Directional Steel Shot Drilling for High Temperature Geothermal Wells

Aanleiding

Geothermal energy can play a much greater role as a sustainable contribution to the global energy mix. Dit is stated in een recent rapport (2023) van de International Renewable Energy Agency (IRENA) en de International Geothermal Association (IGA). Canopus heeft de ontwikkeling van directional steel shot drilling (DSSD) technologie voor de ontwikkeling van low-cost geothermal reservoirs voortgezet via een HER+ subsidie.

Huidige DSSD-technologie kan horizontaal of met een curve boren tot reservoirtemperaturen van ongeveer 85°C (3000m TVD), beperkt door de operationele drempel van conventionele elektronica. Sinds de succesvolle veldproef is er aanzienlijke marktinteresse voor geavanceerde DSSD-technologie die nauwkeurige aanpassingen van de boortrajecten op grotere diepten mogelijk maakt.

Hogere temperatuuroperaties vereisen geavanceerde technieken, die verschillende functionaliteiten en werkmodi vereisen. Een eenvoudige vervanging van componenten is niet haalbaar. Canopus streeft ernaar om aan deze vraag te voldoen met high-temperature (175°C) DSSD-technologie voor geothermische projecten, waardoor sneller en dieper geboord kan worden in hete reservoirs.

Doelstelling

Het project richt zich op het ontwikkelen van een high-temperature elektronische architectuur en complementaire mechanische constructie om nauwkeurige directionele controle te bereiken.

De nauwkeurige directionele controle zal worden toegepast voor een geavanceerd magnetic ranging systeem dat een nauwkeurige well interceptie op grotere diepte mogelijk maakt. Traditionele magnetic ranging tools vereisen gespecialiseerde apparatuur en wireline runs, en zijn afhankelijk van omslachtige communicatie en data-interpretatie aan de oppervlakte.

Ons nieuwe systeem maakt gebruik van de 6-axis magnetometer die al in het downhole DSSD-gereedschap aanwezig is voor autonome directionele aanpassingen door autonome data-interpretatie als onderdeel van de toollogica. Het systeem heeft het potentieel om opmerkelijke precisie te bereiken om een succesvolle well interceptie te waarborgen.

De hoge precisie wordt gerealiseerd door een combinatie van snelle en nauwkeurige directionele veranderingen, een uniek kenmerk van het DSSD-systeem, en snelle en nauwkeurige updates van de interceptiedoellocatie in een closed-loop downhole procedure. De ware innovatie is het vermogen van het systeem om autonoom doelcoördinaten aan te passen tijdens het boren in combinatie met snelle respons en sturing, waardoor de noodzaak voor wireline runs en oppervlaktecommunicatie wordt geëlimineerd.

Korte omschrijving

Work activities include the development & testing of the downhole electronic system.

1. WP 1&2) Development & manufacturing (Canopus): Design of the architecture for the steering sub and system development. An embodiment of the high-T electronic architecture will be developed as well as the actuator, particle sensors, wiring and the drilling fluid flow passages.
2. WP 3) Testing (TNO RCSG): Testing of the high-T steering sub prototype to deliver the steering action for the operational windows of pressure, flow rate, particle concentration and drill string RPM.
3. WP 4) Development of steering sub interface to steer autonomously to relevant directional target sources (Canopus & TNO RCSG): Relevant directional objectives may come from pre-programmed spatial coordinates, localized magnetic beacons or geological properties.
4. WP 5) Shallow Pilot (Canopus): By drilling two shallow laterals, the steering capability and well intersection of a high-T DSSD-assembly can be tested at low cost while disturbing the electronics with high-T noise.
5. WP 6) Developing next steps and reporting (Canopus): Planning phase for follow-up.

Resultaat

By replacing fossil fuel-based heating solutions, DSSD significantly reduces CO2 emissions.

By extending its capabilities, the DSSD tool will reach deeper resources and a wider range of geothermal plays where the need for multi-lateral structures is even higher to address challenges of low productivity due to low permeability.

Moreover, the capability extension towards deep closed-loop well construction will open a new market for DSSD technology and enable more cost-effective construction of advanced geothermal systems.

This project will deliver advanced 175°C temperature rating DSSD technology allowing for accurate well trajectory adjustments. Additionally, it includes a plan for subsequent development, with the next step being the demonstration of high-temperature DSSD technology in deep field tests.

Following successful tests in shallow wells, companies like Gaia Energy, GreenFire Energy, and Eavor are eager to implement this innovative technology in deeper, more challenging formations, leveraging Canopus' directional drilling capability expertise.