重新利用石油和天然气基础设施：北海的地热革命？

Josiah02 · 发表于 2024-10-8 16:35:15

在我们应对能源转型的复杂形势时，一个常常被忽视的来源正在出现一个有希望的解决方案：我们现有的石油和天然气基础设施。虽然摆脱化石燃料的必要性显而易见，但前进的道路必须既可行又可持续——从技术、经济和环境角度来看。
在赫瑞瓦特大学的“净零及更高目标”全球研究所 iNetz+，我们正在探索如何将油气井重新用于地热能，这对苏格兰乃至世界可再生能源的未来至关重要。
北海的地热潜力
北海长期以来以石油和天然气储量而闻名，这里还蕴藏着另一种宝贵资源——热能。地热能是一种几乎取之不尽的可再生资源，自 20 世纪初以来一直用于全球发电。现在，当我们考虑退役石油和天然气井时，我们有一个前所未有的机会来利用这种清洁能源。
将现有基础设施重新用于地热能具有诸多优势。这是一种经济有效的方法，可以避免钻探新井对环境的影响和大量费用。经过数十年的开采，人们对这些储层有了充分的了解，大大降低了钻探新井可能失败的风险——这是保证此类项目经济可行性的重要因素。
这一战略可以延长现有资产的使用寿命，并为现有的熟练劳动力提供新的机会，从而简化向可再生能源未来的过渡。
从碳氢化合物到热能
从碳氢化合物开采到地热能生产的转变涉及多种创新方法。开环系统直接生产热地层水用于地热能。这种方法已在世界各地成功测试，包括美国、中国或哥伦比亚。在石油和天然气生产的后期，当采出液中的水含量增加时，这些盐水中的能量可以越来越多地用于地热发电。
闭环系统提供了另一种有希望的途径。在这种方法中，流体在封闭的回路中循环通过单个井，吸收周围岩石的热量。虽然这种方法可以防止矿物结垢等问题，但它的热交换能力可能有限。然而，从全球来看，使用类似于非常规天然气生产中使用的长水平井等创新可以显著增加井和工作流体之间的接触面积，从而提高效率。
当天然流体流动不足时，可以采用增强型地热系统 (EGS)。该技术利用水力压裂技术开辟通往离井较远的地热流体的通道，有可能在更深的深度获得更高的温度。EGS 在支持开环和闭环完井方面特别有用，扩大了地热能开采的潜力。
挑战与机遇
虽然潜力巨大，但将石油和天然气基础设施重新用于地热能源并非没有挑战。现行法规只允许在停止碳氢化合物生产和废弃油井之间留出很短的时间。我们需要与政策制定者合作，制定一个促进这一转变的监管框架，解决对潜在危害和泄漏的担忧，同时促进这项有前途的技术的发展。
除了监管障碍之外，我们还面临着重大的技术挑战。地热生产的技术方面与传统的碳氢化合物开采有很大不同。例如，地热系统需要详细了解热交换、小规模异质性以及裂缝和断层的影响。这种转变需要新的专业知识，并重新构想我们如何看待和利用这些地下资源。
除了技术考虑之外，经济可行性仍然是向地热能源转型的关键因素。地热能源开采效率，尤其是从许多北海水库中发现的低温资源中开采地热能源的效率，正在不断提高。热地热流体可以使用封闭的二元循环转化为电能，该循环利用采出井水的热量来蒸发沸点较低的二次流体。
虽然这一过程在各种装置（包括地热应用）中都已得到充分认可，但持续的创新正在提高其性能。随着这些技术的进步和全球能源动态向可再生能源转变，地热能源的经济效益越来越引人注目。
最后，我们必须考虑这一转变中的人为因素。劳动力转型的可能性为地热革命增加了另一层复杂性和机遇。
净零及其他
在赫瑞瓦特大学，我们利用我们在传统能源系统和可再生能源技术方面的专业知识来应对这些挑战。我们新成立的全球净零排放研究所处于可持续能源解决方案研究的前沿。我们将石油和天然气基础设施重新用于地热能源的工作只是我们促进公平有效地向净零排放过渡的更广泛使命的一个方面。
我们认识到，虽然我们必须摆脱石油和天然气，但这些行业在苏格兰经济中发挥了至关重要的作用，并培养了宝贵的专业知识。我们的目标是在此基础上再接再厉，不仅重新利用物理基础设施，还重新利用知识和技能，以实现可持续的未来。
向可再生能源的过渡并非单一的解决方案，而是一系列相互关联的方法。将石油和天然气基础设施重新用于地热能源是这一难题的一个创新部分。要发挥其潜力，我们需要行业、学术界和政府之间的合作。
我们诚邀能源公司、政策制定者和研究人员加入我们，共同探索这一机遇。无论是通过联合研究项目、政策讨论还是行业合作，每个人都可以在塑造北海及其他地区这场潜在的地热革命中发挥作用。
在 iNetz+，我们致力于推动这项研究。如果您有兴趣进一步了解我们在地热能或其他净零转型项目方面的工作，我们鼓励您与我们联系。我们可以共同将能源转型的挑战转化为创新、可持续发展和经济增长的机会。

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