[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310640101.0
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103743580A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清方;張建;陸詩建;趙帥;劉海麗;尚明華;龐會中;于惠娟;陸胤君
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司;山東賽瑞石油科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 王錫洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干熱巖熱能回收領(lǐng)域，特別涉及以二氧化碳為工質(zhì)的干熱巖熱能回收體系。具體地說是一種增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)試驗(yàn)裝置。?

背景技術(shù)

地?zé)崾且环N來自地球內(nèi)部的能量。據(jù)估算，儲存于地球內(nèi)部的熱量約為全球煤炭儲量的1.7億倍，每年從地球內(nèi)部經(jīng)地表散失的熱量相當(dāng)于1000億桶石油的熱量。在新能源和可再生能源大家族中，地?zé)崾蔷哂懈偁幜Φ哪茉粗弧?

干熱巖是指一般溫度大于200℃，埋深數(shù)千米，內(nèi)部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。儲存于干熱巖中的熱量需要通過人工壓裂形成增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)才能得以開采。加強(qiáng)干熱巖地?zé)豳Y源的勘探開發(fā)是推動中國地?zé)豳Y源規(guī)模化利用，尤其是地?zé)岚l(fā)電快速發(fā)展與突破的關(guān)鍵所在。?

以水作為干熱巖熱傳導(dǎo)流可能引起干熱巖裂隙結(jié)構(gòu)的改變或熱流通道的堵塞，而二氧化碳的物理和化學(xué)性質(zhì)對于運(yùn)行EGS系統(tǒng)十分有利。膨脹性大，粘度較低，作為溶劑對巖石礦物的溶解有效性很低。是全球變暖、產(chǎn)生極端氣候?yàn)?zāi)害的主要原因之一，將捕集純化的CO₂作為干熱巖熱能開發(fā)工質(zhì)，不僅可以加速能量抽取和有效消除結(jié)垢，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿挠行Ю茫移鹾蠝厥覛怏w地質(zhì)儲存這一設(shè)想。將二氧化碳作為干熱巖熱能開發(fā)工質(zhì)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)開發(fā)試驗(yàn)裝置，該系統(tǒng)以二氧化碳為干熱巖熱傳導(dǎo)流，是一種熱能利用率高、能量消耗低、處理效果好的地?zé)崮荛_發(fā)模擬系統(tǒng)。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：?

本發(fā)明包括二氧化碳鋼瓶、二氧化碳超臨界輸送裝置、模擬干熱巖反應(yīng)器、二氧化碳透平機(jī)、高壓變頻柱塞泵、換熱器、溫度傳感器、壓力傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥、計(jì)算機(jī)、PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于來自二氧化碳鋼瓶的二氧化碳經(jīng)過二氧化碳流量調(diào)節(jié)閥和壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量控制及壓力調(diào)節(jié)后進(jìn)入二氧化碳超臨界輸送裝置增至高壓進(jìn)入模擬干熱巖反應(yīng)器進(jìn)行升溫，升溫后的高溫高壓二氧化碳流進(jìn)入二氧化碳透平機(jī)，二氧化碳透平機(jī)帶動發(fā)電機(jī)或動力機(jī)器進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化；二氧化碳透平機(jī)出來的較低品位的二氧化碳通過換熱器與工業(yè)用水進(jìn)行熱交換，經(jīng)過熱交換之后的二氧化碳被高壓變頻柱塞泵送回模擬干熱巖反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)，在高壓柱塞泵進(jìn)入模擬干熱巖反應(yīng)器管路中設(shè)置有二氧化碳循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥及止回閥，分別用于控制調(diào)節(jié)二氧化碳流量及防止二氧化碳逆流。

在模擬干熱巖反應(yīng)器的熱介質(zhì)進(jìn)口和出口之間設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥和壓力調(diào)節(jié)閥，在模擬干熱巖反應(yīng)器的二氧化碳進(jìn)口和出口管路上設(shè)有溫度傳感器和壓力傳感器，流量調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器和壓力傳感器，各自的信號線與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，計(jì)算機(jī)與PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相聯(lián)。?

?本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):?

1、采用二氧化碳作為干熱巖熱能循環(huán)工質(zhì)，流動性好，熱效率高，能減少或杜絕后續(xù)設(shè)備的腐蝕和堵塞。

2、經(jīng)過干熱巖反應(yīng)器的超臨界狀態(tài)的二氧化碳依次經(jīng)過蒸汽透平機(jī)及工業(yè)用水換熱器進(jìn)行能量的二級利用，可用于干熱巖發(fā)電及工業(yè)水加熱，充分利用二氧化碳攜帶的熱能，提高熱能利用率。經(jīng)過工業(yè)水換熱器換熱后的二氧化碳重新返回至模擬干熱巖反應(yīng)器進(jìn)行重復(fù)循環(huán)熱能攜帶，節(jié)省了二氧化碳資源。?

3、計(jì)算機(jī)及PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)模擬干熱巖反應(yīng)器溫度、模擬干熱巖反應(yīng)器出口二氧化碳溫度及壓力、循環(huán)二氧化碳CO₂溫度及壓力的在線監(jiān)控。?

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的流程示意圖。?

附圖1標(biāo)記說明：1－二氧化碳鋼瓶、2－二氧化碳流量調(diào)節(jié)閥、3—壓力調(diào)節(jié)閥、4－二氧化碳超臨界輸送裝置、5－模擬干熱巖反應(yīng)器、6－溫度調(diào)節(jié)閥、7－二氧化碳透平機(jī)、8－換熱器、9－工業(yè)水流量調(diào)節(jié)閥、10—高壓變頻柱塞泵、11－二氧化碳循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥、12－止回閥、13—計(jì)算機(jī)、14—PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。?

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步公開本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明:?