JP7260953B2 - 地熱を発生させるプロセスおよび方法 - Google Patents
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Description
1つの態様において、ここに開示された実施形態は電力生成のためのプロセスに関する。プロセスは第1の熱伝導流体を注入ウェルを通じて第2の熱伝導流体を含む地熱で加熱された層への注入を含む。第1の熱伝導流体は間接的熱交換を通じて注入ウェルと流体接続した中間ウェル経路において加熱され地熱で加熱された層内に配置される。加熱された第1の熱伝導流体は中間ウェル経路と流体接続した生成ウェルを通じて回収される。回復された第1の熱伝導流体内に含有された熱エネルギーは注入ウェルおよび生成ウェルと流体接続した電力生成ユニット内において変換される。
ここに開示された実施形態は地熱電力生成のためのシステムおよび方法に関する。より具体的に、ここに開示された実施形態は地熱で加熱された層内の伝導、対流、移流を介して間接的に加熱された超臨界の熱伝導流体を好適に使用する閉鎖ループシステムを用いる電力生成のためのシステムおよび方法に関する。
Claims (17)
- 電力を生成するためのプロセスであって、
注入ウェルを配置するために、地熱で加熱された層内で地表面から第1の深さに第1の掘削孔を掘削するステップと、
生成ウェルを配置するために、地表面から第2の深さに第2の掘削孔を掘削するステップと、
前記第1の掘削孔と前記第2の掘削孔を接続する中間ウェル掘削孔を掘削するステップと、
ケーシングまたはパイプを穿孔するステップと、
前記中間ウェル掘削孔内に穿孔された前記ケーシングまたはパイプを配置するステップと、
穿孔された前記ケーシングまたはパイプのスペース内に1またはそれ以上の流体導管を配置し、前記流体導管は前記注入ウェルと前記生成ウェルを流体接続することにより中間ウェル経路を形成するステップと、
前記注入ウェルを通じて第1の熱伝導流体を第2の熱伝導流体を含む地熱で加熱された層に注入するステップと、
前記注入ウェルと流体接続され前記地熱で加熱された層内に配置される前記中間ウェル経路において間接的な熱交換を介して前記第1の熱伝導流体を加熱するステップと、
前記中間ウェル経路と流体接続した前記生成ウェルを通じて加熱された前記第1の熱伝導流体を回収するステップと、
前記注入ウェルと前記生成ウェルに流体接続した電力生成ユニット内において回収された加熱された前記第1の熱伝導流体内に含まれた熱エネルギーを変換するステップと、を備え、
前記穿孔するステップは、前記ケーシングまたはパイプの穿孔を通じて前記スペース内へまたは前記スペースから外へ前記第2の熱伝導流体の流れを許容するように前記ケーシングまたはパイプを穿孔することを備え、
前記中間ウェル経路は、前記地熱で加熱された層内に水平方向から±75°の範囲の角度に配置されるプロセス。 - 前記中間ウェル掘削孔に近い層を破砕するステップをさらに備える、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第2の深さは前記第1の深さよりも小さく、前記中間ウェル掘削孔は水平方向に対して角度を有して掘削される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記電力生成ユニットから前記注入ウェルへ前記第1の熱伝導流体を再循環させるステップをさらに備える、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第1の熱伝導流体は1またはそれ以上の二酸化炭素、窒素、アンモニアおよび/または炭素数C1からC6を有するアミン、炭素数C1からC8を有する炭化水素を備え、
前記第2の熱伝導流体は水、塩水または層の温度および圧力状態において液体である炭化水素を備える、請求項1に記載のプロセス。 - 前記第2の熱伝導流体は前記地熱で加熱された層内で自然発生する、請求項4に記載のプロセス。
- 前記第2の熱伝導流体は前記地熱で加熱された層に注入される、請求項4に記載のプロセス。
- 前記第1の熱伝導流体を、前記注入ウェルを介して注入し、穿孔された前記ケーシングまたはパイプ内で加熱し、前記生成ウェルを通じて回収し、前記電力生成ユニット内で電力生成し、前記注入ウェルに再注入する電力生成サイクルを通じて超臨界流体として維持するステップをさらに備える、請求項1に記載のプロセス。
- 電力生成のためのプロセスであって、
注入ウェルを配置するために、地熱で加熱された層内で地表面から第1の深さに第1の掘削孔を掘削するステップと、
生成ウェルを配置するために、地表面から第2の深さに第2の掘削孔を掘削するステップと、
前記第1の掘削孔と前記第2の掘削孔を接続する中間ウェル掘削孔を掘削するステップと、
ケーシングまたはパイプを穿孔するステップと、
前記中間ウェル掘削孔内に穿孔された前記ケーシングまたはパイプを配置するステップと、
穿孔された前記ケーシングまたはパイプのスペース内に1またはそれ以上の流体導管を配置し、前記流体導管は前記注入ウェルと前記生成ウェルを流体接続することにより中間ウェル経路を形成するステップと、
前記注入ウェル、前記中間ウェル経路、前記生成ウェルおよび電力生成ユニットを含む閉鎖ループシステムを通じた超臨界の二酸化炭素を循環するステップと、
自然発生または人工発生した熱伝導流体を含有する前記地熱で加熱された層で間接的熱交換を介して超臨界の二酸化炭素を加熱するステップと、
前記電力生成ユニット内で電力生成するために加熱された超臨界の二酸化炭素に含まれた熱エネルギーを変換するステップと、を備え、
前記穿孔するステップは、前記ケーシングまたはパイプの穿孔を通じて前記スペース内へまたは前記スペースから外へ前記熱伝導流体の流れを許容するように前記ケーシングまたはパイプを穿孔することを備え、
前記中間ウェル経路は、前記地熱で加熱された層内に水平方向から±75°の範囲の角度に配置されるプロセス。 - 前記中間ウェル経路は穿孔された前記ケーシングまたはパイプ内に配置された複数の前記流体導管を備える、請求項9に記載のプロセス。
- 前記循環するステップは機械的ポンピングなしで実行される、請求項9に記載のプロセス。
- 電力生成システムであって、
第1の熱伝導流体を、第2の熱伝導流体を含む地熱で加熱された層へおよび層から運搬するための注入ウェルおよび生成ウェルと、
前記注入ウェルと前記生成ウェルを流体接続し、前記第1の熱伝導流体と前記第2の熱伝導流体を流体分離する中間ウェル経路であって前記第1の熱伝導流体が前記地熱で加熱された層および前記第2の熱伝導流体によって非直接的に加熱されるよう前記第2の熱伝導流体を含む前記地熱で加熱された層内に配置される中間ウェル経路と、
加熱された前記第1の熱伝導流体から電力生成するよう設計された電力生成ユニットと、を備え、
前記中間ウェル経路は、穿孔されたケースまたはパイプと、穿孔された前記ケースまたはパイプのスペース内に配置された1またはそれ以上の流体導管と、を備え、
穿孔された前記ケースまたはパイプの穿孔は、前記スペース内へまたは前記スペースから外へ前記第2の熱伝導流体の流れを許容し、
前記中間ウェル経路は、前記地熱で加熱された層内に水平方向から±75°の範囲の角度に配置されるシステム。 - 前記第1の熱伝導流体は1またはそれ以上の二酸化炭素、窒素、アンモニア、および/または炭素数C1からC6を有するアミン、炭素数C1からC8を有する炭化水素を備え、
前記第2の熱伝導流体は水、塩水または層温度および圧力状態において液体である炭化水素を備える、請求項12に記載のシステム。 - 前記中間ウェル経路は穿孔された前記ケースまたはパイプ内に配置される複数の前記流体導管を備える、請求項12に記載のシステム。
- 前記システムは電力生成サイクルを通じて前記第1の熱伝導流体を超臨界の流体として維持するよう設計された閉鎖ループシステムである、請求項12に記載のシステム。
- 2またはそれ以上の注入ウェルと2またはそれ以上の生成ウェルを備える、請求項12に記載のシステム。
- さらに2またはそれ以上の電力生成ユニットを備え、前記電力生成ユニットは注入ウェル、中間ウェル経路および生成ウェルを介して流体連結される、請求項16に記載のシステム。
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