Устройство для использования природного тепла горных пород

Устройство для использования природного тепла горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

С©цма пист ймескмя

Республик.

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДИТВДЬСТВУ е (61) Дополнительйое к авт. свид-ву— (22) Заявлено 9,07.76 (21) 2391560/24-06 с присоединением заявки №

663983 (51) М. Кл

F 04 J 3/02

Гееударатееиивй иеметет

СССР ае делам изебретеиий и еткрытий (23) Приоритет (53) УДК 552.1.004. .8 (088.8).

Опубликовано 25.05.79. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.79

{72) Авторы изобретения

Е. В. Саперов и В. К. Фардэинов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 11РИРОДНОГО

ТЕПЛА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к устройствам для использования энергии земных недр и может быть использовано для извлечения тепла нагретых горных пород или холода из холодных водоносных горизонтов.

Известны устройства для использования природного тепла горных пород, содержащие установленную в скважине обсадную колонну с перфорацией в зоне водоносного горизонта, V-образный теплообменник и насос с пакером 11).

Недостатком таких устройств является наличие внутри колонны труб подвода-отвода теплоносителя к теплообменнику, что повышает металлоемкость устройства, усложняет и увеличивает время спуско-подъемных операций.

Цель изобретения — сокращение времени на спуско-подъемные операции и снижение металлоемкости.

Укаэанная цель достигается тем, что по оси

KGlIoHHbl установлена теплоизолированная труба, снабженная в нижней части дополнительным пакером в виде полого стакана, примыкающего боковой поверхностью к колонне, днище кото-. рого служит трубной решеткой теплообменника

При этом теплообмеиник и насос. могут быль заключены в укрепленный на трубной решетке кожух с перфорацией в верхней части. Дополнительный пакер может быть выполнен с боковыми продольными прорезями и может быть покрыт с внутренней стороны водонепроницаемым материалом. Кроме того,,трубная решетка в центральной части может быть выполнена в виде полого усеченного конуса,,обращенного меньшим основанием к 0-образному теплообменнито

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, размещенное в скважине, общий внд; на фиг. 2 — принципиальная схема предлагаемого устройства и его компоновка; на фиг. 3 — дополнительный пакер; на фиг. 4 — сечение А — А на фиг. 3; на Фиг. 5 — дополнительный пакер с трубной решаткой теплообменника в виде полого усеченного конуса; на фиг. 6 — сечение

Б — Б на фиг. 5.

Скважина 1 пробурена глубже водоносного горизонта 2 в проницаемую зону 3,. образованную подземным взрывом 4, который .может быть ядерным. Скважина обсажена колонной 5

663983

Ь перфорациями 6, На трубе 7 с теплоизоляцией 8 в. колонну спущен в кожухе 9 с насосом 10 теплообменник 11, выполненный в виде 0-образных трубок., Насос закреплен в кожухе на распорках 12, U-образные трубки закреплены в трубной решетке 13, являющейся одновременно крышкой кожуха и днищем дополнительного пакера 14. В кожухе в верхней .

его части под пакером имеется перфорация 15, а нижняя его часть оканчивается выпускной 14 трубой 16, соединенной с насосом через натру бок 17. На трубе 16 установлен пакер 18 насоса, ниже которого она имеет отверстия 19.

Труба может быть использована как якорь пакера 18. Кольцевой зазор 20 между колон- % ной 5 .и кожухом 9, ограниченный по высоте пакерами 14 и 18;является камерой ппастового флюида. Открытый; конец каждой из U-образ-, ных трубок выведен через йерйферийные, отверстия 21 трубной решетки в межтрубное про. 20 странство 22, образованное обсадной колойной и трубой. Другой конец этих трубок через отверстия 23 в центральной части иод патрубком

24 заведен в трубу 7, оканчивающуюся соедини-. тельной муфтой 25. 25

Кожух имеет центраторы 26. Дополнительный пакер 14 представляет собой стакан с боковыми прорезями 27, которые внутри облицованы непроницаемыми дЛя теплоносителя материалом 28, например резиной, металлическими тонкими пластинками. На внешней стороне стакана в кольцевых проточках 29 установлено кольцевое уплотнение 30, например, в виде колец. Днищем стакана является трубная решетка 13, которая при большом числе U-образных трубок может быль выполнена с развитой поверхностью, например, в центральной части в виде полого усеченного конуса„обращенного;меньшим основани-. ем к U-образным трубкам.

Под действием насоса 10;пластовый флюид 40 поступает из продуктивного горизонта 2 через, перфорации 6 в зазор 20, далее через перфорацию 15 кожуха 9 в теплообменник 11, где омывает U-образныетрубки и,выводится через отверстия 19 трубы 16 в колонну 5, иэ которой 45 . сбрасывается в проййцаемые горные породы, например, образованные подземным взрывом.

Пластовый флюид, протекая на участке скважины от перфорации 15 до отверстий 19 изме. няет свое теплосодержание. Одновременно íà- 50 гнетается тепионоситель в теплообменник по межтрубному пространству 22.

Теплоноситель входит через отверстия 21 в U-образные трубки, проте ая в которых изменяет свое теплосодержание при тепловом вза чч имодействии с флюидом, омывающим .эти труб.

x1ã. Теплоноситель вводится из U-образных трубок через отверстия 23 иод патрубком 24 и далее поднимается по трубе 7.

Под давлением нагнетаемого теплоносителя дополнительный пакер 14 с боковыми прорезями 27, расширяясь, перекрывает кольцевой зазор между колонной 5 и кожухом 9, гидроизолируя и разделяя потоки теплоносителя и пластоаого флюи (а в скважине.

Разрежение, создаваемое насосом 10 в зазоре

20 для всасывания пластового флюида, усилива. ет действие пакера 14, Прн отключении насоса и прекращении нагнетания теплоносителя стенки пакера 14 возвращаются в первоначальное положение, Таким образом, гидроизоляция укаэанных потоков осуществляется автоматически, только во время работы устройства.

Когда нагнетаемый теплоноситель имеет температуру ниже температуры . флюида в пласте, то устройством осуществляется извлечение тепловой энергии. Если его температура выше температуры пластового флюида, то осуществляется извлечение холода или захоронение, например, низкопотенциального тепла охлаждаемых градирен АЗС, К3С и других промышленных источников.

Однако электронасос необходимо включать после нагнетания в TOIGIOQGMGHHHK 11 холодно-, го теплоносителя и охлаждения находящегося в кожухе насоса. Охлаждение будет осуществляться конвекцией.пластового флюида в кожухе 9.

Использование предлагаемого устройства позволит упростить конструкцию, уменьшить его металлоемкость, сократить простои в работе за счет ускорения спуско-подъемных операций. Благодаря установке дополнительного пакера необ ходима только одна термоизолированная труба для вывода теплоносителя из теплообменника, для ввода -. теплоносителя в тейлообменник используется межтрубное пространство между обсадной колонной и теплоизолированной трубой.

Наличие теплоизолированной трубы позволяет в 1,5 — 2 раза ускорить спуско-подъемные операции, особенно в скважину, имеющую глубину более 1,5 км.

Компоновка теплообменника в едином кожухе с насосом позволяет использовать насос с электроприводом в случаях, когда температура . в пласте выше 150 .

Формула изобретения

l, Устройство для использовани» природного тепла горных пород, содержащее установленную в скважине обсадную колонну с перфорацией в зоне водоносного горизонта, U-образный теплообменник и насос с пакером, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью сокращения времеI ни на спуско-подъемные операции и снижения

663983 металлоемкости, по осн колонны установлена теплоизолированная труба, снабженная в нижней части дополнительным пакером в виде полого стакана, примыкающего боковой поверхностью к колонне, днище которого служит трубной решеткой теплообменника.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что теплообменник и насос заключены в укрепленный на трубной решетке кожух с перфорацией в верхней части.

16

3. Устройство по пп. 1, 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что дополнительный пакер выполнен с боковыми продольными прорезями и покрыт с внутренней стороны водонепроницаемым материалом.

4. Устройство по пп. 1,2 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что трубная решетка в центральной части выполнена в виде полого усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к

0-образному теплообменнику.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 322084, кл. F 24 JЗ/02,,1973.

663983

Ю2,6

Составитель В. Косенко

Техред Л. Алферова Корректор E Палл

Редактор Т. Зубкова

Заказ 2971/36

Тираж 849 Подписное

OHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

23

28