CN103603639B - 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统 - Google Patents

一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103603639B
CN103603639B CN201310598609.9A CN201310598609A CN103603639B CN 103603639 B CN103603639 B CN 103603639B CN 201310598609 A CN201310598609 A CN 201310598609A CN 103603639 B CN103603639 B CN 103603639B
Authority
CN
China
Prior art keywords
well
extraction
heat utilization
bittern water
injection well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310598609.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103603639A (zh
Inventor
杨国栋
李义连
杨勇
王文海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201310598609.9A priority Critical patent/CN103603639B/zh
Publication of CN103603639A publication Critical patent/CN103603639A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103603639B publication Critical patent/CN103603639B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/70—Combining sequestration of CO2 and exploitation of hydrocarbons by injecting CO2 or carbonated water in oil wells

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，分离装置与热利用装置连通，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接。本发明不仅可以有效缓解压力严重积累和盐岩沉淀问题，实现CO2的地质封存以减缓气候变化；同时又可以保持地热储层恒定的压力，大大提高卤水和地热资源的开采效率，地热能可用于发电或直接利用，经济效益显著。

Description

一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统
技术领域
本发明涉及一种制取地层深部高盐卤水的系统，尤其涉及一种与高盐卤水进行热量交换的系统，同时还可以将CO2封存于地下，属于环境治理及资源开采技术领域。
背景技术
地热能是一种来自地球深部可再生的洁净能源，通过地下水的流动或其他工质以热水或蒸汽的形式将其带到地表加以利用。在当今经济快速发展和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。主要有地热发电，同时直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到较快发展。
热卤水作为地热能的一种，是含大量盐类和有用元素的地热水，是一个巨大的液态矿产资源宝库。例如，川中磨溪构造卤水，据测算制盐所获产值仅占总产值的4.2%，而综合开发的氯化钾、溴素、碘素、碳酸锂、硼砂、氯化钡等产品，其产值合计为95.8%，是制盐产值的23倍，表明热卤水综合开发前景广阔。
目前，传统的开采方式是用水作为传热流体在地下实现循环，进入人工产生的、张开的连通裂隙带，水与岩体接触被加热，然后通过生产井返回地面，形成一个闭式回路。但是，采用水作为传热介质有一些不利因素：1、注入地下的水流失严重，造成清洁水的浪费，由于水分损失会增加工程费用。2、注入地下的水将卤水稀释，不利于卤水的开发利用。3、水的可压缩性较小，需要使用较大的抽水设备提供能量来保持流体的循环。
发明内容
本发明提供了一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，解决了上述背景技术中的不足，本发明中采用CO2与热高盐卤水的联合抽注模式，不仅可以有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，实现CO2的地质封存以减缓气候变化；同时，又可以保持地热储层恒定的压力，将大大提高卤水和地热资源的开采效率，高盐卤水可提取各种战略液体矿产资源，地热能可用于发电或直接利用，经济效益显著。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。
所述的抽采井分布呈十字型，注入井位于十字型的中心，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采。
所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
所述的超临界CO2的压力大于25MPa，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃，高盐卤水层的深度为3±0.2km。
本发明与现有技术相比有以下优点：1、本发明中由于设置了CO2和尾水回灌系统，减少了资源浪费和环境污染；本发明对于卤水地热资源的有效、清洁、可持续开发利用以及CO2减排等方面具有重要意义。2、高盐卤水层中存储有丰富的高盐卤水，对于9×108m3的储层体积，注入9.95×106吨的CO2可以提取17.12×106吨的卤水。抽取出的地热含水层温度接近100℃，以地面温度为25℃计，高盐卤水的总热量接近313.5kJ/kg卤水；假设生产速度为50～1000kg·s-1，那么可产生15.7MWth—313MWth的热能流量；能够带来巨大的经济效益。
附图说明
图1为本发明中的抽采井与注入井的分布示意图；
图2为本发明所提供方法的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
在进行开采前应该先进行打井，分别打出相应的抽采井和注入井，在本实施例中抽采井与注入井的分布如图1所示，所述的抽采井分布呈十字型，注入井位于十字型的中心，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
本实施例所提供的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统如图2所示：
包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，高盐卤水层的深度为3±0.2km。CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，所述的超临界CO2的压力大于25MPa。高盐卤水由抽采井的井口抽出，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃。
抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工、提纯，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的CO2和尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
本发明所提供的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统中，注入超临界CO2的步骤如下：测出深部高盐卤水层中注入CO2和抽采井末端的卤液温度；再注入超临界CO2；在所述的注入CO2和抽采阶段之间还包括以下步骤：（1）测定注入井和抽采井中的卤液压强；（2）若测出的两井中卤液压强相等，进入抽卤阶段；若卤液压强不相等，则进入下一步稳压程序；（3）若注入井和抽采井中的卤液压强仍不相同，可反复进行稳压程序，直至两卤液压强相同；所述稳压程序是根据测得的两井中卤液压强以及注入CO2和抽采井末端的卤液温度计算出注入超临界CO2的量。
当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采，以此类推。
综上所述，本发明中综合了CO2地质封存、卤水提取和地热能源的利用，提出了一种高盐卤水的开采与热量利用系统，一方面可通过合理的抽水井位控制和采水量保持储层恒定的压力，将大大提高热卤水中液体矿产资源的开采和地热资源的可持续利用，另一方面可实现CO2的安全稳定大规模地质封存，对于卤水地热资源的有效、清洁、可持续开发利用以及CO2减排等方面具有重要意义，经济效益和社会效益显著。

Claims (5)

1.一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。
2.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：所述的抽采井分布呈十字型，注入井位于十字型的中心，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
3.根据权利要求2所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采。
4.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
5.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：所述的超临界CO2的压力大于25MPa，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃，高盐卤水层的深度为3±0.2km。
CN201310598609.9A 2013-11-23 2013-11-23 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统 Active CN103603639B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310598609.9A CN103603639B (zh) 2013-11-23 2013-11-23 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310598609.9A CN103603639B (zh) 2013-11-23 2013-11-23 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103603639A CN103603639A (zh) 2014-02-26
CN103603639B true CN103603639B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50121893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310598609.9A Active CN103603639B (zh) 2013-11-23 2013-11-23 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103603639B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3048096C (en) * 2016-12-21 2023-07-04 Henry D. Tiffany, Iii Apparatus and method for potable water extraction from saline aquifers
CN109682099A (zh) * 2017-07-10 2019-04-26 华北电力大学 利用烟气与co2余热的增强地热发电与封存一体化系统
EP3810352A4 (en) 2018-06-20 2022-09-07 David Alan McBay METHOD, SYSTEM AND APPARATUS FOR EXTRACTING THERMAL ENERGY FROM A BRACKISH GEOTHERMAL FLUID
CN109083706A (zh) * 2018-08-07 2018-12-25 西安热工研究院有限公司 一种带二氧化碳封存的超临界二氧化碳干热岩发电系统
CN109297206A (zh) * 2018-09-13 2019-02-01 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 一种干热岩开发方法及干热岩开发与热量利用系统
CN113431535B (zh) * 2021-08-11 2022-04-15 太原理工大学 一种利用原位热解后的有机矿层进行碳封存的方法
CN116641687B (zh) * 2023-05-31 2024-01-26 贵阳学院 利用二氧化碳驱动地下水流动的方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2193739B (en) * 1986-08-11 1990-07-04 Chevron Res Improvements in and relating to miscible gas enhanced oil recovery from petroleum bearing formations
CN102245279A (zh) * 2008-10-08 2011-11-16 膨胀能量有限责任公司 碳捕获和封存的系统和方法
JP4972752B2 (ja) * 2007-03-30 2012-07-11 一般財団法人電力中央研究所 地熱発電方法並びにシステム
CN103221632A (zh) * 2010-09-21 2013-07-24 帕尔默实验室有限责任公司 利用二氧化碳开采地层沉积物的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110272166A1 (en) * 2011-06-09 2011-11-10 Robert Daniel Hunt Separation Under Pressure of Methane from Hot Brine Useful for Geothermal Power

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2193739B (en) * 1986-08-11 1990-07-04 Chevron Res Improvements in and relating to miscible gas enhanced oil recovery from petroleum bearing formations
JP4972752B2 (ja) * 2007-03-30 2012-07-11 一般財団法人電力中央研究所 地熱発電方法並びにシステム
CN102245279A (zh) * 2008-10-08 2011-11-16 膨胀能量有限责任公司 碳捕获和封存的系统和方法
CN103221632A (zh) * 2010-09-21 2013-07-24 帕尔默实验室有限责任公司 利用二氧化碳开采地层沉积物的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103603639A (zh) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103603639B (zh) 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统
CN110318675B (zh) 一种深部煤层气热共采方法
Rybach Geothermal sustainability
Rybach et al. Geothermal sustainability-a review with identified research needs
CN207230982U (zh) 由废弃油/气井改造用于注水采油的热源系统
CN202719800U (zh) 超导型地下热能直接提取系统
CN109883074B (zh) 一种采空区充填体提取地热能的系统及其工作方法
Pruess Enhanced geothermal systems (EGS) with CO2 as heat transmission fluid--A scheme for combining recovery of renewable energy with geologic storage of CO2
CN106767063A (zh) 一种利用热管高效开采干热岩地热的系统
CN109505577B (zh) 干热岩开采方法
CN103343678A (zh) 一种注二氧化碳开采水溶气的系统和方法
CN106949649B (zh) 地能干热岩树状多点换热系统及其换热方法
CN107270371A (zh) 一种同层回灌电热泵式梯级利用供热系统
CN104847322A (zh) 深层普通稠油水驱后转蒸汽驱提高采收率方法
CN105958870A (zh) 复合型冷源干热岩热电发电系统与方法
CN104653417A (zh) 中间介质为氨的干热岩地热发电系统
CN202101463U (zh) 新近系孔隙型地热回灌系统
CN2606869Y (zh) 一种单井采灌取能设备
CN206647084U (zh) 一种干热岩地热开采装置
CN112066445A (zh) 一种利用废弃油井结合热泵开采地热的采暖系统
CN111027234A (zh) 一种新型的水平井地热回灌方法
CN202832981U (zh) 注水蓄能式风能与地热能利用系统
CN207113101U (zh) 一种双模地热能综合利用系统
CN204476673U (zh) 盐层溶腔地热发电系统
CN108799024A (zh) U型管换热闭式循环井下热电发电系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant