CN103603639B - 一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，分离装置与热利用装置连通，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接。本发明不仅可以有效缓解压力严重积累和盐岩沉淀问题，实现CO2的地质封存以减缓气候变化；同时又可以保持地热储层恒定的压力，大大提高卤水和地热资源的开采效率，地热能可用于发电或直接利用，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种制取地层深部高盐卤水的系统，尤其涉及一种与高盐卤水进行热量交换的系统，同时还可以将CO2封存于地下，属于环境治理及资源开采技术领域。
背景技术
地热能是一种来自地球深部可再生的洁净能源，通过地下水的流动或其他工质以热水或蒸汽的形式将其带到地表加以利用。在当今经济快速发展和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。主要有地热发电，同时直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到较快发展。
热卤水作为地热能的一种，是含大量盐类和有用元素的地热水，是一个巨大的液态矿产资源宝库。例如，川中磨溪构造卤水，据测算制盐所获产值仅占总产值的4.2%，而综合开发的氯化钾、溴素、碘素、碳酸锂、硼砂、氯化钡等产品，其产值合计为95.8%，是制盐产值的23倍，表明热卤水综合开发前景广阔。
目前，传统的开采方式是用水作为传热流体在地下实现循环，进入人工产生的、张开的连通裂隙带，水与岩体接触被加热，然后通过生产井返回地面，形成一个闭式回路。但是，采用水作为传热介质有一些不利因素：1、注入地下的水流失严重，造成清洁水的浪费，由于水分损失会增加工程费用。2、注入地下的水将卤水稀释，不利于卤水的开发利用。3、水的可压缩性较小，需要使用较大的抽水设备提供能量来保持流体的循环。
发明内容
本发明提供了一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，解决了上述背景技术中的不足，本发明中采用CO2与热高盐卤水的联合抽注模式，不仅可以有效缓解CO2单纯注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题，实现CO2的地质封存以减缓气候变化；同时，又可以保持地热储层恒定的压力，将大大提高卤水和地热资源的开采效率，高盐卤水可提取各种战略液体矿产资源，地热能可用于发电或直接利用，经济效益显著。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。
所述的抽采井分布呈十字型，注入井位于十字型的中心，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采。
所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
所述的超临界CO2的压力大于25MPa，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃，高盐卤水层的深度为3±0.2km。
本发明与现有技术相比有以下优点：1、本发明中由于设置了CO2和尾水回灌系统，减少了资源浪费和环境污染；本发明对于卤水地热资源的有效、清洁、可持续开发利用以及CO2减排等方面具有重要意义。2、高盐卤水层中存储有丰富的高盐卤水，对于9×108m3的储层体积，注入9.95×106吨的CO2可以提取17.12×106吨的卤水。抽取出的地热含水层温度接近100℃，以地面温度为25℃计，高盐卤水的总热量接近313.5kJ/kg卤水；假设生产速度为50～1000kg·s-1，那么可产生15.7MWth—313MWth的热能流量；能够带来巨大的经济效益。
附图说明
图1为本发明中的抽采井与注入井的分布示意图；
图2为本发明所提供方法的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
在进行开采前应该先进行打井，分别打出相应的抽采井和注入井，在本实施例中抽采井与注入井的分布如图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，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
本实施例所提供的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统如图2所示：
包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，高盐卤水层的深度为3±0.2km。CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，所述的超临界CO2的压力大于25MPa。高盐卤水由抽采井的井口抽出，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃。
抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工、提纯，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的CO2和尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
本发明所提供的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统中，注入超临界CO2的步骤如下：测出深部高盐卤水层中注入CO2和抽采井末端的卤液温度；再注入超临界CO2；在所述的注入CO2和抽采阶段之间还包括以下步骤：（1）测定注入井和抽采井中的卤液压强；（2）若测出的两井中卤液压强相等，进入抽卤阶段；若卤液压强不相等，则进入下一步稳压程序；（3）若注入井和抽采井中的卤液压强仍不相同，可反复进行稳压程序，直至两卤液压强相同；所述稳压程序是根据测得的两井中卤液压强以及注入CO2和抽采井末端的卤液温度计算出注入超临界CO2的量。
当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采，以此类推。
综上所述，本发明中综合了CO2地质封存、卤水提取和地热能源的利用，提出了一种高盐卤水的开采与热量利用系统，一方面可通过合理的抽水井位控制和采水量保持储层恒定的压力，将大大提高热卤水中液体矿产资源的开采和地热资源的可持续利用，另一方面可实现CO2的安全稳定大规模地质封存，对于卤水地热资源的有效、清洁、可持续开发利用以及CO2减排等方面具有重要意义，经济效益和社会效益显著。
Claims (5)
1.一种地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：包括注入井、抽采井、CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置，上述CO2源捕集装置、热利用装置、分离装置以及回灌装置与注入井以及抽采井之间共同形成一闭合的回路；其中注入井和抽采井的底部均位于高盐卤水层中，CO2源捕集装置与注入井的井口连通并向注入井注入超临界CO2，高盐卤水由抽采井的井口抽出，抽采井的井口与热利用装置连通，高盐卤水中的热量在热利用装置中被利用，分离装置与热利用装置连通，高盐卤水所含有的盐分在分离装置中进行分离，经分离出的盐分收集并进行进一步加工，回灌装置与分离装置连接，回灌装置同时与注入井连接，分离装置分离后剩余的尾水经回灌装置冷却并压缩后，回灌入注入井。
2.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，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，抽采井以注入井为中心朝外呈发射状分布，注入井和与其相邻的抽采井之间的距离为1公里，相邻的抽采井之间的距离为1公里。
3.根据权利要求2所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：当与注入井相邻的抽采井中抽取的高盐卤水中的CO2含量超过卤水的本底值时，停止抽采，并封闭该抽采井，并在与该抽采井相邻的抽采井中进行抽采。
4.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：所述的回灌装置由两个冷却塔和一个压缩机组成，压缩机连接于两冷却塔之间，三者依次连接，CO2和尾水经冷却塔和压缩机冷凝加压后经注入井注入高盐卤水层。
5.根据权利要求1所述的地层深部高盐卤水的开采与热量利用系统，其特征在于：所述的超临界CO2的压力大于25MPa，所抽取的高盐卤水的矿化度大于100g/L，其温度在100±5℃，高盐卤水层的深度为3±0.2km。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |