一種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),包括注入井、抽采井、CO2源捕集裝置、熱利用裝置、分離裝置以及回灌裝置,上述裝置與注入井以及抽采井之間共同形成一閉合的回路;注入井和抽采井的底部均位于高鹽鹵水層中,CO2源捕集裝置與注入井的井口連通,高鹽鹵水由抽采井的井口抽出,抽采井的井口與熱利用裝置連通,分離裝置與熱利用裝置連通,回灌裝置與分離裝置連接,回灌裝置同時與注入井連接。本發(fā)明不僅可以有效緩解壓力嚴重積累和鹽巖沉淀問題,實現CO2的地質封存以減緩氣候變化;同時又可以保持地熱儲層恒定的壓力,大大提高鹵水和地熱資源的開采效率,地熱能可用于發(fā)電或直接利用,經濟效益顯著。
【專利說明】一種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制取地層深部高鹽鹵水的系統(tǒng),尤其涉及一種與高鹽鹵水進行熱量交換的系統(tǒng),同時還可以將CO2封存于地下,屬于環(huán)境治理及資源開采【技術領域】。
【背景技術】
[0002]地熱能是一種來自地球深部可再生的潔凈能源,通過地下水的流動或其他工質以熱水或蒸汽的形式將其帶到地表加以利用。在當今經濟快速發(fā)展和能源日趨緊缺的情況下,對地熱資源的合理開發(fā)利用已愈來愈受到人們的青睞。主要有地熱發(fā)電,同時直接利用地熱水進行建筑供暖、發(fā)展溫室農業(yè)和溫泉旅游等利用途徑也得到較快發(fā)展。
[0003]熱鹵水作為地熱能的一種,是含大量鹽類和有用元素的地熱水,是一個巨大的液態(tài)礦產資源寶庫。例如,川中磨溪構造鹵水,據測算制鹽所獲產值僅占總產值的4.2%,而綜合開發(fā)的氯化鉀、溴素、碘素、碳酸鋰、硼砂、氯化鋇等產品,其產值合計為95.8%,是制鹽產值的23倍,表明熱鹵水綜合開發(fā)前景廣闊。
[0004]目前,傳統(tǒng)的開采方式是用水作為傳熱流體在地下實現循環(huán),進入人工產生的、張開的連通裂隙帶,水與巖體接觸被加熱,然后通過生產井返回地面,形成一個閉式回路。但是,采用水作為傳熱介質有一些不利因素:1、注入地下的水流失嚴重,造成清潔水的浪費,由于水分損失會增加工程費用。2、注入地下的水將鹵水稀釋,不利于鹵水的開發(fā)利用。3、水的可壓縮性較小,需要使用較大的抽水設備提供能量來保持流體的循環(huán)。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明提供了一種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),解決了上述【背景技術】中的不足,本發(fā)明中采用CO2與熱高鹽鹵水的聯(lián)合抽注模式,不僅可以有效緩解CO2單純注入過程中的壓力嚴重積累和鹽巖沉淀問題,實現CO2的地質封存以減緩氣候變化;同時,又可以保持地熱儲層恒定的壓力,將大大提高鹵水和地熱資源的開采效率,高鹽鹵水可提取各種戰(zhàn)略液體礦產資源,地熱能可用于發(fā)電或直接利用,經濟效益顯著。
[0006]實現本發(fā)明上述目的所采用的技術方案為:
[0007]—種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),包括注入井、抽采井、CO2源捕集裝置、熱利用裝置、分離裝置以及回灌裝置,上述裝置與注入井以及抽采井之間共同形成一閉合的回路;其中注入井和抽采井的底部均位于高鹽鹵水層中,CO2源捕集裝置與注入井的井口連通并向注入井注入超臨界CO2,高鹽鹵水由抽采井的井口抽出,抽采井的井口與熱利用裝置連通,高鹽鹵水中的熱量在熱利用裝置中被利用,分離裝置與熱利用裝置連通,高鹽鹵水所含有的鹽分在分離裝置中進行分離,經分離出的鹽分收集并進行進一步加工,回灌裝置與分離裝置連接,回灌裝置同時與注入井連接,分離裝置分離后剩余的尾水經回灌裝置冷卻并壓縮后,回灌入注入井。
[0008]所述的抽采井分布呈十字型,注入井位于十字型的中心,抽采井以注入井為中心朝外呈發(fā)射狀分布,注入井和與其相鄰的抽采井之間的距離為I公里,相鄰的抽采井之間的距離為I公里。
[0009]當與注入井相鄰的抽采井中抽取的高鹽鹵水中的CO2含量超過鹵水的本底值時,停止抽采,并封閉該抽采井,并在與該抽采井相鄰的抽采井中進行抽采。
[0010]所述的回灌裝置由兩個冷卻塔和一個壓縮機組成,壓縮機連接于兩冷卻塔之間,三者依次連接,CO2和尾水經冷卻塔和壓縮機冷凝加壓后經注入井注入高鹽齒水層。
[0011]所述的超臨界CO2的壓力大于25MPa,所抽取的高鹽鹵水的礦化度大于100g/L,其溫度在100 ± 5°C,高鹽鹵水層的深度為3±0.2km。
[0012]本發(fā)明與現有技術相比有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明中由于設置了 CO2和尾水回灌系統(tǒng),減少了資源浪費和環(huán)境污染;本發(fā)明對于鹵水地熱資源的有效、清潔、可持續(xù)開發(fā)利用以及CO2減排等方面具有重要意義。2、高鹽鹵水層中存儲有豐富的高鹽鹵水,對于9 X IO8HI3的儲層體積,注入9.95X IO6噸的CO2可以提取17.12X IO6噸的鹵水。抽取出的地熱含水層溫度接近100°C,以地面溫度為25°C計,高鹽鹵水的總熱量接近313.5kJ/kg鹵水;假設生產速度為50?1000kg.s—1,那么可產生15.7麗th — 313麗th的熱能流量;能夠帶來巨大的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明中的抽采井與注入井的分布示意圖;
[0014]圖2為本發(fā)明所提供方法的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明做詳細具體的說明,但是本發(fā)明的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0016]在進行開采前應該先進行打井,分別打出相應的抽采井和注入井,在本實施例中抽采井與注入井的分布如圖1所示,所述的抽采井分布呈十字型,注入井位于十字型的中心,抽采井以注入井為中心朝外呈發(fā)射狀分布,注入井和與其相鄰的抽采井之間的距離為I公里,相鄰的抽采井之間的距離為I公里。
[0017]本實施例所提供的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng)如圖2所示:
[0018]包括注入井、抽采井、CO2源捕集裝置、熱利用裝置、分離裝置以及回灌裝置,上述裝置與注入井以及抽采井之間共同形成一閉合的回路;其中注入井和抽采井的底部均位于高鹽鹵水層中,高鹽鹵水層的深度為3±0.2km。CO2源捕集裝置與注入井的井口連通并向注入井注入超臨界CO2,所述的超臨界CO2的壓力大于25MPa。高鹽鹵水由抽采井的井口抽出,所抽取的高鹽齒水的礦化度大于100g/L,其溫度在100±5°C。
[0019]抽采井的井口與熱利用裝置連通,高鹽鹵水中的熱量在熱利用裝置中被利用,分離裝置與熱利用裝置連通,高鹽鹵水所含有的鹽分在分離裝置中進行分離,經分離出的鹽分收集并進行進一步加工、提純,回灌裝置與分離裝置連接,回灌裝置同時與注入井連接,分離裝置分離后剩余的CO2和尾水經回灌裝置冷卻并壓縮后,回灌入注入井。所述的回灌裝置由兩個冷卻塔和一個壓縮機組成,壓縮機連接于兩冷卻塔之間,三者依次連接,CO2和尾水經冷卻塔和壓縮機冷凝加壓后經注入井注入高鹽齒水層。
[0020]本發(fā)明所提供的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng)中,注入超臨界CO2的步驟如下:測出深部高鹽鹵水層中注入CO2和抽采井末端的鹵液溫度;再注入超臨界CO2 ;在所述的注入CO2和抽采階段之間還包括以下步驟:(I)測定注入井和抽采井中的鹵液壓強;(2)若測出的兩井中鹵液壓強相等,進入抽鹵階段;若鹵液壓強不相等,則進入下一步穩(wěn)壓程序;(3)若注入井和抽采井中的鹵液壓強仍不相同,可反復進行穩(wěn)壓程序,直至兩鹵液壓強相同;所述穩(wěn)壓程序是根據測得的兩井中鹵液壓強以及注入CO2和抽采井末端的鹵液溫度計算出注入超臨界CO2的量。
[0021]當與注入井相鄰的抽采井中抽取的高鹽鹵水中的CO2含量超過鹵水的本底值時,停止抽采,并封閉該抽采井,并在與該抽采井相鄰的抽采井中進行抽采,以此類推。
[0022]綜上所述,本發(fā)明中綜合了 CO2地質封存、鹵水提取和地熱能源的利用,提出了一種高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),一方面可通過合理的抽水井位控制和采水量保持儲層恒定的壓力,將大大提高熱鹵水中液體礦產資源的開采和地熱資源的可持續(xù)利用,另一方面可實現CO2的安全穩(wěn)定大規(guī)模地質封存,對于鹵水地熱資源的有效、清潔、可持續(xù)開發(fā)利用以及CO2減排等方面具有重要意義,經濟效益和社會效益顯著。
【權利要求】
1.一種地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),其特征在于:包括注入井、抽采井、CO2源捕集裝置、熱利用裝置、分離裝置以及回灌裝置,上述裝置與注入井以及抽采井之間共同形成一閉合的回路;其中注入井和抽采井的底部均位于高鹽鹵水層中,CO2源捕集裝置與注入井的井口連通并向注入井注入超臨界CO2,聞鹽齒水由抽米井的井口抽出,抽米井的井口與熱利用裝置連通,高鹽鹵水中的熱量在熱利用裝置中被利用,分離裝置與熱利用裝置連通,高鹽鹵水所含有的鹽分在分離裝置中進行分離,經分離出的鹽分收集并進行進一步加工,回灌裝置與分離裝置連接,回灌裝置同時與注入井連接,分離裝置分離后剩余的尾水經回灌裝置冷卻并壓縮后,回灌入注入井。
2.根據權利要求1所述的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),其特征在于:所述的抽采井分布呈十字型,注入井位于十字型的中心,抽采井以注入井為中心朝外呈發(fā)射狀分布,注入井和與其相鄰的抽采井之間的距離為I公里,相鄰的抽采井之間的距離為I公里。
3.根據權利要求2所述的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),其特征在于:當與注入井相鄰的抽采井中抽取的高鹽鹵水中的CO2含量超過鹵水的本底值時,停止抽采,并封閉該抽采井,并在與該抽采井相鄰的抽采井中進行抽采。
4.根據權利要求1所述的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),其特征在于:所述的回灌裝置由兩個冷卻塔和一個壓縮機組成,壓縮機連接于兩冷卻塔之間,三者依次連接,CO2和尾水經冷卻塔和壓縮機冷凝加壓后經注入井注入高鹽齒水層。
5. 根據權利要求1所述的地層深部高鹽鹵水的開采與熱量利用系統(tǒng),其特征在于:所述的超臨界CO2的壓力大于25MPa,所抽取的高鹽鹵水的礦化度大于100g/L,其溫度在100 ± 5°C,高鹽鹵水層的深度為3±0.2km。
【文檔編號】E21B43/40GK103603639SQ201310598609
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權日:2013年11月23日
【發(fā)明者】楊國棟, 李義連, 楊勇, 王文海 申請人:中國地質大學(武漢)