Las impurezas sólidas, el agua de pozo geotérmico y el fluido de perforación pueden purificarse y estabilizarse, y su funcionamiento eficaz dentro del sistema de perforación puede garantizarse mediante el uso de equipos de control de sólidos en sistemas geotérmicos. Este equipo también ayuda a adaptar los fluidos a las características especiales del entorno geotérmico.
HL Solids Control afronta los retos únicos del desarrollo geotérmico. Estos incluyen alta temperatura, alta mineralización y una composición compleja del lodo.
Utiliza un diseño modular, una tecnología de separación precisa y mejoras del proceso respetuosas con el medio ambiente. Esto le permite separar y reciclar los recortes de roca, las partículas sólidas y las impurezas nocivas del lodo de perforación geotérmica.
Este enfoque logra varios objetivos simultáneamente: garantiza la seguridad de la perforación, mejora la eficacia de la extracción geotérmica y reduce el impacto medioambiental. En última instancia, proporciona un soporte de control de sólidos estable y fiable para la construcción de centrales geotérmicas, la calefacción geotérmica y los proyectos de exploración geotérmica.
Equipos de control de sólidos para sistemas geotérmicos
1. Zaranda vibratoria:
1. Función principal
Separa las partículas grandes (recortes de roca y arena) con un diámetro $\geq 74\mu\text{m}$ (micrómetros) del fluido de perforación (lodo).
Evita la obstrucción de los equipos posteriores de control de sólidos.
2. Resistencia a altas temperaturas y a la corrosión
Materiales: Utiliza Materiales Resistentes a Altas Temperaturas como el acero inoxidable 316L para los marcos de las mallas y mallas recubiertas de cerámica.
Finalidad: Este diseño resiste las altas temperaturas y la corrosión típicas de los fluidos de perforación geotérmica.
3. Protección del motor
Motor vibratorio: Requiere un grado de protección contra altas temperaturas (IP65 o superior).
Finalidad: Esta clasificación evita el fallo del motor causado por las altas temperaturas del fluido de perforación.
4. Eficacia de separación y resistencia al desgaste
Diseño de la criba: Presenta un “diseño de criba de doble capa” opcional con una criba gruesa superior y una criba fina inferior.
Ventaja: Esta estructura mejora la eficacia de la separación de partículas gruesas. Dado que los recortes geotérmicos suelen contener minerales duros, el propio material de la criba debe ser muy resistente al desgaste.
2. Desarenador/Desfiltrador
Desarenador: Separa partículas de arena con un diámetro de 15-74µm (comunes en fluidos geotérmicos como arena de cuarzo y feldespato).
Desfiltro: Separa las partículas de lodo y coloides con un diámetro de 2-15µm (minerales de arcilla y productos de corrosión en fluidos de perforación geotérmicos).
El hidrociclón utiliza un revestimiento de poliuretano o cerámica, que es resistente al desgaste y a la corrosión, y puede soportar la abrasión de fluidos de alta mineralización;
La entrada de alimentación y la salida de subflujo requieren un diseño de sellado resistente a altas temperaturas para evitar fugas de fluidos a alta temperatura;
Los operadores pueden integrarla con una zaranda vibratoria (creando una “máquina integrada de eliminación de arena y lodo”), reduciendo así el espacio necesario en las plataformas de perforación geotérmica, que suelen tener limitaciones de espacio.
3. Centrifugadora
Función
La centrifugadora separa partículas ultrafinas (diámetro $<2\mu\text{m}$). Estas partículas incluyen coloides, arcilla y residuos químicos. Esto estabiliza la viscosidad y la densidad del fluido de perforación. También evita la formación de incrustaciones en las tuberías de los pozos geotérmicos.
Diseño
Utiliza un engranaje diferencial de alta temperatura. También está equipado con un sistema de refrigeración. La pared interior del tambor tiene un revestimiento cerámico resistente al desgaste. Esto evita el desgaste por partículas minerales de gran dureza. Para fluidos de alta viscosidad, se utiliza una centrifugadora de frecuencia variable de alta velocidad. Su velocidad puede ajustarse en función de las características del fluido.
4. Desgasificador al vacío
Elimina los gases disueltos (como el metano, el dióxido de carbono y el sulfuro) de los fluidos geotérmicos, evitando la “intrusión de gas” que podría provocar fallos en el rendimiento del fluido de perforación, y previniendo también los riesgos de seguridad causados por fugas de gases nocivos.
El depósito de vacío está fabricado en acero inoxidable resistente a altas temperaturas, y las juntas utilizan materiales resistentes a la corrosión y a las altas temperaturas, como el caucho fluorado.
Equipado con un dispositivo de control y enlace de gases (como un sensor de sulfuro de hidrógeno), se apaga y ventila automáticamente cuando los niveles superan los límites.
Eficacia de desgasificación >95%, adecuada para las características de alta solubilidad del gas de los fluidos geotérmicos.
5. Limpiador de fluidos de perforación (depuración integrada)
Dispositivo integrado que combina una zaranda vibratoria, un desarenador, un desfiltrador y una pequeña centrifugadora, consiguiendo una purificación en tres etapas (gruesa-media-fina), adecuada para los requisitos de funcionamiento continuo en los emplazamientos de perforación geotérmica.
Todo el armazón está tratado con un revestimiento anticorrosión, y las tuberías utilizan tubos de acero inoxidable sin soldadura.
Equipado con un sistema inteligente de control del nivel de líquido, adaptable a escenarios con grandes fluctuaciones en el caudal de fluido de perforación geotérmica.
A continuación se indican los equipos auxiliares, que pueden seleccionarse en función de las condiciones de la obra:
6. Bomba de cizallamiento/Mezclador de fluidos de perforación
Función
Este equipo mezcla aditivos para fluidos de perforación geotérmica. Estos incluyen estabilizadores de alta temperatura, inhibidores de corrosión y reductores de filtración. Garantiza una dispersión uniforme. Esto mejora la resistencia del fluido a las altas temperaturas y a la corrosión.
Diseño
El cuerpo de la bomba utiliza una aleación resistente a altas temperaturas. El impulsor maneja fluidos de alta viscosidad. La velocidad de cizallamiento requerida es ≥10000s-¹.
7. Tanque de almacenamiento/circulación de fluido geotérmico
Almacena el fluido de perforación purificado o el agua de pozo geotérmico, garantizando la circulación continua del sistema y sedimentando las impurezas finas residuales.
El cuerpo del depósito es de acero inoxidable o acero al carbono con revestimiento anticorrosión, con una resistencia a altas temperaturas ≥150℃;
Equipado con una capa aislante (para proyectos geotérmicos en zonas de baja temperatura) para evitar el enfriamiento y la cristalización del fluido;
Dispositivo de agitación incorporado (motor de frecuencia variable) para evitar que las partículas minerales se sedimenten y formen incrustaciones.
8. Equipos de tratamiento de residuos sólidos
Secadora: Deshidrata y seca los fragmentos de roca separados por cribas vibratorias y desarenadores (contenido de humedad ≤15%) para facilitar su transporte y eliminación respetuosa con el medio ambiente (los fragmentos de roca geotérmica pueden contener mucha sal y alto contenido mineral, lo que requiere reducir la contaminación ambiental);
Filtro prensa de lodos: Deshidrata los lodos ultrafinos separados por centrifugadoras para formar tortas de lodos, reduciendo los costes de transporte de residuos sólidos y cumpliendo las normas de emisiones medioambientales.
9. Tuberías y válvulas resistentes a la corrosión
Función: Conecta diversos equipos de control de residuos sólidos, transporta fluidos geotérmicos y evita la corrosión y las fugas de fluidos de alta temperatura y mineralización.
Consideraciones de compatibilidad: Utiliza tubos de acero inoxidable 316L, acero dúplex o revestidos de fluoropolímero; las válvulas utilizan núcleos de válvula cerámicos; las juntas están fabricadas con materiales resistentes a altas temperaturas y a la corrosión.
