新奧建成國內(nèi)領(lǐng)先水平的深層地?zé)釋?shí)驗(yàn)室

先進(jìn)工藝、裝置和應(yīng)用材料創(chuàng)新的一小步，代表著清潔能源開發(fā)領(lǐng)域的一大步。新奧科研團(tuán)隊(duì)站在全球深層地?zé)嵫芯康淖钋把?，只爭朝夕，攻?jiān)克難，鍥而不舍，引領(lǐng)突破，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的高起點(diǎn)、快切入以及行業(yè)內(nèi)的彎道超車乃至開始領(lǐng)跑。

11月15日，在位于河北廊坊開發(fā)區(qū)新奧科技園的新奧深層地?zé)釋?shí)驗(yàn)室，研發(fā)人員正在加班加點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。一個(gè)類似噴槍的裝置在水下發(fā)射出強(qiáng)光烈焰，迅速將一塊約5厘米厚的花崗巖石板洞穿，全程用時(shí)不到2分鐘。

先進(jìn)技術(shù)鉆井主任工程師高銳博士告訴記者，該裝置是新奧自主研發(fā)的50kW水蒸汽等離子炬樣機(jī)。該裝置借助等離子態(tài)高溫能量，可以在深層地?zé)崽讲蛇^程中實(shí)現(xiàn)高效破硬巖鉆井，目前國內(nèi)還沒有能夠穩(wěn)定運(yùn)行的同類裝置。新奧水蒸汽等離子炬在運(yùn)行穩(wěn)定性、功率范圍、電極壽命等方面都處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

等離子態(tài)是區(qū)別于固、液和氣三態(tài)的物質(zhì)第四態(tài)，在高溫氣體發(fā)生電離的情況下，能使物質(zhì)具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保、軍事、醫(yī)學(xué)、宇航等方面，技術(shù)價(jià)值重大。在實(shí)驗(yàn)室記者看到，新奧已成功開發(fā)了四種不同功能特點(diǎn)的等離子炬，目前正在開展機(jī)理研究、高溫鉆井、井下綜合作業(yè)和危廢處理等領(lǐng)域的應(yīng)用探索。實(shí)驗(yàn)室設(shè)有多場景測試平臺(tái)，可以開展地上和水下破巖實(shí)驗(yàn)測試，同時(shí)運(yùn)用數(shù)字模擬技術(shù)，驗(yàn)證分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在實(shí)驗(yàn)室有一臺(tái)約有3人高的巨型裝置。研發(fā)人員告訴記者：這是研究壓裂建庫不可或缺的高溫真三軸巖石壓裂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它能真實(shí)模擬地下巖石所處的高溫高壓環(huán)境，可以從三個(gè)方向維度對(duì)巖石試樣加載應(yīng)力，通過水力壓裂、熱沖擊等工程手段，研究深部地層巖石復(fù)雜的壓裂破壞機(jī)制。該裝置可以進(jìn)行大尺度巖樣在高溫400℃，三軸加載應(yīng)力100MPa條件下的壓裂實(shí)驗(yàn)，目前處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

在實(shí)驗(yàn)室工具架上，記者看到一堆堆或黃或白、或粗或細(xì)的顆粒狀材料，研發(fā)人員介紹，這些材料具有耐高溫、耐高壓等優(yōu)異性能，可作為一種新型的暫堵劑應(yīng)用于深層地?zé)岬膲毫呀◣旒夹g(shù)中。新奧已經(jīng)開發(fā)出能抗高溫(200℃～300℃)的三種壓裂暫堵劑材料。目前全球只有美國AltaRock公司能夠生產(chǎn)同類暫堵劑。

鉆井高級(jí)工程師周偉博士為記者講解展示了增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(簡稱EGS)。該系統(tǒng)是開發(fā)利用中深層地?zé)豳Y源的充要條件，是通過鉆井、壓裂等技術(shù)手段，在地下干熱巖層(3km～10km深)構(gòu)建高效穩(wěn)定的網(wǎng)狀換熱通道，將埋藏較深的高品位熱能(150℃～450℃)，直接或間接輸送到地面加以利用。EGS系統(tǒng)比傳統(tǒng)的水熱型系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯：安全環(huán)保，不會(huì)破壞地下水資源，無地域限制，取熱量大，穩(wěn)定運(yùn)行周期長。

據(jù)悉，新奧目前已組建了40余人的深層地?zé)釋I(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，由海外高層次專家陳培培博士領(lǐng)銜開展科研攻關(guān)，在實(shí)地調(diào)研汲取全球行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了貫通“勘探-鉆井-壓裂建庫-生產(chǎn)運(yùn)行-地面工程”的全流程技術(shù)路線，建成了行業(yè)領(lǐng)先水平的能量鉆井實(shí)驗(yàn)室、真三軸巖石壓裂實(shí)驗(yàn)室，獲批在建“河北省深層地?zé)峒夹g(shù)創(chuàng)新中心”，通過實(shí)驗(yàn)探索已形成20余項(xiàng)核心專利成果。計(jì)劃在兩年內(nèi)完成小型EGS示范選址及可研，5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)完善的商業(yè)化技術(shù)體系，10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)示范商業(yè)化運(yùn)行及先進(jìn)鉆井技術(shù)工程化應(yīng)用。目前團(tuán)隊(duì)仍在快速壯大。他們只爭朝夕，鍥而不舍，攻堅(jiān)克難，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的高起點(diǎn)、快切入，如今站在全球深層地?zé)嵫芯康淖钋把?，正在?shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)的彎道超車乃至局部領(lǐng)跑。

新奧能源研究院院長陳培培博士表示，技術(shù)創(chuàng)新是破解能源可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑。技術(shù)創(chuàng)新永無止境，能源開發(fā)亦無止境。為了徹底擺脫化石能源依賴與污染，新奧近年啟動(dòng)了無碳能源技術(shù)布局與探索。除了“入地取能”探索深層地?zé)峒夹g(shù)外，還“向天借能”，探索安全無輻射的緊湊型聚變技術(shù)，自主設(shè)計(jì)并建成了中國首座中等規(guī)模球形托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置—新奧“玄龍-50”并投入實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，在熱電材料開發(fā)和制備等方面也取得了顯著成果。新的時(shí)代，為清潔能源企業(yè)帶來了新的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和責(zé)任。新奧科研團(tuán)隊(duì)將不忘初心，砥礪前行，爭做新時(shí)期技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的承擔(dān)者、奮斗者、貢獻(xiàn)者，為我國清潔能源創(chuàng)新事業(yè)做出新的更大貢獻(xiàn)。

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地?zé)崮?/strong>是來自地球深處的可再生清潔能源，儲(chǔ)量巨大，分布廣泛，不受季節(jié)、氣候制約。在社會(huì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，地?zé)崂妹刻岣?個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤3750萬噸，碳減排9400萬噸。但囿于技術(shù)能力，目前全世界只能開發(fā)少量淺層地?zé)?，大量的中深層地?zé)衢_發(fā)仍停留在試驗(yàn)和示范階段。中國地?zé)豳Y源豐富，開發(fā)潛力巨大，在當(dāng)前能源危機(jī)與環(huán)境污染大背景下，急需突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，助推我國地?zé)崮荛_發(fā)進(jìn)程。