Первые столкновения со сверхкритическими геотермальными системами были связаны с глубоким бурением в корнях существующих вулканических образований. Разведочные и эксплуатационные скважины были пробурены, в некоторых случаях неожиданно, в условиях либо превышения критической температуры, либо превышения условии давления на воду. Некоторые скважины были сухими и характеризовались очень низкой проницаемостью. Все скважины испытали серьезные последствия, связанные с физико-физическими свойствами горных пород, а также физико-химическим состоянием флюидов, что приводит к возникновению следующих проблем бурения скважин и работы с жидкостями.
1 Бурение сверхкритических систем в Италии
Bertini сообщает о бурении скважины Сассо 22 на геотермальном месторождении Лардерелло на глубине до 4092 м. Это был отчет о бурении скважины Сассо 22. в качестве разведочной скважины для изучения потенциальных коллекторских образований, залегающих под продуктивными горизонтами в это время. Почти пробурена целая скважина с полными потерями циркуляции в очень твердых и неоднородных породах. Из-за повышенных температур, сильное давление, проблемы бурения, такие как отклонение инструмента, коррозия бурильных труб, поломка, боковое слежение, возникли ниже 3000 метров. Причиной поломки стали повышенные температуры и коррозионные условия окружающей среды. Образцы керна и журналы могут быть найдены из этого колодца. Установлено, что пласты до дна скважины характеризуются высокой трещиноватостью. Достигнутые измеренные температуры до 380°C на глубине 3970 м. Из-за неудачной первичной цементной обработки 9 5/8" производственной обсадной колонны и последовательных работ по сдавливанию. Не удалось стабилизировать обсадную трубу, обсадная труба была сильно повреждена после многочисленных маневров и толчков в пустом пространстве до 2200 м. Поэтому скважину пришлось закрыть вскоре после окончания бурения. Вторая скважина, Сан Помпео 2, нацеленное на тот же интервал пласта, что и Сассо 22. Опять же, проблемы с бурением привели к боковому отслеживанию скважины. Обнаружен трещиноватый горизонт длиной 2930 м и скважина бурно взорвана. Это привело к обвалу пласта, закупорке бурильной колонны и засорению скважин,скоплению мусора в колодце. Во время последующих операций по очистке скважина снова выдохлась и не могла управляться, что привело к тому что от него отказались. Температура и давление в скважине до 394°С и 212 бар измерялись на глубине 2560 метров. Экстраполированные для глубины 2930 м, пластовые условия оценивались как >400°C и >240 бар.
В Сан-Вито (геотермальное месторождение Мофете) после бурения двух боковых стволов была пробурена скважина. Скважина пробурена до уровня 3045 метров в 6 дюймов. Измерения температуры с помощью таблетки цинкового плавления показали, что температура на дне скважины превышает 419°С после закрытия скважины в конце бурения в течение одной недели. Недалеко от Сан-Вито, высокотемпературные скважины показали скромные результаты проницаемости.
2 Бурение сверхкритических систем в Исландии
В 1988 году на геотермальном месторождении Несжавеллир на северо-восточном склоне вулкана Хенгилл неожиданно пробурена скважина глубиной 2265 м (NJ-11). Столкнулись с температурами > 380°C при очень высоком давлении жидкости и скорости притока. Потому что о существовании угрозы выброса в связи с этими условиями в результате воздействия более высокого, чем гидростатическое давление, давления в нижней части скважины был забит гравийной пробкой. Тем не менее, это хорошо привело к концепции преднамеренного поиска сверхкритических температур в качестве части инициатив Deep Vision в Исландии в 2000 году, которая трансформировалась в исландский проект глубокого бурения.
Основной целью исландского проекта глубокого бурения было проведение глубокого бурения на отдельных участках с очень высокой температурой. Градиенты в Исландии для подтверждения концепции, согласно которой могут встречаться сверхкритические жидкости с температурой от 450 до 600°C, и добываются на глубинах 3,5-5 км и используются для промышленного производства электроэнергии. Наблюдаемая сейсмическая активность на этих глубинах показала, что хрупкое разрушение происходит в этом регионе, что наводит на мысль о наличии проницаемых зон даже при таких повышенных температурах. Первоначальная попытка была предпринята с целью углубить разведочную скважину на полуострове Рейкьянес (RN-17) - однако ствол скважины глубиной 3,1 км обвалился во время обрушения испытании на приток, поэтому скважина не могла быть углублена. Следующее мероприятие было перенесено на Крафлинское геотермальное месторождение, где расположена скважина IDDP-1 начался в 2008 году. Планировалось пробурить эту скважину на глубину 4,5 км, однако на глубине 4,5 км встречалась риолитическая магма 2104 м, и скважина была завершена чуть выше этой точки на 2072 м. Последующий в результате гидравлических испытаний получен перегретый пар со скоростью потока 10-12 кг/с, температура устья скважины достигает 450°C, энтальпии жидкости 3200 кДж/кг и давления в устье скважины до 140 бар. Колодец и связанная с ним поверхность оборудования подвергалась коррозии в результате воздействия кислых газов (HCl, HF и H2S), а также известковых отложений кремнезема и эрозии; напускной клапан скважины в конечном счете, провал привел к закрытию скважины. Хауксон провел полевые и лабораторные испытания, которые показали, что для смягчения воздействия добываемых жидкостей могут быть использованы различные методы очистки.
3 Бурение сверхкритических систем в Японии
В 1994-1995 годах на геотермальном месторождении Какконда в Японии в рамках программы "Глубокая геотермальная энергия" пробурена глубокая научно-разведочная скважина. Исследование ресурсов, проведенное NEDO. Эта скважина, WD-1a, пробурена на глубину 3729 м, и пробурена через верхнюю гидротермальную систему в высокотемпературный гранитный плутон с проводящим температурным градиентом и забоем температуры 500°C. Изгиб профиля температуры скважины при температуре ~ 380°C указывает на хрупкую и вязкую границу для данной системы - ниже этого перехода не наблюдалось проникновения проницаемого флюида, а плотность трещин в пласте была ниже токопроводящей части скважины. Хотя эта скважина не давала сверхкритических жидкостей, она продемонстрировала выполнимость следующих мер бурение при таких повышенных температурах с использованием технологии охлаждения скважины и подтвердило, что плутон, лежащий в основе Какконды. Геотермальное поле являлось источником тепла для гидротермальной системы и имело еще более высокие температуры. Это исследование привело к проведению исследования по возможности использования таких ресурсов для производства геотермальной энергии.
4 Бурение сверхкритических систем в США
Повышенные температуры также наблюдались в ряде геотермальных систем США. На геотермальном месторождении "Гейзеры" и в его окрестностях пробурено несколько высокотемпературных скважин. Скважина Уилсона №1 была пробурена в скважине в 1981 году за пределами основного месторождения на склонах горы Ханна на глубине 3672 м. Пока максимальная измеренная (неравномерная) температура для данной скважины составляет 325°C, флюидные включения, извлеченные в шламе, указывают на то, что призабойная зона скважины температура до 400°C. В скважине возле призабойной зоны было обнаружено появление зоны высокого давления, выход пара наблюдался на дне скважины. Обрушение обсадной колонны привело к закрытию скважины. Измерения гейзеров проводились в скважине, которая была углублена в 2010 году в рамках финансируемого Министерством энергетики США демонстрационного проекта EGS на Северо-Западе США. Гейзеры в высокотемпературном резервуаре. В углубленной скважине Prati-32 на глубине 3352 м был обнаружен вход пара с измеренным значением температуры 400°C. Трудности с бурением, вызванные повышенными температурами (скважина была пробурена воздухом), привели к очень низкому проникновению воды. Дебит (3 м/ч) и экстремальный износ долота (последний долото длился всего 30 м), поэтому скважина была завершена на глубине 3396 м.
Температура скважины IID-14 на геотермальном месторождении в Салтонском море составила 390°C . Эта скважина расположена на Красном холме, одном из самых молодых риолитовых куполов, связанных с этой геотермальной системой. Это разведочная скважина пробурена в 1990 году на глубину 2073 м, законсервирована и заброшена в связи с повышенным давлением, которое встречается на глубине. Несмотря на высокую температуру, эта температура не представляет собой сверхкритических условий; учитывая, что флюиды Салтона имеют чрезвычайно повышенная соленость 20-30%, сверхкритические температуры должны превышать 550°C. Несколько исследователей полагают, что геотермальное месторождение в Салтонском море является идеальным местом для доступа к сверхкритическим геотермальным жидкостям на разумных глубинах (< 4 км) из-за очень большого термического градиента, возникающего в результате того, что этот район представляет собой континентальную рифтовую зону, которая переходит к границе продольных пластин.
Очень высокие температуры были также обнаружены в скважине, пробуренной на геотермальном месторождении Пуна на Гавайях. Скважина КС-13, пробуренная в виде скважины инжектора в 2005 году, пересекал дацитовую магму на глубине 2488 м вскоре после столкновения с интрузией диорита. Температура расплава не измерялась непосредственно в скважине, так как в результате проблем с бурением образовался участок бурильной колонны застрявшее на глубине 2124 м и заканчивающееся бурением скважины, петрологическое исследование извлеченного стекла для молочной железы позволяет предположить, что была температура ~ 1050°C.
