Способ извлечения геотермальной энергии

 

Изобретение относится к способам извлечения глубинного тепла земли и м.б. использовано в энергетике и теплоснабжении . Цель - повышение эффективности извлечения геотермальной энергии путем обеспечения периодического фонтанирования геотермальной сквагкины горячей водой за счет смыкания и размыкания трещин гидроразрыва . Способ осуществляют следующим образом. Выбирают геологически благоприятную зону и бурят скважину (С) до глубины залегания горячего горного массива. Ствол С закрепляют колонной обсадных труб. Затем перфораторами вырезают кольцо высотой 1/4 диаметра труб. Попутно прорезают и цементное кольцо через этот прорез и осуществляют горизонтальньш .кольцевой надрез непроницаемых пород. Поднимают давление в стволе скважины до давления гидроразрыва. Затем в С дополнительно перирдически нагнетают воду под геостатическим давлением до полного раскрытия трещины. Воду в трещине оставляют на период, равный периоду нагнетания. Затем осуществляют отбор горячей воды открьшанием устья С. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дд 4 Е 21 В 43/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4228067/22-03 (22) 16.03 ° 87 (46) 30,01,89. Бюл. Р 4 (71) Институт геологии и геохимии горючих ископаемых АН УССР (72) Э.Б.Чекалюк (53) 622.277.6(088,8) (56) Swirh M.S. Progress of the

U.S. hot dry Poch Program Los Alamos

National laboratory, The Ungversity

of California U.S.À., May, 1982, р, 303-319, f ig. 1— - 16.

Иангущев К.И. Проблемы развития геоэнергетики мира. 11.: Наука, 1981, с. 182. (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЧ1

ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к способам извлечения глубинного тепла земли и м.б. использовано в энергетике и теплоснабжении. Цель — повышение эффективности извлечения геотермальной энергии путем обеспечения периодичесИзобретение относится к способам извлечения и использования глубинного тепла земли, . частности тепла гиубокозалегающи;; горных пород, и может быть использовано в энергетике и теплоснабжении.

Цель изобретения — повышение эффективности извлечения геотермальной энергии путем обеспечения периодического фонтгнирования геотермальной скважины горячей водой зг -.и.г смы„„SU„„1454955 А1 кого фонтанирования геотермальной скважины горячей водой эа счет смыкания и размыкания трещин гидроразрыва. Способ осуществляют следующим образом. Выбирают геологически благоприятную зону и бурят скважину (С) до глубины залегания горячего горного массива. Ствол С закрепляют колоннои обсадных труб. Затем перфораторами вырезают кольцо высотой 1/4 диаметра труб. Попутно прорезают и цементное кольцо через этот прорез и осуществляют горизонтальный. кольцевой надрез непроницаемых пород, Поднимают давление в стволе скважины до давления гидроразрыва. Затем в С р дополнительно перирдически нагнетают воду под геостатическим давлением до полного раскрытия трещины, Воду в трещине оставляют на период, равный периоду нагнетания. Затем осуществляют отбор горячей воды открыванием устья С. 1 з.п. ф-лы. кания и размыкания трещин гидроразрыва.

Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают геологически блггонриятную зону, бурят одну скважину до вскрытия непроницаемого массива прогретых горных пород, закрепляют ствол скважины герметичной колонной обсадных труб. Далее в окрестности згГоя пескоструйными перфораторами

1454955 лонны, вырезают в обсадных трубах кольцо высотой 1/4 диаметра труб, попутно прорезают и цементное кольцо через этот прорез и осуществляют горизон" тальный кольцевой надрез непроницаемых пород в радиусе до 0,6-0,8 м и поднимают давление в стволе скважины до давления гидроразрыва, фиксируют начальный скачок давления в момент, гидроразрыва и приступают к развитию трещины путем нагнетания в нее (в непроницаемой породе — воды) жидкости с максимальным расходом, который возможно реализовать имеющимися на скважине техническими устройствами.

После нагнетания воды в пласт останавливают процесс закачки, фиксируют забойное давление, равное в данном случае геостатическому, и открывают скважину для определения ее водоотдачи в процессе смыкания трещин гидроразрыва. Если горный массив непроницаемый, то забойное давление изливающей трещины сохрнаяется на геостатическом уровне, а полнота водоотдачи отвечает закачке. Это значит, что трещина гидроразрыва образовалась в непроницаемом массиве пород. По дефициту водоотдачи можно судить о проницаемости пород на стенках трещины. Отсутствие дефицита водоотдачи свидетельствует о непроницаемости стенок трещины. Тогда можно продолжить производство гидроразрыва, закачивая в скважину проектный рабочий объем жидкости для соответствующего раскрытия и распространения трещины. В конце закачки фиксируют забойное давление. Если после остановки скважины забойное давление у выхода трещины в скважину сохраняется на геостатическом уровне, то считают, что гидроразрыв завершен ! удачно, после чего приступают к периодической эксплуатации системы

"трещина-скважина".

В процессе эксплуатации, т.е. отбора горячей воды из скважины, трещина находится в раскрытом состоянии за счет геостатического давления воды в трещине. Геостатическое давление обусловлено весом горных пород, залегающих выше трещины. Поэтому давление воды в трещине постоянно и равно геостатическому до тех пор, пока трещина гидроразрыва не сомкнется и вес г рных пород станет передаваться прямо на породы, залегающие ниже трещины.

Полный периодический цикл эксплуатации трещины гидроразрыва состоит из трех стадий: нагнетание в трещи-! ну холодной воды под давлением выше геостатического до наполнения объема максимально раскрытой трещины; оста10 новка скважины для нагревания воды, закаченной в трещину горячими породами на период, равный периоду нагнетания; отбор горячей воды из скважины при забойном давлении в скважине, 15 близком к геостатическому.

Затем рабочий цикл геотермальной скважины повторяют в той же последовательности.

В случае наличия двух скважин, соединенных трещиной гидроразрыва, периодический цикл эксплуатации крупной трещины гидроразрыва можно заменить непрерывной эксплуатацией постоянно действующей циркуляционной

25 системы при условии поддержани,1 рас" крытости циркуляционной трещины геостатическим давлением циркулирующей жидкости.

З0Формула изобретения

Способ извлечения геотермальной энергии, включающий сооружение герметически обсаженной колонной труб сквзжины до глубины залегания горяче35

ro горного массива, создание в нем горизонтальной трещины гидроразрыва, наполнение ее холодной водой, отбор из трещины через скважину горячей

40 воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения геотермальной энергии путем периодического фонтанирования геотермальной скважины горячей водой

45 за счет смыкания и размыкания трещины гидроразрыва, в скважину дополнительно периодически нагнетают воду под геостат. ческим давлением до полного раскрытия трещины, оставляют воду в трещине на период, равный периоду

50 нагнетания, а затем осуществляют отбор горячей воды открыванием устья скважины.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что на уровне трещины гидроразрыва в обсадной колонне вырезают и удаляют кольцо высотой не менее четверти диаметра обсадной ко