Geothermische Bohrungen optimieren
Die geothermische Energie birgt als abschaltbare erneuerbare Energiequelle (Strom und/oder Wärme) das Potenzial, mit dem Europa die Energie- und Dekarbonisierungsziele erreichen kann. Um dieses Potenzial auszuschöpfen, muss diese unterirdische Energie jedoch effektiv genutzt werden können. Im Falle der Geothermie bedeutet das Bohrungen, was leichter gesagt als getan ist. „Geothermische Bohrungen sind von Natur aus risikoreich, da unvorhersehbare Untergrundbedingungen zu hohen Ausfallzeiten, technischen Schwierigkeiten und erheblichen Kosten führen können, die oft viel höher sind als bei Öl und Gas“, sagt Shahin Jamali, Leiter des Bereichs Monitoring und Künstliche Intelligenz (KI) an der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien(öffnet in neuem Fenster). Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts OptiDrill(öffnet in neuem Fenster) arbeitet Jamali federführend an der Optimierung des geothermischen Bohrverfahrens.
Die zentralen Herausforderungen der geothermischen Bohrung bewältigen
OptiDrill wurde zur Bewältigung kritischer Herausforderungen in der Bohrindustrie ins Leben gerufen. Der Fokus liegt darauf, die operativen Risiken zu reduzieren, Ausfallzeiten zu minimieren und die Gesamtkosten zu senken. „Zu unseren Hauptzielen gehörten die Entwicklung fortschrittlicher Algorithmen für maschinelles Lernen zur Vorhersage und Optimierung von Bohrprozessen in Echtzeit sowie die Bereitstellung robuster Sensortechnologien für Bohrlöcher, die auch unter schwierigen Bedingungen funktionieren“, erklärt Jamali. Im Rahmen des Projekts sollten diese Lösungen auch in ein einziges, umfassendes Beratungssystem integriert werden, um die Entscheidungsfindung und Bohreffizienz in der Industrie zu unterstützen.
Bohren nach Daten für die KI-Algorithmen
Wie in jedem Forschungsprojekt zu neuen Technologien kamen auch bei OptiDrill einige Herausforderungen auf. Dazu gehörten unerwartete Schwierigkeiten beim Zugang zu hochwertigen und standardisierten Bohrdatensätzen, mit denen die KI-Algorithmen trainiert werden können. Außerdem versagten die Sensoren beim ersten Einsatz unter Feldtestbedingungen. „Dank der Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen internationalen Partnern(öffnet in neuem Fenster) des Projekts konnten wir auf alternative Datenquellen zugreifen, widerstandsfähigere Sensortechnologien einsetzen, das Systemdesign verfeinern und die Kontinuität trotz aller auftretenden Störungen gewährleisten“, so Jamali.
Optimierte geothermische Bohrung mit fortschrittlichen KI-Modellen und Sensoren
Als Ergebnis dieser Zusammenarbeit wurden im Rahmen des Projekts mehrere fortschrittliche, KI-basierte Module entwickelt und validiert. Dazu gehörten Modelle zur Optimierung der Eindringgeschwindigkeit, zur Vorhersage der umliegenden Lithologie in Echtzeit und zur Erkennung von Anomalien und potenziellen Bohrproblemen. Mit einem weiteren KI-Modul wird das Verfahren zur Brunnenverbesserung optimiert. Wird damit die Düsenleistung vorhergesagt, kann dies nachweislich zu insgesamt deutlich mehr Bohreffizienz führen. Im Rahmen des Projekts wurde auch die technologische Reife langlebiger Sensortechnologien deutlich vorangebracht, die unter extremsten Bedingungen zuverlässig hochauflösende Daten liefern können. „Diese Innovationen wurden erfolgreich in den Prototyp des OptiDrill-Systems integriert und demonstriert, um das Projektziel einer intelligenten Plattform zur Bohrberatung in Echtzeit vorzustellen“, fügt Jamali hinzu.
