Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Sustainable Geothermal Well Cements for Challenging Thermo-Mechanical Conditions

Tildelt: kr 0,51 mill.

For å nå målene satt i Paris avtalen og å sørge for det "grønne skiftet", er det nødvendig å bytte ut fossile brennstoff med andre energikilder. Et viktig bidrag i denne sammenhengen vil være utvikling av geotermiske energikilder. Hensikten med dette GEOTHERMICA prosjektet er å utvikle brønnsement materialer som kan motstå de tøffe omgivelsene som finnes i høy-temperatur geotermiske brønner. BNL i USA har utviklet en Termisk Sjokk Resistent Sement som er egnet for slikt bruk. Sammen med SINTEF og TNO, blir dette sement materialet og også andre passende kandidater testet og videre utviklet. SINTEF, sammen med Equinor, kommer til å bruke sin kompetanse og eksperimentelle metoder innen brønnintegritet, utviklet for petroleumsbrønner, til å teste disse geotermiske brønnsementene og bidra til framtidig bruk i utfordrende geotermiske anvendelser. Etter å ha fått kontraktsignering på plass fra alle partnerne, ble det i 2021 holdt en virtuell kickoff i prosjektet. I etterkant har man klart å avholde to møter med hele teamet. En 3 dagers workshop i Utrecht (Nederland) organisert av TNO, samt en 3 dagers workshop i Trondheim og Bergen (Norge) organisert av Equinor og SINTEF. Prosjektet har ført til mye samarbeid på tvers av forskningsinstitusjonene, og resultert i en samlet fellespublikasjon.

The project contributed in several ways to improving economics and reliability of geothermal energy. For HT geothermal energy production, the project demonstrated that currently used cementing solutions based on Portland cement chemistry are not sustainable in deep geothermal wells with geological gasses. Cement samples exposed for 3 and 9 months in Newberry geothermal well nearly completely carbonated in 3 months and lost their mechanical properties in 9 months. Cement formulations designed and tested in the frame of the project all improved their mechanical properties during the exposure tests. Cement formulations stable under both supercritical CO2 and water environments were designed and successfully tested under laboratory and well conditions in the frame of the project. Function tests on downscaled wellbore configurations with casing-cement-samples and results modeling confirmed better performance of all non-Portland cement designs compared to the performance of Portland-cement-based formulations. The model developed based on the parameters derived from the well-exposed samples proved to be relevant for function tests and can be potentially extended to predicting cement durability under conditions varying from lower (~100oC) to high temperatures (~350oC). The lower-temperature part of the project demonstrated significant improvements in cement performance with addition of economic polypropylene fibers under conditions applicable for low-enthalpy geothermal wells with moderate thermal shock cycling. The fibers eliminated cement cracking under environments with low humidity. The large-scale tests combined with numerical modeling showed high likely hood of tensile cracks in low-enthalpy geothermal wells under cyclic thermal shock conditions, but no significant permeability increase and minimal cement damage. Replacing faulty cement with durable solutions can result in tremendous savings on well repairs or re-drilling, especially costly for HT geothermal well. With the experimental work performed in laboratory and real geothermal well environments, the project clearly showed the failure of the currently used OPC/silica HT blend to survive conditions of deep geothermal wells. It offered alternative durable solutions in a wider range of geothermal well temperatures (100 – 400oC) and environments (dry well – below 100oC hydrothermal – supercritical water – supercritical CO2). By proposing durable solutions for geothermal wells, it offered reduced financial risks making investment in geo-energy more attractive. The work on field applications of the proposed solutions is ongoing.

Se prosjektbeskrivelsen.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi