Les impuretés solides, l'eau des puits géothermiques et le fluide de forage peuvent être purifiés et stabilisés, et leur fonctionnement efficace au sein du système de forage peut être assuré par l'utilisation d'un équipement de contrôle des solides dans les systèmes géothermiques. Cet équipement permet également d'adapter les fluides aux caractéristiques particulières de l'environnement géothermique.

HL Solids Control relève les défis uniques du développement géothermique. Il s'agit notamment de températures élevées, d'une forte minéralisation et d'une composition complexe de la boue.

Il utilise une conception modulaire, une technologie de séparation précise et des améliorations de processus respectueuses de l'environnement. Cela lui permet de séparer et de recycler les déblais rocheux, les particules solides et les impuretés nocives de la boue de forage géothermique.

Cette approche permet d'atteindre plusieurs objectifs simultanément : elle garantit la sécurité du forage, améliore l'efficacité de l'extraction géothermique et réduit l'impact sur l'environnement. Enfin, elle permet un contrôle stable et fiable des solides pour la construction de centrales géothermiques, le chauffage géothermique et les projets d'exploration géothermique.

Équipement de contrôle des solides pour les systèmes géothermiques

1. Shale Shaker:

1. Fonction principale

Séparer les grosses particules (débris de roche et sable) d'un diamètre de $\geq 74\mu\text{m}$ (micromètres) du fluide de forage (boue).

Empêche le colmatage des équipements de contrôle des solides situés en aval.

2. Résistance aux températures élevées et à la corrosion

Matériaux : Utilise des matériaux résistants aux hautes températures, comme l'acier inoxydable 316L pour les cadres de tamis et les tamis revêtus de céramique.

Objectif : Ce modèle résiste aux températures élevées et à la corrosion typiques des fluides de forage géothermiques.

3. Protection du moteur

Moteur vibrant : Nécessite un indice de protection contre les hautes températures (IP65 ou supérieur).

Objectif : ce classement permet d'éviter les pannes de moteur dues aux températures élevées du fluide de forage.

4. Efficacité de la séparation et résistance à l'usure

Conception du crible : Comprend un “crible à double couche” optionnel avec un crible grossier supérieur et un crible fin inférieur.

Avantage : cette structure améliore l'efficacité de la séparation des particules grossières. Les déblais géothermiques contenant souvent des minéraux durs, le matériau du crible doit être très résistant à l'usure.

2. Désableur/désiltreur

Désableur : Il sépare les particules de sable d'un diamètre de 15 à 74 µm (courantes dans les fluides géothermiques, comme le sable quartzeux et le feldspath).

Désiltre : Séparation des particules de boue et des colloïdes d'un diamètre de 2 à 15 µm (minéraux argileux et produits de corrosion dans les fluides de forage géothermiques).

L'hydrocyclone utilise un revêtement en polyuréthane ou en céramique, qui est résistant à l'usure et à la corrosion, et qui peut supporter le décapage de fluides à forte minéralisation ;

L'entrée d'alimentation et la sortie d'écoulement nécessitent une conception d'étanchéité résistante aux hautes températures afin d'éviter les fuites de fluides à haute température ;

Les opérateurs peuvent l'intégrer à un shale shaker (créant ainsi une “machine intégrée d'élimination du sable et de la boue”), réduisant ainsi l'espace au sol nécessaire sur les plates-formes de forage géothermique généralement limitées en espace.

3. Centrifugeuse

Fonction

La centrifugeuse sépare les particules ultrafines (diamètre $<2\mu\text{m}$). Ces particules comprennent des colloïdes, de l'argile et des résidus chimiques. Cela permet de stabiliser la viscosité et la densité du fluide de forage. Il empêche également l'entartrage des tuyaux de puits géothermiques.

Conception

Il utilise un engrenage différentiel à haute température. L'unité est également équipée d'un système de refroidissement. La paroi intérieure du tambour est recouverte d'un revêtement céramique résistant à l'usure. Cela permet d'éviter l'usure due aux particules minérales de haute dureté. Pour les fluides à haute viscosité, une centrifugeuse à haute vitesse et à fréquence variable est utilisée. Sa vitesse peut être réglée en fonction des caractéristiques du fluide.

4. Dégazeur sous vide

Élimine les gaz dissous (tels que le méthane, le dioxyde de carbone et le sulfure) des fluides géothermiques, empêchant ainsi l“”intrusion de gaz" qui pourrait entraîner une défaillance des performances du fluide de forage, et prévenant également les risques pour la sécurité causés par des fuites de gaz nocives.

Le réservoir à vide est construit en acier inoxydable résistant aux hautes températures, et les joints utilisent des matériaux résistants à la corrosion et aux hautes températures, comme le caoutchouc fluoré.

Équipé d'un dispositif de surveillance et de liaison des gaz (tel qu'un capteur de sulfure d'hydrogène), il s'éteint automatiquement et s'aère lorsque les niveaux dépassent les limites.

Efficacité de dégazage >95%, adaptée aux caractéristiques de solubilité des gaz des fluides géothermiques.

5. Nettoyeur de fluide de forage (purification intégrée)

Un dispositif intégré combinant un shale shaker, un dessableur, un désiltre et une petite centrifugeuse, permettant une purification en trois étapes (grossier-moyen-fin), adapté aux exigences d'un fonctionnement continu sur les sites de forage géothermique.

L'ensemble du cadre est traité avec un revêtement anticorrosion, et la tuyauterie utilise des tubes en acier inoxydable sans soudure.

Équipé d'un système intelligent de contrôle du niveau de liquide, il s'adapte aux scénarios présentant d'importantes fluctuations du débit du fluide de forage géothermique.

Les équipements auxiliaires suivants peuvent être sélectionnés en fonction des conditions du site :

6. Pompe à cisaillement/Mélangeur de fluide de forage

Fonction

Cet équipement mélange des additifs pour les fluides de forage géothermiques. Il s'agit notamment de stabilisateurs à haute température, d'inhibiteurs de corrosion et de réducteurs de filtration. Il assure une dispersion uniforme. Cela permet d'améliorer la résistance à la corrosion et aux températures élevées du fluide.

Conception

Le corps de la pompe est constitué d'un alliage résistant aux hautes températures. La roue gère les fluides à haute viscosité. Le taux de cisaillement requis est ≥10000s-¹.

7. Réservoir de stockage/circulation de fluide géothermique

Stocke le fluide de forage purifié ou l'eau de puits géothermique, assurant une circulation continue du système et la décantation des impuretés fines résiduelles.

Le corps du réservoir est en acier inoxydable ou en acier au carbone avec un revêtement anticorrosion, avec une résistance aux hautes températures ≥150℃ ;

Équipé d'une couche d'isolation (pour les projets géothermiques dans les zones à basse température) afin d'éviter le refroidissement et la cristallisation du fluide ;

Dispositif d'agitation intégré (moteur à fréquence variable) pour empêcher les particules minérales de se déposer et de former du tartre.

8. Équipement de traitement des déchets solides

Sécheur : Déshydrate et sèche les fragments de roche séparés par les cribles vibrants et les dessableurs (teneur en humidité ≤15%) pour faciliter le transport et l'élimination dans le respect de l'environnement (les fragments de roche géothermique peuvent contenir une forte teneur en sel et en minéraux, ce qui nécessite une réduction de la pollution de l'environnement) ;

Filtre-presse à boues : Déshydrate les boues ultrafines séparées par des centrifugeuses pour former des gâteaux de boue, réduisant ainsi les coûts de transport des déchets solides et respectant les normes d'émissions environnementales.

9. Tuyaux et vannes résistant à la corrosion

Fonction : Connecte divers équipements de contrôle des déchets solides, transporte des fluides géothermiques et empêche la corrosion et les fuites de fluides à haute température et à forte minéralisation.

Considérations de compatibilité : Utilise des tuyaux revêtus d'acier inoxydable 316L, d'acier duplex ou de fluoropolymère ; les soupapes utilisent des noyaux de soupape en céramique ; les joints sont fabriqués dans des matériaux résistant aux températures élevées et à la corrosion.