[发明专利]在地热设备中利用含水层流体的内能的方法

说明书

本发明涉及在封闭回路中利用含水层流体(A)的内能的方法，所述含水层流体(A)包含与气体(G)和任选的原油(E)混合的地热热水(T)。所述方法应当实现含水层流体(A)的环境中性、无二氧化碳的利用和电能和热能的环境友好的供应。这通过如下实现：借助提取装置(10)从含水层(0)提取含水层流体(A)，在气体分离装置(11)中通过使含水层流体(A)脱气而分离气体(G)，任选地分离可能的原油(E)，将热水(T)的热能用于至少一个利用热能的系统(12‑14)，以及进行提取的气体(G)和任选分离的原油在至少一个燃烧装置(24，24a)中燃烧和通过运行发电机(25)利用气体(G)的内能，其中从废气去除CO₂并再循环至含水层中。

相关申请的引用

本申请要求2015年4月27日提交的瑞士专利申请0580/15的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明描述了利用来自现有或新的原油和/或天然气源的包含气体的水溶液的内能的方法。这样的矿床尤其包括含水层以及原油和天然气田，其使用用于原油和天然气生产的常规方法部分开采并通过注入水，尤其是盐水稳定。在本发明的范围内，所有这些矿床出于简化的原因将被称为含水层，并且从含水层中取出的所有液体将被称为含水层流体。根据本发明的含水层流体是与气体和任选的原油混合并通过地热能加热的含有或多或少的盐或矿物质的水(随后称为地热水或地热热水或热水)。根据本发明的方法在封闭回路中使用含水层流体的内能。本发明的另一主题是混合型地热设备，所述混合型地热设备用于在封闭回路中利用来自含水层的与气体和任选的原油混合的地热水的内能，以及本发明的另一主题是用于现有地热设备的改进方法以改进利用含水层流体的能量。

背景技术

很长时间以来利用仅来自含水层的地热热水或热的热能。称为含水层的地下水地下层存在于各种地质地层中的地壳的各种深度。除了热水之外，含水层通常还包含气体矿床。由于这些深度的高压，气体溶于热水，在此将这样的溶液称为含水层流体。一般而言，溶于热水的气体是可燃气体，从经济角度来看，其孤立的能量和化学利用不是有利的。溶于热水的气体包括甲烷和其它气态烃，氢气和/或一氧化碳以及其它不可燃组分如水蒸气和/或二氧化碳。在开采含水层流体时，溶解的气体膨胀，从溶液中驱出，并且如果不利用其的话则必须被吹掉或者燃烧，从而排放气候相关的气体。

通过今天的钻井技术，可以产生至深的含水层的钻孔，从而可以从深达数千米的深度获得初始温度超过60℃的含水层流体。除了用于建筑物的加热外，也将热水用于发电。在热水的能量利用后，将冷却的热水通过再循环装置重新引导回到含水层中。

例如，可以从等人，GHC Bulletin，1990年夏季的“Improved utilizationof low temp thermal water rich in hydrocarbon gases”中看到，在过去将包含热水与其中溶解的甲烷的含水层流体在使用热能之前预处理。在这种情况下，采用气体分离装置将甲烷从含水层流体中分离。将热水以能量方式用于利用热能的装置中，和在随后的燃烧过程使得经分离的甲烷的能量可用。该燃烧过程一方面包括经分离的甲烷在气体发动机中的燃烧用于在连接的发电机中发电，另一方面包括利用通过甲烷的直接燃烧获得的热能用于进一步加热所获得的热水。在热水和甲烷的能量利用之后，将经冷却的热水再注入含水层，由此通过甲烷燃烧获得再注入所需的能量。通过这种方法，良好但非最佳地利用含水层流体包含的能量。

根据等人，甲烷的燃烧产生了废气，从而由于释放的废气，这种含水层流体内能的另外的环境友好使用导致了类似于燃烧的环境污染。

另外，今天已经开采了许多油田，且加强努力仅可以产生仍现有的原油量，这使得(成本)有效的生产方法是期望的。这些矿床大量填充有水，使得它们在本发明的意义上是合适的含水层。

由于借助水注入的开采技术，不仅显著开采，而且相对新的油田也是合适的含水层。

发明内容