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新奥建成国内领先水平的深层地热实验室

来源:新奥能源 时间:2019-12-05 17:50:04

  【导语】先进工艺、装置和应用材料创新的一小步,代表着清洁能源开发领域的一大步。新奥科研团队站在全球深层地热研究的最前沿,只争朝夕,攻坚克难,锲而不舍,引领突破,实现了技术上的高起点、快切入以及行业内的弯道超车乃至开始领跑。

  11月15日,在位于河北廊坊开发区新奥科技园的新奥深层地热实验室,研发人员正在加班加点进行实验测试。一个类似喷枪的装置在水下发射出强光烈焰,迅速将一块约5厘米厚的花岗岩石板洞穿,全程用时不到2分钟。

  先进技术钻井主任工程师高锐博士告诉记者,该装置是新奥自主研发的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。新奥水蒸汽等离子炬在运行稳定性、功率范围、电极寿命等方面都处于国内领先水平。

  等离子态是区别于固、液和气三态的物质第四态,在高温气体发生电离的情况下,能使物质具有良好的导电导热性能,可广泛应用于工农业、能源、环保、军事、医学、宇航等方面,技术价值重大。在实验室记者看到,新奥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。

  在实验室有一台约有3人高的巨型装置。研发人员告诉记者:这是研究压裂建库不可或缺的高温真三轴岩石压裂实验平台,它能真实模拟地下岩石所处的高温高压环境,可以从三个方向维度对岩石试样加载应力,通过水力压裂、热冲击等工程手段,研究深部地层岩石复杂的压裂破坏机制。该装置可以进行大尺度岩样在高温400℃,三轴加载应力100MPa条件下的压裂实验,目前处于国内领先水平。

  在实验室工具架上,记者看到一堆堆或黄或白、或粗或细的颗粒状材料,研发人员介绍,这些材料具有耐高温、耐高压等优异性能,可作为一种新型的暂堵剂应用于深层地热的压裂建库技术中。新奥已经开发出能抗高温(200℃~300℃)的三种压裂暂堵剂材料。目前全球只有美国AltaRock公司能够生产同类暂堵剂。

  钻井高级工程师周伟博士为记者讲解展示了增强型地热系统(简称EGS)。该系统是开发利用中深层地热资源的充要条件,是通过钻井、压裂等技术手段,在地下干热岩层(3km~10km深)构建高效稳定的网状换热通道,将埋藏较深的高品位热能(150℃~450℃),直接或间接输送到地面加以利用。EGS系统比传统的水热型系统优势明显:安全环保,不会破坏地下水资源,无地域限制,取热量大,稳定运行周期长。

  据悉,新奥目前已组建了40余人的深层地热专业研发团队,由海外高层次专家陈培培博士领衔开展科研攻关,在实地调研汲取全球行业经验的基础上,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,获批在建“河北省深层地热技术创新中心”,通过实验探索已形成20余项核心专利成果。计划在两年内完成小型EGS示范选址及可研,5年内实现完善的商业化技术体系,10年内实现示范商业化运行及先进钻井技术工程化应用。目前团队仍在快速壮大。他们只争朝夕,锲而不舍,攻坚克难,实现了技术上的高起点、快切入,如今站在全球深层地热研究的最前沿,正在实现行业内的弯道超车乃至局部领跑。

  新奥能源研究院院长陈培培博士表示,技术创新是破解能源可持续发展的唯一途径。技术创新永无止境,能源开发亦无止境。为了彻底摆脱化石能源依赖与污染,新奥近年启动了无碳能源技术布局与探索。除了“入地取能”探索深层地热技术外,还“向天借能”,探索安全无辐射的紧凑型聚变技术,自主设计并建成了中国首座中等规模球形托卡马克聚变实验装置—新奥“玄龙-50”并投入实验运行,在热电材料开发和制备等方面也取得了显著成果。新的时代,为清洁能源企业带来了新的机遇、挑战和责任。新奥科研团队将不忘初心,砥砺前行,争做新时期技术创新领域的承担者、奋斗者、贡献者,为我国清洁能源创新事业做出新的更大贡献。

  延伸阅读:

  地热能是来自地球深处的可再生清洁能源,储量巨大,分布广泛,不受季节、气候制约。在社会能源消费结构中,地热利用每提高1个百分点,相当于替代标准煤3750万吨,碳减排9400万吨。但囿于技术能力,目前全世界只能开发少量浅层地热,大量的中深层地热开发仍停留在试验和示范阶段。中国地热资源丰富,开发潜力巨大,在当前能源危机与环境污染大背景下,急需突破关键技术瓶颈,助推我国地热能开发进程。

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