Metodyka wykonywania otworu wiertniczego polega na niszczeniu struktury skał przez obracający się po dnie otworu świder, na który wywierany jest poprzez obciążniki (umieszczone w kolumnie otworu) nacisk osiowy. Urobek usuwany jest następnie za pomocą płuczki wiertniczej na powierzchnię, gdzie zwiercone cząstki skały są od niej oddzielane.
Wyróżnia się otwory pionowe, kierunkowe (skośne) oraz z końcowym odcinkiem poziomym.
Na podstawie sposobu wydobycia wód geotermalnych oraz ilości zastosowanych otworów wiertniczych mówimy o systemach jednootworowych, dwuotworowych oraz wielootworowych.
Fot. Otwór wiertniczy
- System jednootworowy jest rozwiązaniem stosowanym bardzo rzadko, głównie w warunkach niewystarczającego zapotrzebowania na ciepło. Jest to układ oparty na wykorzystaniu jednego otworu wiertniczego, którym woda geotermalna jest eksploatowana, a następnie, po oddaniu części ciepła w wymienniku ciepła, jest wykorzystywana do celów przemysłowych, rolniczych czy rekreacyjnych (pod warunkiem że spełnia stawiane jej wymogi). Wadą takiego rozwiązania jest możliwość wyczerpania złoża przy zbyt długim okresie eksploatacji oraz szkody w środowisku wód powierzchniowych (konieczność chłodzenia wody oddawanej do cieków powierzchniowych lub zbiorników retencyjnych) oraz podziemnych. Zaletą systemów jednootworowych są natomiast niższe koszty na etapie realizacji inwestycji.
Istnieje możliwość wykorzystania systemu jednootworowego do eksploatacji wód geotermalnych przy ich jednoczesnym zatłaczaniu. Metoda ta polega na wykorzystaniu przestrzeni pierścieniowej między rurami wydobywczymi a rurami okładzinowymi, do której wprowadzana jest zimna woda wykorzystująca zjawisko konwekcji do powolnego ogrzewania się w swoistym zamkniętym wymienniku ciepła, jaki stanowi przestrzeń międzyrurowa. Po oddaniu ciepła woda wprowadzana jest w cyrkulacyjny obieg za pomocą pompy rotacyjnej. Zastosowanie tego typu rozwiązań jest korzystne w warunkach zaadaptowania niewykorzystanych otworów wiertniczych o potencjale eksploatacyjnym.
Rys. OC- odbiornik ciepła, GWC- geotermalny wymiennik ciepła, PG=pompa głębinowa, ZR-zbiornik retencyjny
- System dwuotworowy, nazwany także dubletem geotermalnym, składa się z otworu wydobywczego (produkcyjnego) oraz otworu zatłaczającego (chłonnego). Jest to najczęściej stosowane rozwiązanie eksploatacji wód geotermalnych. Zaletą systemu dwuotworowego jest uzyskanie dużych wydajności eksploatacyjnych w przypadku korzystnych warunków złożowych. Woda geotermalna jest wydobywana otworem produkcyjnym, oddaje ciepło w wymienniku ciepła lub pompie ciepła do wody obiegowej (konieczność wynikająca z wysokiej mineralizacji, woda złożowa nie może krążyć w obiegu ciepłowniczym), a następnie schłodzona zatłaczana jest otworem chłonnym do złoża. Rozwiązanie to zapewnia nie tylko odnawialność złoża oraz utrzymanie jego parametrów eksploatacyjnych, ale także spełnienie wymogów ochrony środowiska (brak degradacji wód podziemnych).
Samoprzepływ wód geotermalnych – proces polegający na samoczynnym wypływie i zatłoczeniu do złoża wody geotermalnej, możliwy dzięki różnicy ciśnień otworów eksploatacyjnego i chłonnego oraz przyrostowi ciśnienia hydrostatycznego zatłaczanej wody (efekt wzrostu ciężaru właściwego przy spadku temperatury w wymienniku ciepła).
- System wielootworowy składa się z więcej niż dwóch otworów wiertniczych. Najczęściej w jego skład wchodzą jeden otwór produkcyjny i dwa otwory chłonne. Po oddaniu ciepła woda jest zatłaczana do złoża, przy czym tempo wydobycia, a co za tym idzie obniżania temperatury źródła nie powinno przekraczać szybkości ponownego jej ogrzania we wnętrzu Ziemi. W przypadku obniżenia się temperatury wydobywanej na powierzchnię wody geotermalnej istnieje możliwość wykonania nowych otworów eksploatacyjnych oddalonych od pierwotnie istniejących w taki sposób, aby wychłodzona strefa złoża mogła zostać ponownie nagrzana do pierwotnej temperatury.
Źródło:
– instsani.pl