Устройство для извлечения геотермальнойэнергии

 

322084

ОПИС

АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. F 241 3/02

Заявлено 23.lll. 1970 (№ 1416581/24-6) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описашгя 27.I II.1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий

УДК 621,482 (088,8) Авторы изобретения

И. Т. Аладьев, К. Д. Воскресенский, Г. П. Гуков, Е. В. Саперов и

В; К. Фардзинов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ

ЭНЕРГИИ

Йзобретение относится к устройствам для эксплуатации земных недр, в частности .к устройствам для извлечения геотермальной энергии — тепла естественно нагретых пород, переносимого нагретой пластовой водой.

Известные устройства для извлечения геотермальной энергии из нарушенных взрывом, например ядерным, нагретых подземных горных пород содержат пробуренный основной стол и обсаженную открытой или перфорированной внизу эксплуатационной колонной скважину, пробуренную до обводненного горизонта. При этом горячую пластовую воду извлекают из недр земли при помощи системы скважин и направляют для использования в энергетической или теплоснабжающей установках.

Однако эти устройства обладают недостатками, не позволяющими применять устройства на практике. Основные из этих недостатков следующие. Во-первых, радиоактивность окружающей горной породы, содержащей продукты подземного ядерного взрыва и, следовательно, возможная радиоактивность термальной воды, извлекаемой на поверхность. Вовторых, при извлечении на поверхность термальных вод, имеющих высокую минерализацию (до 300 и более грамм на литр) происходит выпадение солей и отложение их на стенках колонн и труб скважин. Это приводит к частичному или полному закупоривани|о скважин.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков путем сохранения термальных вод в пластовых условиях. Это позволит осуществить цикл извлс-1е ия тспла с меньшим об ьемом теплоносителя, повысить надежность н работоспособность устройства и сократить срок ввода воды в эксплуатацшо. Для этого

10 обсадная эксплуатационная колонна выполнена перфорированной выше нижней отметки основного ствола и снабжена на перфорированном участке сбросными каналами, а внутри колонны ниже перфорированного участка уста15 новлен теплообменник для отбора геотермального тепла.

На чертеже схематично показан вертикальный разрез предлагаемого устройства. Оно содержит обводненный нагретый пласт 1 гор20 цых пород, нарушенных подземным ядерным взрывом, эксплуатационный основной ствол 2, скважину 3 с обсадной эксплуатационной колонной 4, выполненной с верхней 5 и нижней

6 перфорациями, сбросные каналы 7, циркуля25 ционный насос 8, теплообменник 9.

Подготовка устройства к работе и его эксплуатация происходят следующим образом.

В водоносном пласте 1 бурят основной ствол и скважину, помещают в последнюю ядерный

30 заряд (не показан), герметизируют скважину

322084 и подрывают заряд. После взрыва в горных породах образуется столб 10 обрушения, заполненный обломками горных пород, зоны 11 дробления и трещиноватости 12. Вторично разбуривают зону взрыва, обсаживают скважину эксплуатационой колонной 4 до забоя. Ствол на участке 13 герметизируют, например, цементной пробкой.

Важным моментом является организация сбросоприемника. Под этим термином предполагается всякое приспособление или горная выработка, или система мероприятий, назначением которых является создание в окружающих скважину породах таких сбросных каналов, .которые бы свободно принимали пластовую жидкость, переливающуюся через верхшою перфорацию 5 в обсадной колонне и давали бы ей возможность от точки излива инфильтроваться через нарушенные подземным ядерным взрывом нагретые горные породы.

Примером такого сбросоприемника могут служить наклонные скважины, пробуренные из основного ствола, псобсаженные или обсаженные с перфорацией по поверхности, обращенной к нарушенным породам.

В благоприятных случаях при высокой проницаемости и приемистости окружащих горных пород сброс пластовых вод можно осуществить непосредственно в пласт через перфорацию колонны 4.

После вторичного разбуривания и доводки скважины, создания сбросоприемников, обсадки и перфорирования колонны 4 в верхнем 5 и нижнем 6 участках (если нижняя часть ствола закрыта) производится. установка циркуляционного насоса 8 (в том случае, где напор пластовых вод недостаточен для подъема воды на данную высоту). С помощью этого насоса образуется контур подземной циркуляции, при котором горячая пластовая жидкость, нагнетаемая насосом по колонне до верхней перфорации, сбрасывается через наклонные ответ- вления — сбросные каналы — в естественно нагретые горные породы, инфильтруется в них и снова поступает к приемной части скважины, осуществляя замкнутый цикл и отбирая тепло пород. Для извлечения этого тепла в колонну

4 встраивают теплообменник 9,,к которому с поверхности земли нагнетается теплоноситель.

Нагретый в теплообменнике теплоноситель направляется потребителю тепла.

B случае отсутствия в нагретых массивах водоносного горизонта, но при наличии его в вышележащей толщине, или водоема, речки на поверхности земли предусмотрено проведение операций по заводнению зоны взрыва в

10 заданном горизонте малопроницаемых пород.

Сущность предложения не изменится, если поменять назначение верхнего и нижнего перфорированных участков, т, е. принимать пластовую жидкость через верхний участок 5 и

15 сбрасывать ее через нижний 6, подавать теплопоситель на поверхность или использовать его на глубине; охлажденную, но еще достаточно горячую пластовую жидкость сбрасывать в продуктивные пласты (серы, нефти и

20 др.) для геотехнологических целей или в ем.кость, образованную взрывом; организовать два и более водозаборных участка по одной оси или в скважинах, пробуренных кустом из основного ствола.

Предмет изобретения

1. Устройство для извлечения геотермальной

30 энергии из нарушенных, например, подземным ядерным взрывом, нагретых горных пород, содержащее пробуренный основной ствол и обсаженную открытой снизу эксплуатационной колонной скважину, пробуренную до обводЗ5 ненного горизонта, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и сокращения срока ввода в эксплуатацию, эксплуатационная колонна выполнена перфорированной выше нижней отметки основного ствола и снаб40 жена на перфорированном участке сбросными каналами, а внутри эксплуатационной колонны ниже перфорированного участка установлен теплообменник для отбора геотермального тепла.

45 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эксплуатационная;колонна выполнена с перфорацией в нижней части.

322084

Составитель М. Вайсборд

Техред А. Камыши икова

Редактор Л. Речицкий

Корректор Е. Михеева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 620/3 Изд. № 196 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, К-35, Раушская наб., 4/5