-->

Τρίτη, 2 Ιανουαρίου 2018

Γεωθερμικές γεωτρήσεις: σχεδιασμός, εκτέλεση και αντιμετώπιση προβλημάτων


Tόσο σε υπάρχουσες όσο και σε νέες γεωτρήσεις αναφύονται προβλήματα διαρροών τα οποία χρήζουν άμεσης αντιμετώπισης.
Οι γεωτρήσεις αποτελούν τον κύριο και καθοριστικό παράγοντα για την ολοκλήρωση της γεωθερμικής έρευνας αλλά κυρίως για την εκμετάλλευση ρευστών και  συνεπώς , για την αξιοποίηση του γεωθερμικού δυναμικού.

Ανάλογα με το ερευνητικό στάδιο, τους στόχους και τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους , οι γεωθερμικές γεωτρήσεις διακρίνονται σε 5 κατηγορίες : (α) ερευνητικές δειγματοληπτικές , (β) ερευνητικές μεγάλης διαμέτρου, (γ) πιεζομετρικές , (δ) παραγωγικές και (ε) επανεισαγωγής .

Διαφοροποιούνται από τις κοινές υδρογεωτρήσεις λόγω των αυξημένων θερμοκρασιών και πιέσεων , της παρουσίας μη συμπυκνώσιμων αερίων (CO2 , H2S κλπ), των απωλειών κυκλοφορίας με ταυτόχρονη παρουσία αερίων, των υψηλών συγκεντρώσεων διαλυμένων αλάτων και του χημισμού των ρευστών, που οδηγούν σε έντονα φαινόμενα επικαθίσεων αλάτων και διαβρώσεων . Αυτά άλλωστε είναι και τα κύρια προβλήματα κατά την κατασκευή των γεωθερμικών γεωτρήσεων . 

Λόγω της διάτρησης γεωλογικών σχηματισμών με θερμοκρασίες υψηλότερες από τις αναμενόμενες καθώς και της εκμετάλλευσης ρευστών υψηλών θερμοκρασιών , που συνήθως περιέχουν διαβρωτικά άλατα και αέρια , προκύπτει η ανάγκη για : (α) σύνταξη αναλυτικού γεωλογικού προγράμματος με όσο το δυνατόν λεπτομερέστερη περιγραφή των διαφόρων σχηματισμών και των αναμενόμενων αερίων (τοξικών - διαβρωτικών) και πιέσεων, (β) χρησιμοποίηση ειδικού εξοπλισμού , ανθεκτικού στις συνθήκες αυτές, (γ) κατάλληλο σχεδιασμό προκειμένου να αποφευχθούν πιθανές αστοχίες και την εκπόνηση ενός ορθολογικού τεχνικού προγράμματος σωληνώσεων .

Μεταξύ των γεωτρήσεων χαμηλής και υψηλής ενθαλπίας υπάρχουν σαφείς διαφορές, αφού στα πεδία υψηλής ενθαλπίας οι θερμοκρασίες είναι μεγάλες (T>100 βαθμούς C), το βάθος των γεωτρήσεων είναι σημαντικό , οι πιέσεις είναι αυξημένες, η διαστολή και συστολή των σωληνώσεων είναι μεγάλες με αποτέλεσμα την έντονη καταπόνηση του εξοπλισμού και τη μεγάλη μείωση της αντοχής του, ενώ αστοχίες της τσιμέντωσης των σωληνώσεων οδηγούν σε υπερπίεση των θυλάκων και θραύση των σωλήνων, η δε κακή πρόσφυση του τσιμέντου επιτρέπει μεγάλη διαφυγή γεωθερμικών ρευστών.

Τα προαναφερθέντα παρουσιάζονται σε μικρότερο βαθμό στις γεωτρήσεις χαμηλής ενθαλπίας (θερμοκρασίας). Για την αντιμετώπιση των αυξημένων πιέσεων και θερμοκρασιών και των αερίων , που συναντώνται κατά την κατασκευή των γεωθερμικών γεωτρήσεων, λαμβάνονται τα εξής μέτρα : (α) καθορισμός και παρακολούθηση των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων της λάσπης (πολφού ) διάτρησης με χρήση και κατάλληλων χημικών πρόσθετων, (β) τοποθέτηση στην κεφαλή της γεώτρησης κατάλληλου αντιεκρηκτικού μηχανισμού ασφάλειας (Β .Ο .Ρ.) και εξοπλισμού ελέγχου της κυκλοφορίας των ρευστών με βάνες, (γ) διάθεση ανιχνευτών αερίων και άλλων οργάνων ελέγχου (πίεσης, θερμοκρασίας), (δ) επιλογή εξοπλισμού ανθεκτικού σε διαβρωτικές συνθήκες , (ε) σωστή επιλογή του βάθους τοποθέτησης των σωληνώσεων και (στ) επιλογή τεχνικών επιτυχημένης κατά περίπτωση τσιμέντωσης.


Για να αντιμετωπισθούν οι απώλειες κυκλοφορίας και τα φαινόμενα αποθέσεων αλάτων και διαβρώσεων : (α) γίνεται χρήση ειδικών πρόσθετων και χημικών στη λάσπη των γεωτρήσεων κατά των απωλειών κυκλοφορίας , των επικαθίσεων αλάτων και των διαβρώσεων , (β) επιλέγεται εξοπλισμός με υλικό κατασκευής που είναι ανθεκτικό σε διαβρωτικές συνθήκες και (γ) ρυθμίζεται κατάλληλα η πίεση ροής του γεωθερμικού ρευστού κατά την αξιοποίησή του .

Για την εκτέλεση γεωτρήσεων υψηλής ενθαλπίας χρησιμοποιείται ειδικός εξοπλισμός και εφαρμόζονται κατάλληλες τεχνικές (χρήση ειδικής ποιότητας τσιμέντων καθώς και χημικών πρόσθετων στα τσιμέντα και τη λάσπη των γεωτρήσεων, χρησιμοποίηση συστημάτων two - stage cementing, επιλογή κατάλληλης ποιότητας σωλήνων λαμβάνοντας υπόψη τη μείωση της αντοχής σε πίεση λόγω θερμικών διαστολών - συστολών και παρουσίας θυλάκων λάσπης ή νερού, χρησιμοποίηση κατάλληλων κεφαλών γεωτρήσεων με expansion joints και spools).

Οι γεωτρήσεις που είναι σε χρήση πρέπει να ελέγχονται τακτικά για τον εντοπισμό τυχόν διαβρώσεων ή διαρροών και την έγκαιρη αντιμετώπισή τους . Όταν οι γεωτρήσεις εγκαταλείπονται , τότε αυτές θα πρέπει να σφραγίζονται για την αποφυγή ανεξέλεγκτων διαφυγών αερίων ή γεωθερμικών ρευστών και αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση τσιμέντου και κατά περίπτωση και ειδικών packers. Είναι , λοιπόν, φανερό ότι η κατασκευή γεωθερμικών γεωτρήσεων απαιτεί σοβαρότητα, υπευθυνότητα, ειδική κατάρτιση, γνώση και εμπειρία και όχι επιπολαιότητες και αυτοσχεδιασμούς .

Συνεπώς, ο σχεδιασμός των γεωθερμικών γεωτρήσεων είναι απαραίτητο να ανατίθεται σε ειδικευμένους επιστήμονες / μελετητές ( γεωλόγους και μηχανικούς), οι οποίοι θα διαθέτουν εμπειρία στις νέες τεχνολογίες και εξελίξεις, στην αντιμετώπιση των προβλημάτων και στις ιδιότητες των υλικών, τα οποία διατίθενται στην αγορά των γεωτρήσεων και που πρέπει κατά περίπτωση να χρησιμοποιηθούν