 der gestapelten Anordnung 70, 72 aufnehmen, wie durch die gestrichelten Linien 74 angezeigt, oder einfach ein unabhängiges Einleitungsbohrloch 14 aufweisen, das mit der Strichpunktlinie 76 angegeben ist.
Die schneebesenförmige Ausgestaltung kann ein unabhängiges Einleitungsbohrloch 14 und ein unterseitig angeordnetes Entnahmebohrloch 18 aufweisen, oder das Einleitungsbohrloch kann mit dem der ringförmigen Ausgestaltung zusammenlaufen, wie durch das Bezugszeichen 78 angezeigt.
Schließlich kann die sattelförmige Ausgestaltung bei 80 ein gemeinsames Entnahmebohrloch mit der ringförmigen Ausgestaltung aufweisen.
Es versteht sich, dass sich betriebstechnisch alle Einleitungsbohrlöcher 14 und Entnahmebohrlöcher 18 bis zur Oberfläche oder Umwandlungsvorrichtung 20 (1) erstrecken. In 13 sind die Bohrlöcher 14,18 zur besseren Übersichtlichkeit der Darstellung verkürzt dargestellt.
Der Sektor 68 ist ebenso wie die Bohrlochausgestaltungen und gemeinsamen und unabhängigen Kombinationen nur beispielhaft. Mit dem überschneidenden gerichteten Bohren, den Konditionierungsvorgängen und dem sensorgeführten Bohren lässt sich jegliches Muster oder jegliche Ausgestaltung künstlich herstellen, um die unregelmäßigsten und unterschiedlichsten multizonalen Gradientenverteilungen auszunutzen. All diese Merkmale in Verbindung mit dem Umstand, dass die vorliegende Technologie keine Rohrauskleidungen oder andere mechanische Anordnungen in den wärmegewinnenden Verbindungssegmenten enthält, beseitigen unmittelbar geometrische Einschränkungen für die Bohrlochausgestaltungen und ermöglichen so die Erschließung eines beliebigen Gradienten in einer beliebigen Gebirgsformation.
14 ist ein weiteres Beispiel einer Bohrlochanordnung 82 zur Gewinnung thermischer Energie aus einem spezifischen Volumen der Formation 12. Im Beispiel können die Bohrgutsegmente 19 Sensoren 84 aufweisen, um Informationen über eine Zunahme des Bohrguts zu senden. Auf diese Weise kann die Zusammensetzung des Arbeitsfluids durch Zugabe chemischer Additive geändert werden, um beeinträchtigte Bereiche des Bohrlochsystems zu verbessern / instandzusetzen. Die Anordnung der Verbindungssegmente 16 kann zur Gewinnung thermischer Energie in Abständen entsprechend der Darstellung gestaltet werden.
Zudem können, wie in 15 dargestellt, Nebensegmente 86 mit einem entsprechenden Segment 16, an das sie angeschlossen sind, fluidtechnisch verbunden sein und einen Ventilmechanismus 88 zur Ermöglichung eines selektiven Betriebs aufweisen. Die Nebensegmente 88 können zur Speicherung von erhitztem Arbeitsfluid verwendet werden, das selektiv als Wärmetreiber in der Anordnung für das im Beispiel dargestellte Bohrlochsystem oder über eine geeignete Anbindung an ein anderes Bohrlochsystem (in dieser Figur nicht dargestellt) verwendet wird. Die Nebensegmente 86 können, wie dargestellt, in Bezug auf das Segment, an das sie angeschlossen sind, in der gleichen Ebene liegen oder in einer orthogonalen Ebene liegen, wie in der Figur mit gestrichelten Linien dargestellt. In Abhängigkeit von den Gradientenmerkmalen sind geeignete Abwandlungen mit erfasst.
Die 16 und 16A zeigen gruppierte Bohrlochsysteme 82 in unterschiedlichen Winkelanordnungen in der Formation. In den gruppierten Ausgestaltungen weisen die Systeme 82 einen modularen Aufbau innerhalb des spezifischen Volumens der Formation 12 auf, was einen geringen Platzbedarf und eine komfortable allgemeine Zusammenlegung des Einleitungsbohrlochs 14 und Entnahmebohrlochs 18 gestattet. Einleitungsbohrungen 14 und Entnahmebohrungen können innerhalb des Moduls gemeinsam zu einzelnen Bohrlochsystemen oder gemeinsam zu allen Modulen im System 82 gehören.
17 zeigt die Möglichkeit von Nebenverbindungssegmenten 86 zwischen benachbarten Bohrlöchern bei 90 oder die thermische Ergänzung ausgehend von einer Entnahme 18 zu einer Einleitung 14 eines benachbarten Bohrlochs.
In 18 soll ein abgebildetes Netz das Merkmal verdeutlichen, dass die in einem beliebigen Bohrlochsystem 82 geförderte Energie über die mit diesem System 82 verbundene Energieverwertungseinrichtung 20 unmittelbar für andere Zwecke übernommen werden kann, kombiniert von einem System 82 zu einem anderen System 82, wie mit Bezugszeichen 96 bezeichnet, oder stärker gruppiert, wie mit Bezugszeichen 98 bezeichnet, für eine spätere Nutzung im elektrischen Stromnetz 28 zur Bereitstellung von Leistung auf Abruf ungeachtet des quantitativen Bedarfs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6247313 [0005]
US 5515679 [0009]
US 6668554 [0011]
US 10260778 [0013]
US 10527026 [0014]

Claims

Verfahren zur Ausgestaltung von Bohrlöchern in einer thermisch produktiven geologischen Formation, umfassend: unabhängiges Bohren eines ein Einleitungsbohrloch und ein Entnahmebohrloch aufweisenden Bohrlochs in der Formation; Signalisieren des Überschneidens zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch während des Bohrens zur Ausbildung eines durchgehenden Bohrlochs, das ein Verbindungssegment zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch aufweist, wobei das Verbindungssegment eine vorherbestimmte winkelige Ausgestaltung relativ zum Einleitungsbohrloch und Entnahmebohrloch innerhalb der Formation aufweist; Konditionieren mindestens des Verbindungssegments zur Begünstigung der Wärmegewinnung durch dort hindurchströmendes Arbeitsfluid ohne Casing- oder Linermaterial im Verbindungssegment.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konditionierung durch mindestens eines von Folgendem ausgeführt wird: kontinuierliches, diskontinuierliches, während, nach und bohrabfolgekombiniertes Bohren des Einleitungsbohrlochs und/oder des Entnahmebohrlochs.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Konditionierung umfasst: Einführen einer in der Formation nicht vorkommenden Zusammensetzung und/oder eines Gerätevorgangs und/oder von Kombinationen derselben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend den Schritt: dynamisches Modifizieren der Konditionierung in Reaktion auf Signalisierungsdaten aus mindestens einem der Bohrvorgänge der Einleitungsbohrung und der Entnahmebohrung.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gerätevorgang umfasst: Regeln der Temperatur des Bohrfluids, Vorkühlen einer Gesteinsfront in der angebohrten Formation, Modifizieren eines Porenraums von beim Bohren in der Formation ausgebildeten Bohrlöchern.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Modifizieren des Porenraums mindestens eines von Folgendem umfasst: Aktivieren des Porenraums für eine anschließende Behandlung, um den Porenraum gegen das Eindringen von Formationsfluid in das Verbindungssegment oder das Austreten des Arbeitsfluids in die Formation undurchlässig zu machen, Abdichten des Porenraums während des Bohrens in kontinuierlichem Betrieb, Abdichten des Porenraums während des Bohrens in diskontinuierlichem Betrieb, und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt: Auswählen einer Modifizierung auf Grundlage von Signalisierungsdaten aus der Signalisierung zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Gerätevorgang umfasst: Ausbilden von Leitungsgängen in der Formation relativ zu einer Längsachse des Verbindungssegments und in fluidtechnischer Verbindung mit selbiger zur Steigerung der Wärmegewinnung mit dem Arbeitsfluid.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Leitungsgänge ein Anschlussende aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Leitungsgänge radiale Bohrungssegmente, induzierte Klüfte, induzierte Risse, induzierte Spalten und Kombinationen derselben umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt: Steigern der Wärmegewinnung mit den Leitungsgängen durch das Enthalten auftriebsgetriebener Konvektionszellen.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt: Positionieren von radialen Bohrungssegmenten eines Verbindungssegments in thermischem Kontakt mit den benachbarten radialen Bohrungssegmenten eines benachbarten Verbindungssegments eines anderen Bohrlochs.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt: Verbinden von radialen Bohrungssegmenten eines Verbindungssegments zur fluidtechnischen Verbindung mit den benachbarten radialen Bohrungssegmenten eines benachbarten Verbindungssegments eines anderen Bohrlochs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend: Positionieren des Verbindungssegments im Verhältnis zu einer Ebene des Einleitungsbohrlochs und einer Ebene des Entnahmebohrlochs innerhalb der Formation, wobei die Ebene des Verbindungssegments eine Ebene ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: eine orthogonale Ebene, eine spitzwinkelige Ebene, eine stumpfwinkelige Ebene, die gleiche Ebene und eine parallele Ebene relativ zur Ebene des Einleitungsbohrlochs und/oder Entnahmebohrlochs.
Bohrlochausgestaltung geeignet zur Gewinnung von thermischer Energie aus einer thermisch produktiven geologischen Formation durch Umwälzung eines Fluids durch selbige, umfassend: ein Einleitungsbohrloch; ein Entnahmebohrloch; ein Verbindungssegment, das mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch fluidtechnisch verbunden ist und in einem thermisch produktiven Bereich der Formation eingerichtet ist; ein selektiv betreibbares Nebensegment in fluidtechnischer Umwälzverbindung mit dem Verbindungssegment zur Speicherung von erhitztem Fluid; ein Bohrgutsegment in fluidtechnischer Verbindung mit mindestens einem des Einleitungsbohrlochs, des Entnahmebohrlochs und des Verbindungssegments zum Sammeln von Bohrgut; wobei das Entnahmebohrloch konzentrisch zum Einleitungsbohrloch und/oder zwischen 5° und 175° zum Einleitungsbohrloch liegt; wobei das Verbindungssegment zwischen 5° und 355° zum Einleitungsbohrloch liegt; und eine mit den Bohrlöchern verbundene Umwandlungsvorrichtung zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs und Sammlung von gewonnener thermischer Energie aus dem Fluid für die Umwandlung.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 15, wobei das Nebensegment ein selektiv betreibbares Ventil zur Ermöglichung des Zulaufs von gespeichertem erhitztem Fluid zum Verbindungssegment aufweist.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Nebensegment einen selektiv betreibbaren Ausgang in fluidtechnischer Verbindung mit der Umwandlungsvorrichtung und/oder einer benachbarten Bohrlochausgestaltung aufweist.
Bohrlochausgestaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Nebensegment die Wärmegewinnung durch das Enthalten von auftriebsgetriebenen Konvektionszellen steigert.
Bohrlochausgestaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl der Bohrlochausgestaltungen umfasst.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 19, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl der Bohrlochausgestaltungen in einem konzentrischen und/oder abständigen Verhältnis, einem abständigen seitlich versetzten parallel-planaren Verhältnis, mit einem gemeinsamen Einleitungsbohrloch und einem gemeinsamen Entnahmebohrloch und Kombinationen derselben umfasst.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 14, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl von Verbindungssegmenten in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch aufweist, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Gruppen der Verbindungssegmente in einem vorherbestimmten Muster aufweist.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 21, wobei die mehreren Verbindungssegmente ein gemeinsames Einleitungsbohrloch und/oder ein gemeinsames Entnahmebohrloch aufweisen.
Bohrlochausgestaltung nach Anspruch 21, wobei die mehreren Verbindungssegmente jeweils ein Einleitungsbohrloch aufweisen und kollektiv mit einem gemeinsamen Entnahmebohrloch verbunden sind.
Bohrlochausgestaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei das Bohrgutsegment einen Sensor zur Erfassung des gesammelten Bohrguts im Segment aufweist.
Verfahren zur Ausbildung einer Bohrlochausgestaltung, die geeignet ist zur Gewinnung von thermischer Energie aus einer thermisch produktiven geologischen Formation durch Umwälzung eines Fluids durch selbige, umfassend: unabhängiges Bohren eines Einleitungsbohrlochs und eines Entnahmebohrlochs an einem vorherbestimmten Ort in der Formation; überschneidendes Bohren ausgehend vom Einleitungsbohrloch und vom Entnahmebohrloch zur Ausbildung eines Verbindungssegments zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch in einem vorherbestimmten thermisch produktiven Bereich der Ausbildungsposition in der Formation, wobei das Entnahmebohrloch konzentrisch zum Einleitungsbohrloch und/oder zwischen 5° und 175° zum Einleitungsbohrloch liegt, wobei das Verbindungssegment zwischen 5° und 355° zum Einleitungsbohrloch liegt; Ausbilden eines selektiv betreibbaren Nebensegments in selektiver fluidtechnischer Umwälzverbindung mit dem Verbindungssegment zur Speicherung von erhitztem Fluid; Ausbilden eines Bohrgutsegments in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und/oder dem Entnahmebohrloch und/oder dem Verbindungssegment zum Sammeln von Bohrgut; und Bereitstellen einer mit den Bohrlöchern verbundenen Umwandlungsvorrichtung zur Ausbildung eines geschlossenen Kreislaufs und Sammlung von gewonnener thermischer Energie aus dem Fluid für die Umwandlung.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das überschneidende Bohren ausgehend vom Einleitungsbohrloch und vom Entnahmebohrloch zur Ausbildung eines Verbindungssegments zwischen dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch über elektromagnetische Signalisierung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend: selektives Positionieren von elektromagnetischen Signalisierungsvorrichtungen in vorherbestimmten Kombinationen des Einleitungsbohrlochs, des Entnahmebohrlochs, des Bohrgutsegments und des Verbindungssegments.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner umfassend den Schritt: Betreiben der elektromagnetischen Signalisierungsvorrichtungen in einer vorherbestimmten Abfolge.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner umfassend den Schritt: Signalisieren eines in Arbeit befindlichen Bohrlochs mit Signalisierung aus einem vorher ausgebildeten benachbarten Bohrloch.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, ferner umfassend den Schritt: Positionieren eines Sensors im Bohrgutsegment.
Verfahren nach Anspruch 30, ferner umfassend den Schritt: Verändern der chemischen Zusammensetzung des Arbeitsfluids in Reaktion auf ein erfasstes Signal aus dem Bohrgutsegment.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei die Formation eine geothermische Formation ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 32, ferner umfassend den Schritt: Umwälzen von Fluid im Verbindungssegment in Abwesenheit von Casing und Linern.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die geothermische Formation eine Temperatur von nicht kleiner als 40 °C aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 34, ferner umfassend den Schritt: Bereitstellen einer Mehrzahl von Verbindungssegmenten in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einleitungsbohrloch und dem Entnahmebohrloch, wobei die Ausgestaltung eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten Gruppen der Verbindungssegmente in einem vorherbestimmten Muster aufweist.
Verfahren nach Anspruch 35, ferner umfassend den Schritt: selektives Zuführen des Fluids von einer Gruppe als Teilstrom zu einem Einlaufpunkt einer beabstandeten zweiten Gruppe vor dem Ableiten in das für alle Gruppen gemeinsame Entnahmebohrloch.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der Teilstrom Fluid aus dem Einleitungsbohrloch vor Umwälzung in der beabstandeten zweiten Gruppe vorerwärmt.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend den Schritt: Zuführen des Teilstroms zu einer benachbarten Bohrlochausgestaltung zur Wärmesteigerung des benachbarten Bohrlochs.