A successful large-scale geothermal solution in Sweden

Beginning in 2010, the Swedish / Icelandic Company Alvarr Sverige AB together with the Department of Engineering Geology at Lund University has been actively engaged in the stimulation and reparing of the geothermal wells in Lund Sweden. The 30 year old wells were after all in a surprisingly good condition and after the rehabilitation work the wells will be as good as new. The work we are about to finish can be split into three phases.

The Geothermal Heat pump plant
The Geothermal Heat pump plant is fed from 4 production wells and the subcooled liquid is returned into 5 injection wells. The low temp wells provide the Heat Pump with 25 MW of input power.

Phase 1. Cleaning and stimulating the well screen and its surrounding gravel pack. Hydro-jetting was used as a well development method and carried out with Alvarr´s home made Coil Tubing equipment and high pressure pumps. During the decades some scaling had accumulated on the inside of the wire wrapped Johnson screen and in addition the gravel pack had been partly clogged by fines. Most of the wells required periodic air-lifting for removing the fine particles that entered the well during the jetting operation. The well development resulted in a greatly improved pressure vs flow characteristics, in one case the specific injection capacity increased from 37 m3/(h bar) to 199 m3/(h bar).

CT at work in Lund
Working on well Hä-2 in the western part of Lund. The CT reel and the injector are powered from the excavator hydraulics.

Phase 2. Removing scaling and reparing a part of the 339,7 mm production casing due to damages around the pump level. Having considered some alternatives regarding sealing off the approximately 10 m long damage zone, it was finally concluded to weld a rubber coated steel pipe sections to a 12 m long steel pipe. After installation of this “bridge tubing” the top and bottom sections were expanded against the casing wall by a special casing expander, we designed and built for this job.

The rubber coated piece is a 273,16 x 6,3 mm wall
Some tests were carried out before expanding the bridge tubing down-hole. The rubber coated piece is a 273,16 x 6,3 mm wall.

Phase 3. The fishing of a circular stainless steel plate from one of the production wells accidentally got lost from the bottom of a submersible pump motor. A real challange, as the plate was sitting like tailor made on top of the Johnson screen at 586 m depth. 11 m of debris and metal flakes had to be removed before the plate was accessable, but the risk of pushing the plate into the Johnson screen had to be avoided during the debris removal.

It would take another article to go into all the details as how we got all this sorted out, the plate was however caught in the end and pulled out of the well.

Not so fancy fishing tackle but it worked
Not so fancy fishing tackle but it worked on first attempt after the plate was accessable.

The Geothermal Heat Pump Plant in Lund is a solid example of a successful large-scale geothermal solution taking advantage of low-temperature geoenergy existing all around the world. At present times, when clean and renewable energy is a major issue, we encourage people elsewhere in the world to get acquainted with the enviromentally friendly and proven Geo-solution in Lund.

Fridfinnur K. Danielsson
www.alvarr.is
alvarr@alvarr.is

Jan-Erik Rosberg
www.tg.lth.se
jan-erik.rosberg@tg.lth.se

 

A successful large-scale geothermal solution in Sweden

Vel heppnuð borholuviðgerð fyrir orkuveituna í Lundi

Fjarvarmaveitan í Lundi hvílir að umtalsverðum hluta á 2 x 18 MW varmadælum sem sækja orkuna í 4 borholur. Holurnar voru boraðar á sínum tíma í þykkan setlagabunka á svæði sem heitir Värpinge í vesturjaðri Lundar. Hver hola gefur um 110 l/sek af volgum vökva, en varmadælurnar vinna orkuna úr þessum vökva og skila honum aftur nokkru kaldari niður í jarðlögin í u.þ.b. 3 km fjarlægð frá vinnslusvæðinu. Hver hola framleiðir með þessum hætti rúmlega 7 MW sem að viðbættu pressuafli verða að 9 MW í formi varmaafls út úr varmadælunni.

Þetta kerfi er búið að mala gull síðan það var tekið í notkun um miðjan áttunda áratuginn, en á síðustu árum virðist efnainnihald vökvans í einni holunni hafa verið að breytast og vökvinn jafnframt að kólna. Orkuveitan í Lundi leitaði til Leifs Bjelm og hans manna innan deildarinnar Teknisk Geologi við LTH (Lunds Tekniska Högskola) um skýringar, en sú deild er vel í stakk búinn til hvers kynns rannsókna og ráðgjafar á þessu sviði.

Eftir nokkra eftirgrennslan og mælingar TG manna kom í ljós að stórt gat hafði myndast á fóðringu sem nær frá yfirborði og niður á um 600 m dýpi, og inn um þetta gat fossaði ferskvatn úr efri jarðlögum holunnar.

Við svo búið mátti ekki standa; gatinu varð að loka til að hindra blöndun ferskvatns við djúpvatnið og tryggja stöðugleika holuveggjana þar sem gatið hafði myndast. Var nú leitað í smiðju Friðfinns K. Daníelssonar verkfræðings um lausn á verkefninu, en fyrsta hugmyndin að steypa í skemmda kaflann og bora út á ný var fljótlega slegin af.

Holan hreinsuð
Holan hreinsuð fyrir niðursetningu viðgerðarörsins. Sumar og sól á Skáni og 34°C hiti.

Að tillögu Friðfinns varð sú leið fyrir valinu að koma 14,4 m löngu stálröri fyrir innan í borholufóðringunni og brúa yfir skemmdina með því móti. Gúmmísteypa Þ. Lárussonar var fengin til að steypa gúmmíþéttingar á rörendana og Daníel Sigurðsson hjá EngDesign hannaði vökvatjakk sem notaður var til að þenja rörendana út í fóðringuna. Vélsmiðjan Héðinn smíðaði búnaðinn fyrir okkur og var allur pakkinn sendur utan í byrjun júlí í sumar.

Niðursetning viðgerðarörisins undirbúin
Niðursetning viðgerðarörisins undirbúin.

Áður en ráðist var í smíðina leituðum við sambærilegra lausna þ.e. að þenja út svart stálrör en fundum ekki. Hins vegar fannst í Ástralíu búnaður og verkþekking til að þenja út þunnveggja rör úr ryðfríu, en sú aðferð var fljótlega lögð til hliðar. Við þurftum að brúa um 11 m kafla sem við vildum ná í einni lengju (án samskeyta), en auk þess komu upp styrkleikasjónarmið sem ryðfría rörið stóðst ekki.

Viðgerðarörið komið á sinn stað
Viðgerðarörið komið á sinn stað og útþenslu þess að ljúka. Friðfinnur og Ingvar Karlsson fylgjast náið með.

Ánægjulegt er frá því að segja að verkefnið tókst eins og best varð á kosið. Innra rörið sem var um 300 mm í þvermál komst vandkvæðalaust á sinn stað innan í fóðringunni þrátt fyrir takmarkað pláss, en minnsta innanmál borholufóðringarinnar var aðeins 315 mm. Vel gekk að þenja rörendana út og reyndist búnaður okkar Daníels með miklum ágætum, en okkur er ekki kunnugt um að sú aðferð sem við beittum hafi áður verið notuð.

 

Vel heppnuð borholuviðgerð fyrir orkuveituna í Lundi

Väl lyckat samarbete med Drillcon AB

Anders Pettersson t.v och Jan Arvid Pettersson t.h vid borrning av tredje hålet.
På bilden syns två erfarna anställda av Drillcon, Anders Pettersson t.v och Jan Arvid Pettersson t.h vid borrning av tredje hålet.

Borrningarna i Valfjordstunneln går väldigt bra. Dem två första hålen längst ner i tunneln är färdigborrade, men nu har vi flyttat upp till första nischen från botten norrut.

Detta är det tredje samarbetsprojektet mellan Alvarr ehf och Drillcon AB. Det första samarbetetsjobbet var i Arnarfirði och Dyrafirði 2006,och det andra var undersöknings borrningar för tunnelprojektet Sundabraut 2007.

På en liten men krävande marknad är samarbetet mellan goda grannar en lyckad lösning. Drillcon är ett stort borrföretag som specialicerat sig på diamantborrning och har haft projekt även utanför skandinavien.

 

Väl lyckat samarbete med Drillcon AB