随着石油日益减少,废弃油田利用成为了一个极其重要的问题。传统的油田开采模式中,最后一步通常是报废油井或者整个油田。然而,废弃油田仍然蕴藏着巨大的能源资源,如果没有得到充分利用,甚至会对城市经济和社会造成极大的挑战和危害。为了解决这个问题,作者及其团队在过去十多年中,一直致力于废弃油田利用方面的研究,并取得了许多有价值的技术成果。这些成果包括废弃油藏的地热资源化利用、原油纳米催化裂解降黏与升温增产技术、先进的热伏发电技术以及油热电联产理论和方法等。这些技术和方法不仅可以使老油田焕发青春,使石油城可持续发展,而且也有利于国家目前提出的碳达峰、碳中和“双碳”政策的落实和顺利实现。
李克文,TG体育教授、博士生导师。历任美国斯坦福大学能源资源工程系资深研究员、长江大学“楚天学者”特聘教授、中国石油勘探开发研究院开发实验中心主任、北京大学教授,现任中国地质大学(北京)教授。曾任 Society of Petroleum Engineers ReservoirEvaluation & Engineering(石油工程领域国际权威杂志)副主编、国际岩心分析家协会技术委员会委员,目前担任国家地热能中心学术委员会委员、International Journal ofPetroleum Science and Technology(《国际石油科学与技术》)杂志理事,以及 Society ofPetroleum Engineers Journal(《美国石油工程师协会杂志》)、Geothermics(《地热学》)、Transport in Porous Media(《多孔介质渗流》)、Journal of Petroleum Science andEngineering(《石油科学与工程杂志》)、Energy and Fuels(《能源和燃料》)等多个国际专业期刊的技术编辑等。公开发表论文 100 余篇,其中 SCI 收录论文 80 篇,专著 3 本,并拥有 10 多项专利。2018 年获国家能源局软科学研究成果二等奖,2015 年获选第二批国土资源科技领军人才,2003 年荣获美国石油工程师协会(Society of PetroleumEngineers, SPE)杰出编辑奖,2002 年、2005 年、2006 年、2012 年及 2013 年 5 次荣获美国地热资源委员会地热国际年会的最佳论文奖,TG体育1998 年获得国际岩心分析家协会授予的终身会员奖,1995 年被评为中国石油天然气总公司跨世纪学科带头人。李克文教授是国际上从事气润湿反转技术提高采收率的学术创始人,建立了基于流体流动规律的产量预测新方法,有关公式以李克文教授的名字命名。李克文教授还提出了开发废弃油井(油田)的油热电联产新理论和新方法。多年来,李克文教授主持过国内外多项重大科研项目,在热储工程、干热岩、地热增强系统、油气田伴生地热工程、中低温地热发电,尤其是热伏发电方面取得了多项突破性的重要成果,是地热工程与油气田开发领域的国际知名专家。
作者长期从事油田地热发电相关的科研工作,曾于2008年提出了油热电联产的新概念和新技术,建立了废弃油井油热电联产的流程(图1)。
此外,团队已合作研发热伏发电技术近10年,具有完备的实验室设备和专业化人才队伍,生产了市场上最大的热伏发电片(温差发电片):8*8cm(图2)。利用自主研发的热伏发电芯片进行发电和工业化试验(图3),分别应用在废弃工业余热和地热井(图4)中,取得了非常理想的效果TG体育。
团队所在的油气田地热开发实验室采用购买与研发相结合的方式,已拥有部分先进的、各具特色的仪器和设备。部分装置设备的有关照片如下(图5、6)。
原油催化裂解实验装置。反应系统主要包括两个不锈钢反应釜,容积为90mL,最高承受温度为300℃,耐压为30MPaTG体育,相关装置照片如下:
项目团队具有完备的实验室设备和专业化人才队伍,团队负责人李克文,中国地质大学(北京)教授,历任中石油勘探开发研究院原油层物理中心主任、北京大学教授、长江大学“楚天学者”特聘教授、美国斯坦福大学地热研究中心资深研究员TG体育。核心成员主要为中国地质大学(北京)7名博士和4名硕士,申请相关专利15项,11项已取得授权,发表数十篇国际SCI论文,团队获得“摇篮杯”创业大赛金奖、“互联网+”创业大赛北京市三等奖、雄安新区“智绘未来”创业大赛优秀奖。
本书主要介绍与油田区地热发电工程有关的基础知识及相关的实用技术,包括与热储有关的基本概念,常规地热资源及油田区地热资源的评价方法,油田区地热开发的数值模拟,油田区热储温度的变化规律,提高油田区地热流体温度的原油裂解与亚燃烧技术、地热发电方法与技术,油田区地热发电的优势及地热发电成本与效率分析等。本书内容丰富,既有油田区地热发电工程的基础知识,又有相应的工程知识与先进的中低温地热发电实用技术,包括热伏(半导体温差)发电技术的基本原理与现场先导性应用实例;既有国内外的最新进展,又有作者及其团队多年的研究成果。