Song, Seo Young;Kim, Bitnarae;Nam, Myung Jin;Lim, Sung Keun
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.18
no.4
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pp.223-231
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2015
Self-potential (SP) is sensitive to groundwater flow and there are many causes to generate SP. Among many mechanisms of SP, pore-fluid flow in porous media can generate potential without any external current source, which is referred to as electrokinetic potential or streaming potential. When calculating SP responses on the surface due to geothermal fluid within an engineered geothermal system (EGS) reservoir, SP anomaly is usually considered to be generated by fluid injection or production within the reservoir. However, SP anomaly can also result from geothermal water fluid within EGS reservoirs experiencing temperature changes between injection and production wells. For more precise simulation of SP responses, we developed an algorithm being able to take account of SP anomalies produced by not only water injection and production but also the fluid of geothermal water, based on three-dimensional finite-element-method employing tetrahedron elements; the developed algorithm can simulate electrical potential responses by both point source and volume source. After verifying the developed algorithm, we assumed a simple geothermal reservoir model and analyzed SP responses caused by geothermal water injection and production. We are going to further analyze SP responses for geothermal water in the presence of water production and injection, considering temperature distribution and geothermal water flow in the following research.
In order to generate electricity from geothermal energy for non-volcanic region, the concept of enhanced geothermal system (EGS) is introduced which forms an artificial reservoir by injecting high pressure fluid to 5 km deep and circulating geothermal fluid through the reservoir. Demonstration studies have been conducted in various countries and regions for determining the feasibility of EGS. In this technical note, experiences, errors, and implications of EGS demonstration projects in UK Rosemanowes and Australia Cooper Basin which have been carried out since 2002 are introduced to be used for the EGS demonstration project in Korea.
While geothermal energy provides the only base-load power among renewable energy sources, its development has been carried out predominantly in volcanic area. EGS (Enhanced Geothermal System) is a ubiquitous technology that can allow the geothermal power generation virtually in any area. This manuscript introduces the current state-of-the-art of EGS development in the world and presents the hydraulic stimulation technology and associated microseismicity which are key technical component in EGS. Finally this paper suggests the key research areas required in Korea for further development of EGS.
This numerical study investigates seismicity and fault slip induced by fluid injection in deep geothermal reservoir with pre-existing fractures and fault. Particle Flow Code 2D is used with additionally implemented hydro-mechanical coupled fluid flow algorithm and acoustic emission moment tensor inversion algorithm. The output of the model includes spatio-temporal evolution of induced seismicity (hypocenter locations and magnitudes) and fault deformation (failure and slip) in relation to fluid pressure distribution. The model is applied to a case of fluid injection with constant rates changing in three steps using different fluid characters, i.e. the viscosity, and different injection locations. In fractured reservoir, spatio-temporal distribution of the induced seismicity differs significantly depending on the viscosity of the fracturing fluid. In a fractured reservoir, injection of low viscosity fluid results in larger volume of induced seismicity cloud as the fluid can migrate easily to the reservoir and cause large number and magnitude of induced seismicity in the post-shut-in period. In a faulted reservoir, fault deformation (co-seismic failure and aseismic slip) can occur by a small perturbation of fracturing fluid (<0.1 MPa) can be induced when the injection location is set close to the fault. The presented numerical model technique can practically be used in geothermal industry to predict the induced seismicity pattern and magnitude distribution resulting from hydraulic stimulation of geothermal reservoirs prior to actual injection operation.
Various experiences on enhanced geothermal system (EGS) has been accumulated from the Soultz project through various scientific experiments and research activities for more than 20 years since it started in the year of 1984 until the 1.5 MW Organic Rankine Cycle (ORC) binary power plant has been built up in Soultz-sous-$\hat{e}$ area, France. They have been applied to Cooper basin in Australia, Landau and Insheim in Germany and so forth. This report summaries the experiences from Soultz in the aspect of artificial reservoir creation, expecting to be helpful for reducing any trial and errors or unnecessary expenses in ongoing Korean EGS project in Pohang area, where the geological features are similar to Soultz area.
The importance of renewable energy has increased continuously due to the energy insecurity and the necessity of reducing carbon dioxide which is causing global climate change. In such a situation, the Pohang Enhanced Geothermal System (EGS) power plant project which is launched in December 2010 shall be a new opportunity for the development of EGS related technologies in Korea. In this paper, the case studies of Fenton Hill project in the USA and Hijiori project in Japan are introduced in order to help a part of the domestic EGS demonstration project. As a result, it could be helpful to minimize the trial and error of the domestic EGS project by acquiring the achievements and limitations of existing EGS projects.
Target generation capacity of geothermal power generation pilot plant project through the Enhanced Geothermal Systems (EGS) with a doublet system down to 5 km depth was estimated. Production and re-injection temperatures of geothermal fluid were assumed $160^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$, respectively, based on reservoir temperature of $180^{\circ}C$ calculated from the geothermal gradient of $33^{\circ}C$ in Pohang area. In this temperature range, 0.11 of thermal efficiency of the binary generation cycle is a practical choice. Assuming flow rates of 40 kg/sec, which is possible in current EGS technology, gross power generation capacity is estimated to reach 1.848 MW. Net generation considering auxiliary power including pumping power for geothermal fluid and condensing (cooling) energy of working fluid can be 1.5 MW.
Polymer flooding for enhancing hydrocarbon production injects into a reservoir polymer solution that is viscous. It is very important to monitor the behavior pattern of the polymer solution in order to evaluate the effectiveness of polymer flooding. To monitor the distribution of polymer solution and thus fluid substitution within the reservoir, we first construct seismic and resistivity rock physics models (RPMs), which are functions of reservoir parameters such as rocks and type of fluid, fluid saturation. For the seismic and resistivity RPMs, responses of seismic and electromagnetic (EM) tomography are numerically simulated as polymer injection, using two dimensional (2D) staggered-grid finite difference elastic modeling and 2.5D finite element EM modeling algorithms, respectively. In constructing RPM for EM tomography, three different reservoir rocks are considered: clean-sand, dispersed shale-sand, and sand-shale lamination rocks. The polymer solution is assumed to have 2 wt% of polymer as normally generated, while water is freshwater or saltwater. Further, neutron logging is also considered to check its sensitivity to polymer flooding. The techniques discussed in the paper are important in monitoring not only hydrocarbon but also geothermal reservoirs.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.8
no.2
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pp.55-60
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2012
In many cases, geothemal wells will not be opened up a geothermal reservoir under such conditions that an extraction of geothermal energy is economically viable without any further measures. Geothermal wells often have to be stimulated, in order to increase productivity. For the non-volcanic area, such as Korea, the hydraulic stimulation is necessary to complete geothermal power plant. The analysis of induced seismic event showed that the thermal resource might have a much wider extent and a much higher generation potential than previously assumed. In order to record compressional and shear waves emitted during fracture stimulation, three-component geophones are placed in a seismometer. The recorded data from one seismometer is the convolution of the source magnitude, the transmission media, and the sensitivity of the instrument.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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