推动地热能发展的五项技术趋势

加扎尔·伊扎迪 (Ghazal Izadi) 在野外，冰岛

这个故事首次出现在贝克休斯的能源前沿故事中。

增强型地热系统的开发对于能源脱碳的成功至关重要。新兴技术可以释放其全部潜力。

地热能是我们脱碳未来的重要组成部分。新技术和创新方法将允许获得以前未开发的资源，并确保项目在经济上可行。贝克休斯非常规能源和地热储层技术服务全球学科负责人 Ghazal Izadi 表示：“我们的技术还有很多其他机会可以将地下地热转化为地热能——我们根据每个地热开发项目评估正确的应用。” “地热能将成为未来能源结构的重要组成部分——它可以在无风或无阳光时提供基本负荷电力。开发平衡的能源这些可再生能源将确保能源安全。” Izadi 解释了地热技术的一些关键进展。

地热发电的整体方法

如今，贝克休斯拥有多种现成的地热能解决方案，我们正在投资将新兴技术与新的商业模式相结合，以确保项目具有商业可持续性。这对我们公司来说是一个不同点——我们不仅提供地热井建设的技术和专业知识；我们还提供地热井建设的技术和专业知识。我们还涵盖地表系统并将其与地下系统联系起来。当您确定资源并打井提取地热流体时，您需要将其转换为热量或电力，这是两种不同的应用。

我们正在设计一种围绕资源容量和条件建设地热田的整体方法。我们进行广泛的高级建模来评估资源、了解潜力并设计表面和地下系统符合这一点。地热井建设只是其中的一部分。集成地面和地下系统的技术对于确保可靠的热输出至关重要。这种整体运营意味着我们的客户可以降低整个项目的风险和成本，更快地使其上线，并提高系统性能。

地热发电站示例

驱动增强型地热系统的解决方案

成功的地热能依赖于三个组成部分：热量、流量和自然渗透率，以便通过多孔介质传递流量和热量。

当其中一个组件缺失时，我们需要引入技术并创建增强型地热系统（EGS）。可能是液体不足或渗透性不够。我们使用刺激技术并利用流体压力人为地创造传输热量所需的多孔介质。它类似于我们在非常规领域使用的技术最终石油和天然气项目。在 EGS 项目中，我们正在使用技术来最大限度地提高从井下储层到井口的热传递。技术还使我们能够更好地控制水库的管理。它使我们能够优化项目设计并对其进行长期管理。通过适当的测量和控制系统，我们可以优化流量、体积、压力或改变地面或发电厂的参数。这可以最大限度地提高功率输出并最大限度地降低风险。这不仅涉及盈利能力，还涉及风险管理。

数字化在 ESG 发展中通过多种方式发挥着重要作用，包括：

建模：我们使用数字孪生进行实验，而不是在现场进行反复试验，以获得油藏洞察并优化整个系统的设计，例如油井和涡轮机械的设计和施工； 用于地面和地下控制和传感的监控和数字系统。我们有井下和地面传感器，以及 AR人工智能 (AI) 功能可监控系统和设备的性能，以优化功率输出； 自动化：我们使用先进的自动化功能进行远程钻井，这意味着我们可以进入偏远地区进行钻井，而无需派遣现场人员。它更安全，因为该项目是在控制室运行的，现场人员较少。它也更精确——减少我们整体运营的碳排放。

地热安装实例

支持非常规的新材料

非常规地热资源是扩大地热能生态系统的关键，因为容易获取的资源是有限的1。 在任何地热项目中，尤其是在增强型地热系统和非常规地热系统中，我们需要管理的关键组成部分之一就是风险。

地热能项目的地下环境可能非常具有挑战性，因为盐水或地热流体的化学成分具有腐蚀性。一些资源还存在非常高的温度和非常高的压力。这给井下环境中使用的材料（例如套管和管道）带来了巨大的压力。我们寻找能够降低失败风险的解决方案。

我们的综合油井服务 (IWS) 团队开发了多种解决方案。我们拥有自动垂直钻井系统，可确保完美垂直的井道，最大限度地减少定向钻井过程中套管与井眼的接触。这是一种确保油井完整性的自动化井下解决方案。这些相同的流体会返回表面，因此使用非金属软管可以降低腐蚀风险。我们现在已经有了针对地面的解决方案，但未来地下管道结构也可以使用非金属材料。这是该领域的独特能力。

超临界地热=更少的排放+更多的电力

我们正在与 Alta Rock Energy 合作，在美国俄勒冈州纽伯里火山开发一个项目，ch将成为第一个超热岩地热资源。他们那里已经有一个增强的地热系统，但如果我们深入的话，它有可能成为超临界地热。我们必须钻4-5公里才能到达高温区，我们需要采用不同的技术和工艺来收集热量。当我们钻一口深超临界井时，我们可以模拟与传统地热相比，从这口非常规井可以产生多少电力。我们希望发电量增加十倍，二氧化碳排放量减少，用水量减少。

通过增材制造突破能源极限

贝克休斯入围美国制造挑战地热制造奖决赛。我与同事 Rob Krumm 共同领导该团队提出了一种增材制造的支撑环。这是地热应用完井中高性能封隔器中使用的关键组件。为了应对极端条件，我们使用了组合3D 打印和传统加工技术可制造可承受高达 450 华氏度和 10,000 PSI 压力的组件。

我们正在结合现有技术和增材制造来提高地热产品的性能。它可以应用于我们的钻井系统、钻头、热交换器——您能说出的任何部件。增材制造与非金属一起将改变增强型地热系统的未来。该团队正在为竞赛的最后阶段进行工作，并将制造一个先进的功能原型，其中所有的增材制造组件都完全融入其中。提交截止日期为2022年7月，竞赛获奖者将于2022年8月左右公布。

脚注

1 资料来源：https://ec.europa.eu/research-and-innovation/en/horizon-magazine/qa-why-unconventional-resources-are-key-expanding-geo Thermal-energy-use

贝克休斯地热能 纳斯达克股票代码：BKR