Производство экологически чистой, надежной и экономически доступной электроэнергии — это энергетическая трилемма нашего времени.
В Fervo Energy справились с этой задачей благодаря новой геотермальной технологии, которая еще на шаг приблизила освоение круглосуточного источника безуглеродной энергии. В рамках пилотного проекта Project Red успешно испытана усовершенствованная геотермальная система (EGS) мощностью 3,5 МВт, которая теперь питает местную энергосистему, обслуживающую центры обработки данных Google в Неваде.
Инновации в геотермальной отрасли играют ключевую роль в нашем стремлении к нулевому балансу выбросов, поскольку межотраслевой переход технологий имеет решающее значение. Хотя ветровые и солнечные инновационные технологии покрывают большую часть потребностей в экологически чистой электроэнергии, их зависимость от условий окружающей среды создает определенные ограничения.
Геотермальная энергия — это хорошо зарекомендовавший себя и постоянно доступный возобновляемый источник энергии, использующий для производства электрической энергии горячие подземные воды. А поскольку спрос на экологически чистую энергию, поставляемую круглосуточно и без выходных, растет, геотермальные технологии следующего поколения имеют уникальные возможности для удовлетворения этой потребности.
«Вместе с энергией ветра и солнца усовершенствованные геотермальные системы (или EGS) играют важную роль в том, какой вклад могут внести технологии возобновляемых источников энергии в будущее наших глобальных электрических сетей», — говорит Стив Ферчо (Steve Fercho), руководитель отдела геологоразведки в Fervo Energy.
191°C
Температура, достигнутая в проекте Project Red
20%
Объем суммарного спроса на электроэнергию в США, который может быть удовлетворен за счет геотермальной энергии
2021
Fervo и Google подписывают первое в мире соглашение о разработке геотермальной электростанции нового поколения
Инновации в области геофизики используются в Fervo Energy для разработки и промышленных испытаний технологий усовершенствованных геотермальных систем, чтобы способствовать ускорению перехода к экологически безопасной и устойчивой энергетике во всем мире. Проект Project Red этой компании уникален для энергетической отрасли. Специалисты Fervo под руководством Стива Ферчо успешно пробурили две горизонтальных скважины через перемежающиеся метаосадочные и гранитные породы для начала производства геотермальной энергии в промышленном масштабе.
Разработанный совместно силами Fervo и Google в рамках партнерства, созданного в 2021 году, проект Project Red является«первым в мире корпоративным соглашением о разработке проекта усовершенствованного производства геотермальной энергетики». Ввиду успехов в предоставлении экологически чистой энергии для местной системы энергоснабжения, обслуживающей круглосуточные центры обработки данных Google в Неваде, к проекту приковано внимание всего мира.
«Это большое достижение для нас — удостоиться доверия к нашей технологии со стороны Google, и мы рады видеть, что наш полномасштабный пилотный проект промышленной усовершенствованной геотермальной системы получил признание в энергетической отрасли благодаря своей инновационной системе из двух горизонтальных скважин», — говорит Ферчо.
”Моделирование в Leapfrog помогает нам понять, как эти породы ориентированы в пространстве и как они влияют на наши буровые работы.
says Fercho.
Fervo Energy в штате Невада — это первый проект промышленной усовершенствованной геотермальной системы с полностью горизонтальными скважинами, температура которых, вероятно, выше, чем у любых других когда-либо пробуренных скважин (Изображение предоставлено Fervo Energy).
В то время как геотермальные ресурсы естественным образом существуют под землей, их экономически оправданная добыча оказалась сложной задачей вследствие изменчивости температуры и проницаемости горных пород. Тем не менее, ситуацию может изменить применение стандартных методов и технологий нефтегазовой отрасли (таких как горизонтальное бурение и многоступенчатая интенсификация притока с разобщением интервалов) к пластам усовершенствованной геотермальной системы на глубинах от 3 до 10 километров.
Project Red — это усовершенствованная геотермальная система прискважинной зоны, расположенная на геотермальном месторождении Блу-Маунтин на севере Невады и предназначенная для увеличения притока высокотемпературной геотермальной жидкости и наращивания мощности местной энергосети.
Система состоит из пары скважин — нагнетательной и добывающей, пробуренных до глубины 8000 футов под поверхностью и простирающихся горизонтально для доступа к источнику геотермального тепла. Через вторую пересекающую горизонтальную скважину холодная вода закачивается через трещины в горячих породах, чтобы использовать их тепло, вырабатывать пар и производить безуглеродную электроэнергию.
«Наш успех в проекте Project Red доказывает, что не существует серьезных технических ограничений для развертывания горизонтальных усовершенствованных геотермальных систем при температурах до 400 ºF в аналогичных метаосадочных или магматических породах», — говорит Ферчо.
Цифровые рабочие процессы Seequent позволяют создавать трехмерные модели сложных геологических условий, что помогает оценивать охваченные воздействием объемы породы и проектные скважины (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
Передовые технологии усовершенствованной геотермальной системы
Благодаря Project Red компании Fervo удалось стать новатором сразу в нескольких областях: это первая усовершенствованная геотермальная система промышленного масштаба и первый известный геотермальный проект, в котором используются полностью горизонтальные скважины, температура которых, вероятно, выше, чем у любых других когда-либо пробуренных горизонтальных скважин.
«Нашей приоритетной целью в проекте Project Red было доказать, что использование технологии горизонтального бурения и многоступенчатой обработки пласта для интенсификации притока полностью пригодны для геотермальной энергетики. Очень важно показать, что можно вполне успешно пробурить непроницаемые породы, которые раньше считались слишком твердыми, слишком горячими и залегающими чересчур глубоко для того, чтобы с ними могли справиться доступные технологии», — говорит Ферчо.
”Leapfrog — это самое простое, быстрое и интуитивно понятное программное обеспечение для построения трехмерных геологических моделей, позволяющее нам интегрировать все различные типы данных по геотермальным скважинам.
says Fercho.
Прецизионное бурение с целью доведения скважин до проектного горизонта
Инновационное программное обеспечение Seequent для исследования недр поддерживает производство более половины мировой геотермальной энергии при помощи инструментов для 3D-моделирования и совместной работы, помогающих понять геологические условия.
«Leapfrog — это самое легко осваиваемое, быстрое и интуитивно понятное программное обеспечение для построения трехмерных геологических моделей, позволяющее нам интегрировать все различные типы данных по геотермальным скважинам. Это наш самый важный инструмент для установления характеристик геологической среды и определения наилучшего расположения скважин перед началом буровых работ. И по мере бурения он дает нам возможность обновлять наши модели в целях непрерывного планирования», — говорит Ферчо.
«Например, нам удалось опустить в скважину новый комплект приборов на тросе для дополнительного исследования на глубине 1000 футов и получить визуализацию наших данных всего за один день», — говорит он.
Моделирование сложной геологической среды в трехмерном виде важно, так как оно дает представление о переменных характеристиках в целевом пласте, которые влияют на бурение.
«Между горными породами, составляющими целевой пласт Project Red, существует большая разница в твердости. Моделирование в Leapfrog помогает нам понять, как эти породы ориентированы в пространстве и как они влияют на наши буровые работы,» — поясняет Ферчо.
Скважинные данные показывают, что основание понижается на северо-запад, причем каждый ограниченный разломами блок имеет падение по направлению к фронтальной части хребта (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
Беспрепятственный путь для инноваций
Для геофизического моделирования рабочая группа Fervo использует Oasis montaj, поскольку это решение легко интегрируется с Leapfrog Energy. А для визуализации и отслеживания большого объема геологических данных и управления ими в централизованной проверяемой среде применяет Seequent Central.
«Leapfrog Energy и Oasis montaj могут обмениваться данными друг с другом через Central интуитивно понятным и удобным способом, что позволило нам наладить бесперебойную связь между несколькими специалистами, которые работают в пяти офисах, разбросанных по территории США и разным часовым поясам, и обеспечить им возможности для передачи необходимой информации и сотрудничества», — говорит Ферчо.
”Central обеспечивает нашим рабочим группам прямой доступ к текущей интерпретации геофизических данных, выполненной их коллегами, и свободное координирование целостной трехмерной модели, которую можно уточнять с каждой итерацией по мере ввода новых данных.
says Fercho.
Имитационные числовые модели пласта, откалиброванные с учетом полевых данных проекта, подразумевают четкий путь инновационного наращивания мощности до 8 МВт вырабатываемой электроэнергии на каждую эксплуатационную скважину.
«Масштаб возможностей для развития геотермальной отрасли как источника чистой, стабильной и возобновляемой энергии просто неимоверный. Мы ценим, что Seequent прислушивается к нашим отзывам, учитывает их и не сворачивает с верного пути улучшения и обновления программного обеспечения», — говорит Ферчо.
Две горизонтальных скважины простираются вбок на расстояние 3250 футов, и температура в них доходит до 376 ºF (191 ºC) (Изображение предоставлено Стивом Ферчо).
Формируя наше геотермальное будущее
Согласно исследованиям, в мире достаточно ресурсов подземного тепла, чтобы удовлетворить значительную часть потребностей глобальной энергетики. Достижения Fervo в области бурения и анализа недр, доказавшие надежность, экономическую конкурентоспособность и глобальную масштабируемость геотермальной энергии, открывают путь для технологий использования геотермальной энергии в промышленных масштабах.
Успех Project Red обусловлен постоянной концентрацией Fervo на обеспечении быстрого прогресса в развертывании проекта по выработке геотермальной энергии. С 2018 года Seequent сотрудничает с пограничной обсерваторией в штате Юта для исследований в области геотермальной энергии (проект FORGE) — проектом, предназначенным для изучения и испытания новых инструментов и технологий.
Fervo использует инновационные трехмерные модели, созданные при помощи программного обеспечения Seequent, для поддержки своей работы на электростанции Кейп.
В сентябре 2023 года компания приступила к реализации проекта геотермальной энергетики следующего поколения — электростанции Кейп мощностью 400 МВт, расположенной рядом с проектом FORGE в штате Юта. Согласно ожиданиям, станция начнет поставлять электроэнергию в сеть в 2026 году, а полномасштабного круглосуточного производственного режима достигнет в 2028 году.
В феврале 2024 года в Fervo объявили о новом вливании финансирования в размере 244 млн долларов . Эта сумма позволит перевести проект на следующий этап роста: «масштабное внедрение проверенной геотермальной технологии для обеспечения поставок экономически выгодной безуглеродной энергии 24 часа в сутки 7 дней в неделю».
”Нам не терпится увидеть, как революционные прорывы в исследованиях и технологиях будут и дальше способствовать тому, чтобы геотермальная отрасль стала основой глобального производства экологически чистой энергии.
says Fercho.