随着能源需求的迅速增长以及对气候变化和环境可持续性的日益关注，有必要逐步从化石燃料转向更清洁的能源。地热能是一种清洁且可靠的能源选择。由于地热发电厂具有较大的不间断供电能力，它们成为实现可持续发展目标7（SDG7）的首选能源转换方式之一。然而，钻探地热井的高成本仍然是一个主要限制，特别是对于中小规模的地热能转换系统而言。
由于钻探地热井所需的资本支出较大，除了通过在大温差区域钻探深层地热井来开发传统地热能外，人们还在考虑从油气井中回收地热能。最近，Ahmed等人[1]总结了从废弃的油气井中回收地热能的可能技术。他们得出结论，通过在挪威大陆架上将油气井重新用于地热用途，可以避免80%的钻井成本。许多在运行的油气井也会产生热水作为副产品[2]。原始天然气也可以从天然气井中传递地热能[3]。
最近，许多研究人员提出了不同的能源转换技术，将可从油气井中回收的地热能转化为可用能源。Ashena[4]研究了有机朗肯循环（ORC），以评估从二十个不同国家的废弃油气井中回收地热能的可行性。Yang等人[5]开发了一个实验设施，评估了在中国湖北油田使用R245fa从油气井中回收地热能的ORC的性能。该ORC的能源转换效率约为5.33%。Li等人[6]提出了一个结合了ORC、集热追踪站和油回收单元的联合能源系统。据报道，该系统的回收期仅为3.5年。Sahana等人[7]将基于CO2的联合制冷循环与淡化单元集成，以利用高含水阶段的油田地热能。研究表明，该系统的回收期在7.65至8.25年之间。
一种利用低品位热源产生可用电力的可行方法是有机闪蒸循环（OFC）[8,9]，它也可以用于利用油气区域中的低温地热能。需要注意的是，喷射器是一种无运动部件的热驱动流体增压装置。由于其简单的设计、可靠性以及利用低品位热能提升压力的能力，喷射器在最近的能源系统中受到了广泛关注。根据多项最新研究，可以得出结论，喷射器能够显著提高OFC的性能。Mondal和De[10]表明，通过用喷射器替换OFC的低压节流阀可以提高其功率输出。喷射器的存在使得涡轮出口压力可以固定在冷凝器压力以下。他们还表明，在OFC中加入喷射器可以在不影响其功率输出的情况下产生一定的制冷效果[11]。Li等人[12]指出，由地热能驱动的再生OFC的具体投资成本为2833.54美元/千瓦。Chen等人[13]表明，双喷射器双闪蒸OFC和单喷射器单闪蒸OFC的第二定律效率分别达到了38.95%和37.92%，远高于基本OFC的31.43%。Tang等人[14]提出了一种双喷射器有机闪蒸冷却循环，其效率比基本OFC高出4.91%。
任何动力循环的能源效率都会随着热沉温度的降低而提高。为了确保更高的能源转换效率，最近提出了许多海洋热能转换（OTEC）系统；这些系统使用太阳能、地热能或工业废热作为高温热源，以及约4°C的深海水作为热沉。Aydin等人[15]使用太阳能集热器预热或过热封闭循环OTEC系统的工作流体，以提高其运行性能。Fan和Zhang[16]通过从太阳能池中回收热量来提高使用氨的传统OTEC系统的性能。Yuan等人[17]提出了一种太阳能-OTEC组合系统，同时产生电力和冷却效果。Idrus等人[18]提出了一种利用海上天然气井中的原始天然气携带的地热能的Geo-OTEC动力循环。Du等人[19]通过从海上油气平台回收废热来提高OTEC的运行性能。
除了SDG 7之外，SDG 6也是一个可持续能源目标，旨在到2030年为所有人提供更清洁和可饮用的水。冷冻淡化（FD）由于其较高的分离效率[20]，在这方面可能非常有用。Chang等人[21]报告称，使用LNG冷能，FD单元可以将超过50%的进水转化为冰。Elhefny[22]开发了一个FD单元的热化学模型，每生产1千克冰需要消耗2.748至4.287千焦的能量。
从现有的文献综述来看，基于地热的能源系统似乎有助于实现SDG7目标。此外，OFC是利用低品位热资源（如地热能）发电的有效手段。将外部热源（如太阳能、地热能等）与OTEC系统集成可以提高能源转换效率。此外，FD淡化技术也被认为是一种实现SDG6的有前景的方法。
考虑到上述因素，本研究首次提出了一种三喷射器闪蒸制冷循环，该循环从海上天然气井生产的原始天然气中回收地热能，同时利用冷的深层海水作为热沉。所产生的制冷效果为冷冻淡化（FD）单元提供所需的冷却，从而提供新鲜和可饮用的水。Mondal和De[11]之前提出的单喷射器闪蒸制冷循环被用作热力学和经济性能评估的基准配置。除了热力学性能外，环境因素（如低全球变暖潜能值（GWP）也成为先进能源系统中选择工作流体的重要标准，正如最近的研究所强调的[23]。因此，由于R152a的GWP较低，被选为工作流体。即使在低蒸发器温度下，它也能保持高于环境温度的运行压力。
选择R152a作为工作流体，因为它即使在低蒸发器温度下也能保持高于环境温度的运行压力。总之，所提出的三喷射器制冷循环与FD淡化单元集成，代表了一种新型能源解决方案，同时利用Geo-OTEC联合热源的热能和冷能，以实现SDG6和SDG7目标。
