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原文链接/HartEnergy

技术转让:石油国家瞄准地热能源

油田服务公司 Oil States 旨在利用其经过现场验证的张力腿平台技术降低地热井成本。


Oil States International正在深入研究其油田服务工具包,定制成熟的石油和天然气技术来帮助解决地热能发电面临的挑战。

石油国家国际公司 OSI Renewables 首席工程师康纳·怀特劳 (Connor Whitelaw) 表示,地热井完整性和套管周围水泥问题就是其中之一。

“本质上,从储层到地面需要坚固的固井来控制热致轴向应力,但高温会降低传统固井的强度,”怀特劳说道。“因此,你需要使用特殊的水泥来完成这项工作。这会直接限制你的选择,而在当今社会,我们希望尽可能降低成本。”

他补充道,抗拉强度不足可能导致裂缝和甲烷泄漏。地热井的温度通常在200摄氏度到420摄氏度之间,套管腐蚀、水泥失效和套管坍塌都是地热开发商在钻探数百至数千英尺深的深井以经济地利用热能并将其转化为电能时力求避免的潜在风险。

Oil States 公司开发的 GeoLok 技术旨在提高地热井的完整性,减少水泥相关问题,同时降低运营成本并提高能源产量。该公司利用其在油气管道设备方面的专业知识,提供地热技术。


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随着一些地热开发商加大力度从地下提取热量,提供低碳、全天候能源,技术转让也随之而来。在美国,地热能占发电量的不到1%。然而,在特朗普政府等政府的支持下,正在努力改变这一现状。

地热能项目在 Oil States 也开展业务的英国也越来越受到关注。

近年来,地热项目开发商一直在利用成熟的石油和天然气技术来帮助加强该行业,希望提高经济效益并解决技术难题。

目前地热领域使用的大部分技术,包括井口技术,都是对现有油气设备的改造。“防止套管坍塌的可靠方法是将套管固结在地面上。所以,我们所做的只是将套管与地面连接起来,也就是所谓的‘鞋对鞋’,”怀特劳解释说。“我们并没有将套管完全固结到地面。这样做,当我们拉紧套管柱时,就消除了套管坍塌造成的失效模式。”

集成的张紧系统提高了刚度,有助于更好地管理温度波动时的热应力。

GeoLok高温地热井口装置适用于传统热液系统以及增强型地热和超临界地热系统。该公司表示,该技术减少了套管需求,并采用“切割-拉拔”工艺,从而降低了材料成本,减少了固井空隙,并最大限度地减少了热量损失,最终降低了地热井的停机时间和运营成本。

空气屏障

防止过程中的热量损失对于高效开发地热能至关重要。OSI Renewables 可再生能源业务经理 Zander McDougall 表示,空气是绝佳的隔热屏障。

“除非你添加昂贵的材料,水泥会把热量从井中传导出去。所以,如果使用水泥,就会有更多热量流失到井层,”麦克杜格尔说。“如果你有空气屏障,就像在GeoLok系统下,井的大部分区域都会有空气屏障一样,空气屏障可以起到隔热的作用。这样,我们就能在井内保留更多热量。井内热量越多,意味着输送到地面的能量就越多。输送到地面的能量越多,意味着效率越高,单位水或蒸汽的综合收益也就越高。”

该公司表示,该技术的开放式环状空间还能确保持续监测。其他功能包括用于通报油井健康状况的变化率警报以及腐蚀检测机制。麦克杜格尔表示,由于所需材料用量减少,该技术预计将节省套管导管周围钢配重和固井成本。

他说,人们希望这项技术能够帮助地热能从一种新能源转变为一种成熟且广泛的基载电源。

利用核心技术

尽管 Oil States 主要因其在石油和天然气领域的工作而闻名,但该公司一直在利用其核心技术扩大其在替代能源领域的影响力。

Oil States International 已将其技术重新用于其他可再生能源应用,包括海上风电。

“我们的许多连接器产品几乎可以应用于所有能源领域,”麦克杜格尔说道。“它们具有极强的抗疲劳性和气密性,并且能够在高温高压下工作。……张力腿平台(石油和天然气)技术已应用于地热领域,其中一些技术也已应用于我们海上风电的FTLP(固定张力腿平台)开发。”


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该公司的连接器技术已应用于海上风电塔,以帮助建造更高、更大的风力涡轮机。该公司还获得了北海碳捕获连接器技术的合同。

麦克杜格尔说:“因此,只要有石油和天然气相关技术或需要连接的地方,我们就能提供帮助。”

怀特劳和麦克杜格尔认为地热能在满足世界日益增长的能源需求方面发挥着更大的作用。

怀特劳表示:“我认为它将成为基石,不仅在我们的能源组合中,而且我认为在许多国家的能源组合中,它都将成为潜在的新基载能源。”

麦克杜格尔补充道,包括欧洲和美国在内的世界各地都拥有巨大的地热资源潜力。他预计地热将成为能源结构的核心组成部分,“在未来十年,其重要性可能与天然气市场不相上下。”

“但要实现这一目标需要提高效率,我们正在提供帮助这一进程的技术。”

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