Creating a hierarchy of fracture network in enhanced geothermal systems (EGS) through innovative hydraulic fracturing stimulation (ETH Grant_Ma)
Il progetto proposto vuole dimostrare che la creazione di una gerarchia di rete di fratture è necessaria per un’efficace stimolazione dei giacimenti geotermici profondi (ossia rocce calde secche). In un apposito esperimento sul campo, forniremo la dimostrazione che il concetto della gerarchia delle fratture si ottiene meglio attraverso un’innovativa fratturazione idraulica (creazione di «arterie» principali) associata al taglio idraulico (sviluppo di numerose «vene») che rendono possibile la creazione della superficie di frattura desiderata per il flusso del fluido e la conduzione del calore in sistemi geotermici artificiali (EGS) di questo tipo. L’esperimento sarà condotto in una massa di roccia granitica ben nota nelle Alpi centrali svizzere, simulando le condizioni geologiche che tipicamente ospitano le rocce calde secche. Illustreremo nel dettaglio in che modo le fratture idrauliche imposte («arterie») trasformano la rete di fratture preesistenti («vene») nel sistema geotermico migliorato, rappresentando un passo significativo verso un’estrazione economica, sostenibile ed efficiente dell’energia geotermica profonda.
Questo progetto è in linea con gli sforzi sul campo dell’ETH di Zurigo e del Centro svizzero di competenza per la ricerca energetica – distribuzione dell’energia (SCCER-SoE) nel quadro dell’iniziativa del laboratorio sotterraneo Bedretto (BUL, Bedretto Underground Laboratory) che intende fornire una struttura per la collaborazione multidisciplinare nel sottosuolo. Nello specifico, il nostro progetto ambisce ad affrontare le seguenti sfide tecniche:
- Le fratture idrauliche passanti possono essere sovrapposte alla rete di fratture preesistenti per formare una gerarchia distintiva in masse di roccia cristallina? (Descrizione sul campo)
- Come si ottimizza la stimolazione idraulica per combinare efficacemente la fratturazione idraulica e il taglio idraulico in maniera da massimizzare il grado di gerarchia delle fratture? (Dimostrazione sul campo)
- In che modo si può valutare efficacemente la gerarchia di fratture create in base alle caratteristiche del giacimento EGS desiderate (superficie di frattura e connettività, distanza di conduzione del calore, distanza di convezione del calore)? (Analisi dei dati)
Queste sfide saranno affrontate attraverso uno studio geomeccanico integrato con un approccio multidisciplinare. Nello specifico, lo studio inizierà con una descrizione sul campo della rete di fratture preesistente, delle caratteristiche della massa di roccia, così come dello stato dello sforzo che prevale al BedrettoLab. Da tale studio emergerà se la fratturazione idraulica è idonea o meno per generare tale gerarchia delle fratture e facilitare la progettazione di stimolazione idraulica su misura. L’esperimento sul campo proseguirà poi in linea con il lavoro sul campo delle attività del BedrettoLab. La «dimostrazione di concetto» sul campo sarà poi valutata mediante un’analisi dettagliata delle prestazioni in loco in relazione con il grado di gerarchia delle fratture e con l’efficienza del giacimento EGS. La progettazione su misura della stimolazione e la valutazione dei requisiti EGS costituiscono qualcosa di mai tentato prima e rappresentano un nuovo paradigma dello sviluppo di sistemi geotermici migliorati.
Istituzione capofila del progetto
ETH Zurich
Contatto del progetto
Finanziamento
ETH Research Grant