RU2768355C2 - Способ добычи водорода из подземных геотермальных пластов - Google Patents

Способ добычи водорода из подземных геотермальных пластов Download PDF

Info

Publication number
RU2768355C2
RU2768355C2 RU2019141847A RU2019141847A RU2768355C2 RU 2768355 C2 RU2768355 C2 RU 2768355C2 RU 2019141847 A RU2019141847 A RU 2019141847A RU 2019141847 A RU2019141847 A RU 2019141847A RU 2768355 C2 RU2768355 C2 RU 2768355C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
well
permeable membrane
working fluid
water
Prior art date
Application number
RU2019141847A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019141847A3 (ru
RU2019141847A (ru
Inventor
Цзинъи Ван
Грант Д. СТРЕМ
Иэн Д. Гэйтс
Original Assignee
Ревентек Инк.
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 Ревентек Инк. filed Critical Ревентек Инк.
Publication of RU2019141847A publication Critical patent/RU2019141847A/ru
Publication of RU2019141847A3 publication Critical patent/RU2019141847A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2768355C2 publication Critical patent/RU2768355C2/ru

Links

Images

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
    • E21B43/295Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
    • 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
    • E21B36/00Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • 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
    • 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
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/08Screens or liners
    • 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
    • E21B43/38Arrangements for separating materials produced by the well in the well
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/20Geothermal collectors using underground water as working fluid; using working fluid injected directly into the ground, e.g. using injection wells and recovery wells
    • 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
    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Изобретение относится к добыче водорода из подземного пласта. Технический результат – добыча водорода с одновременным использованием в качестве источника тепла или источника энергии при добыче на поверхность текучей среды, циркулирующей в скважине. Способ добычи водорода из содержащего воду геотермального пласта включаюет стадии: обеспечение возможности протекания в воде внутри геотермального пласта по меньшей мере одной из реакций газификации или конверсии водяного газа с образованием потока газа, содержащего водород; обеспечение скважины от поверхности к геотермальному пласту; размещение в скважине по меньшей мере одной проницаемой для водорода мембраны, состоящей из сплава палладия; обеспечение возможности контакта потока газа с по меньшей мере одной проницаемой для водорода мембраной. По меньшей мере одна проницаемая для водорода мембрана осуществляет возможность прохождения на поверхность в потоке газа только водорода. Стадия добычи водорода на поверхность включает перенос водорода в рабочей текучей среде, циркулирующей в скважине. Рабочую текучую среду нагревают при пропускании через скважину вблизи геотермального пласта с получением нагретой рабочей текучей среды. Способ дополнительно включает стадию использования нагретой текучей среды в качестве источника тепла или источника энергии при добыче на поверхность. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Область техники относится к добыче водорода из подземных геотермальных систем.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Геотермальная энергия повсеместно распространена на планетах, подобных Земле, и используются многие технологии получения тепловой энергии путем добычи на поверхность горячей воды или горячего газа, или того и другого и побочных продуктов.
В некоторых областях водород и оксиды углерода добывают в количествах, которые могут быть потенциально коммерчески выгодными в качестве побочного продукта геотермальной добычи. Эти газы являются составляющими вулканического газа. Смесь водорода и оксидов углерода с паром можно считать природным синтез-газом, который можно использовать как топливо или как сырье для химического производства.
Реакция конверсии водяного газа происходит при температурах и давлениях во многих подземных геотермальных системах, которые доступны с помощью существующих технологий бурения и освоения скважин.
Реакция конверсии водяного газа может происходить при более низких температурах в присутствии оксидов углерода, пара, меди, никеля, железа или других каталитических материалов. Водород, добываемый из этих систем, может происходить из источников в глубинных породах, таких как природные гидриды, но также из воды в результате реакции конверсии водяного газа. Добыча водорода из подземных геотермальных систем имеет тенденцию запускать реакцию конверсии водяного газа, так что из системы добывается больше водорода.
Газификация в расплаве солей может происходить при температурах и давлениях во многих подземных геотермальных системах, которые доступны с помощью существующих технологий бурения и освоения скважин.
Реакция конверсии водяного газа, газификация в расплаве соли и другие процессы расщепления воды в замкнутой системе создают повышенные концентрации водорода и потенциально другие компоненты, например оксиды углерода и кислород, в жидкостях, содержащихся в геотермальной системе.
Свободный кислород может связываться в результате химических реакций окисления в пласте и секвестрироваться или добываться в виде оксидов.
В поверхностных процессах, таких как реакция конверсии метана водяным паром, используются водород-селективные мембраны, такие как мембраны из сплавов палладия или полимерные мембраны, для отделения очень чистых потоков водорода от смеси горячих текучих сред.
Графан, платина и сополимеры фторполимера на основе сульфированного тетрафторэтилена (например, нафион) являются примерами известных протонных носителей водородного топливного элемента, также известных как протон-селективные мембраны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Водород часто встречается в глубоких подземных геотермальных системах. Водород, присутствующий в геотермальных пластах или высвобождаемый из воды в пределах геотермальных пластов в результате конверсии водяного газа, газификации в расплаве солей или других процессов, может избирательно улавливаться и добываться на поверхность с помощью водородных фильтров, таких как мембраны из сплавов палладия.
Во всем мире существует большая и растущая потребность в водороде, который можно использовать в качестве химического сырья или сжигать на поверхности для производства энергии, тепла или воды, или использовать в устройствах топливных элементов для производства энергии.
Водород может заменить нефть и газ в большинстве энергетических применений, при этом чистая вода является побочным продуктом сжигания водорода. Таким образом, использование водорода абсолютно свободно от углерода и углекислого газа и может рассматриваться как совершенно чистое топливо.
В общих аспектах способы и системы, описанные в данном документе, рассматривают достаточно горячие подземные слои внутри планет, где вода уже существует или может быть введена, в качестве значительных источников водорода.
Кислород, высвобожденный в пласте, может быть добыт отдельно для использования на поверхности или использован для создания оксидов из естественных существующих или инжектированных гидридов для создания энергии и/или оксидных продуктов, которые могут быть секвестрированы или добыты. Посредством реакции конверсии водяного газа кислород часто связывается с углеродом в форме оксидов углерода. В подземных геотермальных системах кислород также может быть связан в форме оксидов кремния или железа.
Если выбранная мембрана является протон-селективной, а не водород-селективной, то всю систему можно рассматривать как большой природный топливный элемент, который можно использовать для производства электроэнергии (энергии) и воды на поверхности. Избыточный отрицательный заряд, создаваемый внутри Земли, можно собирать для получения дополнительной энергии через изолированные провода или рассеивать с помощью встречающихся в природе электропроводящих текучих сред и/или сверхкритических жидкостей.
Нагнетательные и эксплуатационные скважины могут иметь любую возможную конфигурацию, включая, кроме прочего, горизонтальную, вертикальную, наклонную, многоствольную, J-образную, спиралевидную или червеобразную конфигурации. Одна скважина может использоваться для всех функций, или одна или несколько скважин в пласте могут использоваться для специализированных функций. Например, одна скважина может использоваться в качестве инжектора, тогда как другая может использоваться для добычи водорода или энергии.
Углерод, оксиды углерода, гидриды углерода, медь или другие катализаторы могут естественным образом присутствовать или быть инжектированы в пласт. Секвестрация оксида углерода может происходить в этих пластах. Гидриды и другие химические реагенты могут быть разорваны и/или гидрогенизированы в этих геотермальных системах с использованием водорода, полученного в результате этого процесса. Могут быть введены химические реагенты, удаляющие кислород, и образующиеся оксиды могут быть либо добыты на поверхность, либо секвестрированы в пласте.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Особенности и преимущества вариантов осуществления согласно настоящей заявке станут очевидными из следующего подробного описания и прилагаемых графических материалов, на которых:
На фиг. 1А представлен простой схематический вид первого варианта осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 1В представлен простой схематический вид второго варианта осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 1С представлен простой схематический вид примера варианта осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 2 представлен простой схематический вид другого примера варианта осуществления настоящего изобретения; и
На фиг. 3 представлен простой схематический вид дополнительного примера варианта осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Во всем нижеследующем описании изложены конкретные подробности, чтобы обеспечить специалистам в данной области более полное понимание. Однако общеизвестные элементы, возможно, не были показаны или описаны подробно, чтобы избежать нежелательного затруднения понимания настоящего изобретения. Последующее описание примеров технологии не следует рассматривать как исчерпывающее или ограничивающее настоящее изобретение точной формой любого примера варианта осуществления. Соответственно, описание и графические материалы следует рассматривать в иллюстративном, а не в ограничительном смысле.
Существующие процессы, связанные с геотермальной энергией, позволяют добывать на поверхность естественные вулканические газы, текучие среды и твердые вещества, а также часть инжектируемых веществ, таких как вода. Земля нагревает эти текучие среды внутри посредством передачи тепла от внутреннего или вулканического тепла Земли или экзотермических химических реакций или термогенного радиоактивного распада.
В данном описании многочисленные термины и выражения используются в соответствии с их обычными значениями. Ниже приведены определения некоторых дополнительных терминов и выражений, которые используются в последующем описании.
Используемый здесь термин «пласт» относится к подземной формации, которая содержит пористую матрицу, содержащую текучие среды. Текучие среды могут состоять из воды, пара (водяного пара), газов (например, кислорода, водорода, оксидов углерода, метана, азота и т.д.).
Термин «in situ» относится к окружающей среде подземного пласта.
Подробности предоставлены с целью иллюстрации, и способы могут быть осуществлены на практике без некоторых или всех признаков, обсуждаемых в данном документе. Для ясности технические материалы, которые известны в областях, относящихся к настоящим способам, не обсуждаются подробно.
На фиг.1А, 1В, и 1С показаны схемы, иллюстрирующие примеры реализации способов и систем, описанных в настоящем документе, для добычи водорода из достаточно горячего пласта. В этих способах водород выделяется из воды формации и добывается через водород-селективную мембрану для добычи на поверхность. Колонна всплывающего водорода обеспечивает непрерывный градиент концентрации от одной стороны мембраны к другой. Конструкция, показанная на фиг. 1С, может быть расширена до циклической скважины, в которой текучий теплоноситель инжектируют в скважину на поверхности и текучие среды добывают на поверхность с использованием той же скважины.
На фиг. 2 представлена конструкция, иллюстрирующая пример одного воплощения, в котором протоны удаляют посредством протон-селективной мембраны и пропускают к поверхности в графановом, платиновом или нафионном композите.
На фиг. 3 показан пример композитных водород-селективных мембран, рассматриваемых в поперечном сечении внутри ствола скважины. Другие газообразные компоненты (СО, СО2, H2S) могут быть отвергнуты мембраной.
A. Нахождение или создание горячего пласта
Пласт может иметь естественную температуру окружающей среды, достаточную для осуществления реакций газификации и конверсии водяного газа внутри пласта. Альтернативно пласт может быть нагрет другими способами, включая, кроме прочего, экзотермические реакции посредством инжекции, электромагнитное излучение, фононную или акустическую стимуляцию, инжекцию пара, ядерные реакции, электрическое сопротивление или магматическое перемещение.
B. Газификация и конверсия водяного газа
Когда пласт имеет достаточную температуру, происходят реакции газификации и конверсии водяного газа с последующим образованием водорода. Газообразные компоненты накапливаются в пласте.
С. Добыча водорода
Водород добывают из пласта через проницаемые только для водорода мембраны в добывающей скважине. Таким образом, в пласте остаются сероводород, окись углерода, двуокись углерода, пар и другие газообразные компоненты. Поскольку водород удаляют из пласта, это способствует реакциям с образованием большего количества водорода.
Протоны можно добывать из пласта через проницаемые только для протонов мембраны в добывающей скважине. Таким образом, все остальные вещества могут оставаться в пласте, в то время как протоны проходят на поверхность с использованием среды протонного переноса, такой как, среди прочего, графановые композиты.
Для размещения мембраны переноса, предназначенной только для водорода, в добывающей скважине металлические мембраны, например, изготовленные из палладия (Pd), ванадия (V), тантала (Та) или ниобия (Nb), являются механически прочными, но с ограниченными диапазонами оптимальной работы относительно температуры. Эти мембраны работают согласно механизму растворимости-диффузии, при этом водород растворяется в материале мембраны и диффундирует на другую сторону, где он выделяется; этот механизм дает поток водорода (скорость переноса молей на единицу площади), пропорциональный квадратному корню из давления. К примеру, проницаемость ванадия и титана для водорода падает при высоких температурах, а также образует слои оксида металла, которые препятствуют эффективному отделению водорода, что делает их идеальными для бескислородных низкотемпературных установок. Мембраны на основе Pd имеют преимущество, поскольку их проницаемость для водорода возрастает с повышением температуры. Однако Pd мембраны загрязняются сероводородом (H2S) и окисью углерода (СО), которые часто присутствуют внутри Земли. Этому можно противостоять, используя сплавы Pd с медью. Для снижения стоимости могут быть сконструированы многослойные мембраны, состоящие из сплава Pd-Cu и V, Та и Nb.
Керамические мембраны, мембраны из нержавеющей стали, мембраны из инконеля являются инертными по отношению к H2S и СО и могут использоваться при очень высоких температурах.
В некоторых вариантах осуществления мембрана для водорода сконфигурирована так, чтобы быть высокоселективной по отношению к водороду (особенно если газообразный водород предполагается использовать для выработки энергии из топливного элемента на поверхности), высоко проницаемой для водорода, способной выдерживать нагревание вплоть до 800 градусов Цельсия или более, способной выдерживать воздействие газа H2S и СО, механически устойчивой в условиях трудностей размещения мембран в скважине и/или позволяющей изготовление с геометрическими свойствами, подходящими для установки в скважины соответствующей конфигурации, такие как длинные горизонтальные скважины. В некоторых вариантах осуществления мембраны также могут выдерживать стадию частичного окисления, на которой будет удаляться углерод и другие твердые отложения на внешней поверхности композитной мембраны.
В некоторых вариантах осуществления водород, добываемый с помощью систем и способов, описанных в данном документе, можно использовать в топливных элементах для генерирования энергии, сжигать с получением пара, который можно использовать для генерирования энергии, или использовать в качестве химического сырья.
Хотя в настоящем описании описаны конкретные варианты осуществления и примеры способов и вариантов обработки, обсуждаемых в данном документе, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в варианты осуществления могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы объема прилагаемой формулы изобретения.
Если контекст явно не требует иного, во всем описании и формуле изобретения:
• слова «содержать», «содержащий» и подобные необходимо толковать во включающем смысле, а не в исключающем или исчерпывающем смысле; то есть в смысле «содержащий, кроме прочего».
• слова «соединенный», «связанный» или любой их вариант означает любые соединение или связь, прямые или косвенные, между двумя или более элементами; связь или соединение между элементами могут быть физическими, логическими или их комбинацией.
• слова «здесь», «выше», «ниже» и слова подобного значения, когда они используются в целях настоящего описания, должны относиться к данному описанию в целом, а не к каким-либо конкретным частям данного описания.
• слово «или» в отношении списка из двух или более элементов охватывает все следующие интерпретации слова: любой из элементов в списке, все элементы в списке и любую комбинацию элементов в списке.
• формы единственного числа также включают значение любых соответствующих форм множественного числа.
Слова, обозначающие направления, такие как «вертикальный», «поперечный», «горизонтальный», «вверх», «вниз», «вперед», «назад», «внутрь», «наружу», «вертикально», «поперечно», «левый», «правый», «передний», «задний», «верхний», «нижний», «ниже», «выше», «под» и тому подобные, используемые в данном описании и любых прилагаемых пунктах формулы изобретения (где присутствуют), зависят от конкретной ориентации описанного и проиллюстрированного устройства. Описанный в данной заявке объект изобретения может принимать различные альтернативные ориентации. Соответственно, эти термины, относящиеся к направлению, не являются строго определенными и не должны толковаться в узком смысле.
В тех случаях, когда компонент (например, схема, модуль, сборка, устройство и т.д.) упоминается в данном документе, если не указано иное, ссылку на этот компонент (включая ссылку на «средство») следует интерпретировать как включающую в качестве эквивалентов этого компонента любой компонент, который выполняет функцию описанного компонента (то есть, который является функционально эквивалентным), включая компоненты, которые не являются структурно эквивалентными раскрытой структуре, которая выполняет эту функцию в проиллюстрированных примерах вариантах осуществления настоящего изобретения.
Конкретные примеры способов и устройств были описаны здесь в целях иллюстрации. Они являются только примерами. Технология, представленная в данном документе, может применяться к контекстам, отличным от контекстов примеров, описанных выше. В рамках практического применения этого изобретения возможны многие изменения, модификации, дополнения, исключения и перестановки. Это изобретение включает в себя вариации описанных вариантов осуществления, которые будут очевидны для специалиста в данной области, в том числе вариации, полученные посредством: замены признаков, элементов и/или действий эквивалентными признаками, элементами и/или действиями; смешивания и сочетания признаков, элементов и/или действий из разных вариантов осуществления; комбинирования признаков, элементов и/или действий из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, с признаками, элементами и/или действиями других технологий; и/или исключения комбинирования признаков, элементов и/или действий из описанных вариантов осуществления.
Вышеизложенное рассматривается только в качестве иллюстрации принципов настоящего изобретения. Объем формулы изобретения не следует ограничивать примерами вариантов осуществления, изложенными выше, а ему следует давать самую широкую интерпретацию, согласующуюся с описанием в целом.

Claims (16)

1. Способ добычи водорода из содержащего воду геотермального пласта, включающий стадии:
обеспечение возможности протекания в воде внутри геотермального пласта по меньшей мере одной из реакций газификации или конверсии водяного газа с образованием потока газа, содержащего водород;
обеспечение скважины от поверхности к геотермальному пласту;
размещение в скважине по меньшей мере одной проницаемой для водорода мембраны, состоящей из сплава палладия,
обеспечение возможности контакта потока газа с по меньшей мере одной проницаемой для водорода мембраной, так что по меньшей мере одна проницаемая для водорода мембрана осуществляет возможность прохождения на поверхность в потоке газа только водорода,
отличающийся тем, что
стадия добычи водорода на поверхность включает перенос водорода в рабочей текучей среде, циркулирующей в скважине, и при этом рабочую текучую среду нагревают при пропускании через скважину вблизи геотермального пласта с получением нагретой рабочей текучей среды, и способ дополнительно включает стадию использования нагретой текучей среды в качестве источника тепла или источника энергии при добыче на поверхность.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислород удаляют внутри пласта химическими реакциями образования оксидов с кислородом.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия обеспечения протекания по меньшей мере одной из реакций газификации или конверсии водяного газа включает доведение геотермального пласта до достаточной температуры посредством экзотермических реакций, ядерных процессов, термогенного радиоактивного распада, фононной или акустической стимуляции, инжекции пара, электромагнитного излучения или электрического сопротивления.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна проницаемая для водорода мембрана дополнительно содержит по меньшей мере один из ванадия, тантала и ниобия.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна проницаемая для водорода мембрана состоит из сплавов палладия и меди.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна проницаемая для водорода мембрана содержит керамический слой, и/или проницаемый или непроницаемый структурный слой из металла или металлического сплава, и/или полимерную мембрану.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реакции конверсии водяного газа протекают в воде с образованием потока газа, так что добыча водорода на поверхность способствует образованию дополнительного водорода благодаря реакциям конверсии водяного газа, и способ дополнительно включает добычу дополнительного водорода на поверхность.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия размещения в скважине по меньшей мере одной проницаемой для водорода мембраны включает по меньшей мере одну проницаемую для водорода мембрану, расположенную в части скважины.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважина представляет собой циклическую скважину, где циркулирует рабочая текучая среда.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважина включает устройство кольцевой скважины, где циркулирует рабочая текучая среда.
RU2019141847A 2017-06-15 2018-06-14 Способ добычи водорода из подземных геотермальных пластов RU2768355C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762520047P 2017-06-15 2017-06-15
US62/520,047 2017-06-15
PCT/CA2018/050724 WO2018227303A1 (en) 2017-06-15 2018-06-14 Process to produce hydrogen from underground geothermal reservoirs

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019141847A RU2019141847A (ru) 2021-07-15
RU2019141847A3 RU2019141847A3 (ru) 2021-09-14
RU2768355C2 true RU2768355C2 (ru) 2022-03-23

Family

ID=64658605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141847A RU2768355C2 (ru) 2017-06-15 2018-06-14 Способ добычи водорода из подземных геотермальных пластов

Country Status (18)

Country Link
US (1) US11708744B2 (ru)
EP (1) EP3638876B1 (ru)
JP (1) JP7217745B2 (ru)
CN (1) CN110914513A (ru)
AR (1) AR112194A1 (ru)
AU (1) AU2018286507A1 (ru)
CA (1) CA3067066A1 (ru)
CL (1) CL2019003665A1 (ru)
CO (1) CO2020000350A2 (ru)
CR (1) CR20200005A (ru)
EC (1) ECSP20001269A (ru)
ES (1) ES2970982T3 (ru)
MX (1) MX2019015186A (ru)
NI (1) NI201900127A (ru)
PE (1) PE20200682A1 (ru)
PH (1) PH12019502804A1 (ru)
RU (1) RU2768355C2 (ru)
WO (1) WO2018227303A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11530603B2 (en) * 2016-02-08 2022-12-20 Proton Technologies Inc. In-situ process to produce hydrogen from underground hydrocarbon reservoirs
IT202100017711A1 (it) * 2021-07-06 2023-01-06 Geolog S R L Metodo per installare un impianto geotermico, metodo per sfruttare energia geotermica, e impianto geotermico
US20230050823A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-16 Ohio State Innovation Foundation Systems and methods for generation of hydrogen by in-situ (subsurface) serpentinization and carbonization of mafic or ultramafic rock
WO2023044149A1 (en) * 2021-09-20 2023-03-23 Texas Tech University System In-situ hydrogen generation and production from petroleum reservoirs
CN114506817B (zh) * 2022-03-03 2023-01-31 西南石油大学 一种利用地热能辅助加热的气藏原位转化制氢方法
US11828147B2 (en) 2022-03-30 2023-11-28 Hunt Energy, L.L.C. System and method for enhanced geothermal energy extraction

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6755251B2 (en) * 2001-09-07 2004-06-29 Exxonmobil Upstream Research Company Downhole gas separation method and system
CA2545997A1 (en) * 2005-05-11 2006-11-11 Schlumberger Canada Limited Fuel cell apparatus and method for downhole power systems
US7431084B1 (en) * 2006-09-11 2008-10-07 The Regents Of The University Of California Production of hydrogen from underground coal gasification
RU2497240C2 (ru) * 2007-06-01 2013-10-27 Арева Способ оптимизации проводимости, обеспеченный вытеснением h+ протонов и/или oh- ионов в проводящей мембране
CA2920460A1 (en) * 2013-08-06 2015-02-12 Chiyoda Corporation Hydrogen supply system and hydrogen supply method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5697218A (en) * 1995-06-07 1997-12-16 Shnell; James H. System for geothermal production of electricity
US6911193B2 (en) * 2002-04-19 2005-06-28 Conocophillips Company Integration of mixed catalysts to maximize syngas production
US7661954B2 (en) 2005-09-13 2010-02-16 Uwe Harneit Gas burner
WO2012040358A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Conocophillips Company In situ hydrocarbon upgrading with fluid generated to provide steam and hydrogen
NL2008313C2 (en) * 2012-02-17 2013-09-02 Stichting Energie Water gas shift process.
US8722010B1 (en) * 2012-12-13 2014-05-13 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Coproduction of oxygen, hydrogen, and nitrogen using ion transport membranes
CN103453571B (zh) * 2013-08-09 2015-10-28 西安交通大学 一种封闭循环采暖系统
US11008524B2 (en) * 2014-09-30 2021-05-18 National University Of Singapore Catalytic membrane system for converting biomass to hydrogen
US20160137530A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Dionex Corporation Ion exchange based volatile component removal device for ion chromatography
US11530603B2 (en) * 2016-02-08 2022-12-20 Proton Technologies Inc. In-situ process to produce hydrogen from underground hydrocarbon reservoirs
CN105909214A (zh) * 2016-04-14 2016-08-31 中国石油大学(华东) 一种利用长水平井自循环开采致密干热岩地热能的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6755251B2 (en) * 2001-09-07 2004-06-29 Exxonmobil Upstream Research Company Downhole gas separation method and system
CA2545997A1 (en) * 2005-05-11 2006-11-11 Schlumberger Canada Limited Fuel cell apparatus and method for downhole power systems
US7431084B1 (en) * 2006-09-11 2008-10-07 The Regents Of The University Of California Production of hydrogen from underground coal gasification
RU2497240C2 (ru) * 2007-06-01 2013-10-27 Арева Способ оптимизации проводимости, обеспеченный вытеснением h+ протонов и/или oh- ионов в проводящей мембране
CA2920460A1 (en) * 2013-08-06 2015-02-12 Chiyoda Corporation Hydrogen supply system and hydrogen supply method

Also Published As

Publication number Publication date
EP3638876A4 (en) 2021-06-09
AU2018286507A1 (en) 2020-01-30
ES2970982T3 (es) 2024-06-03
AU2018286507A2 (en) 2020-07-09
RU2019141847A3 (ru) 2021-09-14
RU2019141847A (ru) 2021-07-15
PH12019502804A1 (en) 2020-09-14
JP2020525692A (ja) 2020-08-27
EP3638876A1 (en) 2020-04-22
US20200182019A1 (en) 2020-06-11
CR20200005A (es) 2020-09-21
AR112194A1 (es) 2019-10-02
PE20200682A1 (es) 2020-06-11
ECSP20001269A (es) 2020-05-29
WO2018227303A1 (en) 2018-12-20
JP7217745B2 (ja) 2023-02-03
NI201900127A (es) 2020-01-29
CN110914513A (zh) 2020-03-24
CO2020000350A2 (es) 2020-04-24
CA3067066A1 (en) 2018-12-20
EP3638876B1 (en) 2023-11-08
MX2019015186A (es) 2020-08-03
US11708744B2 (en) 2023-07-25
CL2019003665A1 (es) 2020-07-03
WO2018227303A8 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2768355C2 (ru) Способ добычи водорода из подземных геотермальных пластов
Chen et al. Roadmap for sustainable mixed ionic‐electronic conducting membranes
EP3414425B1 (en) In-situ process to produce hydrogen from underground hydrocarbon reservoirs
JP2020525692A5 (ru)
CN118369489A (zh) 用于提供氢气(h2)组合物的反应器、系统和方法
Wei et al. Partial oxidation of methane in hollow‐fiber membrane reactors based on alkaline‐earth metal‐free CO2‐tolerant oxide
Tan et al. Design of mixed conducting ceramic membranes/reactors for the partial oxidation of methane to syngas
US20240294443A1 (en) Thermochemical reactions using geothermal energy
OA19685A (en) Process to produce hydrogen from underground geothermal reservoirs.
Davidson The properties of GEC impermeable carbon
EP2956666A1 (en) Geothermal energy extraction
US11912572B1 (en) Thermochemical reactions using geothermal energy
US11912573B1 (en) Molten-salt mediated thermochemical reactions using geothermal energy
Schicks et al. Natural gas hydrates: development and test of innovative methods for gas production from hydrate-bearing sediments
Dunstall et al. Geothermal carbon dioxide for use in greenhouses
Roark et al. Dense, layered membranes for hydrogen separation
Goldsberry Enhanced oil recovery system
Kobayashi Commercialization may be in the works for a'cleaner'gold-recovery process
Shu Method for initiating an oxygen driven in-situ combustion process