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如何從油井中提取地熱能?

2020-05-06 15:01  來源:地熱能資訊   瀏覽:  

目前,歐盟正在支持大量不同的研究項目,其中包括多站點EGS示范項目——MEET項目,該項目的理念是利用EGS電廠的低溫流體和油井,來示范在更廣闊的地區(qū)不同的地質(zhì)條件下(結(jié)晶型、沉積型、變質(zhì)型、火山型),低成本、小規(guī)模的電力和熱力生產(chǎn)。

MEET將提供下一個目的站點的實施路線圖,在那里演示EGS解決方案在不久的將來,是可以被復制用于電力和熱力生產(chǎn)的。MEET項目的主要目標是:收集不同地質(zhì)條件下EGS電力及熱力生產(chǎn)的相關(guān)情況;增加現(xiàn)有電廠的熱力生產(chǎn),將油井轉(zhuǎn)化為地熱生產(chǎn)井;利用智能移動有機朗肯循環(huán)(ORC)裝置增強低溫(60~90℃)熱-電轉(zhuǎn)換;通過促進EGS電力和/或熱力廠的推廣來實現(xiàn)技術(shù)的推廣復制。

通常地熱開發(fā)需要鉆井,而這些鉆井因其高風險性而被認為是昂貴的。從這個角度看,如果可以利用來自油氣行業(yè)現(xiàn)成的鉆井,則有助于在世界范圍內(nèi)促進地熱能的利用。利用油井生產(chǎn)地熱能有兩種可能:一是可以將油井轉(zhuǎn)用于地熱生產(chǎn);二是可以油、熱聯(lián)產(chǎn)。不論哪種情況,重復利用現(xiàn)有的油井,避免新鉆井的昂貴成本,也意味著社會對地面設(shè)施更好的接受度。

有數(shù)以百計的陸上油井因其不再能夠生產(chǎn)出足夠的石油,變得不再經(jīng)濟而停產(chǎn),但它們?nèi)匀豢梢陨a(chǎn)大量的水。與其永久放棄,不如考慮一下利用它們的地熱潛力,只要滿足以下幾個條件:

首先,附近一定要有供暖需求。與石油不同,熱能因其需要昂貴的隔熱管線而不宜遠距離輸送。

其次,熱源在溫度和流量方面必須足夠高才能滿足需求。平均梯度達到30℃/km、2~3 km深的井具有足夠的潛力。流量取決于地質(zhì),但可以通過連接新的區(qū)域來加強。理想的情況下,井應該足以噴發(fā),否則井下抽水將需要消耗大量的能量,從而降低了系統(tǒng)的整體能效比。即使對油井來說,地熱能的可持續(xù)利用也意味著地熱能的生產(chǎn)和利用要造福子孫后代和環(huán)境。

第三,井孔條件必須足夠好。套管和水泥的狀況隨著時間的推移會損壞,可能需要昂貴的修復費用。

通常情況下,在油井的使用壽命內(nèi),石油產(chǎn)量會下降,而水會增加。深部儲層的水達到地表時的溫度可達90℃以上。這些熱水通常被回灌到儲層中,以提高產(chǎn)量和維持壓力。這意味著水的熱量被浪費了。我們可以選擇在回灌之前先提取出熱量,用于直接供暖或發(fā)電。

在MEET項目中,Vermilion能源公司和Enogia公司將把有機朗肯渦輪機連接到油井來證明發(fā)電的可行性。Enogia公司總部設(shè)在馬賽,專門生產(chǎn)適用于低溫應用的渦輪機。Vermilion公司是法國的一家石油生產(chǎn)商,在巴黎人盆地和阿基坦盆地開采了幾百口井。他們對油井進行了清查,以評估其熱資源。

Vermilion能源公司已經(jīng)參與了一些地熱項目。法國南部Arcachon的Les Portes du Pyla生態(tài)社區(qū)正在使用80%的地熱能和20%的甲烷來滿足能源需求。地熱能就來自于Vermilion能源公司的石油生產(chǎn)井。這口井的出水溫度在70℃左右。

在 Arcachon地區(qū),Vermilion公司已經(jīng)證明,一所高中利用其油井聯(lián)合生產(chǎn)的地熱能代替了天然氣供暖。在減少溫室氣體排放的同時,地熱可以滿足學校近90%的供暖需求。

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