[發(fā)明專利]一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010038947.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111219186B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍;李毅;寇攀高;田海平
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/06;B65G5/00;F04B41/06;F04B41/02;F01K3/14;F01K7/22
• 代理公司: 長沙智路知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

本發(fā)明公開了一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，包括：S1、通過對目標地層進行地質(zhì)鉆探，探明深部地層的巖層分布、測量各地層滲透率；S2、檢查上覆蓋層的密封性和目標含水層系統(tǒng)連通性；S3、實施完井，布置封井隔氣塞、壓力溫度傳感器，進行目標含水層井筒射孔；S4、布置地面壓縮氣體儲能電站，開展氣體注入速率極值測定；S5、向目標含水層注入緩沖氣體形成墊層氣；S6、向儲氣空間中循環(huán)注入和抽采工作氣體進行儲能和釋能，并實時監(jiān)測溫度、壓力變化；S7、判斷井筒出口的出氣量和出氣壓力是否滿足釋能效率和發(fā)電量，若是則繼續(xù)步驟S6，若否則進入步驟S5。本方法可有效提高地層適應(yīng)性和系統(tǒng)儲能效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓縮氣體儲能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法。

背景技術(shù)

為解決太陽能、風能等可再生能源電力存在間歇性和不穩(wěn)定性等問題，將用電低峰期多余能量儲存，用于平抑電網(wǎng)峰谷差，提高可再生能源上網(wǎng)率。目前，除抽水蓄能技術(shù)以外，壓縮氣體儲能技術(shù)是另一種能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模電力儲能的技術(shù)。

現(xiàn)有的壓縮氣體儲能系統(tǒng)中，儲氣裝置通常采用地下儲氣室或者人工儲氣罐。其中，地下儲氣室具有造價低、儲氣容量大等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于大型壓縮氣體儲能系統(tǒng)。然而，現(xiàn)有地下壓縮氣體儲能普遍存在以下幾個問題：

(1)儲氣室大多數(shù)以鹽洞、廢棄礦井、巖石洞穴等為基礎(chǔ)建造，建庫成本較高且對地質(zhì)要求較高，限制了地下壓縮氣體儲能技術(shù)的發(fā)展。

(2)雖然將地下含水層作為儲存壓縮氣體的儲氣室能夠在一定程度上解決地質(zhì)條件的限制，但壓力擴散及含水層墊層氣能量擴散等問題依然存在，難以滿足系統(tǒng)長時間儲能釋能循環(huán)要求。

因此，如何提供一種地層適應(yīng)性強和系統(tǒng)儲能效率高的地下壓縮氣體儲能方法，是亟需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述問題，本發(fā)明提供一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，提高地層適應(yīng)性和系統(tǒng)儲能效率。

(二)技術(shù)方案

基于上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用深部含水層進行壓縮氣體儲能的方法，包括以下步驟：

S1、通過對目標地層進行地質(zhì)鉆探，探明深部地層的巖層分布、測量各地層滲透率；

S2、通過壓縮/壓氣試驗，檢查上覆蓋層的密封性和目標含水層的系統(tǒng)連通性；

S3、選擇能承受高溫高壓氣體的鉆井管道，實施完井，布置能抵抗高壓氣體泄漏的封井隔氣塞，井頭、井中及井底壓力溫度傳感器，進行目標含水層井筒射孔；

S4、在工作井附近布置地面壓縮氣體儲能電站，開展緩沖氣體和工作氣體注入速率極值測定；

S5、向目標含水層注入緩沖氣體形成墊層氣，墊層氣包圍的空間即為儲氣空間；

S6、向所述儲氣空間中循環(huán)注入和抽采工作氣體進行儲能和釋能，并實時監(jiān)測井筒、儲氣空間的溫度、壓力變化；

S7、判斷井筒出口的出氣量和出氣壓力是否能滿足釋能效率和發(fā)電量，若是，則繼續(xù)步驟S6，若否，則進入步驟S5。

進一步的，步驟S1中的巖層分布滿足如下要求：所述目標含水層的厚度在15m以上，埋藏深度在400m以上，其上的上覆蓋層和其下的下伏巖層應(yīng)具有不透水性，所述上覆蓋層及目標含水層傾角應(yīng)小于10°。

進一步的，步驟S1所述的各地層的滲透率為：所述目標含水層的滲透率在0.01～10達西之間，孔隙率在0.1以上，所述上覆蓋層和下伏巖層的滲透率小于0.001倍目標含水層的滲透率。

進一步的，步驟S3所述的鉆井管道和井筒為能抵抗循環(huán)高溫高壓轉(zhuǎn)化至低溫低壓循環(huán)氣體壓力作用的高強度合金，且具有隔熱作用。