RU2055277C1 - Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin - Google Patents
Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055277C1 RU2055277C1 SU4941010A RU2055277C1 RU 2055277 C1 RU2055277 C1 RU 2055277C1 SU 4941010 A SU4941010 A SU 4941010A RU 2055277 C1 RU2055277 C1 RU 2055277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- geothermal
- supply system
- fluid
- reservoir
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам извлечения и использования глубинного тепла Земли и может быть применено в системе геотермального энергоснабжения. The invention relates to methods for extracting and using the deep heat of the Earth and can be applied in a geothermal energy supply system.
Существуют способы, позволяющие отбирать геотермальный теплоноситель из земных недр и использовать его в системах энергоснабжения. There are methods that allow you to select the geothermal coolant from the bowels of the earth and use it in energy supply systems.
Известен способ [1] заключающийся в добыче геотермального флюида по системе скважины из подземного коллектора, подаче его в систему теплоносителя и возврате в подземный коллектор отработанного флюида в экономичном режиме эксплуатации скважин. The known method [1] consisting in the production of geothermal fluid through a well system from an underground reservoir, supplying it to a coolant system and returning the spent fluid to the underground reservoir in an economical mode of operating wells.
Основным недостатком способа является необходимость значительных капитальных затрат на бурение и обустройство системы водоподъемных и нагнетательных скважин для отбора, а затем обратной закачки теплоносителя флюида в подземный коллектор. В случае же реализации геотермальной системы энергоснабжения на объектах, расположенных в пределах акватории водного бассейна, объем капитальных затрат возрастает с необходимостью установки специальных буровых платформ. The main disadvantage of this method is the need for significant capital expenditures for drilling and equipping a system of water-lifting and injection wells for the selection and then re-injection of the coolant fluid into the underground reservoir. In the case of the implementation of the geothermal energy supply system at facilities located within the water basin, the volume of capital costs increases with the need to install special drilling platforms.
Указанный недостаток можно отнести ко всем известным способам геотермального энергоснабжения, в том числе и способу реализации и эксплуатации геотермальной электростанции (Н. Ram, J. Jahalom. Сommerciallу suecerful large scale binary application. Geother. Rеs. Сoun. Bull. Maу, 1988). This drawback can be attributed to all known methods of geothermal energy supply, including the method of implementation and operation of a geothermal power plant (N. Ram, J. Jahalom. Commercial large-scale binary application. Geother. Res. Soun. Bull. Mau, 1988).
Целью изобретения является снижение капитальных затрат, что достигается использованием вместо нагнетательных скважин сообщающегося с акваторией водопроницаемого пласта (разрывного нарушения) и заполнением водой из акватории подземного коллектора самотеком без обратной закачки. The aim of the invention is to reduce capital costs, which is achieved by using instead of injection wells communicating with the water area of a permeable layer (discontinuous disturbance) and filling with water from the underground reservoir by gravity without re-injection.
На фиг.1,2 представлены схема и график, реализующие предлагаемый способ. Figure 1.2 presents a diagram and a graph that implements the proposed method.
Месторождение геотермальной системы энергоснабжения выбирают вблизи береговой линии, где подземный коллектор в виде субгоризонтального водопроницаемого пласта или разрывного нарушения выходит в пределы дна акваторий. Отбором геотермального флюида из подземного коллектора (фиг.1) через водоподъемную скважину 1 запускают процесс инфильтрации воды из акваторий 2 по водопроницаемому пласту 3 до уровня глубин расположения забоя (водоотборника) водоподъемной скважины 4 в сообщающейся системе: акватория водопроницаемый пласт водоподъемная скважина. Фильтрующаяся самотеком из пределов акватории вода за время миграции по пласту в режиме инфильтрации нагревается до температуры окружающих горных пород и к моменту прихода к водоподъемной скважине становится теплоносителем глубинного тепла для энергоблока системы 5. The geothermal energy supply system is selected near the coastline, where an underground reservoir in the form of a subhorizontal permeable layer or discontinuous disturbance extends to the bottom of the water area. The selection of geothermal fluid from the underground reservoir (Fig. 1) through a water-lifting well 1 starts the process of water infiltration from
Способ реализации геотермальной системы энергоснабжения осуществляют следующим образом. A method of implementing a geothermal power supply system is as follows.
В пределах акватории водного бассейна (шельфа, озера и др.) проводят геотермическую съемку по дну методом термического зондирования или непрерывного инфракрасного термопрофилирования (Бойков А.М. Нестационарные методы морской терморазведки. М. Наука, 1986, с. 135; Корниенко С.Г. Инфракрасная информационно-измерительная система непрерывного термопрофилирования и области ее применения. Сб. Научн.тр. /Ин-т проблем геометрии Даг. ФАН СССР, 1987, вып.7, с. 64-68) и выявляют и картируют температурные аномалии, связанные с очагами субаквальной разгрузки подземных термальных вод. Подобные очаги обычно приурочены к сводам гидрогеологически раскрытых антиклинальных структур (фиг.1) и литологическим "окнам" водопроницаемых пластов, выходящих к поверхности дна акваторий из глубоких горизонтов суши, а также к разрывным нарушениям и др. Определив таким образом место выхода в пределы поверхности дна акватории водопроницаемого пласта (разрывного нарушения) с фильтрующимся в нем геотермальным флюидом 6 (фиг.1), вблизи береговой линии выбирают оптимальные месторасположение и глубину водоподъемной скважины и энергоблока геотермальной системы энергоснабжения (геотермальной электростанции). При этом само наличие очага субаквальной разгрузки термальных вод показатель благоприятных для создания системы энергоснабжения геолого-геотермических условий (повышенных температур) залегания подземного коллектора в пределах суши. Водоподъемную скважину бурят с забоем или перфоратором (водозабором) на глубине выходящего в пределы акватории пласта. Within the water area of the water basin (shelf, lake, etc.), geothermal surveys are carried out along the bottom by thermal sensing or continuous infrared thermal profiling (Boykov A.M. Non-stationary methods of marine thermal prospecting. M. Nauka, 1986, p. 135; S. Kornienko; Infrared information-measuring system of continuous thermal profiling and its application areas. Sat Scientific Scientific / Institute of Geometry Problems Dag. FAN USSR, 1987,
Режим эксплуатации геотермальной системы энергоснабжения выбирают, исходя из градиента напора в водопроницаемом пласте. В пределах всего пласта, разгружающегося через дно акватории, гидродинамический напор определяется выражением
Н Z + P/γ (1) а градиент напора, соответственно:
I dH/dZ, (2) где Z ординаты точки, где определяется напор;
Р давление в этой точке;
γ плотность жидкости. При этом водный поток в пласте направлен от суши к водному бассейну.The operating mode of the geothermal energy supply system is selected based on the pressure gradient in the permeable formation. Within the entire reservoir, unloading through the bottom of the water area, the hydrodynamic pressure is determined by the expression
H Z + P / γ (1) and the pressure gradient, respectively:
I dH / dZ, (2) where Z is the ordinate of the point where the pressure is determined;
P is the pressure at this point;
γ fluid density. In this case, the water flow in the formation is directed from land to the water basin.
Отбором геотермального флюида из подземного коллектора через водоподъемную скважину в коллекторе создают давление ниже, чем гидростатическое давление в зоне выхода водопроницаемого пласта к дну акватории. Количественно эта величина Р будет зависеть от толщины слоя воды h над зоной выхода пласта к донной поверхности (для h 10 м Р < 2 атм, h 50 м Р < 6 атм, h 100 м Р < 11 атм). Тогда по закону сообщающихся сосудов в системе: акватория водопроницаемый пласт водоподъемная скважина водный поток начнет двигаться в противоположном направлении от акватории в пределы суши в режиме инфильтрационного процесса. Величину перепада давления Δ Р, требуемую для запуска инфильтрационного режима движения воды, при известных фильтрационных свойствах в системе находят, исходя из экономически целесообразных для геотермального энергоснабжения объемов Q отбираемого из скважины теплоносителя флюида (обычно первые десятки литров в секунду), из выражения (Справочное руководство гидрогеолога. 1979, т.1, с.34):
ΔP (3) где Kп K (μ/γ) коэффициент проницаемости пласта;
K V/I коэффициент фильтрации пласта;
V Q/F скорость фильтрации в пласте;
F площадь фильтрации;
μ вязкость жидкости;
L длина пути фильтрации.The selection of geothermal fluid from the underground reservoir through a water well in the reservoir creates a lower pressure than the hydrostatic pressure in the exit zone of the permeable formation to the bottom of the water area. Quantitatively, this P value will depend on the thickness of the water layer h above the formation exit zone to the bottom surface (for h 10 m P <2 atm, h 50 m P <6 atm, h 100 m P <11 atm). Then, according to the law of communicating vessels in the system: the water area, the permeable layer, the water-lifting well, the water flow will begin to move in the opposite direction from the water area to the land within the mode of the infiltration process. The pressure drop Δ P required to start the infiltration mode of water movement, with known filtration properties in the system, is found on the basis of economically viable volumes Q of the fluid taken from the well (usually the first tens of liters per second) from the expression (Reference manual hydrogeologist. 1979, v. 1, p. 34):
ΔP (3) where K p K (μ / γ) is the permeability coefficient of the formation;
KV / I formation filtration coefficient;
VQ / F formation rate;
F filtration area;
μ fluid viscosity;
L The length of the filtration path.
Сохраняя указанное давление в подземном коллекторе непрерывным отбором геотермального флюида, в режиме эксплуатации системы энергоснабжения обеспечивают получение теплоносителя для энергоблока с возобновлением отобранных его объемов в коллекторе за счет инфильтрации водного потока из акватории. Подогрев потока до температуры окружающего массива горных пород происходит в процессе миграции воды к забою водоподъемной скважины. При этом необходимый баланс между объемами отбора и поступления теплоносителя флюида в подземный коллектор контролируется по уровню воды в скважине и приближенно рассчитывается на основе известного соотношения для напорных вод (Справочное руководство гидрогеолога. Л. Наука, 1979, т.1, с. 293);
Sm [0,366·Q·lg (2 d/r)]/K ·μ (4) где Sm понижение уровня воды в скважине;
Q дебит скважины;
d расстояние от скважины до уреза воды в водоеме;
r радиус скважины;
μ мощность подземного коллектора.Keeping the indicated pressure in the underground reservoir by continuous selection of geothermal fluid, in the operating mode of the power supply system, a heat carrier is obtained for the power unit with the renewal of its selected volumes in the reservoir due to the infiltration of the water flow from the water area. The flow is heated to the temperature of the surrounding rock mass during the migration of water to the bottom of a water well. In this case, the necessary balance between the volumes of selection and flow of fluid coolant into the underground reservoir is controlled by the water level in the well and is approximately calculated on the basis of the known ratio for pressurized water (Reference book of a hydrogeologist. L. Nauka, 1979, v. 1, p. 293);
S m [0,366 · Q · log (2 d / r)] / K · μ (4) where S m is the decrease in water level in the well;
Q well flow rate;
d distance from the well to the water edge in the pond;
r well radius;
μ power underground collector.
Применение предлагаемого способа позволяет снизить капитальные затраты при реализации и эксплуатации геотермальной системы энергоснабжения за счет отсутствия необходимости в бурении и обустройстве специальных нагнетательных скважин и осуществлении обратной закачки отработанного флюида в подземный коллектор. The application of the proposed method allows to reduce capital costs during the implementation and operation of the geothermal energy supply system due to the absence of the need for drilling and arrangement of special injection wells and the implementation of the reverse injection of waste fluid into the underground reservoir.
П р и м е р. Примером объекта для реализации предлагаемого способа может служить разведочная площадь Дузлак на территории Приморского Дагестана (Дагестанская АССР). Геологический разрез площади приводится на фиг.2. Нефтегазоносное антиклинальное поднятие вдоль его большой полуоси параллельно береговой линии, осложнено разрывным нарушением, вскрытым параметрической скважиной N 100 на глубине 2700. Ширина разлома достигает 150 м. Литологический разрез площади выполнен преимущественно водопроницаемыми песчаниками. Температура горных пород, измеренная в скважине на глубине 2700 м в зоне разлома, составляет 100оС, давление 400 кгс/см2. Разлом вкрест простирания выходит из сводовой части структуры на северо-востоке к поверхности дна Каспийского моря, где толщина водного слоя достигает 10 м. Гидростатическое давление на дне составляет, соответственно, 2 атм.PRI me R. An example of an object for the implementation of the proposed method can serve as exploration area Duzlak in the territory of Primorsky Dagestan (Dagestan ASSR). A geological section of the area is shown in figure 2. The oil and gas bearing anticlinal uplift along its major semiaxis is parallel to the coastline, complicated by a discontinuous break, discovered by the parametric well N 100 at a depth of 2700. The width of the fault reaches 150 m. The lithological section of the area is made mainly by permeable sandstones. The temperature of the rocks, measured in the well at a depth of 2700 m in the fault zone, is 100 about C, a pressure of 400 kgf / cm 2 . The fault across the strike extends from the arched part of the structure in the northeast to the bottom surface of the Caspian Sea, where the thickness of the water layer reaches 10 m. The hydrostatic pressure at the bottom is 2 atm, respectively.
На площади Дузлак могут быть реализованы предлагаемые способы и устройство геотермальной системы энергоснабжения (геотермальной электростанции). Геотермическая съемка в акватории показала присутствие над разломом температурной аномалии индикатора очага субаквальной разгрузки подземных вод. Скважина глубокого бурения N 100 может использоваться в качестве водоподъемной, а разрывное нарушение вместо нагнетательной скважины. После запуска и стабилизации инфильтрационного процесса в разломе в соответствии с описанием предлагаемого способа теплоносителя будет служить морская вода, поступающая в пласт-коллектор до глубины 2700 м из пределов акватории. Затем вода-теплоноситель откачивается насосом на поверхность через водоподъемную скважину N 100 и поступает в энергоблок. Теплоноситель при этом будет иметь температуру водозабора скважины 100оС. Для поддержания процесса инфильтрации самотеком воды из пределов акватории по разлому до глубины водозабора водоподъемной скважины на этой глубине необходимо создать по отношению к поверхности дна моря перепад давления, который можно приближенно определить по формуле (3). Необходимые для расчета параметры для площади Дузлак известны: вязкость флюида μ с учетом температурной зависимости составляет 0,6 спз; длина пути фильтрации по разлому L 4,4·105 см; площадь фильтрации F исходя из ширины разлома 150 м и километрового отрезка по его простиранию в окрестностях скважины N 100 составит 15·108 см2; коэффициент проницаемости Кп в пределах площади можно оценить величиной 0,055 дарси. Приняв в качестве экономически целесообразной величину отбора теплоносителя из водоподъемной скважины Q 20·103 cм3/с (примерно 20 л/с) по формуле (3) получают значение необходимого перепада давления Δ Р 60 кгс/см2. Такой перепад давления по отношению к гидростатическому давлению на поверхности дна моря (2 атм) и пластовому давлению на глубине 2700 м (400 кгс/см2) может быть создан откачкой флюида из водоподъемной скважины насосом с потреблением электроэнергии около 100 кВт. Поскольку длина пути фильтрации морской воды по разлому составляет 4,4 км, то влияние годовых колебаний температуры на дне моря на уровне глубины водозабора скважины будет незаметным и отбираемый теплоноситель примет температуру горных пород вблизи водозабора, т.е. 100оС.At Duzlak Square, the proposed methods and arrangement of a geothermal power supply system (geothermal power station) can be implemented. Geothermal survey in the water area showed the presence of a temperature anomaly indicator over the fault of the indicator of the source of subaqueous unloading of groundwater. The deep hole N 100 can be used as a water well, and a discontinuous disruption instead of an injection well. After the start and stabilization of the infiltration process in the fault in accordance with the description of the proposed method of the coolant will serve as sea water entering the reservoir until a depth of 2700 m from the water area. Then the water-coolant is pumped to the surface by a pump through a water well N 100 and enters the power unit. The coolant will thus be at a temperature of intake hole 100 C. In order to maintain the process water by gravity infiltration of outside water area to a depth of fault intake water-lifting wellbore at that depth necessary to create in relation to the surface of the seabed pressure drop which can be approximately determined from the formula (3 ) The parameters required for the calculation for the Duzlak area are known: fluid viscosity μ taking into account the temperature dependence is 0.6 cps; the length of the filtration path along the fault L 4.4 · 10 5 cm; the filtration area F based on the fault width of 150 m and a kilometer stretch along its strike in the vicinity of well N 100 will be 15 · 10 8 cm 2 ; the permeability coefficient Kp within the area can be estimated as 0.055 darsi. Taking as a cost-effective value of the selection of the coolant from a water well Q 20 · 10 3 cm 3 / s (approximately 20 l / s) according to formula (3), the required pressure drop Δ P 60 kgf / cm 2 is obtained. Such a pressure differential with respect to hydrostatic pressure at the bottom of the sea (2 atm) and reservoir pressure at a depth of 2700 m (400 kgf / cm 2 ) can be created by pumping fluid from a water well with a pump with an energy consumption of about 100 kW. Since the length of the seawater filtration path along the fault is 4.4 km, the effect of annual temperature fluctuations at the bottom of the sea at the depth level of the well’s intake will not be visible and the heat transfer medium will take the rock temperature near the intake, i.e. 100 about S.
Таким образом реализация способа и устройства геотермальной системы энергоснабжения (геотермальной электростанции) на объекте Дузлак позволит снизить капитальные затраты за счет отсутствия необходимости в бурении и обустройстве нагнетательной скважины глубиной 2700 м и осуществлении обратной закачки флюида в пласт-коллектор. Thus, the implementation of the method and device of the geothermal power supply system (geothermal power plant) at the Duzlak facility will reduce capital costs due to the absence of the need for drilling and the construction of an injection well with a depth of 2700 m and the implementation of the reverse injection of fluid into the reservoir.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4941010 RU2055277C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4941010 RU2055277C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2055277C1 true RU2055277C1 (en) | 1996-02-27 |
Family
ID=21577045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4941010 RU2055277C1 (en) | 1991-06-03 | 1991-06-03 | Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2055277C1 (en) |
-
1991
- 1991-06-03 RU SU4941010 patent/RU2055277C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 641240, кл. F 24J 3/02, 1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Boulton et al. | Groundwater flow beneath ice sheets: Part I—Large scale patterns | |
Powley | Pressures and hydrogeology in petroleum basins | |
Fertl | Abnormal formation pressures | |
Kohout et al. | Hydrogeology related to geothermal conditions of the Floridan Plateau | |
Barson et al. | Flow systems in the Mannville Group in the east-central Athabasca area and implications for steam-assisted gravity drainage (SAGD) operations for in situ bitumen production | |
Hsü et al. | Progress report on dolomitization—hydrology of Abu Dhabi sabkhas, Arabian Gulf | |
Michael et al. | Fluids and pressure distributions in the foreland-basin succession in the west-central part of the Alberta Basin, Canada: Evidence for permeability barriers and hydrocarbon generation and migration | |
AU2004324404B2 (en) | Method of installing horizontal drains for collecting seawater | |
Meyer et al. | Geology and ground-water resources of the Baton Rouge area, Louisiana | |
Axelsson et al. | The Tanggu geothermal reservoir (Tianjin, China) | |
Novakowski et al. | Regional hydrogeology of the Silurian and Ordovician sedimentary rock underlying Niagara Falls, Ontario, Canada | |
Person et al. | Continental-shelf freshwater water resources and improved oil recovery by low-salinity waterflooding | |
Aliewi et al. | Numerical simulation of the movement of saltwater under skimming and scavenger pumping in the Pleistocene aquifer of Gaza and Jericho areas, Palestine | |
Barbacki | The use of abandoned oil and gas wells in Poland for recovering geothermal heat | |
Downing et al. | Regional groundwater flow in sedimentary basins in the UK | |
Nyman | The occurrence of high concentrations of chloride in the Chicot aquifer system of southwestern Louisiana | |
RU2055277C1 (en) | Method for setting-up geothermal power supply system in shore zone of water basin | |
Buckley et al. | Application of geophysical borehole logging techniques to examine coastal aquifer palaeohydrogeology | |
Shogenov et al. | Cost-Competitive and Self-Supporting Geothermal Energy, CO2-EOR and CO2 Storage Concept: Case Study of the E6 Structure in the Baltic Sea | |
Minor et al. | East Texas oil field, Rusk, Cherokee, Smith, Gregg, and Upshur Counties, Texas | |
RU2790345C1 (en) | Method for utilization of industrial effects of an enterprise in the conditions of cryolithozone | |
Rose | Ground water and relation of geology to its occurrence in Houston District, Texas | |
Godfrey et al. | Climate resilient deep groundwater investigation and development in the Ogaden Jesoma sandstone aquifers of Somali Region, Ethiopia | |
Bromley | Groundwater Changes in the Wairakei–Tauhara Geothermal System | |
Williams | A review of water resources of the Umiat area, northern Alaska |