Avaliação dos fluidos de troca de calor NaCl e MgCl2 em um sistema geotérmico binário profundo em uma formação sedimentar de halita
APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE
Kayla R. Moore, Hartmut M. Holländer (2021). Evaluation of NaCl and MgCl2 heat exchange fluids in a deep binary geothermal system in a sedimentary halite formationt. Springer Nature – Geothermal Energy, Volume 9, article number 8, (2021) – (link)
Título
Evaluation of NaCl and MgCl2 heat exchange fluids in a deep binary geothermal system in a sedimentary halite formation
(Avaliação dos fluidos de troca de calor NaCl e MgCl2 em um sistema geotérmico binário profundo em uma formação sedimentar de halita)
Resumo
Halite formations are attractive geothermal reservoirs due to their high heat conductivity, resulting in higher temperatures than other formations at similar depths. However, halite formations are highly reactive with undersaturated water. An understanding of the geochemical reactions that occur within halite-saturated formation waters can inform decision making regarding well construction, prevention of well clogging, formation dissolution, and thermal short-circuiting. Batch reaction and numerical 3-D flow and equilibrium reactive transport modeling were used to characterize the produced NaCl-brine in a well targeting a halite-saturated formation. The potential for inhibition of precipitation and dissolution using an MgCl2-brine and NaCl + MgCl2-brine were also investigated. Within the injection well, heating of an NaCl-brine from 70 to 120 °C caused the solubility of halite to decrease, resulting in the potential dissolution of 0.479 mol kg−1 halite at the formation. Conversely, cooling from 120 to 100 °C in the production well resulted in potential precipitation of 0.196 mol kg−1 halite. Concurrent precipitation of anhydrite is also expected. Introduction of MgCl2 into the heat exchange brine, which has a common Cl− ion, resulted in a decreased potential for dissolution by 0.290 mol kg−1 halite within the formation, as well as decreased precipitation within the production well, compared to the NaCl-brine. The halite solubility was altered by changes in pressure up to 0.045 mol kg−1. This indicates that designing and monitoring the composition of heat exchange fluids in highly saline environments is an important component in geothermal project design.
TRADUÇÃO LIVRE
As formações de halita são reservatórios geotérmicos atraentes devido à sua alta condutividade térmica, resultando em temperaturas mais altas do que outras formações em profundidades semelhantes. No entanto, as formações de halita são altamente reativas com água subsaturada. A compreensão das reações geoquímicas que ocorrem nas águas saturadas de halita pode informar a tomada de decisões relativas à construção de poços, prevenção de entupimento de poços, dissolução de formações e curto-circuito térmico. Reações em lote e modelagem numérica 3D de fluxo e equilíbrio de transporte reativo foram usadas para caracterizar a salmoura de NaCl produzida em um poço com foco em uma formação saturada de halita. O potencial de inibição da precipitação e dissolução usando uma salmoura de MgCl2 e uma salmoura de NaCl + MgCl2 também foi investigado. Dentro do poço de injeção, o aquecimento de uma salmoura de NaCl de 70 a 120 °C causou a diminuição da solubilidade da halite, resultando na dissolução potencial de 0,479 mol kg−1 de halite na formação. Por outro lado, o resfriamento de 120 a 100 °C no poço de produção resultou na precipitação potencial de 0,196 mol kg−1 de halite. Também é esperada a precipitação simultânea de anidrita. A introdução de MgCl2 na salmoura de troca de calor, que tem um íon Cl− comum, resultou em uma diminuição do potencial de dissolução de 0,290 mol kg−1 de halita na formação, bem como na diminuição da precipitação no poço de produção, em comparação com a salmoura de NaCl. A solubilidade da halita foi alterada por mudanças na pressão de até 0,045 mol kg−1. Isso indica que projetar e monitorar a composição dos fluidos de troca de calor em ambientes altamente salinos é um componente importante no projeto geotérmico.
Artigo publicado no site Springer Nature – Geothermal Energy Journal.
