深层地热是来自地球深处的可再生能源,具有高效环保、安全稳定,且不受季节、气候制约的特点。我国深层地热资源丰富,分布广泛。超热岩(SHR)是温度高于400℃的干热岩,能量密度高,单井发电能力是200℃时10倍。
新奥正在探索超热岩发电技术以及与深层地热开发相关的低成本能量束钻井、高温压裂建库等颠覆性技术,并将其作为未来无碳能源体系的重要板块。
22019年10月,河北省科学技术厅发布了《关于2019年新建省级技术创新中心的通知》(冀科平函【2019】34号),同意将依托能源研究院申报的“河北省深层地热技术创新中心”项目纳入省级科技研发平台建设计划。
“河北省深层地热技术创新中心”旨在研发深层地热关键技术,解决高温超硬花岗岩开发存在的钻井成本高、压裂建储连通难等技术难题,同时探索以企业为主体、政府与研究机构共同参与的创新模式,促进深层地热技术研发、工业示范与推广应用。
按照相关规定,“河北省深层地热技术创新中心”建设期为两年,验收通过后正式挂牌运行,纳入省级技术创新中心序列管理。能源研究院将根据有关规定和建设实施方案,落实各项建设内容及人、财、物等保障措施,确保完成各项建设任务,通过关键技术研发突破,推动我省及我国深层地热技术水平的整体提升。
新奥目前已组建了40余人的深层地热专业研发团队,由海外高层次专家、新奥能源研究院院长陈培培博士领衔开展科研攻关,在实地调研汲取全球同业经验的基础上,构建了贯通“勘探-钻井-压裂建库-生产运行-地面工程”的全流程技术路线,建成了行业领先水平的能量钻井实验室、真三轴岩石压裂实验室。
新奥科技团队自主研发了50kW水蒸汽等离子炬样机。该装置借助等离子态高温能量,可以在深层地热探采过程中实现高效破硬岩钻井,目前国内还没有能够稳定运行的同类装置。其在运行稳定性、功率范围、电极寿命等方面都处于国内领先水平。 团队已成功开发了四种不同功能特点的等离子炬,目前正在开展机理研究、高温钻井、井下综合作业和危废处理等领域的应用探索。实验室设有多场景测试平台,可以开展地上和水下破岩实验测试,同时运用数字模拟技术,验证分析实验结果。
秉持无碳初心,强化使命担当 集成创新突破,创造客户价值
—— 新奥深层地热技术产业化的指导思想
新奥能源研究院在过去近20 年的创新研发过程中,基于国家重点实验室、国际科技合作基地等研发平台,通过实施国际化人才战略,在煤的清洁气化、系统能效泛能网等1.0 低碳能源技术领域取得了重大突破。并于2017 年正式开启2.0 无碳能源技术研发,其中深层地热技术与国家双碳目标的早日实现密不可分。
地球深部地热能源,具有资源量大、稳定且连续可再生的特点,其开发需要在地下深至一万米,高达400℃的储层建造高效的热交换系统即增强型地热系统(EGS)。采用传统的钻井、压裂技术建造EGS,存在费用高、流量低的难题,需要颠覆性的钻井与压裂技术来实现深层地热的规模、高效、经济开采利用。
新奥聚焦深层地热商业化技术突破与集成创新。在增强型地热系统(EGS)的基础上,创新性提出建设超临界CO2增强型地热系统(EGCS),采用CO2进行压裂、循环取热、发电的同时实现CO2地质封存,将深层地热“零碳”开发升级为“零碳+负碳”的资源化开发利用。未来,深层地热将全天候提供绿电、蒸汽、制冷、供暖等能源供应,强力支撑新奥泛能板块业务,实现因地制宜、按需供能。新奥深层地热技术以客户的经济、零碳排放需求为己任,致力于颠覆性创新和系统集成创新,并将如下原则作为研发的指导思想:
原则一:解决卡脖子难题,实现颠覆性突破。深层地热属于非常规可再生能源,其规模化经济性开发,需要颠覆性的技术;新奥深层地热聚焦深部高温超硬岩钻井技术突破、高温高强度致密岩石的人工储层构建等卡脖子难题,开展先进钻井与压裂建库技术研究,突破钻井周期长、取热流量低的制约,实现深层地热能源的商业化开发;新奥将持续建设多学科融合的科研平台,创新驱动,锐意进取,引领深层地热前沿领域的研究。
原则二:开放合作中集成,互补互利中共赢。新奥深层地热研究秉持“人有我用、人无我创”的科研理念,以开放合作的态度,从客户需求与价值出发,以价值创造为链接,打造跨专业、跨领域的技术生态圈,通过生态圈合作获得研发资源,快速迭代形成核心技术;新奥深层地热团队将与国内外能源企业同行和科研机构合作创新,加速深层地热技术突破,落地深地工程实施,释放深层地热潜能,共同见证中国深层地热能源产业的崛起。
原则三: 落地工程化方案,实现客户端价值。深层地热技术作为新奥无碳能源体系的重要板块,其应用成本是为客户创造价值的最重要目标。基于新奥的泛能理念和泛能网技术,以及新奥在全国21 个省份250多座城市的清洁能源服务产业实践,围绕客户需求,充分发挥深层地热稳定、全天候的特色,因地制宜的提出基于深层地热的能源供应方案。按“立足全国地热、聚焦优质甜点”选址并实施重大工程,开展颠覆性技术矿场验证,打通并掌握全流程、可复制的深层地热技术,向深层稳步推进,实现提供清洁的可再生能源无地域限制,强力支撑集团能源板块业务大发展,助力我国“3060”两碳目标的早日实现。
新奥坚持用前瞻性技术突破和实践,探索未来能源和产业结构升级,通过协同创新和技术集成,早日实现深层地热商业开发,为客户提供稳定可再生能源,为国家可持续发展做出新奥贡献。