日前,西南油氣田開發新能源又有了新突破——竟然做到了邊開采油氣邊利用地熱發電。
同一口井,既能生產油氣又能發電,同時開采化石能源和新能源,西南油氣田走出了一條油氣井雙效之路。
01 “氣—電”聯產
近年來,新能源迎來了前所未有的爆發機遇。油田也在探索發展各種新型能源。
地熱,這種來自地球深處的可再生能源,也成為油田新能源業務組成中的重要組成部分。
在開發地熱能這方面,西南油氣田在2022年也提出了自己的構想和目標。
西南油氣田提出建設“地熱能+有價資源提取+熱能梯級利用”的新型鄉村能源供應模式。
其具體的做法是開展川中氣礦X210井中低溫ORC發電先導試驗,促進地熱開發與氣田水綜合利用同步發展。
如今,西南油氣田在該井的實驗已經取得了成功,一口油井同時開發兩種能源,這是油氣開采的突破,同時也是利用地熱發電的突破。
2022年12月30日,西南油氣田川中氣礦X210井成功實現“氣—電”同時生產。據了解,該礦井日均產氣田水600方,井底溫度140攝氏度,是中國最強氣田排水井。
大量地下熱水從氣井流出,一邊開采天然氣的同時還能利用與礦井相連的地熱發電機發電,既開采了地下油氣又高效利用了地熱能源。
與礦井同時投運的地熱發電機組,是基于東方電氣有機工質朗肯循環(ORC)技術進行設計開發,裝機規模80千瓦,投運后全年可發電40萬千瓦時,減少碳排放超過340噸。
該發電機組還有一個優勢,就是采用智慧化控制有機朗肯循環發電島。它有著較先進的控制系統,能夠將開采氣田水和天然氣兩種程序深度耦合,并實現全套系統最優運行。
該項目能夠做到地熱低溫水熱能高效利用,而且全封閉一體化結構透平發電機組與屏蔽型工質泵相結合,真正實現零泄漏,避免工質污染。
02 油井里的新能源
說起地熱發電,最早上世紀70年代,我國就已經有企業開始了相關研究,但是發展一直都很緩慢。這一方面與地熱資源分布有關,一方面也與地熱開發本身的特點有關。
從資源分布來看,我國中低溫水熱型地熱能資源主要分布在華北、松遼、蘇北、江漢、鄂爾多斯、四川等平原(盆地)以及東南沿海、膠東半島和遼東半島等山地丘陵地區;高溫水熱型地熱能資源主要分布于西藏南部、云南西部、四川西部和臺灣省。
而在我國地熱能資源最為豐富的西南部,因為處于山脈地區,開采難度加大,從某種程度上阻礙了地熱發電的發展。
從地熱能開發特點來看的話,地熱發電相對于風電、光伏發電來說,初期投資成本高,投資回收周期長。
比如,地熱能的開發利用要經過地熱地質、地球物理、地球化學、鉆井工程等配合協作才能完成前期工作流程,后期的工作還要涉及到熱泵、換熱等一系列裝備。
另外,同樣作為新能源,風電和光伏發電均享受到了相關的補貼,而利用地熱發電卻沒有任何補貼,以西藏羊易地熱電站為例,2018年并網發電,上網電價為0.25元/千瓦時,電廠運行艱難。
單從地熱發電的前期開發流程來看,就會發現地熱發電對不含有勘探開發業務的企業來說挑戰還是很大的,而這些恰恰與油田有著很高的契合度。
開發地熱資源,需要地質勘察和大量鉆井,這些對于油田來說都是優勢,從而節省了很大一部分成本和時間,還能增加油氣井的效益,西南油氣田就通過油井產出液發電增加了效益。
可見,在油田開發利用地熱發電不僅能夠實現油氣產量的增加,還能創造更多的效益。因此,地熱發電在油田擁有著更大的發展前景。
03 油田:喚醒地熱寶藏
“雙碳”大環境下,地熱能的開發利用迎來前所未有的發展機遇。從頂層規劃來看,國家在近年來也不斷加大推動地熱能開發利用的力度。
2021年9月10日,國家能源局發布《關于促進地熱能開發利用的若干意見》。在意見中明確將深化地熱資源勘查工作、積極推進淺層地熱能利用、鼓勵地方建設地熱能高質量發展示范區、穩妥推進地熱能發電示范項目建設等列為重點任務。
同年,因地制宜開發利用地熱能被列入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》。
2022年,在國家級的會議中也不斷地出現推進地熱能開發的相關內容。
另外,地熱能的發展還迎來了更多的機遇。在油田,為了降碳以達到目標,油氣巨頭們也在探索著能源轉型的新路徑,尋求低碳的新型能源,而在這些能源之中,地熱發電與油田擁有著更高的契合度。
一方面是因為,對于油氣從業者而言,經過多年的油氣勘探與開發,積累了更多勘探和開發地層深處資源的經驗,比其他行業有著更完備的先天條件,而且石油企業擁有礦權優勢,工程技術優勢和設備優勢。
從另一方面來說,油田在開采油氣的過程中產出水具有水量多、熱能總量大的特點,如果利用這些高溫熱流體發電,能夠有效提升油田的效益,特別是進入高含水期的油田。
再者說,在油田勘探開發的過程中,也會遺留下數以千計的廢油井,在這些廢棄油井的基礎上進行技術改造,用來發電。
這樣一來,油氣開發進入中后期的老油田,利用地熱發電也能夠延長油井能源開發的壽命。
除此之外,利用地熱發電的另一個機遇來自技術層面,勘探開發技術的不斷突破為深層地熱資源的利用創造了良好的基礎條件。
機遇已至,西南油氣田已經實現利用地熱發電,未來將會有更多的油田步入地熱發電的行列,尤其是地熱資源豐富的油田,比如大慶油田油田正在積極地探索地熱發電項目。
更多地熱發電的案例將在各大油田呈現,我國地下深處豐富的地熱資源寶藏即將被喚醒。