Análisis del rendimiento del intercambio de calor de pozos geotérmicos modificados a partir de pozos de petróleo y gas abandonados y optimización del diseño de la tubería interna

JIN Guang ,  

TENG Hongquan ,  

GUO Hong ,  

XIA Qing ,  

SHEN Zhenkun ,  

LIU Qiang ,  

LI Shuangtao ,  

NIU Jianbo ,  

CAI Wanlong ,  

摘要

El costo de perforar pozos geotérmicos de profundidad media a profunda es muy alto, y la reutilización de pozos de petróleo y gas abandonados existentes para su conversión en pozos geotérmicos puede reducir significativamente el costo de perforación. El estudio, basado en los parámetros del proyecto de prueba de transferencia de calor del pozo geotérmico modificado a partir de un pozo de petróleo y gas abandonado en la región de Shaanbei y los datos de prueba, llevó a cabo simulaciones numéricas de desempeño de extracción de calor a largo plazo y exploró el impacto de los parámetros de diseño de la tubería interna en el desempeño de extracción de calor. Se encontró que la mejora del rendimiento de aislamiento térmico de la tubería interna tiene un mayor impacto en la potencia de extracción de calor con el aumento de la profundidad y la disminución del flujo, pero en cuanto al diámetro de la tubería interna, su impacto en el rendimiento de extracción de calor es pequeño y no es sensible a los cambios en la profundidad y el flujo, por lo que el impacto total es limitado. Además, el estudio cuantificó el impacto de la selección de materiales de la tubería interna en la economía del ciclo de vida total del sistema, y los resultados muestran que: bajo condiciones dadas, cuando la conductividad térmica de la tubería interna se reduce de 0.2 W/(m·K) a 0.02 W/(m·K), la temperatura del agua a la salida de la tubería enterrada del pozo geotérmico puede aumentar 0.66 ℃ en una temporada de calefacción, pero el costo medio de calefacción durante todo el ciclo de vida aumenta en 0.035 RMB/(kW·h), y el período de recuperación de la inversión se extiende en 1.83 años. Por lo tanto, considerando que el efecto de adoptar materiales de tubería interna con alto rendimiento de aislamiento térmico es limitado, se recomienda que el diseño de la tubería interna para la conversión de pozos de petróleo y gas abandonados en pozos geotérmicos priorice las condiciones de resistencia a la temperatura y a la presión.

关键词

Pozos de petróleo y gas abandonados; extracción geotérmica; materiales de tubería interna; rendimiento de extracción de calor; análisis del ciclo de vida

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