Diseño, construcción y pruebas de un sistema air-lift para extracción de fluidos geotérmicos

Abstract

Geothermal energy has had a great development in recent decades, due to the technological development for the exploitation of this resource not only limited to high enthalpy deposits, but also the use of medium and low enthalpy deposits, which are the most abundant resources on the planet. Regarding medium and low enthalpy resources, they have similar characteristics, one of the main ones being the temperature at which they are found, being another characteristic as a whole, their exploitation, which in some cases is not possible by conventional methods, but other techniques are required, because their flow does not flow or is not kept constant. Among the techniques proposed in the literature for the exploitation of a geothermal deposit in an unconventional way, is the implementation of an air-lift system, which, although it has been successfully tested in the oil industry, as well as in bioreactors, the system has little application to geothermal. The air-lift system is widely used in the oil and gas industry, as well as biomass reactors, where air is injected to achieve a biphasic mixture, causing a decrease in density, with which the fluid begins to flow to the surface. In this type of application, the design of both the system and the air injection head has a great impact on the success of the system. The air injection heads are responsible for creating the bubbles within the geothermal well fluid, as well as creating its patterns, shapes and distribution, so the effectiveness of the mixture will make the fluid move.

La energía geotérmica ha tenido un gran desarrollo en las últimas décadas, debido al desarrollo tecnológico para la explotación de este recurso no solamente limitándose a yacimientos de alta entalpía, sino también el aprovechamiento de yacimientos de media y baja entalpía, los cuales son los recursos más abundantes en el planeta. Respecto a los recursos de media y baja entalpía, estos cuentan con características similares, siendo una de las principales, la temperatura a la que se encuentran, siendo otra característica en conjunto, su explotación, que en algunos casos no es posible mediante los métodos convencionales, sino que se requieren otro tipo técnicas, debido a que no fluye o no se mantiene constante su flujo. Dentro de las técnicas que propone la literatura para la explotación de un yacimiento geotérmico de manera no convencional, está la implementación de un sistema air-lift, el cual, si bien se ha probado con éxito en la industria petrolera, así como en bioreactores, el sistema cuenta con poca aplicación a la geotermia. El sistema air-lift es ampliamente utilizado en la industria Petrolera y de gas, además de reactores de biomasa, donde se inyecta aire para lograr una mezcla bifásica, provocando una disminución en la densidad, con lo cual el fluido empieza a fluir hasta la superficie. En este tipo de aplicaciones, el diseño tanto del sistema como del cabezal de inyección de aire tiene una gran incidencia sobre el éxito del mismo. Los cabezales de inyección de aire son los encargados de crear las burbujas dentro del fluido del pozo geotérmico, a la vez de crear sus patrones, formas y distribución, con lo cual la efectividad de la mezcla logrará que el fluido se mueva.