RU2774570C1 - Петротермальная электростанция - Google Patents
Петротермальная электростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774570C1 RU2774570C1 RU2021135881A RU2021135881A RU2774570C1 RU 2774570 C1 RU2774570 C1 RU 2774570C1 RU 2021135881 A RU2021135881 A RU 2021135881A RU 2021135881 A RU2021135881 A RU 2021135881A RU 2774570 C1 RU2774570 C1 RU 2774570C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- power plant
- wells
- petrothermal
- heating cavity
- Prior art date
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001066 destructive Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 8
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к средствам производства электрической и тепловой энергии с использованием геологических пластов, обладающих достаточным термальным потенциалом и высоким залеганием. В нагревной полости установлено устройство детонации взрывной смеси, подаваемой в нагревную полость вместе с теплоносителем. Скважины подачи и отвода теплоносителя выполнены с запасом прочности, обеспечивающим их устойчивость от разрушительного действия избыточного давления ударной волны при управляемом взрыве взрывной смеси с возможностью контролируемого сейсмического воздействия на геологические пласты, предупреждения накопления электропотенциала в пласте и улучшения микроциркуляции теплоносителя в нагревной полости. Строительная конструкция здания электростанции, скважины для подачи теплоносителя и скважины для отвода теплоносителя выполнены термоизолированными и электроизолированными. Техническим результатом изобретения является повышение уровня безопасности при эксплуатации петротермальной электростанции. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, к средствам производства электрической и тепловой энергии с использованием геологических пластов, обладающих достаточным термальным потенциалом и высоким залеганием [F01D15/10, F01K9/00, F01K13/00, F01K25/00, F03G4/00, F03G7/04].
Из уровня техники известна ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ [WO2021123752 A1, опубл.: 24.06.2021], включающая устройство и способ рекуперации тепловой энергии от подземной газификации ископаемого топлива. Система рекуперации тепла приспособлена для циркуляции рабочей жидкости в области экзотермической реакции ископаемого топлива для передачи тепловой энергии в удаленное место для последующего преобразования в электричество.
Недостатком данного аналога является отсутствие в данном техническом решении защиты от геологических явлений, представляющих опасность для эксплуатации электростанции, а также для экологической обстановки в районе размещения электростанции.
Также из уровня техники известно Сочетание повышения нефтеотдачи с потребностями в энергии для добычи и переработки сырой нефти [US2020386212 A1, опубл.: 10.12.2020], в котором рассмотрены системы и способы использования текучей среды, добываемой из геотермального источника, для выработки электроэнергии и обеспечения энергией переработки нефти выше по потоку в рамках бинарной электростанции. Использование геотермально нагретого флюида продолжается в операции по увеличению нефтеотдачи. Тепловая энергия геотермально нагретой жидкости нагревает рабочую жидкость бинарной электростанции для работы турбины и для нагрева жидкого теплоносителя в составе установки для разделения газа и нефти. Повышение нефтеотдачи может сопровождаться операцией заводнения.
Недостатком данного аналога является отсутствие в данном техническом решении защиты от геологических явлений, представляющих опасность для эксплуатации электростанции, а также для экологической обстановки в районе размещения электростанции. Дополнительно возникают вопросы обеспечения технической безопасности при использовании высоких температур в процессе переработки нефти и газа.
Наиболее близким по технической сущности является ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕОТЕРМИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ [US2015345482 A, опубл.: 03.12.2015], использующая метод ORC, в котором одним из аспектов является то, что для конденсации рабочего тела, выходящего из турбины, предусмотрены конденсатор с воздушным охлаждением и конденсатор с водяным охлаждением, которые подключены параллельно друг другу. Дополнительным аспектом осуществления некоторых вариантов способа эксплуатации геотермальной электростанции, является разделение рабочей жидкости, которая должна конденсироваться, и последующее отдельное преобразование частичных объемных потоков рабочей жидкости в воздух и охлаждаемый конденсат, с одной стороны, и конденсат с водяным охлаждением, с другой стороны. Наконец, дополнительным аспектом некоторых вариантов осуществления является способ модернизации традиционной геотермальной электростанции, дополнительно включающий конденсатор с водяным охлаждением, который подсоединен параллельно к конденсатору с воздушным охлаждением.
Основной технической проблемой прототипа является отсутствие в данном техническом решении защиты от геологических явлений, представляющих опасность для эксплуатации электростанции, а также отсутствие решений для экологической обстановки в районе размещения электростанции, особенно в части влияния на грунт под местом размещения электростанции и электропроводности пластов, через которые проходят теплопроводящие скважины.
Задачей изобретения модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение уровня безопасности при эксплуатации петротермальной электростанции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что петротермальная электростанция, содержащая резервуар для хранения теплоносителя, соединенный трубопроводом для подачи теплоносителя со скважиной для подачи теплоносителя пробуренной в нагревную полость, скважину для отвода теплоносителя, на выходе из которой смонтирована паровая турбина, соединенная с электрогенератором и теплообменником, отличающаяся тем, что в нагревной полости установлено устройство детонации взрывной смеси, подаваемой в нагревную полость вместе с теплоносителем, при этом скважина подачи и отвода теплоносителя выполнены с запасом прочности, обеспечивающим их устойчивость от разрушительного действия избыточного давления ударной волны при управляемом взрыве взрывной смеси с возможностью контролируемого сейсмического воздействия на геологические пласты, предупреждения накопления электропотенциала в пласте и улучшения микроциркуляции теплоносителя в нагревной полости, строительная конструкция здания электростанции, скважины для подачи теплоносителя и скважины для отвода теплоносителя выполнены термоизолированными и электроизолированными.
В частности, взрывная смесь выполнена нерастворимой в теплоносителе.
В частности, устройство детонации взрывной смеси выполнено многоразовым.
В частности, термоизоляция здания электростанции и скважин выполнена путем поддержания воздушной среды внутри них разреженной.
В частности, электроизоляция здания электростанции и скважин выполнена с помощью диэлектрических материалов.
В частности, диэлектрические материалы выполнены в виде идеальных диэлектриков.
На чертеже схематично изображена петротермальная электростанция, на которой обозначено: 1 - резервуар для хранения теплоносителя, 2 - трубопровод для подачи теплоносителя, 3 - клапан регулировки подачи теплоносителя, 4 - здание электростанции, 5 - скважина для подачи теплоносителя, 6 - скважина для отвода теплоносителя, 7 - нагревная полость, 8 - паровая турбина, 9 - электрогенератор, 10 - электрораспределительное оборудование, 11 - тепловой клапан, 12 - теплообменник, 13 - теплоотводной трубопровод, 14 - линия электропередач, 15 - устройство детонации взрывной смеси.
Осуществление изобретения.
Петротермальная электростанция предназначена для генерации электроэнергии и тепла, с использованием геологических пластов, обладающих достаточным термальным потенциалом и высоким залеганием.
Петротермальная электростанция содержит резервуар для хранения теплоносителя 1, который вместе с подсоединенным к нему трубопроводом для подачи теплоносителя 2, внутри которого размещен клапан регулировки подачи теплоносителя 3, размещены в здании электростанции 4 и подключены к скважине для подачи теплоносителя 5, выполненной из теплоизолирующих и диэлектрических материалов. Скважина для подачи теплоносителя 5 пробурена в нагревную полость 7. Из нагревной полости 7 проложена скважина для отвода теплоносителя 6, выполненная из теплоизолирующих и диэлектрических материалов. На выходе из скважины для отвода теплоносителя 6 смонтирована паровая турбина 8, соединенная с электрогенератором 9, который, в свою очередь, соединен с электрораспределительным оборудованием 10. Также паровая турбина 8 соединена с трубопроводом для подачи теплоносителя 2, в котором смонтирован тепловой клапан 11. Внутри трубопровода для подачи теплоносителя 2 со стороны паровой турбины 8, за тепловым клапаном 11 смонтирован теплообменник 12. Теплообменник 12 соединен с теплоотводным трубопроводом 13. Электрораспределительное оборудование 10, через линию электропередач 11 соединено с линиями электропередач 14. Внутри нагревной полости 7 размещено устройство детонации взрывной смеси 15, выполненное многоразовым.
Изобретение используют следующим образом.
Из резервуара для хранения теплоносителя 1, теплоноситель, представляющий из себя воду или специальный солевой раствор, подают в трубопровод для подачи теплоносителя 2, внутри которого размещен клапан регулировки подачи теплоносителя 3. Все основные агрегаты находятся в здании электростанции 4, в том числе и скважина для подачи теплоносителя 5. Через трубопровод для подачи теплоносителя 2, который соединен со скважиной для подачи теплоносителя 5, теплоноситель подают в нагревную полость 7. Из нагревной полости 7 через скважину для отвода теплоносителя 6, теплоноситель подают в виде пара на паровую турбину 8, соединенную с электрогенератором 9, где происходит генерация электроэнергии. Далее, через электрораспределительное оборудование 10, электроэнергию передают потребителю по линиям электропередач 14.
Теплоноситель в виде пара, после выхода с паровой турбины 8 подает в трубопровод для подачи теплоносителя 2. С помощью теплового клапана 11 регулируют подачу теплоносителя. Проходя по трубопроводу для подачи теплоносителя 2 парообразным теплоноситель нагревает воду в теплообменнике 12, которую по теплоотводному трубопроводом 13 передают потребителю и в систему теплоснабжения (на фигуре не показана) самой электростанции.
В нагревной полости 7 размещено устройство детонации взрывной смеси 15, подаваемой в нагревную полость вместе с теплоносителем, предназначенное для контролируемого сейсмического воздействия на геологические пласты, предупреждения накопления электропотенциала в пласте, и улучшения микроциркуляции теплоносителя в нагревной полости 7. Управление устройством детонации взрывной смеси 15 осуществляют из здания электростанции. При этом конструкция устройства детонации взрывной смеси 15 обеспечивает многократную детонацию взрывной смеси. Мощность подрыва взрывной смеси не должна разрушать скважины подачи и отвода теплоносителя.
Поскольку все агрегаты петротермальной электростанции находятся в здании электростанции 4, находящимся в непосредственном контакте с грунтом, существует высокая вероятность нагрева грунта, находящегося под зданием электростанции 4. Нарушение температурного баланса под зданием электростанции 4 может привести к оттаиванию вечной мерзлоты или плавлению некоторых видов геологических пород, находящихся под зданием электростанции 4, что приводит к риску развития аварийных ситуаций, таких как просадка, обводнение, и, как результат, смещение узлов и агрегатов внутри здания электростанции 4, разрыв трубопроводов и короткие замыкания в электрооборудовании. Для снижения риска развития аварийных ситуаций, связанных с нагревом грунта под зданием электростанции 4 требуется выполнение термоизоляции как самого здания, так и тех объемов внутри здания, где размещается оборудование. Необходимая термоизоляция проводится путем создания разреженной воздушной среды внутри помещений электростанции, использованию термоизолирующих материалов в конструкции здания электростанции 4. Также термоизоляция требуется для скважины подачи теплоносителя 5 и скважины для отвода теплоносителя 6, поскольку они находятся в прямом контакте с геологическими породами и могут оказывать тепловое воздействие. Термоизоляция скважин проводится при помощи материалов, не проводящих тепло, из которых изготавливаются конструкционные элементы скважин.
Также особую опасность для сооружений, в состав которых входят скважины, представляют электрогеологические явления, которые получили название «подземная гроза». Как правило, данные явления возникают в случае, когда скважины пересекают геологические слои с различной электропроводностью и имеющие высокую слоистость. Если в конструкции скважин присутствуют элементы с высокой электропроводностью, например, металлические трубы, это приводит тому, что происходит накопление электропотенциала в геологических слоях. В качестве основного источника создания электропотенциала рассматривают электрические процессы, происходящие в атмосфере. При незначительном микросейсмическом явлении, этот электропотенциал может высвобождаться. Это приводит к моментальному искровому разряду, который способен полностью разрушить сооружение, находящееся на выходе скважин. Избежать развития такого явления можно только выполнив скважину подачи теплоносителя 5 и скважину для отвода теплоносителя 6 из материалов, не проводящих электроток. Тем самым блокируется возможность передачи избыточного электропотенциала. Электроизоляцию от атмосферных электрических процессов может обеспечить здание электростанции 4, при условии его изготовления из материалов, не проводящих ток.
Технический результат - повышение уровня безопасности при эксплуатации петротермальной электростанции, устойчивой к оттаиванию грунта и разрушительным геологическим явлениям, таким как «подземная гроза», предназначенной для устойчивой генерации электроэнергии и тепла, с использованием геологических пластов, обладающих достаточным термальным потенциалом и высоким залеганием, достигается за счет использования термоизоляции и электроизоляции здания электростанции 4, скважины подачи теплоносителя 5 и скважины для отвода теплоносителя 6, что позволяет генерировать электроэнергию с использованием геологических пластов в максимально суровых природно-климатических условиях, при этом исключить нарушение существующих природно-климатических условий и создание аварийных ситуаций.
Claims (6)
1. Петротермальная электростанция, содержащая резервуар для хранения теплоносителя, соединенный трубопроводом для подачи теплоносителя со скважиной для подачи теплоносителя, пробуренной в нагревную полость, скважину для отвода теплоносителя, на выходе из которой смонтирована паровая турбина, соединенная с электрогенератором и теплообменником, отличающаяся тем, что в нагревной полости установлено устройство детонации взрывной смеси, подаваемой в нагревную полость вместе с теплоносителем, при этом скважины подачи и отвода теплоносителя выполнены с запасом прочности, обеспечивающим их устойчивость от разрушительного действия избыточного давления ударной волны при управляемом взрыве взрывной смеси с возможностью контролируемого сейсмического воздействия на геологические пласты, предупреждения накопления электропотенциала в пласте и улучшения микроциркуляции теплоносителя в нагревной полости, строительная конструкция здания электростанции, скважины для подачи теплоносителя и скважины для отвода теплоносителя выполнены термоизолированными и электроизолированными.
2. Петротермальная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что взрывная смесь выполнена нерастворимой в теплоносителе.
3. Петротермальная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что устройство детонации взрывной смеси выполнено многоразовым.
4. Петротермальная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что термоизоляция здания электростанции и скважин выполнена путем поддержания воздушной среды внутри них разреженной.
5. Петротермальная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что электроизоляция здания электростанции и скважин выполнена с помощью диэлектрических материалов.
6. Электроизоляция по п. 5, отличающаяся тем, что диэлектрические материалы выполнены в виде идеальных диэлектриков.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774570C1 true RU2774570C1 (ru) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138622C1 (ru) * | 1997-10-06 | 1999-09-27 | Махир Зафар оглы Шарифов | Способ эксплуатации скважины и установка для его реализации |
RU2529769C2 (ru) * | 2010-06-10 | 2014-09-27 | Василий Григорьевич Найда | Петротермальная электростанция и устройство монтажа теплоотборной системы петротермальной электростанции |
RU2574425C2 (ru) * | 2010-03-19 | 2016-02-10 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Система и способ для разрыва горной породы в плотных коллекторах |
CN105863569A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-08-17 | 中国石油大学(华东) | 一种单井压裂重力自循环开采干热岩地热方法 |
CN108729896A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-11-02 | 西南石油大学 | 一种干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统 |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138622C1 (ru) * | 1997-10-06 | 1999-09-27 | Махир Зафар оглы Шарифов | Способ эксплуатации скважины и установка для его реализации |
RU2574425C2 (ru) * | 2010-03-19 | 2016-02-10 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Система и способ для разрыва горной породы в плотных коллекторах |
RU2529769C2 (ru) * | 2010-06-10 | 2014-09-27 | Василий Григорьевич Найда | Петротермальная электростанция и устройство монтажа теплоотборной системы петротермальной электростанции |
CN105863569A (zh) * | 2016-04-14 | 2016-08-17 | 中国石油大学(华东) | 一种单井压裂重力自循环开采干热岩地热方法 |
CN108729896A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-11-02 | 西南石油大学 | 一种干热岩机器人爆炸水力复合压裂钻完井系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5515679A (en) | Geothermal heat mining and utilization | |
Zarrouk et al. | Efficiency of geothermal power plants: A worldwide review | |
US8201409B1 (en) | Closed loop, hot dry rock heat recovery fluid | |
US11692530B2 (en) | Method, system and apparatus for extracting heat energy from geothermal briny fluid | |
Zhang et al. | Geothermal power generation in China: Status and prospects | |
Kaya et al. | Reinjection in geothermal fields: A review of worldwide experience | |
US4054176A (en) | Multiple-completion geothermal energy production systems | |
US8650875B2 (en) | Direct exchange geothermal refrigerant power advanced generating system | |
US3957108A (en) | Multiple-completion geothermal energy production systems | |
JP7282805B2 (ja) | 地熱エネルギー装置 | |
US4044830A (en) | Multiple-completion geothermal energy production systems | |
TW201923225A (zh) | 利用自地球內部之熱產生電力之系統及方法 | |
CN102052269A (zh) | 地壳热—发电、供暖 | |
US4051677A (en) | Multiple-completion geothermal energy production systems | |
RU2774570C1 (ru) | Петротермальная электростанция | |
CN205225594U (zh) | 地热中低温发电系统 | |
CA3140862A1 (en) | System and method for energy storage using geological formations as reservoirs | |
US5253926A (en) | Process for making general use of the earth's heat and obtaining minerals in the zone of weakness (at depths of 13-30 km) | |
US20050050892A1 (en) | Gravity condensate and coolant pressurizing system | |
Alkhasov et al. | Evaluating the effect from constructing binary geothermal power units based on spent petroleum and gas boreholes in the south regions of Russia | |
WO2014125288A1 (en) | Geothermal energy extraction | |
RU2813198C1 (ru) | Двухконтурная ядерная энергетическая система глубокого заложения | |
KR20190129575A (ko) | 지열발전 시스템 | |
RU2377393C1 (ru) | Комплекс для обустройства морского месторождения углеводородов | |
RU2741642C1 (ru) | Технологический комплекс для добычи трудноизвлекаемых углеводородов (варианты) |