1.单位介绍
新奥科技发展有限公司,简称“新奥科技”,自其成立至今已超过十年,始终致力于能源技术的创新以及技术产业化的实际操作。在煤基低碳能源以及泛能网等关键技术领域,新奥科技已实现国际领先,并已步入产业化示范的进程。近年来,我国积极投身于低碳能源向无碳能源的颠覆性技术革新,集中力量发展深层地热能、小型核聚变、大规模低成本储能以及新材料等前沿技术领域,推动能源产业实现从低碳向无碳的华丽转身。
新奥科技目前掌握了煤基低碳能源国家级实验室、超临界环境工程技术国家级地方联合研究中心、国际科技合作基地、海外高层次人才创新创业基地、河北省紧凑型聚变实验室(筹备中)、河北省煤基清洁能源产业技术研究院等超过10个国家级和省级的科研、人才培养基地,并设立了大型产业化示范园区;其科研团队实力强大,汇聚了500多人的核心科研力量,其中20多人被认定为国家级海外高层次人才,负责了国家重点研发计划、国家“973”计划、国家“863”计划、国家科技支撑计划、国际科技合作计划等多项项目,共申请知识产权1893项,获得授权专利成果1214项。
新奥科技自诞生伊始,便确立了作为新奥集团技术核心的角色。新奥集团肩负着“构建现代化的能源体系,提升民众生活水准”的使命,构建了涵盖从下游分销到中游贸易储运,再到上游生产开采的清洁能源产业链。同时,还打造了涵盖健康、文化、旅游、置业等多个领域的幸福生活产品链。新奥集团积极融入数字化时代,借助互联网与人工智能的强大力量,致力于构建泛能网络平台,以推动数字能源的进步。同时,该集团也在努力打造“来康”家庭健康管理服务平台,旨在塑造具有中国特色的高品质生活方式。其业务版图已遍布我国27个省、市、自治区及209个城市,并延伸至东南亚、南亚、非洲、北美洲和大洋洲等地区。该企业全球员工数接近五万,去年实现的营业收入达到1611亿元人民币,其旗下拥有四家上市公司,分别是新奥能源(.HK)、新奥股份(.SH)、新智认知(.SH)以及西藏旅游(.SH)。
2.深层地热技术中心简介
新奥科技发展有限公司的深层地热技术中心精心构建了一个涵盖上下游产业链的专业研发团队。该团队目前成员总数为30名,其中包括12位博士和18位硕士。团队成员的专业领域广泛,涉及物探、地质、钻井、机械设计、压裂、数值模拟、热能工程等多个方面。展望未来两年,团队规模预计将扩大至60人。该研究团队致力于五个不同的研究领域,具体包括:资源勘探与选址策略、高效能量钻井技术、高温地热井的钻井及完井工程、地热能储层(EGS)的构建以及EGS的管理与运营等方面。
新奥深层地热技术中心现已成为河北省技术创新平台的重要组成部分。在深层地热技术这一领域,该中心已与国内外众多知名机构建立了广泛的联盟合作关系。这些合作单位包括国外的俄克拉荷马大学(OU)、斯坦福大学,以及国内的北京航空航天大学、电子科技大学、吉林大学、中国科学院地质与地球物理研究所、中国航天空气动力技术研究院和中国地质科学院水文地质环境地质研究所等。
深层热能技术研究中心专注于对干热岩资源的探究,这种干热岩通常具有超过150℃的高温,埋藏深度达数千米,其内部不含有流体或者仅含有微量的地下流体。这些高温岩体将热能以热的形式储存在深部的岩体中。其热量的来源分为两个主要部分:一是来自地幔向地表传递的热能;二是地壳表层岩体中铀(U)、钍(Th)、钾(K)等放射性元素衰变所释放的热能。干热岩作为一种可再生资源,其储量在全球范围内极为充沛,分布也十分广泛。它不仅能够被广泛用于发电和供热,而且在应用过程中不会产生氮氧化物和二氧化碳的排放。因此,它被认为是具有卓越环保性能,极具潜力的未来清洁能源。
深层地热技术创新中心将致力于解决干热岩开发过程中的技术挑战,进行深层地热勘探技术的研发、先进钻井技术的探索、高温建井钻探关键技术的攻关以及EGS压裂建储技术的创新,力求实现技术上的重大突破。同时,该中心还将致力于培养深层地热技术领域的专业人才,以促进深层地热技术的广泛应用和深入发展,进而为我国带来显著的经济和社会效益。
3.研究进展
(1)先进能量钻井技术研发进展
成功搭建了两座50KW级别的等离子矩实验室,这些实验室主要用于探究等离子矩的物理原理,并开展地面及水下岩石破碎的实验研究。
成功研发了五种不同型号的等离子矩原型机,这些原型机分别应用于钻井岩石破碎、寿命测试以及等离子运行机制的研究。目前,这些原型机在水蒸气作为工作介质的情况下,均已成功实现了起弧和运行,其运行功率介于30至40千瓦之间。
对两种型号的矩形设备分别进行了地面水平岩石破碎试验以及水下岩石破碎试验;在水下岩石破碎试验中,孔径介于7.5至8.5厘米之间,孔深达到5厘米,破碎岩石耗时30秒,据此计算得出的破碎速度约为每小时6米。接下来,我们将着手解决钻进和排岩的难题,并开展相关攻关研究。
进行了等离子矩阴极材料的研发工作,所制备的阴极头经过测试,其使用寿命已达到80小时。
(2)压裂建库技术研发进展
成功搭建了高温岩石真三轴实验室,其工作温度上限可达400℃,实验室内部温度可模拟至300℃,并配备有耐温300℃的声发射监测系统;此外,实验室还能模拟地层温度和围压环境。在此实验平台上,我们将进行岩石的压裂及破坏特性研究,同时开展高温条件下的岩石热冲击压裂实验以及暂堵分段压裂实验。
成功构建了EGS压裂技术体系,同时,针对压裂裂缝的成像技术,我们制定了详细的研究方案,目前正致力于攻克压裂建库的连通性问题。
成功研制出耐温200℃、250℃以及300℃的抗高温压裂暂堵材料,其中200℃耐温暂堵剂的降解周期为5至10天,而250℃和300℃耐温材料的降解周期则更为延长。
(3)数值模拟技术研发进展
根据EGS工程的具体要求,我们完成了换热数值模拟软件的研发计划;同时,以热流耦合数值模拟技术为突破口,进行了压裂与换热相结合的一体化架构设计;在此基础上,我们确定了适合的离散化方法和算法的优化策略,并着手进行了换热模块的编程实施。
研究团队不仅深入研究了我国东部地区的地质和地热特性,而且还对EGS项目的勘探和选址进行了论证,旨在为EGS压裂建库技术的实际应用验证做好充分的预先准备。
目前,该研究团队已经掌握了干热岩EGS项目的工程地质一体化方案设计及工程实施的综合技能。
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