УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙЭНЕРГИИ Советский патент 1971 года по МПК F24J3/06 

Изобретение относится к устройствам для эксплуатации земных недр, в частности к устройствам для извлечения геотермальной энергий - тепла естественно нагретых пород, переносимого нагретой пластовой водой.

Известные устройства для извлечения геотер.мальной эпергии из нарушенных взрывом, например ядерным, нагретых подземных горных пород содержат пробуренный основной стол и обсажен11ую открытой или перфориро ваниой внизу эксплуатанионной колонной скважину, пробуренную до обводненного горизонта. При этом горячую пластовую воду извлекают из недр земли при помощи системы скважин и направляют для использования в энергетической или теплоснабжаюш,ей установках.

Однако эти устройства обладают недостатками, не позволяющими применять устройства на практике. Основные из этих недостатков следующие. Во-первых, радиоактивность окружающей горной породы, содержащей продукты нодземного ядерного взрыва и, следовательно, возможная радиоактивность термальной воды, извлекаемой на поверхность. Вовторых, при извлечении на поверхность термальных вод, имеющих высокую минерализацию (до 300 и более грамм на литр) происходит выпадение солей и отложение их на стенках колонн и труб скважин. Это приводит к

частичному или полному закупориванию скважин.

Пель изобретеиия - устранение указанных недостатков путем сохранения термальных вод

в пластовых условиях. Это позволит осуществить ци-кл извлече::ия тепла с меньши.м объемом теплоносителя, повысить иадежность и работоспособность устройства и сократить сро,к ввода воды в эксплуатацию. Для этого

обсадная эксплуатационная колонна выполнена перфорированной выше нижней отметки основного ствола и снабжена на перфорированном участке сбросными каналами, а внутри колонны ниже иерфорированного участка установлен теплообменник для отбора геотермального тепла.

На чертеже схематично показан вертикальный разрез иредлагаемого устройства. Оно содержит обводненный нагретый пласт 1 горных пород, нарушенных подземным ядерным взрывом, эксплуатационный основной ствол 2, скважину 3 с обсадной эксплуатационной колонной 4, выполненной с верхней 5 и ннжней 6 перфорациями, сбросные каналы 7, циркуляционный насос 8, теплообменник 9.

Подготовка устройства к работе и его эксплуатация происходят следующим образом.

.и подрывают заряд. После взрыва в горных породах образуется столб 10 обрушения, заполненный обломками горных пород, зоны 11 дробления и трещиноватости 12. Вторично разбуривают зону взрыва, обсаживают скважину эксплуатационой колонной 4 до забоя. Ствол на участке 13 герметизируют, например, цемептной пробкой.

Важным моментом является организация сбросоприемника. Под этим термином предполагается всякое приспособление или горная выработка, или система мероприятий, назначением которых является создание в окружающих скважину породах та.ких сбросных каналов, .которые бы свободно принимали пластовую жидкость, переливающуюся через верхпюю перфорацию 5 в обсадной колонне и давали бы ей возможность от точки излива инфильтроваться через нарушенные подземным ядерным взрывом нагретые горные породы. Примером такого сбросоприемника могут служить наклонные скважины, пробуренные из основного ствола, пеобсаженные или обсаженные с перфорацией по поверхности, обращенной к нарушенным породам.

В благоприятных случаях при высокой проницаемости и приемистости окружащнх горных пород сброс пластовых вод можно осуществить непосредственно в пласт через перфорацию колонны 4.

После вторичного разбуривания и доводки скважины, создания сбросоприемников, обсадки и перфорирования колонны 4 в верхнем 5 и нижнем 6 участках (если нижняя часть ствола закрыта) производится, установка циркуляционного насоса 8 (в том случае, где напор пластовых вод недостаточен для подъема воды на данную высоту). С помощью этого насоса образуется контур подземной циркуляции, при котором горячая пластовая жидкость, нагнетаемая насосом по колонне до верхней перфорации, сбрасывается через наклонные ответвления - сбросные каналы - в естественно нагретые горные породы, ипфильтруется в них и снова поступает к приемной части скважины, осуществляя замкнутый цикл и отбирая тепло пород. Для извлечения этого тепла в колонну

4 встраивают теплообменник 9, .к которому с поверхности земли нагнетается теплоноситель. Нагретый в теплообменни ке теплоноситель направляется потребителю тепла. В случае отсутствия в нагретых массивах водоносного горизонта, но при наличии его в вышележащей толщине, или водоема, речки на поверхности земли предусмотрено проведение операций по заводнению зоны взрыва в

заданном горизонте малопроницае.мых пород. Сущность предложения не изменится, если поменять назначение верхнего и нижнего перфорированных участков, т. е. принимать пластовую жидкость через верхний участок 5 и

сбрасывать ее через нижний 6, подавать теплоноситель на поверхность или использовать его на глубине; охлажденную, но еще достаточно горячую пластовую жидкость сбрасывать в продуктивные пласты (серы, нефти и

др.) для геотехнологичеоких целей или в емкость, образованную взрывом; организовать два и более водозаборных участка по одной оси или в скважинах, пробуреппых кустом из осповного ствола.

Предмет изобретения

1. Устройство для извлечения геотермальной

энергии из парушеиных, например, подземным ядерным взрывом, нагретых горных пород, содержащее пробуренный основной ствол и обсаженную открытой снизу эксплуатационной колонной скважину, пробуренную до обводпенного горизонта, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и сокращения срока ввода в эксплуатацию, эксплуатационная колонна выполнена перфорированной выше нижней отметки основного ствола и спабжена на перфорированном участке сбросными каналами, а внутри эксплуатационной колонны ниже перфорированного участка установлен теплообменник для отбора геотермального тепла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эксплуатационная колонна выполнена с перфорацией в нижней части.

J2