Способ извлечения геотермальной энергии горных пород

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (63) Дополнительное к авт. свид-ву(И) ЗаявленО 200871 (21) 1689373/22-03 . с присоединением заявки J4(23) Приоритет(43) Опубликовано 05.07.78.Бюллетень 3h 2 (45) Дата опубликования описапия 300578

1

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (72) Автор. изобретения

Н.К.Приходько

{73) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к извлечению глубинного тепла земли - геотермальной энергии, используемой для выработки электроэнергии и в других промыщлениых целях °

Известен способ извлечения геотермальной энергии горных пород, заключающийся в создании в массиве непроницаевеах высоконагретых пород зоны раздробленных и трещиноватых пород, Которая служит s качестве теплообменНой системы.

Пробурив в зону искусственно соз» данной системы ряд скважин, в одни иэ инх эакачтевают теплоноситель, а из других нагретый теплоноситеЛв нодни»

Мают на поверхность и используют по назначению (1) .

Известен способ извлечения геотермальной энергии горных пород, эаклвчакицийся в отборе ее эакачиваемюе! теплоносителем и передаче от теплоносителя к рабочему агенту, включающий создание зоны дробления пород, бурения в этой моне скважины, установление гидродинамической связи скважины с верхней и нижней частями эоны дробления, размещение в скважине теплообменника и метем закачку теплоносителя в инжнвв часть зоны дробления с последующим осуществлением s теплообменнике циркуляции рабочего агента f2(.

Недостатками известных способов является низкая эффективность извлечения тепловой энергии, поскольку объем вовлекаемых в теплообмен пород мал, недостаточно интенсифици1зован отбор тепловой энергии.

Целью иэобретення является повыаеIg нне эффективности извлечения тепловой энергии эа счет увеличения объема вовлекаемых в теплообмен пород и интенсификации отбора тепловой энергии теплоносителем.

Для этого зону дробления создают полукольцевой формы, ориентированной в вертикальной плоскости, а в качестве теплоносителя используют жидкостье

® температура кипения которой ниже температуры горных пород.

На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

В массиве непроницаеаых нагретых горных пород посредством мощных взрывов, произведенных в многозабойных

39 наклонно направленных скважинах 1, сооружают полукольцевую зону 2 дроб614314 ления пород, ориентированную в вертикальной 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 теплообменной системой. Таким образом, создают замкнутую систему теплообмена1 раздробленные н трещинонатые породы - ствол скважины.

Систему теплообмена через скважину

4 частично заполняют жидким теплоносителем, имеющим температуру кипения виже температуры горных пород. 20

В результате теплообмена с нагретыми горными породами жидкий теплоноситель испаряется и заполняет подземную систему теплообмена.

В эксплуатационной скважине 4 устанавливают тенлообменник 6, 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 прокачинается 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 образом, часть 7 ствола скважины заполняется сконденсиронаншимся теплоносителем, а часть 8 ствола скважины— паровой фазой. Соотношение этих интервалов зависит от длины теплообмен- 45 ника, температуры горных пород и режима циркуляции теплоносителя. Избыточное давление столба жидкости (скондеысированного теплоносителя) обеспечивает естественную циркуляцию тепло- 50 носителя по замкнутому контуру.

С целью интенсификации теплообмена между теплоносителем и рабочим агентом на внутренней стороне внешней трубы теплообменника устанавливают 05 направляющие лопасти (крыльчатки) 9, посредством которых теплообменник при 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 сконденсировавшегося теплоносителя, теплообменную систему н горных породах создают таким образом, чтобы основной нагрев и испарение теплоносителя происходили в ее нижней части. Для этого наибольmee количество и наиболее мощные взрывы производят н нижней части теплообменной системы (ниже или на уровне забоя эксплуатационной скважины) .

При сооружении теплообменной систе" мы н горных породах с температурой о

7100 С в качестве теплоносителя используют пресную, нысокоминералиэованную, например морскую, воду или сточные воды промышленных предприятий, предназначенные для захоронения. Поскаль ку н стволе скважины будет постоянно находиться только сконденсированная вода, то корроэийного разрушения оборудования наблюдаться не будет.

При сооружении теплообменной системы в горных породах с температурой ниже 100 С н качестве теплоносителя используют жидкости, температура кипения которых ниже температуры горных пород, например хлороформ, четыреххлористый углерод и др.

Формула изобретения

Способ извлечения геотермальной энергии горных пород, заключающийся н отборе ее заканчннаемым теплоносителем и передаче от теплоносителя к рабочему агенту, включающий создание эоны дробления пород, бурение н 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 шийся тем, что, с целью повьэнения эффективности извлечения тепловой энергии за счет увеличения объема вовлекаемых н теплообмен пород и интенсификации отбора тепловой энергии теПлоносителем, зону дробления создают полукольцевой формы, ориентированной в вертикальной плоскости, а в качестве теплоносителя используют жидкость, температура кипения которой ниже температуры горных породИсточники информации, принятые so внимание при экспертизе:

1, а б, 114, 1970, В 5, р."fl

2. Авторское свидетельство СССР

Е 3 ЛО84, кл. V 24 1 310, 1970.

614314

Составитель A.Çâåýäèíà

Техред Э.Чуиик Корректор Х.гоксич

Редактор С Титова

Закаэ Зб80/35 Тирам 825 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР.по делам изобретений и рткрытиЯ

113035, Москва, X-35, Раушскаи наб., д. 4/5е

»»

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектная, 4