Способ извлечения геотермальной энергии горных пород

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сева Советскик Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 300578 Государственный комит Совета Мииистрое ССС по делам изобретений н открытий) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬГОРНЫХ ПОРОД НЕРГИ ени созни к издни- по нагре 1Изобретение относится к извлеч ю глубинного тепла земли - геотермальной энергии, используемой для выработки электроэнергии и в других нромыщленных целяхИзвестен способ извлечения геотерМальвой энергии горных пород, заключающийся в создании в массиве непроницаекьх высоконагретых пород зоны раздробленных и трещиноватых пород, Которая служит в качестве теплообменНой системы.Пробурив в зону искусственно данной снстеьвю ряд скважин, в од э инх эакачквают теплоноситель, а других нагретый теплоноситеЛв но Мают на поверхность и используют назначению Я .Известен способ извлечения геотермальной энергии горных пород, заключающийся в отборе ее эакачиваемьаа теплоносителем и передаче от теплоносителя к рабочему агенту, включающий создание зоны дробления пород, бурения в этой моне скважины, установлени гидродинамической связи скважины с верхней и нижней частями эоны дробления, размещение в скважине теплообменника и затем закачку теплоносителя в нижнюю часть зоны дробления с последующим осуществлением в теплообменнике циркуляции рабочего агента 2Недостатками известных способов является низкая эффективность извлечения тепловой энергии, поскольку объем вовлекаемых в теплообмен пород мал, недостаточно интенсифицкзован отбор тепловой энергии.Целью иэобретения является повыаенне эфФективности извлечения тепловой энергии эа счет увеличения объма вовлекаемых в теплообмен пород и интенсификации отбора тепловой энергии теплоносителем. ЬДля этого зону дробления сдэдаютполукольцевой формы, ориентированнойв вертикальной плоскости, а в качестве теплоносителя используют жкдкостьт В температура кипения которой ниже температуры горных пород.На чертеже изобнякщая предлагаемыйСпособ осущесзб разом.В массиве непроницаемых тыхгорных пород посредством мощных взрывов, произведенных в многозабойных 39наклонно направленных скважинах 1,сооружают полукольцевую зону 2 дробления пород, ориентированную в верти" кальной плоскости.Чтобы при перетоке теплоносителя по части ствола зарядных скважин не миновать основную массу раздробленных пород, в стволе скважин ставят цементную перемычку .3, Затем бурят эксплуатационную скважину 4, забой которой располагают в нижней части полукольцевой системы, а в верхней части выполняют отверстия 5, соединяющие ствол скважины с искусственно созданной теп. лообменной системой, Таким образом, создают замкнутую систему теплообмена раздробленные н трещинонатые породы - ствол скважины.Систему теплообмена через скважину 4 частично заполняют жидким теплоносителем, имеющим температуру кипения виже температуры горных пород. 20В результате теплообмена с нагретыми горными породами жидкий теплоноситель испаряется и заполняет подземную систему теплообмена.В эксплуатационной скважине 4 устанавливают тенлообменник б, через который с поверхности прокачинают рабочий агент. Последний в результате теплообмена с теплоносителем нагревается и выносит тепловую энергию горных пород на поверхность к потребителю.Если рабочий агент прокачивается через теплообменник (например, типа труба в трубе) с направлением движения в межтрубном пространстве снизу вверх, то в результате теплообмена темпера. Тура стенок теплообменника пончжается и на их поверхности происходит конденсация теплоносителя, находящегося первоначально в паровой Фазе, Таким )0 образом, часть 7 ствола скважины заполняется сконденсированшимся теплоносителем, а часть 8 ствола скважины - паровой Фазой. Соотношение этих интервалов зависит от длины теплообменника, температуры горных пород и режима циркуляции теплоносителя. Избыточное давление столба жидкости (скондеысированного теплоносителя) обеспечивает естественную циркуляцию теплоносителя по замкнутому контуру.С целью интенсификации теплообмена между теплоносителем и рабочимагентом на внутренней стороне внешнейтрубы теплообменника устанавливают 05направляющие лопасти (крыльчатки) 9,посредством которых теплообменникпри циркуляции теплоносителя приобретает вращательное движение. При вращении теплообменника на его внешней поверхности обеспечиваются условия для перехода от пленочной конденсации(что будет иметь места при неподэианом состоянии теплообмеииика) к капельной. Для того, чтобы более эффективно использовать напор, создаваемый избыточным данлением сконденсировавше" гася теплоносителя, теплообменную систему н горных породах создают таким образом, чтобы основной нагрев й испарение теплоносителя происходили в ее нижней части. Для этого наибольшее количество и наиболее мощные взрывы производят в нижней части теплообменной системы (ниже или на уровне забоя эксплуатационной скважины) .При сооружении теплообменной систе" мы в горных породах с температуройо7100 С в качестве теплоносителя используют пресную, высокоминералиэованную, например морскую, воду или сточные воды промышленных предприятий, предназначенные для захоронения. Поскаль. ку в стволе скважины будет постоянно находиться только сконденсированная вода, то корроэийного разрушения обо" рудования наблюдаться не будет.При сооружении теплообменной системы в горных породах с температурой ниже 100 С в качестве теплоносителя используют жидкости, температура кипения которых ниже температуры горных пород, например хлороформ, четыреххлористый углерод и др.Формула изобретенияСпособ извлечения геотермальной энергии горных пород, заключающийся в отборе ее эаканчнваемым теплоносителем и передаче от теплоносителя к рабочему агенту, включающий создание эоны дробления пород, бурение в этой зоне скважины, установление гидродинамической связи скважины с верхней и нижней частями зоны дробления, размещение в скважине теплообменника и затем закачку теплоносителя в нижнюю часть зоны дробления с последующим осущестнлением в теплообменнике циркуляции рабочего агента, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повьаве" ния эффективности извлечения тепловой энергии за счет увеличения объема вовлекаемых в теплообмен пород и интенсификации отбора тепловой энергии теП- лоносителем, зону дробления создают полукольцевой формы, ориентированной в вертикальной плоскости, а в качестве теплоносителя используют жидкость, температура кипения которой ниже температуры горных пород.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, РОМ 16 г, 114, 1970 ф В 5 у Рф 1, 2. Лвторское свидетельство СССРЕ 322084, кл.24302, 1970.614314 СостаТехред ель А.ЗвеэдинаЭ.Чудик Корректор Х.Гокси едактор СЛит Подписное тров СССРт 4 Ю щ юшшт т юшюю 4 В тттиал ППП Патентф, г. Уагород, ул. Проектная,Закаэ Зб 80/3 ЦНИИПИТираа ВЛ 5 осударствениого комитета С по делам изобретений и 3035, Москва, й, Рауюск