Симулятор для бурения на глубинах до 5000 метров

Исследовательская команда из Fraunhofer IEG разработала испытательный стенд match.BOGS, который моделирует условия в скважине на глубине нескольких тысяч метров. Анализ экспериментов позволяет оптимизировать процесс бурения, тестировать новые инструменты и минимизировать затраты, что повышает эффективность геотермальной энергетики.

Глубокое геотермальное бурение — сложный процесс, требующий работы на глубинах до нескольких километров при температурах до 100 °C и выше. На пути бурового долота встречаются различные типы горных пород, каждый из которых по-разному взаимодействует с оборудованием. Тщательное планирование необходимо для снижения рисков и затрат.

i.BOGS симулирует экстремальные условия пласта

Испытательный стенд match.BOGS состоит из трёх основных модулей: автоклавной системы i.BOGS, бурового модуля drill.BOGS и модуля fluid.BOGS для создания синтетических флюидов. Система может физически моделировать все процессы бурения скважины глубиной до 5000 метров. Автоклав i.BOGS может работать с кернами длиной до 3 метров и диаметром до 25 сантиметров, создавая давление до 1250 бар и температуру до 180 °C, что соответствует условиям на глубине 5000 метров. «Это облегчает планирование операций и позволяет заранее определить такие параметры, как тип бурового инструмента, параметры процесса бурения и требуемые давления», — объясняет Фолькер Виттиг, руководитель направления Advanced Drilling Technologies в Fraunhofer IEG.

Модуль drill.BOGS оснащён двумя гидроцилиндрами, создающими усилие подачи до 400 кН, и электродвигателем, обеспечивающим крутящий момент до 12 кНм. На нём можно тестировать не только традиционные механические инструменты, но и новые технологии, использующие, например, импульсы высокого напряжения, лазерный луч или струю пламени. «Эти бесконтактные технологии значительно снижают износ дорогостоящих буровых инструментов, продлевая срок их службы», — отмечает Виттиг.

Модуль fluid.BOGS производит синтетические геофлюиды, чьи фильтрационные свойства затем изучаются в i.BOGS. Эти жидкости, представляющие собой точную смесь воды с хлором, кальцием, магнием и другими минералами, моделируют поведение реальных пластовых флюидов. В реальном бурении специальные буровые растворы выполняют ключевую роль: они смазывают, охлаждают инструмент и выносят разрушенную породу.

Уникальность стенда match.BOGS заключается в возможности независимо настраивать множество параметров: давление, температуру, скорость потока, состав породы и смеси флюидов. «Мы можем моделировать самые разные условия и получать точные планировочные данные для реальных буровых проектов», — говорит научный сотрудник Fraunhofer IEG Яша Бёрнер. Подготовка к испытаниям занимает почти целый день, но эти усилия окупаются, позволяя буровым компаниям планировать операции с большей уверенностью, правильно настраивать оборудование заранее и экономить миллионы евро, ускоряя переход к устойчивой энергетике.