高塩分地熱資源における深部ボーリング熱交換の技術的実現可能性の実証:西寧盆地における3000mフィールド事例
Demonstrating the Technical Feasibility of Deep Borehole Heat Exchange in High-Salinity Geothermal Resources: A 3000 m Field Case in the Xining Basin
高塩分地熱資源は腐食やスケーリング、高額な水処理コストにより開発が阻害されるが、深部ボーリング熱交換器(DBHE)技術は、水の生産なしに熱を抽出し、高塩分流体との接触を避けるため有望な代替手段となる。本研究では、西寧盆地の深さ3000m超の井戸SQ-1で同軸DBHEのフィールド実験を実施した。結果として、深部原生代変成岩基盤は極めて低い浸透率(10−8 cm/s)、孔底温度113°C、平均地温勾配3.39°C/100mを示し、安定した固体熱源であることが確認された。定常状態での熱抽出率は平均150W/m(144~155W/m)であった。流量を40から50m3/hに増加させても熱抽出率は1.5%しか増加せず、流量増加による収益逓減の閾値が示唆された。13日間の試験期間中、地下水抽出、腐食、スケーリングは観察されず、短期間の運用信頼性が確認された。本研究は、高塩分問題を回避するために熱抽出を深部低浸透率基盤に移行させることの有効性を実証し、世界中の類似地域におけるクリーン地熱利用の科学的根拠を提供するものである。
- 中国西寧盆地の深さ3000m超の井戸SQ-1で同軸DBHE(深部ボーリング熱交換器)のフィールド実証を実施し、定常状態の熱抽出率は平均150W/m(144〜155W/m)を記録した
- 13日間の試験期間中、地下水抽出・腐食・スケーリングは観察されず、高塩分地熱資源でのDBHEの短期運用信頼性が確認された
- 流量を40から50m3/hに増加させても熱抽出率は1.5%しか増加せず、流量増加による収益逓減の閾値が実証された
- 深部原生代変成岩基盤は浸透率10−8 cm/sの極めて低い値、孔底温度113°C、平均地温勾配3.39°C/100mを示し安定した固体熱源であることが確認された
本件は深部ボーリング熱交換器(DBHE)技術が高塩分地熱資源という従来開発困難とされてきた領域で実証された点で注目に値する。世界の地熱資源の多くが高塩分・腐食性流体を抱える中、水生産なしで熱抽出が可能な本技術は、地熱発電の開発可能領域を大幅に拡大する可能性がある。西寧盆地での3000m級実証は実データに基づく信頼性を示しており、地熱分野への投資判断において先進地熱技術の進展として評価すべき成果である。