Способ извлечения геотермальной энергии

ию но ых па- зания ер- по- бу- таест- на- поИзобретение отночения геотермальноимальцых вод цз цослоев с помощью по,ных скважин.Цель изобретенияизвлечение за счетния смеси рабочеговоды ри одновремео.асности работ. влеца схема геотс яют следх кпцОбтц 1, об;.руУ Роьцц цй вентиль 3 цагцетательтва. Регулцзакрыы, ц из емко окном 2 гмлирх н) опровод го веще при это безГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ ССССО ОПИ САНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ л.27технической теплофизик(54) СПОСОБ ИЗВЛ ЕЧЕНИЯ ГЕОТЕМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к извлеченгеотермальной энергии и м. б. использовадля извлечения энергии в виде термальнвод из подземных проницаемых слоевпомощью подъемных скважин (ПС) игнетательных скважин. Цель - снижениетрат на извлечение за счет использовадавления смеси рабочего вещества и тмальной воды (ТВ) при одновременномвышении безопасности работ, Для этогорят подъемную геотермальную и нагнетельную скважины, в ПС опускают погружную трубку, приготавливают рабочее вещво (РВ) и закачивают его с помощьюсоса в цагнетательную скважину через ится к способам извлеэнергии в виде тер. зем ш гх проницаем ых ьсмных и нагнетатель - снижение затрат на использования давлеецества и термальной нном повышении ружную трубку. Удельный вес РВ опредеяют из соотношения у (5 - 1/2 ХЦ 6/е(1 - Х)+Р - РД,где р - удельный вес РВ при температуре и давлении ТВ на забое скважины; рь - удельный вес ТВ при пластовых значениях давления и температуры; е коэффициент продуктивности 11 С; Р давление в отстойнике; Р - статическое давление на устье скважины;- длина погружной трубки; Х - доля рабочей жидкости в смеси ее с ТВ. Удельный вес РВ меньше удельного веса ТВ. Образующуюся смесь РВ и ТВ откачивают на поверхность в отстойник и производят их разделение. При этом давление разделения в от. стойнике устанавливают выше давления насыщения РВ при температуре смеси после ее откачки. После разделения из верхней части отстойника производят выпуск из него посредством срабатывания клапана РВ и его трднсцоптипопкх по трхбопрОВО.ъ до П( . Из нижней части отстойника Отводят ТВ и транспортируют се в нагнетательцую скважину цод давлением разделения. Закачку РВ и ТВ производя с помощью насоса или без него. 1 ил. На чертеже предсмального извлечения.Способ осу ществлразом.Рабочее веществодованной смотровымкости, подают через рена всасываюций труоного насоса 4 рабочеруюцие вентили 5 - 73запорный вентиль 8 открыт. Объем емкости 1 рабочей жидкостив 2 - 3 раза превышает объем проходного сечения трубопроводов, по которым движется рабочая жидкость, и объем проходного сечения погружной трубки. Для глубины скважины 3000 м К 20 м.С помощью насоса 4 рабочее вещество нагнетают через погружную трубку или насосно-компрессорную трубку 9 в межтрубное пространство 10 с термальной водой подьемной скважины 11. Заданный расход жид О кости устанавливают с помощью вентиля 3, насоса 4 и регистрируют расходомером 12. По мере поступления рабочей жидкости в подъемную скважину за счет уменьшения веса столба смеси и подъемной силы увели чивается поступление термальной воды из пласта 13.Из подьемной скважины 11 смесь термальной воды с легкой жидкостью церез регулируюций вентиль 14 поступает в отстойник 5 непрерывного действия для разде ления смеси, представляющий собой горизонтальный резервуар, внутри которого против входного штуцера установлена перфорированная отбойная перегородка 16. служащая для предотвращения возмущений жидкости струей поступающей смеси. Поперечное сечение отстойника выбирают таким образом, чтобы движение жидкости в корпусе аппарата было ламинарным или близким к нему (скорость менее 10м/с), цто способствует ускорению отстаивания. Г 1 ри рас ходе смеси 50 кг/с диаметр отстойника должен составлять около 4 м, Возможна установка параллельно нескольких отстойников, тогда их диаметр соответственно уменьшается. Обьем отстойника определяют исходя из объема емкости для рабочей жидкости Г из соотношения Г= - . ДляЫк скважины с дебитом 50 кг/с и глубиной 3000 м Рв 70 м.После наполнения отстойника 15 повышают ,в нем давление, которое определяют манометром 17 до величины, большей величины насыщения рабочего вещества при температуре смеси после ее откачки из подъемной геотермальной скважины, Производят разделение рабочего вещества и термальной воды путем их отстаивания.Открывают вентилии 18 при закрытом вентиле 6. После этого срабатывает обратный клапан 19, и рабочее вещество их верхней части отстойника 15 подают на всасы ваюший трубопровод насоса 4 рабочего вещества, с помощью которого осуществляют транспортировку вещества под давлением разделения и закачку рабочего вещества в подъемную скважину через погружн) ю трубку. 55В нижней части отстойника 15, оборудованного сливным устройством 20 и предохранительным клапаном 21, термальная вода через регулирующий вентиль 18 поступает в теплообменник 22, где она отдает тепло сетевой или водопроводной воде, которую подают по трубопроводу 23, и с помощью нагнетательного насоса 24 поступает через нагнетательную скважину 25 в проницаемый пласт 13,Таким образом, в установившемся режиме извлечения геотермальной энергии образуются два контура. Контур рабочей жидкости включает отстойник5, всасывающий и нагнетательный трубопроводы насоса 4 рабочей жидкости, погружную насосно-комп рессорную трубку 9, межтрубное пространство 10, заполненное смесью рабочей жидкости и термальной воды, трубопровод подачи смеси в отстойник через вентиль 14. Контур термальной воды: проницаемый пласт 13, межтрубное пространство 10 подъемной скважины со смесью, трубопровод подачи смеси в отстойник через вентиль 14, отстойник 5, всасывающий и нагнетательный трубопроводы насоса 24 термальной воды, нагнетательная скважина 25.Если давление в отстойнике 15 в процессе работы становится больше, цем давление нагнетания насоса 4 рабочей жидкости, которое определяют манометром 26, открывают запорный вентиль 27 и закрывают вентиль 8. Затем отключают насос 4 и рабочая жидкость под действием давления в отстойнике 15 поступает церез погружную трубку 9 в под ьемную скважину 11, Далее работа продолжается аналогично описанному.В случае, когда давление в отстойнике 15 станет выше давления нагнетания насоса 24, которое определяют манометром 28, открывают запорный вентиль 29 и закрывают вентиль 30. После этого выключают насос 24 и термальная вода под действием дав. ления в отстойнике 15 поступает в нагнетательную скважину 25,В процессе работы можно проводить подпитку отстойника 5 рабоцей жидкостью. Для этого закрывают вентиль 3, открывают вентиль 5 и с помощью насоса 31 проводят закачку рабочего вещества в отстойник 15. Расход рабочей жидкости определяют расходомером 32.Можно также в процессе работы умень.шить количество рабочей жидкости в отстой.нике 15 и, следовательно, в циркуляционном контуре рабочей жидкости" .Для этого открывают регулирующие вентили 3 и 6, закры.вают вентиль 5 и с помощью расходомера 33 регистрируют количество отбираемой рабочей жидкости.Изменение количества рабочей жидкости в отстойнике и, следовательно, в циркуляционном контуре рабочей жидкости позво.ляет плавно регулировать дебит подъемной скважины.Удельный вес рабочего вещества р при температуре и давлении термальной волы назабое скважины определяют по зависимостиРР ---- +Р - РД.62 х 1 е(1 - х)где рь - удельный вес термальной воды припластовых значениях давления итемпературы;в, - коэффициент продуктивности подъемной скважины;Р, - давление в отстойнике;Р - статическое давление на устьескважины;1. - длина погружной трубки;х - доля рабочей жидкости в смеси ее стермальной водойх -ба+66 ь, 6 - соответственно расход термальнойводы и рабочей жидкости.формула изобретенияСпособ извлечения геотермальной энергии, включающий закачку в подъемную геотермальную скважину через погружную трубку нерастворимого в термальной воде рабочего вещества с удельным весом, меньшим удельного веса термальной воды, откачку смеси рабочего вещества с термальной водой, разделение рабочего вещества и термальной воды, транспортировку и повторную закач. ку в подъемную скважину рабочего вещества после разделения, охлаждение термальной воды и закачку ее в нагнетательную скважину, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на извлечение за счет использования давления смеси рабочеговещества и термальной воды при одновременном повышении безопасности работ,транспортировку рабочего вещества при егоповторной закачке в подъемную скважину итермальной воды при закачке в нагнетательную скважину осуществляют послеразделения рабочего вещества и термальнойводы под давлением разделения, при этомразделение термальной воды и рабочего вещества производят путем их отстаиванияпри давлении, выше давления насыщения притемпературе смеси после ее откачки, причем используют рабочее вещество с удельным весом15 1 г.,Р Р--7 г=,+.,-2 хе - х)где р - удельный вес рабочего веществапри температуре и давлении термальной воды на забое скважины,кг/м;рь - удельный вес термальной воды припластовых значениях давления итемпературы, кг/м;е - коэффициент продуктивности подъемной скважины кг/с/Па;1. - длина погружной трубки, м;Р - давление в отстойние, Па;Р - статическое давление на устье скважины, Па;х - доля рабочей жидкости в смеси ее с30 термальной водой; х -- -" -6+66 6 ь - соответственно расход рабочейжидкости и термальной воды.Составите,сь М. ГссгмдинРс,никто) О. Головая саре И. Верее Корректор М. ВасильеваЗд кдз 4230/3Тнрдж 45 Гоголи и своеВНИИ 11 И Голлсссстсссннссго комитета но изобретениям и огкрытиям нри ГКНТ СССР13035, Мги квд, Ж 35, Раушскдя ндб., д. 4/51 роизволствснно.ихсдтсдьскнн комбнндг с 11 сстснт, г. Ужгосоя, мд. Гагдрцнд. н