Петротермальна енергетична система

Реферат: Петротермальна енергетична система містить петротермальний блок, функціонально з'єднаний з блоком подачі рідинного робочого тіла і енергетичним блоком. Петротермальний блок містить свердловину з гирлом, в стволі якої виконано теплообмінній резервуар. Всередині теплообмінного резервуара встановлено, з можливістю переміщення рідинного робочого тіла з блока подачі в донну зону випаровуваності теплообмінного резервуара, напірну трубу, герметично сполучену з системою трубопроводів блока подачі. Енергетичний блок з'єднаний з петротермальним блоком трубопроводом, який пов'язаний з теплообмінним резервуаром з можливістю переміщення в енергетичний блок газоподібного робочого тіла, перетвореного з рідинного робочого тіла в донній зоні випаровування. В петротермальний блок додатково введено трубчастий елемент з конфузорним каналом, через який теплообмінний резервуар пов'язаний з трубопроводом. Конфузорной канал звужений в сторону переміщення газоподібного робочого тіла з донної зони випаровування до гирла, частина напірної труби розміщена в конфузорному каналі, а трубчастий елемент герметично пов'язаний з теплообмінним резервуаром. UA 107370 U (12) UA 107370 U UA 107370 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до геотермальної енергетики, а саме до петротермальних електростанцій. Найближчим аналогом до корисної моделі є система для вилучення глибинного тепла зсередини стовбура свердловини, яка містить: обсадну трубу з герметичним дном, простягнуту вниз від поверхні землі; зовнішню трубу з герметичним водонепроникним дном, розміщену концентрично всередині обсадної труби свердловини і простягнуту вниз в обсадній трубі; внутрішню трубу, розміщену всередині зовнішньої труби і простягнуту вниз, в якій нижній кінець розміщений протилежно дну зовнішньої труби; систему для транспортування рідини в верхній кінець внутрішньої труби; систему газовідводу для відбору газу з верхнього кінця зовнішньої труби і перерозподілу газу в роботу; гідроізоляційний шар між обсадною і внутрішньою трубами. [1]. Недоліками найближчого аналога є: У наведеному аналогу газ у міру просування у внутрішній трубі остигає, внаслідок чого знижується тиск і відповідно швидкість його переміщення в систему газовідводу. В основу корисної моделі поставлена задача створити конструкцію теплообмінного блока, в якій будуть знижені втрати тиску і швидкості в міру просування газоподібного робочого тіла до трубопроводу енергетичного блока. Зниження теплових втрат газоподібного робочого тіла за рахунок введення трубчастого елемента з конфузорним каналом в петротермальний блок, що дозволяє збільшити товщину стінок теплообмінного резервуара в міру звуження конфузорно каналу до входу трубопроводу енергетичного блока, завдяки чому збільшиться енергоємність і ефективність роботи петротермального блока. Поставлена задача вирішується тим, що петротермальна енергетична система, яка містить петротермальний блок (1), функціонально з'єднаний з блоком подачі (2) рідинного робочого тіла (5а) і енергетичним блоком (3), при цьому петротермальний блок (1) містить свердловину (1.1) з гирлом (1.1а), в стовбурі якої виконано теплообмінній резервуар (1.2), всередині якого встановлено, з можливістю переміщення рідинного робочого тіла (5а) з блока подачі (2) в донну зону випаровуваності (ΔL) теплообмінного резервуара (1.2), напірну трубу (1.3), герметично сполучену з системою трубопроводів (2.1) блока подачі (2), а енергетичний блок (3) з'єднаний з петротермальним блоком (1) трубопроводом (3.1), який пов'язаний з теплообмінних резервуаром (1.2) з можливістю переміщення в енергетичний блок (3) газоподібного робочого тіла (5b), перетвореного з рідинного робочого тіла (5а) в донній зоні випаровування (ΔL), згідно з корисною моделлю, в петротермальний блок (1) додатково введено трубчастий елемент (1.4) з конфузорним каналом (1.4а), через який теплообмінний резервуар (1.2) пов'язаний з трубопроводом (3.1), при цьому конфузорний канал (1.4а) звужений в сторону переміщення газоподібного робочого тіла (5b) з донної зони випаровування (ΔL) до гирла (1.1а), частину напірної труби (1.3) розміщено в конфузорному каналі (1.4а), а трубчастий елемент (1.4) виконано герметично пов'язаним з теплообмінним резервуаром (1.2). Згідно з корисною моделлю, конфузорний канал (1.4а) виконано ступінчастим; трубчастий елемент (1.4) занурено в теплообмінний резервуар (1.2) до зони випаровування (ΔL) рідинного робочого тіла (5а); теплообмінний резервуар (1.2) виконано у вигляді обсадної колони (1.2b) з герметичним дном (1.2а); між трубчастим елементом (1.4) і обсадною колоною (1.2b) виконано герметично ізольований проміжок (1.6); свердловину (1.1) виконано ступінчастою, а обсадну колону (1.2b) теплообмінного резервуара (1.2) на верхньому ступені (1.1b) виконано з шаром теплоізоляції (1.7). Корисна модель пояснюється кресленням, де показана функціональна схема петротермальної енергетичної системи. Короткий опис елементів креслення: 1 - петротермальний блок; 1.1 - свердловина; 1.1а - гирло; 1.1b - верхній ступінь; 1.2 - теплообмінний резервуар; 1.2а - обсадна колона; 1.2b - дно; 1.3 - напірна труба; 1.4 - трубчастий елемент; 1.4а - конфузорной канал; 1.5- термостійкий пакер; 1.6 - герметизований проміжок; 1.7 - шар теплоізоляції; 1 UA 107370 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1.8 - зовнішній шар; 1.9 - оголовок; 2 - блок подачі; 2.1 - трубопровід; 2.2 - гідронасос; 2.3 - джерело робочого тіла; 3 - енергетичний блок; 3.1 - трубопровід; 3.2 - теплообмінник; 3.3 - турбіна; 4 - навантаження; 5а - рідинне робоче тіло; 5b - газоподібне робоче тіло; 5с - конденсат робочого тіла; ΔL - донна зона випаровування. Петротермальна енергетична система представлена на прикладі петротермальної електростанції, яка містить петротермальний блок (1), блок подачі (2) і енергетичний блок (3). Блок подачі (2) представлений у вигляді джерела робочого тіла (2.3), до якого підключений гідронасос (2.2) з'єднаний трубопроводом (2.1) з петротермальним блоком (1). Джерело робочого тіла (2.3) може бути комплексом, де готується рідинне робоче тіло (5а). Рідинне робоче тіло (5а) може бути підготовлено у вигляді низькокиплячої рідини. Енергетичний блок (3) підключений до навантаження (4) представлений у вигляді турбіни (3.3), з'єднаної з теплообмінником (3.2), який з'єднаний трубопроводом (3.1) з петротермальним блоком (1), з якого газоподібне робоче тіло (5b) надходить через теплообмінник (3.2) на турбіну (3.3). Скидання конденсату робочого тіла (5с) з турбіни (3.3) здійснюється в блок подачі (2), де він перетворюється в рідинне робоче тіло (5а). Петротермальний блок (1) представлений у вигляді закритого оголовком (1.9) теплообмінного резервуара (1.2), виконаного у вигляді обсадної колони (1.2b) з гідроізольованим дном (1.2а) в ступінчастій герметичній свердловині (1.1) з гирлом (1.1а). Обсадна колона (1.2b) з гідроізольованим дном (1.2а) цементована в зоні нагріву спеціальним пластичним розчином, який робить монолітною привибійну зону скельних порід. Від гирла (1.1а) до верхнього ступеня (1.1b) обсадна колона (1.2b) відокремлена від стінки свердловини (1.1) теплоізоляційним шаром (1.7) і зовнішньою стінкою (1.8). У обсадну колону (1.2b) занурений трубчастий елемент (1.4) зі ступінчастим конфузорним каналом (1.4а). Верхня частина трубчастого елемента (1.4) закріплена звареним з'єднанням з оголовком (1.9) таким чином, що зазор (1.6) між трубчастим елементом (1.4) і стінкою обсадної колони (1.2b) герметично ізольований. На нижньому кінці трубчастого елемента (1.4) по зовнішньому діаметру встановлений термостійкий пакер (1.5), виконаний з графіту або азбесту (в залежності від температурних умов), що формує теплоізольований повітряний шар на ділянці обсадної колони (1.2b) від нижнього кінця трубчастого елемента (1.4) до рівня оголовка (1.9) свердловини (1.1), при цьому нижня частина трубчастого елемента (1.4) занурена до рівня донної зони випаровування (ΔL). Трубчастий елемент (1.4) являє собою збірну металеву трубу змінного перерізу. Ця труба перед початком монтажу являє собою комплект трубчастих ланок різного діаметра, розмір яких вибраний з урахуванням висоти бурової вишки і зручності зварювальних робіт. Монтаж трубчастого елемента (1.4) починається з подачі нижньої ланки з максимальним діаметром в обсадну колону (1.2b) свердловини (1.1). Занурення цього елемента в обсадну колону (1.2b) проводиться до заданого рівня, після чого зварним з'єднанням кріпиться наступна ланка. Після кріплення чергової ланки процес занурення ланок в обсадну колону (1.2b) триває до кріплення останньої ланки, верхня частина якої кріпитися зварним з'єднанням до оголовка (1.9) свердловини (1.1). Через верхню частину трубчастого елемента (1.4) і конфузорний канал (1.4а) в донну зону випаровування (ΔL) проводиться напірна труба (1.3), яка герметично фіксується у верхній частині трубчастого елемента (1.4) на оголовку (1.9) і після підключається до трубопроводу (2.1) блока подачі (2). Трубопровід (3.1) енергетичного блока (3) герметично кріпиться у верхній частині трубчастого елемента (1.4) на оголовку (1.9) і з'єднується з конфузорним каналом (1.4а). В результаті чого обсадна колона (1,2b) з гідроізольованим дном (1.2а) і занурений в неї трубчастий елемент (1.4) утворюють котел, що складається з двох зон: 2 UA 107370 U 5 10 15 - даної зони випаровування (ΔL) обсадної колони (1.2b), де відбувається нагрів і перетворення рідинного робочого тіла (5а), що надійшло з блока подачі (2) через напірну трубу (1.3), в газоподібне робоче тіло (5b); - транспортної зони газоподібного робочого тіла (5b) - конфузорного каналу (1.4а), де потік газоподібного робочого тіла (5b) проходить по конфузорному каналу (1.4а) і концентрується на вході трубопроводу (3.1). Товщина стінок трубчастого елемента (1.4) збільшується в сторону гирла (1.1а) і з урахуванням герметизованого зазору (1.6), який виконує функцію теплоізоляційного шару, дозволяє збільшити теплоізоляційні властивості теплообмінного резервуара (1.2) в цілому, що знижує втрати тиску газоподібного робочого тіла (5b) за рахунок зменшення його теплових втрат. Крім того, наявність додаткового теплоізоляційного шару (1.7) на верхньому ступені (1.1b), виконаного з поліуретану між зовнішньою стінкою (1.2с) і обсадною колоною (1.2b), дозволяє максимально знизити теплові втрати газоподібного робочого тіла (5b) перед транспортуванням його в енергетичний блок (3). Джерело інформації: 1. Патент США № US2015330670А1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 1. Петротермальна енергетична система, що містить петротермальний блок (1), функціонально з'єднаній з блоком подачі (2) рідинного робочого тіла (5а) і енергетичним блоком (3), при цьому петротермальний блок (1) містить свердловину (1.1) з гирлом (1.1а), в стволі якої виконано теплообмінний резервуар (1.2), всередині якого встановлено, з можливістю переміщення рідинного робочого тіла (5а) з блока подачі (2) в донну зону випаровуваності (ΔL) теплообмінного резервуара (1.2), напірну трубу (1.3), герметично сполучену з системою трубопроводів (2.1) блока подачі (2), а енергетичний блок (3) з'єднаний з петротермальним блоком (1) трубопроводом (3.1), який пов'язаний з теплообмінним резервуаром (1.2) з можливістю переміщення в енергетичний блок (3) газоподібного робочого тіла (5b), перетвореного з рідинного робочого тіла (5а) в донній зоні випаровування (ΔL), яка відрізняється тим, що в петротермальний блок (1) додатково введено трубчастий елемент (1.4) з конфузорним каналом (1.4а), через який теплообмінний резервуар (1.2) пов'язаний з трубопроводом (3.1), при цьому конфузорной канал (1.4а) звужений в сторону переміщення газоподібного робочого тіла (5b) з донної зони випаровування (ΔL) до гирла (1.1а), частина напірної труби (1.3) розміщена в конфузорному каналі (1.4а), а трубчастий елемент (1.4), герметично пов'язаний з теплообмінним резервуаром (1.2). 2. Петротермальна енергетична система за п. 1, яка відрізняється тим, що конфузорний канал (1,4а) виконаний ступінчастим. 3. Петротермальна енергетична система за п. 1, яка відрізняється тим, що трубчастий елемент (1.4) занурений в теплообмінний резервуар (1.2) до зони випаровування (ΔL) рідинного робочого тіла (5а). 4. Петротермальна енергетична система за п. 1, яка відрізняється тим, що теплообмінний резервуар (1.2) виконаний у вигляді обсадної колони (1.2b) з герметичним дном (1.2а). 5. Петротермальна енергетична система за п. 4, яка відрізняється тим, що між трубчастим елементом (1.4) і обсадною колоною (1.2b) виконаний герметизований проміжок (1.6). 6. Петротермальна енергетична система за п. 4, яка відрізняється тим, що свердловина (1.1) виконана ступінчастою, а обсадна колона (1.2b) теплообмінного резервуара (1.2) на верхньому ступені (1.1b) виконана з шаром теплоізоляції (1.7). 3 UA 107370 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4