當(dāng)前，圍繞廢棄油氣井“翻新改造”的研究正在將目光投向一個(gè)頗具前景的方向——地?zé)崮堋U棄油氣井改造成地?zé)峋⒂糜诎l(fā)電，不僅可以讓遺留設(shè)施“變廢為寶”，顯著降低甲烷排放、減少封井成本，還能為所在地區(qū)創(chuàng)造新經(jīng)濟(jì)機(jī)遇。

全球范圍內(nèi)，成千上萬口油氣井正接近生產(chǎn)壽命終點(diǎn)，安全封堵和監(jiān)測這些井耗資不菲，而管理不善的場地則將帶來長期風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，圍繞廢棄油氣井“翻新改造”的研究正在將目光投向一個(gè)頗具前景的方向——地?zé)崮堋U棄油氣井改造成地?zé)峋⒂糜诎l(fā)電，不僅可以讓遺留設(shè)施“變廢為寶”，顯著降低甲烷排放、減少封井成本，還能為所在地區(qū)創(chuàng)造新經(jīng)濟(jì)機(jī)遇，包括創(chuàng)造就業(yè)、提供低排放電力，是一種兼顧氣候治理與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新思路。

廢棄井污染和安全隱患待解

在美國，長達(dá)百余年的油氣開采留下數(shù)百萬口廢棄油氣井，絕大多數(shù)廢棄井因未能得到妥善封堵，導(dǎo)致甲烷持續(xù)泄漏、地下水被嚴(yán)重污染，甚至還能引發(fā)安全事故。美國聯(lián)邦和州政府不得不每年投入巨額公共資金進(jìn)行補(bǔ)救，卻依然無法遏制新廢棄井的持續(xù)增加。

盡管美國針對廢棄井退役有嚴(yán)格規(guī)定，但運(yùn)營商往往不會嚴(yán)格按照規(guī)定封堵廢棄井。為此，美國政府每年花費(fèi)巨額資金逐步封堵這些廢棄井，這擠占了原本可用于其他能源項(xiàng)目的資源。例如，北達(dá)科他州曾計(jì)劃撥款6600萬美元封堵廢棄油氣井，資金是由州稅收承擔(dān)，但此舉引發(fā)民眾強(qiáng)烈不滿。

廢棄油氣井如果未妥善封堵或管理失效，將造成溫室氣體泄漏、地下水污染、土壤生態(tài)破壞、人身安全事故等嚴(yán)重危害。《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》撰文指出，廢棄油氣井會向空氣中釋放大量甲烷、硫化氫等物質(zhì)，還會將地下的毒素帶到地表，污染地下水以及周邊生態(tài)環(huán)境。美國環(huán)保署數(shù)據(jù)顯示，在美國，僅4個(gè)州就存在約300萬口廢棄油氣井，2019年共泄漏約26.3萬噸甲烷，相當(dāng)于燃燒1600多萬桶原油或210萬輛汽車二氧化碳排放量。

面對如此嚴(yán)峻的形勢，圍繞廢棄油氣井改造利用的研究正引發(fā)業(yè)界關(guān)注，這不僅能從根本上解決污染和安全隱患，還省去了新鉆探的高昂成本與環(huán)境影響。

美推動(dòng)廢棄井轉(zhuǎn)地?zé)峋u估

油價(jià)網(wǎng)報(bào)道稱，目前，美國多個(gè)州正在推進(jìn)立法與研究，評估能否將廢棄油氣井轉(zhuǎn)為適合地?zé)岚l(fā)電的新井的可能性。部分州已經(jīng)放松監(jiān)管，開展深入研究，以確定廢棄井重新開發(fā)潛力。

據(jù)了解，傳統(tǒng)地?zé)犴?xiàng)目通常需要重新鉆井，這會帶來較高的建設(shè)成本，也會產(chǎn)生土地占用、空氣污染、材料消耗等環(huán)境影響。老舊或廢棄油氣井已經(jīng)鉆入地下較深位置，如果能夠重新利用這些井，就能夠減少新鉆井帶來的環(huán)境成本，讓這些曾經(jīng)服務(wù)于化石能源的設(shè)施獲得第二次生命。

去年，美國新墨西哥州、北達(dá)科他州先后通過類似法案，批準(zhǔn)研究廢棄油氣井改造為地?zé)峋l(fā)電的可行性。今年3月，俄克拉何馬州通過《油井再利用法案》，旨在解決州內(nèi)2000多口廢棄油氣井的問題；同月，科羅拉多州Gradient Energy宣布，將評估全州廢棄油氣井改造用于地?zé)岚l(fā)電的潛力，以及地?zé)衢_發(fā)與碳捕集及封存技術(shù)之間的協(xié)同效應(yīng)。今年4月，亞拉巴馬州通過一項(xiàng)法律，允許將油氣井轉(zhuǎn)為包括地?zé)嵩趦?nèi)的其他能源生產(chǎn)用途。

根據(jù)《油井再利用法案》，俄克拉何馬州允許企業(yè)購買廢棄油氣井，將其重新用于地?zé)岚l(fā)電或地下儲能。目前，該州內(nèi)已確定超2萬口此類井，其監(jiān)管機(jī)構(gòu)表示，用傳統(tǒng)方法封堵這些井可能需要235年時(shí)間，耗資數(shù)億美元，重新改造更具價(jià)值。

對于擁有老舊或廢棄油氣井的地區(qū)，改造有助于改善就業(yè)，支持更公平、更具包容性的能源轉(zhuǎn)型。Gradient Energy首席執(zhí)行官本杰明·伯克表示：“將廢棄油氣井從環(huán)境負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐓^(qū)資產(chǎn)，有利于環(huán)境和社區(qū)可持續(xù)發(fā)展。”

美國氣候與能源解決方案中心碳管理高級研究員、下一代地?zé)崮馨l(fā)電研究地質(zhì)學(xué)家艾米麗·波普表示：“油氣井轉(zhuǎn)化為地?zé)峋畷砭薮髾C(jī)遇，雖然從技術(shù)層面看存在很大障礙，但加大研發(fā)并推動(dòng)發(fā)展，是值得的。”

環(huán)境效益顯著但發(fā)電成本高

近日，英國曼徹斯特大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)（以下簡稱“曼大研究團(tuán)隊(duì)”）首次對利用廢棄油氣井進(jìn)行地?zé)岚l(fā)電開展全面環(huán)境全生命周期成本分析研究，結(jié)果顯示，通過將廢棄油氣井改造成地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，可以顯著減少對生態(tài)環(huán)境的危害。

曼大研究團(tuán)隊(duì)在國際工程技術(shù)期刊《應(yīng)用熱工程》發(fā)表論文稱，通過研究設(shè)計(jì)了3種改造方案：利用兩口完全廢棄的井、改造單口廢棄井，以及將處于開采后期、出水多于出油氣的井進(jìn)行轉(zhuǎn)用。3種方案均與專門鉆探的常規(guī)地?zé)岚l(fā)電站進(jìn)行了對比，碳足跡顯著下降、空氣污染也有所降低。

單從發(fā)電成本看，利用廢棄油氣井改造的地?zé)嵯到y(tǒng)目前仍比傳統(tǒng)大型地?zé)犴?xiàng)目更貴，也比風(fēng)電、太陽能、核電等成熟低碳電源貴。這主要是因?yàn)檫@類項(xiàng)目大多處于小規(guī)模或試點(diǎn)階段，單個(gè)井口能夠產(chǎn)生的電量有限。當(dāng)固定成本分?jǐn)偟捷^小的發(fā)電量上，單位電價(jià)自然會顯得偏高。

如果把環(huán)境和健康成本也算進(jìn)去，結(jié)果就不一樣了。曼大研究團(tuán)隊(duì)表示，某些情形下，與新建傳統(tǒng)地?zé)犭娬鞠啾龋脑鞆U棄油氣井環(huán)境損害成本可以降低80%以上。與煤電和氣電相比，優(yōu)勢則更為明顯，煤電和氣電造成的環(huán)境成本比廢棄井地?zé)岱桨父叱?00倍以上。

曼徹斯特大學(xué)可持續(xù)化學(xué)工程高級講師勞倫斯·斯坦福表示：“挑戰(zhàn)不在于改造效率，而在于整體規(guī)模，目前試點(diǎn)規(guī)模較小，發(fā)電量也極低，在成本分?jǐn)偡矫骐y以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，每千瓦時(shí)電價(jià)格十分昂貴。”

盡管改造油氣井并非萬能靈藥，但可以在多元化的低碳能源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，尤其是在得到恰當(dāng)政策支持的情況下。曼大研究團(tuán)隊(duì)表示，應(yīng)該對利用廢棄油氣井的早期地?zé)犴?xiàng)目給予針對性激勵(lì)，從而將多口廢棄油氣井集群化來擴(kuò)大規(guī)模，最終實(shí)現(xiàn)成本效益。

文丨本報(bào)記者 王林

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出品 | 中國能源報(bào)（cnenergy）

責(zé)編丨李慧穎