Una investigación de la Unión Europea ayuda a ampliar la vida de los pozos geotérmicos
La Directiva revisada sobre fuentes de energía renovables establece un nuevo objetivo vinculante en materia de energías renovables de al menos un 32 % para 2030 e incluye una cláusula para realizar una posible revisión al alza en 2023. Esto ayudará a paliar la incertidumbre en el suministro de energía y reducirá los temores sobre el calentamiento global. Una parte de esta estrategia es el crecimiento del sector geotérmico. El proyecto GeoWell desarrolló y probó unas nuevas tecnologías seguras para el medio ambiente, económicas y fiables con el fin de diseñar, poner a punto y realizar el seguimiento de pozos geotérmicos de alta temperatura (HTGW, por sus siglas en inglés). Los investigadores del proyecto abordaron todos los pasos pertinentes del proceso de puesta a punto de pozos geotérmicos, que incluyen tecnologías de cemento y sellado, selección del material y acoplamiento del revestimiento para ampliar la vida de los HTGW. El consorcio estaba formado por desarrolladores expertos en energía geotérmica, instituciones académicas destacadas, grandes instituciones de investigación en petróleo y gas, y pymes con acceso a unas instalaciones de investigación de primera clase. Estas incluían pozos de prueba para la validación de tecnologías innovadoras y laboratorios para el ensayo de materiales.
Ensayos con las nuevas tecnologías
Los socios del proyecto se centraron tanto en los pozos de producción tradicionales como en pozos más profundos en los que la presión alcanza los 150 bar y las temperaturas superan los 400 °C para probar las tecnologías en condiciones «in situ» de laboratorios y en entornos geotérmicos existentes. Además, subsanaron restricciones importantes como el elevado coste de las inversiones y el mantenimiento, mediante el desarrollo y la validación de unos materiales y diseños innovadores que sobrepasan los conceptos actuales. Los investigadores estudiaron nuevas tecnologías de cemento y sellado, materiales de revestimiento y acoplamientos flexibles para minimizar las cargas termomecánicas. Además, desarrollaron y probaron satisfactoriamente, en unos pozos situados en Alemania e Islandia, una tecnología de cable de fibra óptica y aplicaciones para medir la temperatura y la tensión en pozos a distintas temperaturas y profundidades.
Materiales innovadores
Las muestras de cemento se expusieron a temperaturas de hasta 450 °C en el pozo del proyecto Iceland Deep Drilling Project (IDDP-1). Tras un análisis en el laboratorio a temperatura ambiente, los resultados mostraron que las mezclas de cemento de Portland con sílice son adecuadas para aplicaciones geotérmicas. Sin embargo, las bolsas de agua pueden dar lugar a una acumulación de presión crítica en las vainas de cemento. «Estos hallazgos dieron lugar al desarrollo de un cemento “bombeable” con un menor contenido de agua sin disminuir sus propiedades de sellado», explica Arni Ragnarsson, coordinador de proyecto. El equipo también ideó una capa intermedia dúctil entre el cemento y el revestimiento para absorber las tensiones generadas por el cambio de temperatura y, en unos ensayos a pequeña escala, evaluaron el potencial de reducir la fricción de unos nanomateriales. «La fórmula elaborada posee unas propiedades prometedoras y una capa fina, y es capaz de reducir más de diez veces las fuerzas de fricción», añade Ragnarsson. Las grandes diferencias de temperatura de los pozos geotérmicos suelen dar lugar a fallas en el revestimiento. Por lo tanto, los investigadores desarrollaron un acoplamiento flexible que permite un movimiento axial de los segmentos del revestimiento y probaron varios prototipos a escala real. Asimismo, los materiales de revestimiento se sometieron a ensayos de tracción empleando un equipo específico para temperaturas elevadas, a la vez que se efectuaron ensayos de corrosión en un autoclave. En estos momentos, se están realizando ensayos del acoplamiento flexible sobre el terreno en el marco del proyecto DEEPEGS para poner la tecnología a disposición de la industria geotérmica.
Importantes beneficios
Las tecnologías de diseño y seguimiento desarrolladas por GeoWell proporcionarán importantes beneficios económicos al reducir el riesgo de fallas en el revestimiento y mejorar los métodos de seguimiento y evaluación de riesgos. Además, el desarrollo de nuevos materiales y soluciones innovadoras ayudará a mejorar la integridad y la seguridad de los HTGW, reducirá la necesidad de trabajos de mantenimiento y ampliará la vida útil de estos pozos. Las tecnologías de GeoWell pueden aplicarse a un amplio rango de temperaturas en pozos geotérmicos profundos de toda Europa. «Los resultados mejorarán la construcción y el funcionamiento de los HTGW, especialmente a través de la mejora de la integridad que permite ofrecer nuevas oportunidades de negocio a las industrias. No cabe duda de que esto ayudará a Europa a mantener su posición como líder mundial en energía geotérmica», concluye Ragnarsson.
Palabras clave
GeoWell, pozos geotérmicos de alta temperatura, HTGW, cemento, revestimiento, seguimiento, sellado, acoplamiento flexible, fricción, cable de fibra óptica
