地大熱能地?zé)衢_發(fā)利用：地?zé)崮?/a>由于儲量豐富、沒有污染等優(yōu)點(diǎn)，正成為一種受到廣泛關(guān)注的可持續(xù)清潔能源。然而，巨大的鉆井成本在一定程度上限制了地?zé)豳Y源的開采。同時(shí)石油、天然氣等的大量開采形成了大量廢棄油氣井，這些廢棄油氣井如果不能得到有效治理，也會(huì)由于泄露帶來較為嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，利用廢棄油氣井的地?zé)豳Y源，不僅可以實(shí)現(xiàn)低成本的地?zé)崂?/a>，而且還可以通過對廢棄油氣井的綜合治理來解決其所帶來的環(huán)境問題。

據(jù)估計(jì)全球范圍內(nèi)存在約２０００－３０００萬口廢棄油氣井，這些廢棄油氣井給周邊的環(huán)境帶來了較為嚴(yán)重的污染以及安全問題。如果不對廢棄油氣井的井口進(jìn)行有效地封堵，油井內(nèi)部的有害氣體以及可燃?xì)怏w如二氧化硫、硫化氫、甲烷以及石油烴類等會(huì)排放到大氣環(huán)境中，在一定程度上對人畜和大氣環(huán)境造成巨大的隱患；另外，開采結(jié)束后的廢棄油氣井還存在不同程度的殘留石油泄露問題，未經(jīng)處理的泄露原油經(jīng)過降水后進(jìn)入土壤、河流以及地下水源等，對周圍的土壤環(huán)境以及水環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的污染破壞。

另一方面，現(xiàn)有研宄表明大量的廢棄油氣井所處的區(qū)域常常是地?zé)崮苜Y源十分豐富的地區(qū)，其內(nèi)部存儲了十分巨大的可利用地?zé)崮苜Y源。因此，在原有石油開采井的基礎(chǔ)上，對廢棄油氣井進(jìn)行改造，將其作為地?zé)峋?/a>進(jìn)行再利用具有十分重要的意義，不僅可以將地?zé)崮?/a>轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能加以利用，還可以在地?zé)崮苜Y源開發(fā)過程中節(jié)約大量的鉆井費(fèi)用，減少地熱能資源的開發(fā)成本，而且在一定程度上對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染和安全隱患可以進(jìn)行有效的治理。因此，利用廢棄油氣井進(jìn)行地?zé)崮馨l(fā)電將大大提高廢棄油氣井的利用價(jià)值，同時(shí)也會(huì)成為一種廢棄油氣井綜合治理和有效利用地熱能資源的新方式。

廢棄油氣井的地?zé)崂?/a>指的是將廢棄的油井或氣井改造為地?zé)峋?/a>進(jìn)行地?zé)崮艿拈_發(fā)利用,結(jié)構(gòu)如圖1所示,廢棄井的環(huán)空部分作為注入井,井底封死,中心管作為采出井。流體從注入井流入,到達(dá)井底后反向從采出井流出,流體通過注入井的外壁和巖石換熱。采出井的外壁覆蓋保溫層,減少流體采出過程的溫降。廢棄油氣井改造為地?zé)?/a>井操作容易,只需將井底封死,另外加上保溫層即可。

通過計(jì)算分析廢棄油氣井中流體的流動(dòng)換熱以及流體和巖石的熱交換,得到如下結(jié)論:

(1)廢棄油氣井中地?zé)?/a>能的獲得主要受流體的流量和地溫梯度的影響。地溫梯度分別為25、45和65 K/km時(shí),最大換熱量分別為184.12、394.22和604.96 kW。獲得的熱水既可以發(fā)電也可以供暖和洗浴。

(2)廢棄油氣井地?zé)嵯到y(tǒng)可以長期穩(wěn)定運(yùn)行,對于Tg =45 K/km的工況,第一年和第八年末采出井口流體的溫度分別為100.38和99.48 ℃,僅差0.9 ℃。存在最優(yōu)的流速使換熱量和發(fā)電量最大。

(3)經(jīng)濟(jì)效益好。對于Tg=45 K/km的單井,發(fā)電的經(jīng)濟(jì)收益為63 510元/年,同時(shí)還可以產(chǎn)生溫度為61.02 ℃,流量為3.95 t/h的熱水。