Die festen Verunreinigungen, das geothermische Brunnenwasser und die Bohrspülung können gereinigt und stabilisiert werden, und ihr effektiver Betrieb innerhalb des Bohrsystems kann durch den Einsatz von Feststoffkontrollgeräten in geothermischen Systemen gewährleistet werden. Diese Geräte helfen auch bei der Anpassung der Flüssigkeiten an die besonderen Merkmale der geothermischen Umgebung.

HL Solids Control meistert die einzigartigen Herausforderungen der geothermischen Erschließung. Dazu gehören hohe Temperaturen, hohe Mineralisierung und eine komplexe Schlammzusammensetzung.

Sie ist modular aufgebaut, verfügt über eine präzise Abscheidetechnik und umweltfreundliche Prozessverbesserungen. Dadurch können Gesteinsabfälle, Feststoffpartikel und schädliche Verunreinigungen aus der geothermischen Bohrspülung getrennt und recycelt werden.

Mit diesem Ansatz werden mehrere Ziele gleichzeitig erreicht: Er gewährleistet die Sicherheit der Bohrungen, verbessert die Effizienz der geothermischen Gewinnung und verringert die Umweltauswirkungen. Letztendlich bietet es eine stabile und zuverlässige Feststoffkontrolle für den Bau geothermischer Kraftwerke, geothermische Heizungen und geothermische Explorationsprojekte.

Feststoffkontrollgeräte für geothermische Systeme

1. Schieferschüttler:

1. Primäre Funktion

Trennt große Partikel (Gesteinsbrocken und Sand) mit einem Durchmesser von $\geq 74\mu\text{m}$ (Mikrometer) von der Bohrspülung (Mud).

Verhindert die Verstopfung nachgeschalteter Feststoffkontrollgeräte.

2. Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit

Werkstoffe: Verwendung von hochtemperaturbeständigen Materialien wie 316L-Edelstahl für Siebrahmen und keramikbeschichtete Siebe.

Zweck: Diese Konstruktion widersteht den hohen Temperaturen und der Korrosion, die für geothermische Bohrflüssigkeiten typisch sind.

3. Motorschutz

Vibrationsmotor: Erfordert eine hohe Temperaturschutzklasse (IP65 oder höher).

Zweck: Dieser Wert verhindert Motorausfälle, die durch die hohen Temperaturen der Bohrspülung verursacht werden.

4. Abscheideleistung und Verschleißfestigkeit

Siebdesign: Verfügt über ein optionales “doppellagiges Siebdesign” mit einem oberen Grobsieb und einem unteren Feinsieb.

Vorteil: Diese Struktur verbessert die Effizienz der Grobpartikelabscheidung. Da geothermisches Bohrklein oft harte Mineralien enthält, muss das Siebmaterial selbst sehr verschleißfest sein.

2. Entsander/Entstauber

Entsander: Trennt Sandpartikel mit einem Durchmesser von 15-74µm (häufig in geothermischen Flüssigkeiten wie Quarzsand und Feldspat).

Entfilter: Trennt Schlammpartikel und Kolloide mit einem Durchmesser von 2-15µm (Tonminerale und Korrosionsprodukte in geothermischen Bohrspülungen).

Der Hydrozyklon verfügt über eine Auskleidung aus Polyurethan oder Keramik, die verschleißfest und korrosionsbeständig ist und der Auskolkung durch hochmineralisierte Flüssigkeiten standhält;

Der Zufuhreinlass und der Unterlaufauslass erfordern eine hochtemperaturbeständige Dichtungskonstruktion, um das Austreten von Hochtemperaturflüssigkeiten zu verhindern;

Die Betreiber können es mit einem Schieferschüttler kombinieren (und so eine “integrierte Sand- und Schlammentfernungsmaschine” schaffen), wodurch der Platzbedarf auf den üblicherweise platzbeschränkten geothermischen Bohrplattformen reduziert wird.

3. Zentrifuge

Funktion

Die Zentrifuge trennt ultrafeine Partikel (Durchmesser $<2\mu\text{m}$). Zu diesen Partikeln gehören Kolloide, Ton und chemische Rückstände. Dies stabilisiert die Viskosität und Dichte der Bohrspülung. Außerdem verhindert es Ablagerungen in geothermischen Brunnenrohren.

Gestaltung

Es verwendet ein Hochtemperatur-Differentialgetriebe. Das Gerät ist außerdem mit einem Kühlsystem ausgestattet. Die Innenwand der Trommel ist mit einer verschleißfesten Keramikbeschichtung versehen. Dies verhindert den Verschleiß durch mineralische Partikel hoher Härte. Für hochviskose Flüssigkeiten wird eine Hochgeschwindigkeitszentrifuge mit variabler Frequenz eingesetzt. Ihre Drehzahl kann je nach den Eigenschaften der Flüssigkeit eingestellt werden.

4. Vakuum-Entgaser

Entfernt gelöste Gase (wie Methan, Kohlendioxid und Sulfid) aus geothermischen Flüssigkeiten und verhindert so das Eindringen von Gas“, das zu einem Versagen der Bohrflüssigkeit führen könnte, und beugt außerdem Sicherheitsrisiken durch schädliche Gaslecks vor.

Der Vakuumtank ist aus hochtemperaturbeständigem Edelstahl gefertigt, und für die Dichtungen werden korrosions- und hochtemperaturbeständige Materialien wie Fluorkautschuk verwendet.

Ausgestattet mit einem Gasüberwachungs- und -verknüpfungsgerät (z. B. einem Schwefelwasserstoffsensor), schaltet es sich automatisch ab und entlüftet, wenn die Grenzwerte überschritten werden.

Entgasungseffizienz >95%, geeignet für die hohen Gaslöslichkeitseigenschaften geothermischer Fluide.

5. Bohrspülungsreiniger (integrierte Reinigung)

Ein integriertes Gerät, das einen Schieferschüttler, einen Entsander, einen Desilter und eine kleine Zentrifuge kombiniert, um eine dreistufige Reinigung (grob-mittel-fein) zu erreichen, die für die Anforderungen des Dauerbetriebs an geothermischen Bohrstellen geeignet ist.

Der gesamte Rahmen ist mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen, und für die Rohrleitungen werden nahtlose Edelstahlrohre verwendet.

Ausgestattet mit einem intelligenten Flüssigkeitsstandskontrollsystem, das sich an Szenarien mit großen Schwankungen im geothermischen Bohrflüssigkeitsstrom anpassen lässt.

Nachfolgend sind Hilfsmittel aufgeführt, die je nach den örtlichen Gegebenheiten ausgewählt werden können:

6. Scherpumpe/Bohrspülungsmischer

Funktion

Diese Anlage mischt Additive für geothermische Bohrspülungen. Dazu gehören Hochtemperaturstabilisatoren, Korrosionsinhibitoren und Filtrationsverminderer. Es sorgt für eine gleichmäßige Dispersion. Dies verbessert die Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit der Flüssigkeit.

Gestaltung

Das Pumpengehäuse besteht aus einer hochtemperaturbeständigen Legierung. Das Laufrad ist für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität geeignet. Die erforderliche Scherrate beträgt ≥10000s-¹.

7. Speicherbehälter für geothermische Flüssigkeiten/Zirkulationstank

Speichert gereinigte Bohrspülung oder geothermisches Brunnenwasser und sorgt so für eine kontinuierliche Zirkulation im System und die Abscheidung von feinen Verunreinigungen.

Der Tankkörper besteht aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoffstahl mit einer Korrosionsschutzbeschichtung und einer Temperaturbeständigkeit von ≥150℃;

Ausgestattet mit einer Isolierschicht (für geothermische Projekte in Gebieten mit niedrigen Temperaturen), um die Abkühlung und Kristallisation der Flüssigkeit zu verhindern;

Eingebautes Rührwerk (Motor mit variabler Frequenz), um zu verhindern, dass sich Mineralpartikel absetzen und Kesselstein bilden.

8. Ausrüstung für die Behandlung fester Abfälle

Trockner: Dehydriert und trocknet Gesteinsbruchstücke, die durch Vibrationssiebe und Entsander abgetrennt wurden (Feuchtigkeitsgehalt ≤15%), um einen einfachen Transport und eine umweltfreundliche Entsorgung zu ermöglichen (geothermische Gesteinsbruchstücke können einen hohen Salz- und Mineralgehalt aufweisen, was eine Verringerung der Umweltbelastung erfordert);

Schlamm-Filterpresse: Dehydriert ultrafeinen, durch Zentrifugen abgetrennten Schlamm zu Schlammkuchen, wodurch die Kosten für den Transport fester Abfälle gesenkt und die Umweltschutznormen erfüllt werden.

9. Korrosionsbeständige Rohre und Ventile

Funktion: Verbindet verschiedene Geräte zur Kontrolle fester Abfälle, transportiert geothermische Flüssigkeiten und verhindert Korrosion und Leckagen von Flüssigkeiten mit hohen Temperaturen und hohem Mineralisierungsgrad.

Kompatibilitätsüberlegungen: Verwendung von Rohren aus 316L-Edelstahl, Duplexstahl oder Fluorpolymer; Ventile mit keramischen Ventileinsätzen; Dichtungen aus hochtemperatur- und korrosionsbeständigen Materialien.