中深部の地熱井掘削コストは非常に高く、既存の廃棄された油ガス井を活用して地熱井に改造することで、掘削コストを大幅に削減できます。本研究は陝北地域のある廃棄油ガス井を地熱井に改造し、熱交換試験の工学パラメータおよび試験データに基づき、長期的な熱採取性能の数値シミュレーションを行い、内管設計パラメータが熱採取性能に与える影響を検討しました。研究の結果、内管の断熱性能向上は深さの増加および流量の減少に伴い地熱井の熱採取能力により顕著な影響を与えますが、内管の管径は熱採取性能に与える影響が小さく、深さおよび流量の変化に対して敏感ではないため、全体的な影響度は限定的であることが分かりました。さらに、内管の材料選択がシステムのライフサイクル全体の経済性に与える影響を定量化したところ、特定の条件下で内管の熱伝導率を0.2 W/(m·K)から0.02 W/(m·K)に低減すると、暖房シーズン中の地熱井埋設管出口の水温が0.66 ℃上昇しますが、ライフサイクル平均の暖房コストは0.035元/(kW·h)増加し、投資回収期間は1.83年延長されることが示されました。したがって、高断熱性能の内管材料の採用によるメリットは限定的であり、廃棄された油ガス井の地熱井改造に際しては温度および耐圧条件を優先的に考慮して内管設計を行うことが推奨されます。

廃棄油ガス井;地熱利用;内管材料;熱採取性能;ライフサイクル分析