Геотермальний пристрій

1. Геотермальний пристрій, що містить розташовані в свердловині експлуатаційну колону і під 3 Основним недоліком такого пристрою є непряме використання ним тепла глибинних порід, а опосередковане за допомогою системи теплового насоса. Необхідність використання системи теплового насоса викликана ними втратами теплової енергії, які мають місце при зустрічній протитечії у свердловинах охолодженої води, що йде від споживача в міжтрубний простір свердловини, і нагрітої води, що надходить через неізольовані піднімальні труби зі свердловини на поверхню до споживача. Звідси й низька енергетична ефективність пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення геотермального пристрою, у якому утворений його елементами замкнутий повітряний простір служить ізолятором теплоносія і за рахунок цього підвищується енергетична ефективність пристрою. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в геотермальному пристрої, який містить розташовані в свердловині експлуатаційну колону й піднімальні труби для підведення та відведення теплоносія, відповідно до корисної моделі, в експлуатаційній колоні в перфораційній зоні продуктивного пласта встановлено цементний стакан, а між експлуатаційною колоною й піднімальними трубами концентричне встановлено проміжну колону й пакер, що утворюють із піднімальними трубами повітряний кільцевий простір, крім того, висота цементного стакана більше висоти перфораційної зони. Виконаний у перфораційній зоні продуктивного пласта цементний стакан дозволяє виключити будь-який контакт теплоносія з флюїдом продуктивного пласта, у якому після завершення експлуатації свердловини можуть знаходитися залишки нафтогазових сумішей і пластової мінералізованої води. Установка проміжної колони між експлуатаційною колоною і піднімальними трубами дає можливість створити кільцевий повітряний простір між низхідним потоком теплоносія з низькою температурою і висхідним потоком теплоносія з високою температурою, що приводить до ного зниження теплових втрат висхідного потоку й одержання споживачем теплоносія з більш високою температурою, а значить підвищення ефективності пристрою в цілому. Установка пакера між піднімальними трубами і проміжною колоною дає можливість герметизувати утворений кільцевий повітряний простір, забезпечуючи постійну ізоляцію потоків, оскільки повітря є одним з найкращих теплоізоляторів. На фігурі зображений пропонований геотермальний пристрій. Геотермальний пристрій містить експлуатаційну (обсадну) колону 1, проміжну ко 41258 4 лону 2, піднімальні труби 3, пакер 4. Піднімальними трубами 3 і проміжною колоною 2 утворений кільцевий простір 5, заповнений повітрям. Піднімальні труби 3 і проміжна колона 2 концентричне підвішені в трубній голівці фонтанної арматури 6. В експлуатаційній колоні 1 установлюється цементний стакан 7 висотою, більше висоти перфорованої зону 8 продуктивного пласта 9 та яка гарантовано перекриває її. Наземна частина геотермального пристрою складається з регулюючого дроселя 10, циркуляційного насоса 11, засувки 12, споживача 13 і теплових комунікаційних ліній. Тзаб - температура на вибої свердловини, Ту - температура на усті пласта, grad Т - температурний градієнт даної свердловини. Геотермальний пристрій працює таким чином. Для установки геотермального пристрою попередньо підготовлюють відпрацьовану свердловину. В експлуатаційній колоні 1 встановлюється цементний стакан 7 висотою, яка гарантовано перекриває перфоровану зону 8 продуктивного пласта 9. Після проведення штатної операції ОЗЦ (очікування затвердіння цементу), пов'язаної з установкою цементного стакану, у свердловину по черзі до вибою спускають концентричну проміжну колону 2 і піднімальні труби 3 з пакером 4, що після закріплення герметизує кільцевий простір 5 між піднімальними трубами 3 і проміжною колоною 2, заповнений повітрям. Далі комунікаційні лінії від споживача 13 до вибою свердловини заповнюються робочим агентом - технічною водою, що циркулює в пристрої (на фіг. показано стрілками) у такий спосіб. Від споживача 13 через засувку 12 конденсатна (зворотна) лінія води з температурою t через регулюючий дросель 10 самопливом поступає в кільцевий простір між експлуатаційною колоною 1 і проміжної 2. Нагріваючись від стінок експлуатаційної колони 1 від устя свердловини до її вибою відповідно до температурного градієнта grad Т для даної свердловини на даній місцевості, гаряча вода надходить у піднімальні труби 3 і далі через фонтанну арматуру 6 у комунікаційну лінію до споживача 13. Наявність кільцевого простору 5, заповненого повітрям, служить гарним ізолятором для втримання тепла в піднімальних трубах при протитечії холодної й гарячої води (напрямок руху показаний стрілками) у свердловини. При віддаленому споживачі 13 у конденсатну лінію може бути включений циркуляційний насос 11. Підбирання d - діаметра піднімальних труб 3, d1 - діаметра проміжної колони 2 і s - величини повітряного кільцевого простору 5 при заданому D - діаметрі експлуатаційної колони 1 здійснюється розрахунковим шляхом, виходячи із заданого енергетичного теплового потенціалу свердловини. 5 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 41258 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601