Применение, по меньшей мере, двух раздельных скважин для добычи углеводородного сырья для получения геотермальной энергии

 

Предназначено для получения геотермальной энергии. Скважина в земле для передачи геотермальной энергии из породы вокруг скважины к жидкости, несущей энергию, которая вводится в скважину. Согласно изобретению нижние окончания, по меньшей мере, двух, по существу, вертикально проходящих скважинных секций, ранее использованных для добычи нефти или газа, взаимосвязаны посредством дополнительной скважинной секции, что позволяет повторно использовать оборудование и скважины и снижает таким образом расходы при получении энергии. 1 ил.

Изобретение относится к применению, по меньшей мере, двух раздельных скважин для добычи углеводородного сырья для получения геотермальной энергии.

В патенте США 4290266 раскрыто размещение трубчатой петли в глухом стволе скважины в земле, прохождение жидкости вниз в землю через первую секцию трубчатой петли и ее подъем вверх из земли через вторую секцию трубчатой петли. Недостатком этого способа является то, что указанные секции трубчатой петли расположены очень близко друг к другу, тем самым теплая жидкость, текущая вверх, охлаждается холодной жидкостью, текущей вниз, в результате чего общая эффективность является низкой.

Кроме того, известно, что существует ряд глубоких стволов скважин или скважин, которые были использованы или используются для добычи нефти или газа, вместе с сопутствующим оборудованием на поверхности. В результате воздействия этого оборудования на окружающую среду, из-за окружающей среды и по другим причинам повышается требование к такому оборудованию, которое должно быть удалено или демонтировано и скважины герметизированы после прекращения добычи нефти или газа, что является очень дорогим процессом. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение эффективности и экономичности процесса получения геотермальной энергии.

Этот технический результат достигается применением, по меньшей мере, двух раздельных скважин, для добычи углеводородного сырья, для получения геотермальной энергии, вместе с, по меньшей мере, одной новой скважинной секцией, взаимосвязывающей нижние секции каждой из старых скважин, используемых для транспортировки теплообменной жидкости вниз и вверх, соответственно, из новой скважинной секции, посредством чего новая скважинная секция приспособлена для транспортировки теплообменной жидкости из одной скважины в другую.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, схематически иллюстрирующий применение двух раздельных скважин для добычи углеводородного сырья для получения геотермальной энергии.

Как показано на чертеже, платформа 1 расположена на морском дне 5, а ее верхняя секция расположена выше поверхности моря 6. От морского дна 5 вблизи платформы проходят две, по существу, вертикальных скважинных секций, а именно первая скважинная секция 2 и третья скважинная секция 4, к местоположениям 7 и 8, соответственно, в горной формации из которой были добыты нефть или газ и транспортированы через секции 2, 4.

Вместо удаления платформы и герметизации скважинных секций 2, 4 после прекращения добычи нефти или газа, согласно изобретению, бурится дополнительная или вторая скважинная секция 3, которая соединит местоположения 7 и 8 друг с другом, таким образом, образуя скважинную трубчатую петлю, включающую первую, вторую и третью скважинные секции 2, 3 и 4 соответственно.

Пропускают соответствующую жидкость, такую как вода, вниз в первую скважинную секцию 2, эта жидкость может протекать через вторую скважинную секцию 3, где она нагревается окружающей породой, и потом поднимается вверх через третью скважинную секцию 4, при этом нагретая жидкость в третьей скважинной секции 4 не охлаждается текущим вниз потоком холодной водой, которая проходит вниз в первую скважинную секцию 2.

Если, по существу, вертикальные скважинные секции 2 и 4 проходят от той же самой платформы 1, как показано на чертеже, дополнительная скважинная секция 3 может проходить в относительно большой трубчатой петле на некотором расстоянии от одного из местоположений 7 до того как она протянется по направлению к второй секции 8, тем самым обеспечивая нагрев жидкости до температуры, близкой к температуре окружающей породы, вокруг второй скважинной секции 3, прежде чем поток жидкости направится вверх и из третьей скважинной секции 4, даже если скорость потока через нее является высокой.

Это может быть обеспечено на платформе известного, по существу, оборудования (не показано), тем самым тепловая энергия может быть превращена в другую подходящую форму энергии, например, электрическую энергию и подана потребителю. Это оборудование может включать, например, теплообменники, турбины, генераторы и т.д. и предполагается, что оно известно специалистам в этой области техники.

Как будет понятно, изобретение позволяет повторно использовать оборудование и скважины, разукомплектование которых повлечет за собой большие расходы для владельца. Изобретение создает энергию, высвобождение которой не загрязняет окружающей среды, и которая получается из почти неисчерпаемого источника.

Для того, чтобы проиллюстрировать стоимость количества энергии, которая может быть создана, приводится следующая информация.

На глубине между 3500 и 6000 м ниже морского дна, температура породы составляет приблизительно 110-180^oC.

Стоимость двух стволов скважин, каждый имеющий длину приблизительно 3000 м, для добычи нефти и газа, в настоящий момент составляет приблизительно 150 миллионов норвежских крон. Дополнительная отклоненная скважина, которая имеет длину приблизительно 1000 м и которая соединяет эти два ствола скважин, стоит приблизительно 20 миллионов норвежских крон.

Например, буровой участок Statfjord В в Северном море включает приблизительно сорок скважин, которые вместе с платформой будут, вероятно закрыты приблизительно к концу 2003 года. Применением изобретения, однако, эти скважины могут составить часть двадцать трубчатых петель для получения геотермальной энергии, и платформа может быть использована в качестве местоположения установки для вышеупомянутого оборудования.

Будет понятно, что в скважинные секции могут быть введены трубопроводы, в которых может протекать жидкость.

Для этого нефтяного участка может быть использован следующий пример: Внутренний диаметр трубы - 0,215 м Объем воды - 700 м³/час Скорость воды - 5,32 м/сек Температура воды на впуске всасывающего насоса - 20^oC Температура воды на выпуске нагнетательного насоса - 40^oC Температура воды на выпуске из скважины - 110^oC Длина скважины - 7000 м Мощность насоса - 1,72 МВт Термическая мощность - 40 МВт
По приблизительным расчетам эта термическая мощность может обеспечить эффективный выход приблизительно в 5 МВт. Двадцать скважинных трубчатых петель на этом нефтяном участке будут, таким образом, способны обеспечить полный выход электричества в 100 МВт вычитаемая мощность насосов составляет 20 х 1,75 МВт = 34,4 МВт, таким образом создается 65,6 МВт электричества.

Даже если в вышеописанном изобретении было установлено, что две скважинные секции были взаимосвязаны с помощью дополнительной скважинной секции, будет понятно, что могут быть взаимно связаны более чем две скважинные секции.

Формула изобретения

Применение, по меньшей мере, двух раздельных скважин для добычи углеводородного сырья для получения геотермальной энергии вместе с, по меньшей мере, одной новой скважинной секцией, взаимосвязывающей нижние секции каждой из старых скважин, используемых для транспортировке теплообменной жидкости вниз и вверх соответственно, из новой скважинной секции, посредством чего новая скважинная секция приспособлена для транспортировки теплообменной жидкости из одной скважины в другую.

РИСУНКИ

Рисунок 1