Industria de petrol si gaze se modifică in mod constant. In ultimii ani se inregistreaza presiuni susținute legate de protecția mediului si energiei regenerabile. Există o multitudine de tehnologii din industria petrolului care pot fi folosite și reciclate in domeniul resurselor alternative:
- Foraj dirijat și orizontal
- Geosteering (navigare de zăcământ)
- Seismica 3D și cartare
- Poziționare magnetică
- Fluide de foraj avansate
- Refolosirea infrastructurii existente
- Sisteme de suprafața
Resurse alternative
Resursele alternative se referă atât la energia alternativă, cât și la resurse regenerabile sau minerale care sunt folosite în industria verde. În afara de energia geotermală, exploatată în mare parte cu metode identice ca în petrol si gaze, alte resurse sunt litiul din soluții apoase, prezent in concentrații mari în apele de zăcământ, sau heliul, un gaz inert folosit in aparate de mare precizie, care provine din puțuri sapate adânc în bazine sedimentare, la limita cu fundamentul magmatic sau metamorphic. Fosfații (un ingredient de baza al îngrașamintelor) sunt produși prin minerit de suprafața, dar si prin spălare subterană cu soluții apoase, realizate prin puțuri de injecție și producție. Sechestrarea subterană de dioxid de carbon e o metoda consacrată de recuperare terțiară în industria de petrol. Conectarea acestor domenii oferă potențial și mai mare pentru servicii din domeniul upstream.
Există cateva tipuri de dezvoltare si exploatare geotermală.
Sistemele convenționale se referă la folosirea directă a căldurii geotermale accumulate în formatiuni poroase la adâncimi mici si presiuni mari. Exploatarea lor e relative simplă, și se face de mulți ani in Islanda sau California. În această categorie intră si apele balneare extrase de la adâncimi mici.
Sistemele înbunatațite (Enhanced Geothermal Systems, EGS), se referă la extragerea de volume mari de apă geotermală din zăcăminte fracturate de adâncime mare, în general cu perechi de sonde de extracție si injecție. Evaluarea geologică trebuie sa fie foarte exactă pentru aceste sisteme, iar unele dintre ele foloses fracturare hidraulică pentru a amplifica debitele de apă sau capacitatea de absorbție (alta tehnologie dezvoltată in petrolul neconvențional, dealtfel).
Geotermal in roci supra-incalzite (super-hot-rock geothermal), de adâncime si presiune mare, în care apa e in formă supracritică. Potențialul pentru energie din apă supracritică e foarte mare, însa și obstacolele tehnice sunt greu de depașit. Nu vom discuta despre acest gen de energie geotermală aici, nu cred că se aplică in vreo zona din România.
Sisteme geotermale avansate (advanced geothermal system, AGS) se referă la sistemele cu buclă inchisă (closed loop), care recoltează căldura din adânc fară a extrage vreun fluid. Aceste sisteme nu folosesc fracurare hidraulică, și in general vizeaza formațiuni fierbinți si uscate, cu porozitate scăzută sau impermeabile.
In 2019, Chinook a participat la realizarea unui sistem geotermal cu buclă inchisă, realizat de Eavor Technologies. Aceste sisteme au cateva avantaje clare: risc geologic redus, fiindca nu vizează fluide de rezervor sau zone cu porozitate si permeabilitate mare; nu necesită fracturare hidraulică (și nu cauzeaza reactii sociale adverse in comunități); nu implică sarcină parazitară (fiindca circuitul in buclă se bazează pe efectul de termosifon). Problemele sunt de alta natură: tehnice, pentru săparea de puțuri cu geometrii complexe (dar asta e expertiza pe care o deținem noi), apoi schimbul termic susținut, legat de conductivitatea termică a rocilor; apoi evitarea contaminării fluidului în gaură deschisă, sisteme de suprafața duale, și nu in ultimul rând costuri de construcție ridicate. Diminuarea riscului geologic și posibilitațile de execuție la scară mare sunt avantaje suplimentare.
Tehnologii transferabile
Forajul dirijat are o istorie lungă in petrol și gaze. Per masură ce un bazin petrolifer se maturizează, exploatarea cu indesire si puțuri orizontale devine prevalentă, iar forajul dirijat devine o componentă esentiala. Salturile calitative din acest domeniu sunt impresionante, de la puțuri cu drene multiple la foraj de lungime extinsă, la puțuri intersectate. Forajul dirijat de mare precizie este essențial în aplicații geotermale avansate, dar și in exploatate de foisfați prin soluții apoase sau pentru puțuri de injecție in strate subtiri.
Geosteering (sau navigare de zăcământ) are aplicație directă in sisteme geotermale cu buclă inchisă sau cu sonde orizontale; se bazează pe soluții software de comparare a curbelor înregistrate în timp real, cu modele geologice bazate pe sonde verticale adiacente. Tehnologia permite săparea puțurilor în intervale stratuigrafice subțiri, cu precizie și coeficienți de încredere ridicați. Aceeasi abordare e aplicată și in cazul exploatarilor de fosfați sau litiu, unde debite mari de apă sunt obtinute din foraje orizontale.
Modelarea de mare precizie a spațiului subteran e un salt calitativ atât pentru explorarea de hidrocarburi, cât si pentru cea de energie geotermală sau resurse alternative. Saltul de precizie de la seismica 2D al 3D e bine cunoscut, și reduce seminficativ riscul geologic. Din punctul acesta de vedere, explorarea pentru resurse regenerabile nu se deosebește cu nimic de explorarea pentru hidrocarburi.
Pozitionarea magnetică (magnetic ranging) e o tehnologie dezvoltată inițial pentru evitarea coliziunii între sonde sapate in proximitate directa. Tehnologia a fost perfectată in domeniul petrolului super-greu, în exploatarea termala cu drenaj gravitațional (metoda SAGD), în care sonda de injecție se sapa la o distanța fixa de sonda de producție. Aceeași tehnologie se folosește pentru intersecția de sonde in exploatarea gazelor de cărbuni, în extracția fosfaților prin soluții apoase, sau pentru inchiderea buclei in sistemele geotermale cu circuit închis.
Imaginile de mail sus exemplifica proiecte cu aplicare a poziționarii magnetice (magnetic ranging) în SAGD, în fosfati și în carbuni.
Fluidul de foraj, sau noroiul, este o componenta esențiala in săparea de puțuri, fie ca sunt de petrol, gaze, minerale sau energie geotermală. Sistemele de gestionare a presiunii ne permit acum să săpăm in zone suprapresurizate fără a compromite integritatea formațiunilor geologice, a găurii de sondă sau a instalațiilor de suprafață.
Analize de laborator, perfecționate de-a lungul timpului in industria de petrol, se aplică cu succes in energiile alternative si regenerabile. Pentru geotermal de exemplu, analizele mineralogice ne permit sa estimăm conductivitatea termică a rocilor in conditii de zăcământ. Analiza chimica a apei de zăcământ ne permite să identificam potențialul de litiu; analiza cromatografică a gazelor evidentiază conținutul de heliu, etc.
Membranele semipermeabile sunt esențiale în extracția de hydrogen, litiu si heliu sau pentru separarea dioxidului de carbon pentru sechestrare subterană.
Industria de petrol deține (de multe ori în prorietate sau în lease) elemente de infrastructură care pot fi reutilizate in exploatarea resurselor regenerabile și alternative. Careul sondei de exemplu, poate fi refolosit pentru săparea de puțuri adiționale sau pentru adâncirea sau lărgirea puțurilor existente pentru energie geotermală. Conductele de gaz pot fi folosite pentru transportul de hidrogen (până la 10% fără modificari, peste 10% cu modificari).
Cel mai de preț activ este însa personalul cu înalta calificare din petrol si gaze, care e gata sa aplice ceea ce știu în spatial geotermal sau în exploatarea resurselor de energie alternativă.