Способ разработки термальной зоны земной коры

Способ разработки термальной зоны земной коры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республнк

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 170376 (21)2338674/24-03 с присоединением заявкн ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07,12.80. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 07.12,80 (51)М. Кл.

F 28 D 15/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 622. 276 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.П.Жабрев, П.A.Ïåòðoâ, С.Г.Плотницкий и E.Í.Õðàìåíêoâ

Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов ВНИИГАЗ (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ТБРМАЛЬНОЙ

ЗОНЬ) ЗЕМ110й КОРЬ

Изобретение относится к области использования глубинного тепла Земли и предназначено для разработки термальной зоны земной коры.

Известен способ разработки термаль— ных зон путем бурения скважин, транспортировки термальных вод го скважинам на поверхность с послсдующим отбором тепла в теплообменных аппаратах (1).

Недостатком известно-о способа О является невозможность разработки с его помощью термальной энергии, заключенной в сухих практически непроницаемых породах.

Для раэработки сухих геотермальных15 месторождений в CtrlA предложен способ заключающийся в бурении зарядной и эксплуатационных скважин до глубины залегания сухих пород, опускании в зарядную скважину мощных зарядов и 20 их подрыве с последующей транспортировкой на поверхность теплоносителя по эксплуатационным скважинам через зоны механического воздействия взрывов (2). 25

Недостатками этого способа является неэффективность использования зоны механического воздействия взрывов (используется только столб обрушения), и практическая нецелесообразность при39 менения известного способа при температуре сухих поРод менее 300 С, так

О как при низких температурах пласта этот способ не рентабелен.

Целью изобретения является повышеíне эффективности отбора геотермальной энергии из сухих непроницаемых пород.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют бурение как минимум еще одной дополнительной зарядной скважины на расстоянии, не превышающем

9-16 радиусов камуфлетной полости, а транспортировку тепловой энергии на поверхность производят иэ эоны механического воздействия взрыва дополнительной скважины или прилегающей к ней зоны трещиноватости.При мощном подземном камуфлетном взрыве в пласте образуется несколько характерных зон. К ним относятся камуфлетиая полость, зона дробления, эона трещиноватости, столб обрушения. Зона механического воздействия камуфлетного взрыва ограничивается зоной трещинот.аIocTH радиус которой в зависимости от геологических условий залегания пород и их физико-механических свойств колеблется в пределах 4,5-8 радиусов камуфлетной полости.

785535

Такое расположение забоев зарядных скважин обеспечивает разрушение. перемычки между соседними зонами воздействия взрывов и создания хорошей гидродинамической связи между зонами воздействия. Дальнейшее увеличение рас- стояния между забоями скважин приводит к ухудшению гидродинамической связи между соседними скважинами, что существенно ухудшает условия съема тепловой энергии с нагретых пород и эффективность разработки геотермальной эоны.

Ридродинамическая связь зон механического воздействия обеспечивает в свою очередь, возможность транспортировки теплоносителя на поверхность из эоны воздействия взрыва дополнительной скважины. За счет этого достигаются минимальные потери тепла при транспортировке теплоносителя к потребителю. При осуществлении предлагаемого 20 способа в сухом непроницаемом пласте создается высокопроницаемая галерея, состоящая из эон механического воздействия взрывов и промежутков между зонами механического воздействия (перемычек) . В перемычках благодаря взаимодействию взрывов в соседних скважинах образуется система микро-и макротрещин, которая обеспечивает гидродинамическую свзь между соседними зо- Зо нами воздействия взрывов.

Создаваемые галереи могут иметь различную геометрическую форму: прямолинейную, крестообразную, зигзагообразную, звездообразную и др. Эти формы дают возможность в каждом конкретном случае в зависимости от размеров и формы сухого пласта наиболее эффективно производить отбор тепловой энергии из пласта.

За фиг. 1 представлена схема разра-40 ботки термальных зон; на фиг. 2 — графики зависимости полезной мощности от расхода теплоносителя, времени эксплуатации термальных зон и начального перепада температур с учетом затрат мощ-4 ности на циркуляцию теплоносителя.

Схема разработки термальных зон включает пласт 1, сложенный практически непроницаемыми породами (например, граниты, базальты, глинизированные известняки и др.), высокопроницаемую галерею 2, расположенную в пласте 1 и образованную зонами механического воздействия 3 взрывов мощных зарядов, устанавливаемых в. зарядных скважинах

4, нагнетательную скважину 5, гидрав55 лически связанную с насосом 6, скважину 7 для транспортировки нагретого теплонбсителя на поверхность, гидравлически связанную с потребителями

8 (например, электростанция) и 9 (на- 60 пример, теплицы), стрелками 10 показано направление движения теплоносителя в галерее.

Фиг. 2 иллюстрирует изменение полезной мощности во времени при температуре5 входящего в пласт теплоносителя, равной 20 С. Здесь представлен . графики зависимости полезной мощности при минимальной длине галереи и начальной температуре пласта T 60 С кривая 11, а

Т 100 С-12, Т 140 С-13, а также при удвоенной минимальной длине галереи при тех же начальных температурах, соответственно, кривые 14, 15, 16 °

Для интенсификации процесса теплообмена по краям галереи следует пробурить несколько эксплуатационных скважин обеспечивающих необходимый объем прокачки теплоносителя.

Следует учесть, что при взрыве заряда мощностью 1 кг выделяется энергия в количестве 10. ккал. Причем порядка

70-BOÚ энергии рассеивается в пласте в виде тепла.

Таким образом, при осуществлении предлагаемого способа появляется воэможность более полного использования энергии взрыва в мирных целях..

Оценочные расчеты показывают, что для практической реализации предлагаемого способа минимальная длина галереи (а в случае звездообразной галереи минимальная сумма длин отдельных лучей),а .также расход теплоносителя для обеспечения постоянного уровня отбора энергии из пласта зависит от начальной температуры пласта и времени эксплуатации галереи(см.таблицу).

В таблице приведены минимальные длины галерей и начальные расходы теплоносителя, рассчитанные из условия непрерывного отбора полезной мощности N--10 кВт в течение 100 лет с

5 учетом КПД использования геотермаль— ной энергии g О, 5, при температуре входящего в галерею теплоносителя

Т 20 С.

Так как по мере отбора энергии из пласта его температура падает, то необходимо постепенно увеличивать расход теплоносителя для обеспечения постоянной добываемой мощности. однако увеличение расхода теплоносителя связано с увеличением мощности, расходуемой на циркуляцию теплоносителя . Для уменьшения расхода мощности на циркуляцию теплоносителя целесообразно увеличить длину галереи., что приведет к уменьшению интенсивности падения пластовой температуры со временем.

Заштрихованные на фиг. 2 площадки определяют дополнительно полученную энергию при удвоении галерей (за 30 лет эксплуатации) .

Эффективность увеличения минимальной длины галереи возрастает с увеличением начальной температуры пласта.

Как видно из фиг. 2 при удвоении минимальной длины галереи значительно увеличивается суммарная энергия, полученная за весь период эксплуатации.

Кроме того, у неличивается время, в гечение которого можно эксплуатировать

785635

Показатель

Значение показателя начальная температура пласта, С

60 70 80 90 100 110 120 130 140

Минимальная длина подземной галереи, км

38,2 25,4 19,1 15,3 12,7 10,9 9,6 8,5 7,64

1,19 0.,95 0,79 0,68 0,59 0,53 0,48 0,43 0,4

Лачальныя расход теплоносителя, м /сек

Формула изобретениЯ галерею с поддержанием высоких энергетических параметров, Преимуществом предлагаемого способ. яВляется экономическая целесообраз— ность разработки сухих термальных зон с температурой пород, не превышающей

Способ .разработки термальной зоны земной ксры путем бурения зарядной и эксплуатационных скважин до глубины залегания термальных сухих пород, спус ка в зарядную скважину заряда и его подрыва с последующей транспортировкой теплоносителя на поверхность по эксплуатационным скважинам через зоны механического воздействия взрыва, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целю повышения эффективности отбора геотермальной энергии, осуществляют бурение как минимум еще одной дополнительной зарядной скважины на расстоянии, не

300 С, уменьшение затрат на поверхностную обвязку скважин, уменьшение пс терь тепла при транспортировке теплоносителя на поверхности, увеличенный объем сухого пласта, приходящийся на один взрыв, вовлеченный в процессе разработки. превышающем 9-16 радиусов камуфлетноя полости, а транспортировку тепловой энергии на поверхность производят иэ эоны механического воздействия взрыва дополнительной скважины или прилегающей к ней зоны трециноватости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Возможности использования глубинного тепла Земли в добыче нефти. обзор зарубежноЯ литературы, серия Добыча, ВИИИОЭМГ, М., с. 10.

2. Патент CJA y 3640336, кл. 165-1, 1970 (прототип).

7836„3 5;., /Ьвт

7/О б!Ф

Составитель Г. Старостина 1ехред М. Табакович Корректор М. Шароши

Редактор Л. Курасова

Подп и сн ое

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

Заказ 8823/41 Редактор .697 рдддПи Государственного комитетаСССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й"35, Раушская наб., д. 4/5