HUT57888A - Method for utilizing geothermic energy respectively yielding mineral materiqls - Google Patents

Method for utilizing geothermic energy respectively yielding mineral materiqls Download PDF

Info

Publication number
HUT57888A
HUT57888A HU907328A HU732890A HUT57888A HU T57888 A HUT57888 A HU T57888A HU 907328 A HU907328 A HU 907328A HU 732890 A HU732890 A HU 732890A HU T57888 A HUT57888 A HU T57888A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
water
energy
rock
geothermal energy
geothermal
Prior art date
Application number
HU907328A
Other languages
English (en)
Other versions
HU907328D0 (en
Inventor
Werner Foppe
Original Assignee
Technologie Transfer Ets
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 Technologie Transfer Ets filed Critical Technologie Transfer Ets
Publication of HU907328D0 publication Critical patent/HU907328D0/hu
Publication of HUT57888A publication Critical patent/HUT57888A/hu

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/17Interconnecting two or more wells by fracturing or otherwise attacking the formation
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/26Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/40Separation associated with re-injection of separated materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/30Geothermal collectors using underground reservoirs for accumulating working fluids or intermediate fluids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
  • Seasonings (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

A találmány tárgya eljárás geotermikus energia hasznosítására, illetve ásványi anyagok kinyerésére.
A hatvanas években a Los Alamos Láb. munkatársai (New Mexico, USA) az ún. forró szárazsziklás eljárást (hot-dry-rock eljárás) fejlesztették ki, amelynek értelmében a föld mélyében forró száraz kristályos kőzetet használnak föl geotermikus energia kinyerésére. Az eljárás lényege, hogy a száraz és forró kőzetbe, amelybe a felszínről természetes úton víz nem juthat be, illetve amelynek közelében természetes vízforrás nincs, egymással kapcsolódó töréseket hoznak létre és így a geotermikus energiát azokon a helyeken is jól hasznosítani lehet, ahol geotermikus anomália figyelhető meg. Itt a forró gőz előállítását nem tűzik ki célul, mint az ismert vízbetáplálásos geotermikus eljárásoknál.
A forró szárazsziklás eljárás a mintegy 30 éve a kőolajiparban már ismeretes ún. hydro-frac eljárásra támaszkodik, amelynek célja a kimerülőben levő földgáz- és kőolajforrások hozamának javítása. A forró szárazsziklás eljárás lényege, hogy a kőzet felhasadásának mélységéig mélyített fúrólyuk talpánál a fúrólyuk felülről való lezárása után nagy víznyomást hoznak létre és így a kőzetet szinte felrobbantják. A víznyomást nagyobbra kell választani, mint a feltárandó kőzetben uralkodó nyíróerőket, hogy a kőzet megrepedezzen és benne nagy térfogatú rések keletkezzenek.
Az eljárást a Los Alamos közelében fekvő Fenton Hill mellett 3000 méteres mélységű fúrólyuk mélyítésével ellenőrizték. Egy másik próbálkozásban 4000 m mélységet értek el, a kezdeti rövid idejű siker után azonban problémák léptek fel, mivel a fúrólyuk alsó részében a nyomást létrehozó berendezés a nagy víznyomás miatt tönkrement. Mivel a kőzetben uralkodó nyíróerők az emelkedő felszíni nyomással növekednek, a szárazsziklás eljárás határát ott kell látni, ahol a kőzetben jelentkező nyíróerők már nagyobbak, mint azok a víznyomások, amelyeket a szokásos technológiával létrehozott és lezárható fúrólyukakban biztosítani lehet. A fúrólyukakban végzett mérések és a szeizmikus kutatások alapján az a következtetés tűnik megalapozottnak, hogy a kőzetben uralkodó nyíróerők a felszíni nyomás növekedése mellett nem minden esetben lineáris módon emelkednek. Vannak olyan rétegek, amelyeknél a nyíróerők emelkedése a lineáristól jelentős módon eltér: adott esetben 3000 m mélységben már a 2000 bar (200 MPa) értéket is eléri. Ezek a változó helyeken fellépő és előre nem látható növekedések jelentős mértékben korlátozzák a forró szárazsziklás eljárás alkalmazhatóságát. A legutóbbi geológiai kutatások és szeizmikus vizsgálatok, továbbá a Szóvjetúnióban a Kola-félszegeten az utóbbi 17 év alatt mintegy 13600 m-re mélyített fúrólyuk vizsgálatával kapott eredmények azt mutatják, hogy a kontinentális talapzaton egyes olyan rétegektől eltekintve, amelyeknél a nyíróerők átmenetileg nagy ütemű növekedést mutatnak, a kőzetben uralkodó nyíróerők 13 km mélységig a felszíni nyomással lineárisan növekednek, majd mintegy 30 km mélységig a felszíni nyomás növekedéséhez képest jelentős mértékben csökkennek. Ezt azzal magyarázhatjuk, hogy a kristályos kőzetekből az ezekben a mélységekben uralkodó hőmérsékleti és nyomásviszonyok következtében a kristályvíz eltávozik, ennek megfelelően természetes módon mikrotörések létrejöttéhez vezető folyamat (micro-frac) játszódik le, aminek eredményeként az előzőleg kompakt, tömör anyagú kőzet finom résekkel tagolttá válik, mechanikai szilárdsága jelentősen lecsökken, vagyis a nyírőerők ugrásszerűen csökkennek.
A kontinentális talapzatnak ezt a finom résekkel töredezett kőzetrétegét, ahol tehát a nyíróerők kis nagyságúak, a szakirodalom a gyengüléses zóna (zone of weakness) kifejezéssel jelöli, felső részén mintegy 500 °C hőmérséklet uralkodik. Ez az érték mintegy 30 km körüli mélységeknél a tudományos megállapítások szerint legalább 1000 °C-ra emelkedik.
A találmány feladata a tudományos felismerés hasznosításával olyan eljárás kidolgozása, amellyel nagy hatásfokkal lehet a geotermikus energiát hasznosítani és adott esetben az említett zónában levő ásványi anyagok legalább egy részét kinyerni. Ez az eljárás a Föld minden pontján hasznosítható.
A kitűzött feladat megoldásaként eljárást dolgoztunk ki, amellyel a geotermikus energia a gyengüléses zóna bevonásával hasznosíthatóvá válik. Az eljárás lényege, hogy a kontinentális litoszféra 13-30 km-es mélységű, a kőzetekben ható nyíróerőknek a borító rétegek nyomásához viszonyítva gyorsan csökkenő értékét mutató gyengüléses zónájában hidrosztatikus nyomás felhasználásával az ebbe a mélységtartományba mélyített és nyomásállóan borított fúrólyukban vízoszlopot létesítünk, adott esetben a még hiányzó maradéknyomást nyomás alatt álló víznek a hidegvizes nyomóaknaként működő fúrólyuk felületénél történő beszivattyúzásával biztosítjuk, a csökkentett nyíróerővel jellemzett forró kőzetben felmelegítési zónát hozunk létre, a beszivattyúzott vizet felmelegítjük és a fúrólyuktól elválasztottan létrehozott legalább egy, szállítóaknaként működő fúrólyukon át a t 4
- 5 a kőzeten áthaladott vizet felszínre hozzuk, majd a benne felhalmozott hőenergiát hasznosítjuk és/vagy a benne levő ásványi anyagokat kinyerjük.
A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítása során a legalább egy szállítóakna felső végét nyomásálló módon a hidegvizes nyomóakna felső végével összekötjük, így zárt geotermikus vízkörforgást hozunk létre, amelynél a geotermikus energiával felmelegített vízből a hőenergiát hőcserélővel kinyerjük, majd zárt csatornán keresztül, a környezettel való kapcsolat kizárása mellett a vizet tartályba vezetjük.
Ugyancsak előnyös a találmány szerinti eljárásnak az a megvalósítása, amelynél a geotermikus energiával felmelegített vizet elektromos teret létrehozó pólusok között vezetjük át és így az ásványi anyagok lerakódását és ezzel kinyerésüket elősegítjük, vagy ellenkezőleg, azt megelőzzük.
A találmány szerinti eljárásnak egy további előnyös megvalósításában a geotermikus energia hasznosítására létrehozott tartályt a kinyert geotermikus energiához képest kis energiát felvevő szivattyúval tartjuk nyitva, ahol előnyösen a tartályt befogadó kőzetben a folyamatos energiafelvétel miatt bekövetkező termikus stresszhatás felhasználásával és a viszkozitást szabályozó törvények szerint a tartály mindenkori legmelegebb pontja felé áramló túlhevített víz viselkedésének kihasználásával a geotermikus energia hasznosítására létesített tartályt folyamatosan egyre mélyebb és egyre melegebb zónákba kényszerítjük, amivel a kinyerhető energia minőségét és mennyiségét növekvő üzemidő mellett növeljük.
Ugyancsak igen előnyös a találmány szerinti eljárásnak *
- 6 az a megvalósítása, amikor a víz beszivattyúzásához kiválasztott hidegvizes nyomóaknától lényegében azonos távolságra több, célszerűen körvonal mentén elrendezett szállítóaknát létesítünk, amellyel a kőzet törésvonalai mentén a víz hatására kialakuló repedésekben radiálisán a hidegvizes nyomóaknáktól áramló vizet összegyűjtjük, és azokon át a bennük uralkodó nyomáson a felszínre hozzuk.
Az energetikai alkalmazások szempontjából előnyös, ha a találmány szerinti eljárás megvalósítása során a geotermikus energiával felmelegített nagynyomású vizet a hőcserélő után expanziós turbinákba vezetjük és ennek révén áramtermelő generátorokat hajtunk meg, vagy távhőszolgáltatási rendszert táplálunk, illetve a geotermikus energiával túlhevített vízzel kitöltött szállítóaknát átmeneti tárolóként a napi energiafelhasználás csúcsainak áthidalására használjuk fel, vagy hosszabb idejű tárolással hasznosítjuk, amivel rövidebb vagy hosszabb, akár évszakonkénti fogyasztási ingadozások kiegyenlítését biztosítjuk.
Ugyancsak igen előnyös a találmány szerinti eljárásnak az a megvalósítása, amelynél a fúrólyukakat egyidejűleg vízzel árasztjuk el, a hideg vízből álló oszlopot az aknákban nyomás alá helyezzük és a kőzetekben kialakult törésvonalak kihasználásával a fluid részecskék kikristályosodásával járó gőz alapú fázis keletkezését megelőzzük, valamint a geotermikus energiával víznek a túlhevített vizes fázisba való közvetlen átalakulását biztosítjuk.
A találmány szerinti eljárás segítségével a nagy hevítési felületek nagy mélységekben történő létrehozásának mindeddig
- 7 műszakilag meg nem oldott problémájára adunk megoldási javaslatot. A nagy átmérőjű fúrólyukak nagy mélységbe történő mélyítésének olvasztásos eljárását például a DE-C2 25,54,101 NSZK szabadalmi leírás, valamint a DE88/00013 alapszámú PCT (nemzetközi) bejelentés mutatja be. Ezek szerint a fúrólyukat a vízzel létrehozandó törések zónáját megelőző mintegy 2 km-es szakaszig nyomásállóan, belső borítással készítjük el és a geológiai folyamatok révén már mikrotörésekkel szabdalt forró kőzetet ebben a zónában hidegvízből álló oszlop nyomásával szabdaljuk tovább. A fúrólyuk átmérője - ezt a mai ismeretek szerint csak a már említett olvasztásos fúrási technikákkal lehet elérni - két szempontból is fontos szerepet játszik:
1) Törvényszerűen összefüggés alakul ki a fúrólyuk átmérője és a fúrólyuktól kiinduló, a víz behatolása következtében a forró kőzetben kialakuló repedések hossza, vagyis a repedések révén létrejövő geotermikus tartály nagysága között. A mai felismerések szerint a vízzel létrehozható repedéshossz mintegy hatszázszorosa lehet a fúrólyuk átmérőjének.
2) A fúrólyuk átmérője az kőzetrétegen átereszthető vízmennyiség alapvető korlátja, hiszen keresztmetszetét átmérője határozza meg. Ezért az átmérő abból a szempontból is fontos lehet, hogy a fúrólyuk olyan napi kondenzátorként működhet, amelynek segítségével az időszakosan változó csúcsigények kiegyeniíthetőek.
A találmány szerinti eljárás megvalósítása során az ismert forró szárazsziklás eljárást, amelynek a találmány elnevezése céljából a forró gyengített sziklás eljárásnak nevezhetünk, úgy valósítjuk meg, hogy először az ismert, például a már ·««« · * » · « · · ·« · · • * * « ♦ * * . , * említett DE-C2 25,54,101 számú NSZK szabadalmi leírásban vagy a DE88/00013 számú nemzetközi bejelentésben bemutatott módon, tehát adott esetben olvasztásos módszerrel fúrólyukat készítünk, amelyet hidegvizes aknaként hasznosítunk. Ez a fúrólyuk a szükséges 13 - 15 km mélységet érheti el, vagyis a gyengülés! zónába ér és átmérője célszerűen mintegy 2 m. Az elkészült hidegvizes akna környezetében, ahhoz képest egy adott átmérőjű kör kerülete mentén néhány további mintegy 1 m átmérőjű fúrólyukakat mélyítünk, amelyek szállítóaknaként szolgálnak és nyílásuk célszerűen mintegy 100 m távolságra helyezkednek el a hidegvizes aknától. A szállítóaknákat célszerűen kissé ferdén mélyítjük, hogy talppontjuk oldalirányban nagyjából 1000 m távolságra legyen a hidegvizes aknától, vagyis a mélyben megfelelően nagy fűtőfelület jöhessen létre. Az ilyen 15 km mélységig mintegy 1000 m-re a függőlegestől eltérő fúrólyuk létrehozása nem okozhat különösen nagy gondot, hiszen a forgófejes technikával a Kola-félszigeten mélyített fúrólyuknál - itt a vezérlés lehetőségei meglehetősen korlátozottak voltak és a törekvés a függőlegestől való minimális eltérés volt - a geológiai feltételek miatt mintegy 840 m-es elhajlás biztosítására volt szükség. A behatoló víz következtében, mint említettük, a fúrólyuk átmérőjének mintegy hatszázszorosát kitevő szélességű töréses zóna alakul ki, ezért ezekkel az aknákkal a kívánt terület átfogható. A fúrólyukakat mintegy 13 km mélységig, tehát talppontjuk előtt mintegy 2 km távolságig nagy nyomás ellen védelmet biztosító acélcsővel béleljük, amit a fúrótechnikából jól ismert megoldásokkal lehet biztosítani. A kibélelt fúrólyukakat legalábbis felső részükön, mélységük feléig hőszigeteléssel látjuk el. A talppont fölött mintegy 2 km-es hosszon bélés nélkül maradó fúrólyuktartományt hasznosítjuk a nagy hevítési felületek létrehozására. A felszínen a szállítóaknák nyílásánál hőcserélő berendezést helyezünk el, amelynek kimenete a központi hidegvizes aknára csatlakozhat. A hőcserélő berendezés felépítése olyan, hogy először a mintegy 300 °C hőmérsékletet meghaladó túlhevített geotermikus vízből származó gőzt ipari folyamatokra hasznosítjuk, ezt követően segítségével vele áramot fejlesztünk, ami a rendelkezésre álló energia kisebb részét jelenti, ugyanis alapvetően az eljárás a hőszolgáltatás biztosítására szolgálhat. Ennek megfelelően központi fűtéses rendszerek, ipari üzemek és mezőgazdasági létesítmények melegvízzel való ellátására alkalmas.
Az eljárás megvalósítása során először a hőcserélő berendezés szelepeit lezárjuk, egyidejűleg minden aknát külön vezetéken át hideg vízzel árasztunk el. A fúrólyuk talppontjának környezetében a kőzetek olyan nyíróerővel jellemezhetők, amelyek a természetes mikrotörések jelenléte miatt erősen lecsökkent nagyságúak, így a központi fúrólyukban létesített hidegvizes oszlop hidrosztatikus nyomása elegendő ahhoz, hogy a víz a fúrólyuk környezetében a kőzetek kellő mértékű felhasadását előidézze. Ennek megfelelően a felhasításhoz és a nagy hevítő felületek létrehozásához, valamint a későbbiekben ez utóbbiak fenntartásához viszonylag kis nyomóerők is elegendőek. A hidrosztatikus felhasítás nagyjából 150 - 170 MPa nyomást igényel, amit 15 km mélységű vízoszlop biztosít és ehhez elegendő, ha egy ilyen magasságú hidegvízoszlopot hozunk létre, ami egyebek között 20 MPa nyomás generálására alkalmas szivattyú segítségé··
-10vel lehetséges. A hidegvizes oszlopot olyan hosszú ideig tartjuk fenn, hogy a mélyben a kívánt nagyságú tartályzóna képződjék és a törések a mélységben az egyes aknák között a kapcsolatot létrehozzák. Ezután a központi hidegvizes akna kivételével mindenütt a hidegvíz bevezetését leállítjuk, a szelepeket a hőcserélő berendezések irányába utat engedő állásba hozzuk. Mivel a központi akna hidegvízellátását fenntartjuk, a behatoló víz a szállítóaknában levő túlhevített, a geotermikus energiát hordozó víz a létrejött törésekben jelen levő hidegebb vizet a hőcserélő berendezéseken keresztül a központi akna szállító szivattyúihoz kényszeríti, így az energia hasznosítása megkezdődik, miközben a szállítóaknában levő hideg víz a szükséges energiaszintet folyamatosan felveszi, anélkül, hogy a túlhevített geotermikus víz gőz fázisba menne át, ami a szállítóakna rétegeinél feltétlenül bekövetkezne. A geotermikus víz túlhevített állapotában megfelelő elektromos tér generálásával lehet elérni, hogy az ionos leválások ne következzenek be, például az aggregátorban, amelyek feladata a Föld mélyéből az értékes gázok és ásványok, például nemesfémek fluid állapotban történő eltávolítása. A mélyből nyert, ásványokkal erősen szennyezett geotermikus fluidumot egyrészt energiatermelésre, másrészt pedig a benne levő ásványi anyagok kitermelésével lehet hasznosítani. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás komplex módon biztosítja az energia termelését és hasznos ásványok kinyerését.
A találmány szerinti eljárás megvalósítása során fúrólyukban levő hidrosztatikus vízoszlopot hasznosítunk. Ezzel az ismert forró szárazsziklás eljárás hatóköre kiterjeszthető, a ·· ·· *»·· *· ·* • 99 « < ♦ ♦ • · ·»» ♦ * • ·♦»··* « ♦· »4 ** 4« H vele elérhető előnyök bővíthetők és az ott ismerteknél jóval nagyobb nyomások is hasznosíthatók, ha a fúrólyukat megfelelő acélból készült béléssel látjuk el. Az új eljárás lehetőséget teremt geotermikus energia termelésére és érckinyerésre szolgáló zárt körfolyamatok megvalósítására, aminek révén a légkörbe, illetve a környezetbe semmiféle káros hulladékanyag nem jut, amikoris a forró vizet tartalmazó aknát vagy aknákat hőcserélőn át a hidegvizes aknával összekötjük, amihez zárt nyomóvezetéket létesítünk. így a geotermikus energia segítségével felmelegített vizet a hőenergia elvétele után a hidegvizes aknába viszszavezetjük és a kivett víz pótlására megfelelő kiegészítő nyomás alatt hasznosítjuk. így a már egyszer megnyitott tartály növeléséhez vagy fenntartásához szükséges repedéseket folyamatosan generáljuk. Az említett módon a környezetre veszélytelen eljárás alakul ki, ez a geotermikus energia hasznosításával kapcsolatos egyik komoly nehézség kikerülésére alkalmas, hiszen a felszínen káros anyagok nem jelennek meg, míg a vízzel távozó oldott anyagok a természetes geológiai folyamatokhoz hasonló módon a tartály felső részén a vízből kiválnak és lerakódnak. Igen jelentős, legalábbis környezetvédelmi meggondolásokból az a jellemzője a találmánynak, hogy szekunder energialeadó körök hozhatók létre hűtőtornyok nélkül, tehát a javasolt eljárás segítségével a hulladékhő környezetet melegítő hatása kizárható. Ezt a megfelelő számú fogyasztók beiktatásával lehet elérni. Ezzel a megoldással a geotermikus energia kihasználásával felmelegített nagy mennyiségű viszonylag alacsony hőmérsékletű víz energiatartalma is hasznosítható, amely általában a nagy hagyományos működtetésű, illetve nukleáris erőműveknél a szabad* · · » · · ··· ♦ · • V «···»* ···« »· 9» »·
- 12 bán hűl le. Az ily módon hasznosított vízben még mindig maradó energiát növényházakban és általában a mezőgazdaságban lehet hasznosítani, vagyis belőle élelmiszer termeléséhez szükséges energia nyerhető.
A fentiekben vázolt eljárással működtetett geotermikus energiatartály nagy rugalmasságú rendszer kialakítását teszi lehetővé, a túlhevített víz tartós tárolására szolgál, különösen hasznos akkor, ha a központi hidegvizes akna környezetében több kerületi visszatérő akna van kialakítva. A túlhevített vízzel telített aknák tehát fogyasztási csúcsok áthidalására alkalmas akkumulátorként hasznosíthatók, puffereket alkotnak, így a csúcsfogyasztások idején rendkívül nagy szolgálatot tehetnek az igények kielégítésében. Maga az elrendezés hosszú ideig alkalmas pufferüzemre, vagyis kiegészítő berendezések nélkül hosszabb időszakokban ugyancsak képes az energiaigények változásainak követésére.
A fentiekben vázolt eljárás számos előnyt mutat. Ezek közül a következőket emeljük ki:
1) A földkéreg melege által biztosított energia a környezet szempontjából rendkívül előnyös, mivel az folyamatosan újratermelődik. Ez nemcsak a kedvező geotermikus feltételekkel jellemzett ritka helyeken igaz, mint a száraz forrósziklás eljárásnál, hanem lényegében a földfelszín alatt mindenütt.
2) Energiatermelésre alkalmas minőségű rendkívül magas hőmérsékletű gőz olyan fajlagos mennyiségben termelhető, amit az ismert tüzeléses és nukleáris erőművek nem képesek biztosítani .
3) Mivel a furatokat belső bélés borítja, továbbá a kia- lakuló tartályzóna felett több kilométer vastagságú szilárd sziklaborítás van, ezért a lezárt tartályok tartalmának a felszínre való kitörése csak rendkívül kis valószínűséggel következhet be.
4) A Föld mélyében megvalósított folyamat energetikai hatékonysága idővel növekszik, ahogy a geotermikus energiatartály a találmány szerinti eljárás megvalósítása révén kifejlődik. Ezt a fantasztikus eredményt két tényező hozza létre: az első az, hogy a viszkozitás törvényeinek megfelelően a túlhevített víz mindenkor a melegebb pont felé áramlik. Ezért az egyszer már létrehozott geotermikus hőenergiát felhalmozó tartály folyamatosan a mélyebb, még nagyobb hőmérsékletű zónák felé bővül. A második tényező az, hogy a hőtartály létrejötte miatt kialakuló hűtő effektusok eredményeként kialakuló hőstresszek miatt az energiafelszabadulás állandó értékű.

Claims (10)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás geotermikus energia hasznosítására, illetve ásványi anyagok kinyerésére, azzal jellemezve, hogy a kontinentális litoszféra 13 - 30 km-es mélységű, a kőzetekben ható nyíróerőknek a borító rétegek nyomásához viszonyítva gyorsan csökkenő értékét mutató gyengüléses zónájában hidrosztatikus nyomás felhasználásával az ebbe a mélységtartományba mélyített és nyomásállóan borított fúrólyukban vízoszlopot létesítünk, adott esetben a még hiányzó maradéknyomást nyomás alatt álló víznek a hidegvizes nyomóaknaként működő fúrólyuk felületénél történő beszivattyúzásával biztosítjuk, a csökkentett nyíróerővel jellemzett forró kőzetben felmelegítési zónát hozunk létre, a beszivattyúzott vizet felmelegítjük és a fúrólyuktól elválasztottan létrehozott legalább egy, szállítóaknaként működő fúrólyukon át a kőzeten áthaladott vizet felszínre hozzuk, majd a benne felhalmozott hőenergiát hasznosítjuk és/vagy a benne levő ásványi anyagokat kinyerjük.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a legalább egy szállítóakna felső végét nyomásálló módon a hidegvizes nyomóakna felső végével összekötjük, így zárt geotermikus vízkörforgást hozunk létre, amelynél a geotermikus energiával felmelegített vízből a hőenergiát hőcserélővel kinyerjük, majd zárt csatornán keresztül, a környezettel való kapcsolat kizárása mellett a vizet tartályba vezetjük.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a geotermikus energiával felmelegített vizet • fc · · · · · · • · · ··· · · • · *····· ···· ···· ·· ·· ·· elektromos teret létrehozó pólusok között vezetjük át és így az ásványi anyagok lerakódását megelőzzük.
  4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a geotermikus energiával felmelegített vizet elektromos teret létrehozó pólusok között vezetjük át és így az ásványi anyagokat a vízből leválasztjuk, azokat kinyerjük.
  5. 5. Az 1. — 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a geotermikus energia hasznosítására létrehozott tartályt a kinyert geotermikus energiához képest kis energiát felvevő szivattyúval tartjuk nyitva.
  6. 6. Az 1. — 5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tartályt befogadó kőzetben a folyamatos energiafelvétel miatt bekövetkező termikus stresszhatás felhasználásával és a viszkozitást szabályozó törvények szerint a tartály mindenkori legmelegebb pontja felé áramló túlhevített víz viselkedésének kihasználásával a geotermikus energia hasznosítására létesített tartályt folyamatosan egyre mélyebb és egyre melegebb zónákba kényszerítjük, amivel a kinyerhető energia minőségét és mennyiségét növekvő üzemidő mellett növeljük.
  7. 7. Az 1. — 6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a víz beszivattyúzásához kiválasztott hidegvizes nyomóaknától lényegében azonos távolságra több, célszerűen körvonal mentén elrendezett szállítóaknát létesítünk, amellyel a kőzet törésvonalai mentén a víz hatására kialakuló repedésekben radiálisán a hidegvizes nyomóaknáktól áramló vizet összegyűjtjük, és azokon át a bennük uralkodó nyomáson a felszínre hozzuk.
  8. 8. Az 1.-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, • · · ·
    - 16 azzal jellemezve, hogy a geotermikus energiával felmelegített nagynyomású vizet a hőcserélő után expanziós turbinákba vezetjük és ennek révén áramtermelő generátorokat hajtunk meg, vagy távhőszolgáltatási rendszert táplálunk.
  9. 9. Az 1.-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúrólyukakat egyidejűleg vízzel árasztjuk el, a hideg vízből álló oszlopot az aknákban nyomás alá helyezzük és a kőzetekben kialakult törésvonalak kihasználásával a fluid részecskék kikristályosodásával járó gőz alapú fázis keletkezését megelőzzük, valamint a geotermikus energiával víznek a túlhevített vizes fázisba való közvetlen átalakulását biztosítjuk.
  10. 10. Az 1. — 9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a geotermikus energiával túlhevített vízzel kitöltött szállítóaknát átmeneti tárolóként a napi felhasználás csúcsainak áthidalására használjuk fel, vagy hosszabb idejű tárolással hasznosítjuk, amivel rövidebb vagy hosszabb, akár évszakonkénti fogyasztási ingadozások kiegyenlítését biztosítjuk.
HU907328A 1989-09-11 1990-08-10 Method for utilizing geothermic energy respectively yielding mineral materiqls HUT57888A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3930232A DE3930232A1 (de) 1989-09-11 1989-09-11 Hot-weak-rock verfahren zur allgemeinen erdwaermenutzung in der 'zone of weakness' (in tiefen von 13 - 30 km)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU907328D0 HU907328D0 (en) 1991-08-28
HUT57888A true HUT57888A (en) 1991-12-30

Family

ID=6389134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU907328A HUT57888A (en) 1989-09-11 1990-08-10 Method for utilizing geothermic energy respectively yielding mineral materiqls

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5253926A (hu)
EP (1) EP0444170B1 (hu)
KR (1) KR0155345B1 (hu)
AT (1) ATE139329T1 (hu)
AU (1) AU648749B2 (hu)
BR (1) BR9006904A (hu)
CA (1) CA2041637A1 (hu)
DE (2) DE3930232A1 (hu)
HU (1) HUT57888A (hu)
NO (1) NO179055C (hu)
OA (1) OA09496A (hu)
RU (1) RU2068530C1 (hu)
WO (1) WO1991003690A1 (hu)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO305622B2 (no) * 1996-11-22 2012-04-02 Per H Moe Anordning for utnyttelse av naturvarme
CN1071836C (zh) * 1998-11-25 2001-09-26 王素英 利用石油开采井开采地热的方法
DE102006021330A1 (de) * 2006-05-16 2007-11-22 Werner Foppe Verfahren und Vorrichtung zur optimalen Nutzung von Kohlenstoff-Ressourcen wie Ölfelder, Ölschiefer, Ölsande, Kohle und CO2 durch Einsatz von SC(super-critical)-GeoSteam
EP2649311B1 (en) 2010-12-10 2018-04-18 Schwarck Structure, LLC Passive heat extraction and power generation
RU2552240C2 (ru) * 2013-07-12 2015-06-10 Василий Иванович Сотников Способ строительства подземных испарительных систем в высокотемпературных слоях земной породы для тепловых электростанций
WO2019229517A1 (ru) * 2018-05-31 2019-12-05 Ishankuliyev Rejepmurad Шахтное геотермальное устройство

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554101C2 (de) * 1975-12-02 1986-01-23 Werner 5130 Geilenkirchen Foppe Schmelzbohrgerät
DE2631552A1 (de) * 1976-07-14 1978-01-19 Barth Kg Gottfried Methode zur erdwaermenutzung fuer den betrieb von gebaeudeheizung und warmwasserversorgungsanlagen
US4137719A (en) * 1977-03-17 1979-02-06 Rex Robert W Method for energy extraction from hot dry rock systems
FR2470240A1 (fr) * 1979-01-12 1981-05-29 Hdr Energy Dev Corp Procede pour la production par fracturation d'un reservoir geothermique
DE2944731A1 (de) * 1979-11-06 1981-05-14 Helmut 1000 Berlin Karl Tiefstbohrmaschine
IL63602A (en) * 1981-08-18 1984-06-29 Tuval Miron Subterranean generation of heat as a source of energy
JPH01500327A (ja) * 1986-06-27 1989-02-09 ヴァイク,ハインツ ヘルマン 腕時計およびロゼット形腕飾りに対する飾りバンド
DE3627680A1 (de) * 1986-08-14 1988-02-18 Franz Johann Stellet Verfahren zur gewinnung von erdwaerme
DE3701676A1 (de) * 1987-01-22 1988-08-04 Werner Foppe Profil-schmelzbohr-verfahren
DE3801933A1 (de) * 1988-01-23 1989-08-03 Georg Knochel Verfahren zur aufnahme von erdwaerme durch stroemendes wasser
JP2633962B2 (ja) * 1989-08-23 1997-07-23 株式会社日立製作所 鉱内冷却用動力回収システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP0444170B1 (de) 1996-06-12
OA09496A (fr) 1992-11-15
HU907328D0 (en) 1991-08-28
AU6285790A (en) 1991-04-08
ATE139329T1 (de) 1996-06-15
BR9006904A (pt) 1991-10-08
NO911781L (no) 1991-05-07
WO1991003690A1 (de) 1991-03-21
NO179055C (no) 1996-07-24
AU648749B2 (en) 1994-05-05
CA2041637A1 (en) 1991-03-12
DE3930232A1 (de) 1991-03-14
EP0444170A1 (de) 1991-09-04
RU2068530C1 (ru) 1996-10-27
DE59010377D1 (de) 1996-07-18
KR0155345B1 (ko) 1999-02-18
US5253926A (en) 1993-10-19
NO179055B (no) 1996-04-15
KR920701764A (ko) 1992-08-12
NO911781D0 (no) 1991-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5515679A (en) Geothermal heat mining and utilization
US4054176A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US3757516A (en) Geothermal energy system
AU2005281335B2 (en) Using geothermal energy for the production of power
US3957108A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US4044830A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US7753122B2 (en) Method of developing and producing deep geothermal reservoirs
JP2021513620A (ja) 生産性地熱井からの閉ループエネルギー生成
US20230130169A1 (en) Fracturing Hot Rock
US9482109B2 (en) Compressed gas energy storage and release system
EA037294B1 (ru) Текучая среда для использования в энергонесущих геологических средах
US20070245729A1 (en) Directional geothermal energy system and method
US4132269A (en) Generation of electricity during the injection of a dense fluid into a subterranean formation
US20100031653A1 (en) Method and device for the utilization of supercritical subsurface steam in combination with supercritical thermal and hydraulic power stations
US4124805A (en) Pollution-free power generating and peak power load shaving system
JP2011052621A (ja) 地熱発電装置
US20150330670A1 (en) System and method for utilizing oil and gas wells for geothermal power generation
US4051677A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US4342197A (en) Geothermal pump down-hole energy regeneration system
HUT57888A (en) Method for utilizing geothermic energy respectively yielding mineral materiqls
US4297847A (en) Conversion of geothermal energy from subterranean cavities
WO2016091969A1 (en) System for providing energy from a geothermal source
US20220128269A1 (en) Geothermal heat exchange installation and method
US4491367A (en) Method for subterranean generation of heat as a source of energy
US20090320474A1 (en) Heat recovery from geothermal source

Legal Events

Date Code Title Description
DGB9 Succession in title of applicant

Owner name: COMPISA AG, CH

DFC4 Cancellation of temporary protection due to refusal