Projeto e otimização de trocadores de calor coaxiais profundos para bacias sedimentares frias
APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE
Violaine Gascuel, Jasmin Raymond, Christine Rivard, Jean-Sébastien Marcil, Félix-Antoine Comeau (2022). Design and optimization of deep coaxial borehole heat exchangers for cold sedimentary basins. ScienceDirect, Geothermics, Volume 105, November 2022, 102504 – (link)
Título
Design and optimization of deep coaxial borehole heat exchangers for cold sedimentary basins
(Projeto e otimização de trocadores de calor coaxiais profundos para bacias sedimentares frias)
Resumo
Heating performance of deep borehole heat exchangers (DBHEs) is heavily impacted by its design and operating flow rate. Here, various designs of coaxial DBHEs were numerically simulated and compared for 1 year of continuous operation in a cold sedimentary basin using the FEFLOW software. Factors affecting performance, including: (1) depth, (2) repurposing an oil and gas (O&G) well or drilling a larger one, (3) repurposing options, (4) inner pipe material, made of either vacuum insulated tubing (VIT) or high-density polyethylene and (5) grout with different thermal conductivity were evaluated. Where an O&G well is available, the most cost-efficient option is repurposing, with the best performance obtained from the deepest and largest diameter wells. While VIT inner pipes performed better in some designs, their performance did not compensate for their cost.
O desempenho de aquecimento dos trocadores de calor de poços profundos (DBHEs) é fortemente influenciado pelo seu design e taxa de fluxo operacional. Aqui, vários designs de DBHEs coaxiais foram simulados numericamente e comparados durante um ano de operação contínua em uma bacia sedimentar fria usando o software FEFLOW. Foram avaliados os fatores que afetam o desempenho, incluindo: (1) profundidade, (2) reaproveitamento de um poço de petróleo e gás (O&G) ou perfuração de um poço maior, (3) opções de reaproveitamento, (4) material do tubo interno, feito de tubulação isolada a vácuo (VIT) ou polietileno de alta densidade e (5) argamassa com diferentes condutividades térmicas. Quando um poço de O&G está disponível, a opção mais econômica é a reutilização, com o melhor desempenho obtido nos poços mais profundos e de maior diâmetro. Embora os tubos internos VIT tenham apresentado melhor desempenho em alguns projetos, seu desempenho não compensou seu custo.
