专利汇可以提供从钻井内获取地热来发电的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种闭环固态系统通 过热 流从来自井的地热发电,而不需要大量的 水 从地下传导热量。本 发明 考虑到了使用枯竭的石油或 天然气 井和新钻的井以环境友好型方法发电。地热被从地球传导到热交换单元以加 热管 道的内容。在井底和地表之间管道是绝热的,以最小化当经加热的管道内容运动到地表时的热耗散。,下面是从钻井内获取地热来发电的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于利用来自于钻井内的地热来发电的系统,包括:
具有闭环固态热提取系统的热利用组件,所述闭环固态热提取系统包括放置于井中热巢内的热交换单元和插入所述井中的热传导材料以将地热从围绕所述热巢的岩石传导到所述热交换单元,其中围绕所述热巢的岩石将所述热传导材料加热至由围绕所述热巢的岩石的表面区域所确定的平衡温度,所述平衡温度为,在所述平衡温度,围绕所述热巢并产生地热的岩石不断补偿其正在向所述热传导材料传导的地热,以及高于所述平衡温度的情况下,当所述热传导材料将热量从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元传导时,由围绕所述热巢的岩石所产生的地热耗散;
包括热机的发电组件,所述发电组件从将所述热利用组件耦合到所述发电组件的管道组件的内容接收地热,所述管道组件包括一组下流管和一组上流管,所述上流管将由所述热交换单元加热的、所述管道组件的内容输送到所述井的表面并送入所述发电组件;以及插入所述井中的并且在位于所述热巢和所述井的表面之间的至少一个位置基本上围绕至少所述上流管的绝热物,以便当所述管道系统的内容被泵送到所述井的表面时维持所述管道系统的内容的温度基本上恒定,
其中所述闭环固态热提取系统从所述井中提取地热而没有将围绕所述热巢的岩石暴露于液体流。
2.根据权利要求1的系统,其中通过增大围绕所述热巢的岩石的表面区域增加所述平衡温度。
3.根据权利要求2的系统,其中至少一个附加钻孔被钻入岩石以增大岩石的表面区域。
4.根据权利要求3的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是至少一个滚珠轴承。
5.根据权利要求3的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是至少一个珠子。
6.根据权利要求3的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是网状金属材料。
7.根据权利要求1的系统,其中所述下流管是柔性的。
8.根据权利要求1的系统,其中所述上流管是柔性的。
9.根据权利要求1的系统,其中所述下流管和上流管各包括多层缠绕的不锈钢丝。
10.根据权利要求1的系统,其中所述下流管耦合到所述热交换单元的第一侧。
11.根据权利要求6的系统,其中所述上流管耦合到所述热交换单元的第二侧。
12.根据权利要求1的系统,其中所述热交换单元包括多个毛细管。
13.根据权利要求12的系统,其中所述下流管的内容在进入所述热交换单元后通过所述多个毛细管被分散。
14.根据权利要求13的系统,其中所述多个毛细管中每个毛细管的直径比所述下流管的直径小,从而允许在所述管道系统的内容穿过所述多个毛细管时所述内容快速地变热。
15.根据权利要求1的系统,其中所述管道系统的内容是环境上惰性的导热流体,其在所述热巢内被加热时不汽化。
16.根据权利要求15的系统,其中所述管道系统的内容是水。
17.根据权利要求15的系统,其中所述管道系统的内容是气体。
18.根据权利要求1的系统,其中所述热传导材料在被注入位于围绕所述热巢的岩石和管道系统之间的区域后在所述热巢内基本上凝固。
19.根据权利要求18的系统,其中所述热传导材料是灌浆。
20.根据权利要求18的系统,其中所述热传导材料是熔融金属。
21.根据权利要求18的系统,其中所述热传导材料是陶瓷。
22.根据权利要求18的系统,其中所述热传导材料是网状材料。
23.根据权利要求18的系统,其中所述热传导材料是塑料。
24.根据权利要求1的系统,其中在所述热巢用所述热传导材料填充后,所述井用所述绝热物填充。
25.根据权利要求1的系统,其中所述热传导材料经由管道注入所述热巢,所述管道通过钻孔被插入并且一旦所述热巢已被所述热传导材料填充则被撤回。
26.根据权利要求1的系统,其中所述热传导材料使加在所述管道系统和所述热巢内的所述热交换单元上的压强稳定。
27.根据权利要求1的系统,其中所述平衡温度为至少部分地由所述热巢内岩石的表面区域所确定的一系列温度。
28.根据权利要求1的系统,其中所述热交换单元具有螺旋形,其中所述热交换单元内的管道系统包括至少一个扭曲管以增大所述管道系统的内容在所述热交换单元内流动的距离。
29.一种用于从钻井内产生地热的热提取系统,包括:
热传导材料,被插入位于热交换单元与围绕热巢的岩石之间的、钻井底部附近热巢内的区域,以形成闭环固态热交换,用于在平衡温度加热流进和流出所述热交换单元的、管道系统的内容,其中在所述平衡温度,围绕所述热巢并产生地热的岩石不断补偿其正在向所述热传导材料传导的地热,以及高于所述平衡温度的情况下,当所述热传导材料将热量从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元传导时,由围绕所述热巢的岩石所产生的地热耗散,其中所述热传导材料凝固以基本上填满所述热巢内的区域,以便从围绕所述热巢的岩石和所述热交换单元转移热量,所述管道系统将所述管道系统的内容从所述井的表面输送入所述热巢并将经加热的内容从所述热巢运送至所述井的表面,其中所述闭环固态热提取系统从所述井中提取地热而没有将围绕所述热巢的岩石暴露于液体流。
30.根据权利要求29的系统,其中通过增大围绕所述热巢的岩石的表面区域增加所述平衡温度。
31.根据权利要求30的系统,其中至少一个附加钻孔被钻入岩石以增大岩石的表面区域。
32.根据权利要求31的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是至少一个滚珠轴承。
33.根据权利要求31的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是至少一个珠子。
34.根据权利要求31的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是网状金属材料。
35.根据权利要求29的系统,其中管道系统包括将所述管道系统的内容运送入所述热交换单元的一组柔性的下流管,以及将所述管道系统的内容运送出所述热交换单元的一组柔性的上流管。
36.根据权利要求35的系统,其中所述下流管和上流管各包括多层缠绕的不锈钢丝。
37.根据权利要求29的系统,其中所述热交换单元包括多个毛细管。
38.根据权利要求37的系统,其中所述下流管的内容在进入所述热交换单元后通过所述多个毛细管被分散。
39.根据权利要求38的系统,其中所述多个毛细管中每个毛细管的直径比所述下流管的直径小,从而允许在所述管道系统的内容穿过所述多个毛细管时所述内容快速地变热。
40.根据权利要求29的系统,其中所述管道系统的内容是环境上惰性的导热流体,其在所述热巢内被加热时不汽化。
41.根据权利要求40的系统,其中所述管道系统的内容是水。
42.根据权利要求40的系统,其中所述管道系统的内容是气体。
43.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料是灌浆。
44.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料是熔融金属。
45.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料是陶瓷。
46.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料是网状材料。
47.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料是塑料。
48.根据权利要求29的系统,其中所述热传导材料使作用在所述管道系统和所述热巢内的所述热交换单元上的压强稳定。
49.根据权利要求29的系统,其中所述平衡温度为至少部分地由所述热巢内岩石的表面区域所确定的一系列温度。
50.根据权利要求29的系统,其中所述热交换单元具有螺旋形,其中所述热交换单元内的管道系统包括至少一个扭曲管以增大所述管道系统的内容在所述热交换单元内流动的距离。
51.一种利用来自于钻井内的地热发电的方法,包括:
通过将热传导材料注入位于井内位置的热巢以包围热交换单元从而形成闭环固态热提取系统,从围绕所述热巢的岩石提取地热,所述热传导材料从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元交换地热以加热管道系统的内容,在所述热巢内被加热的内容处于平衡温度,在所述平衡温度,围绕所述热巢并产生地热的岩石不断补偿其正在与所述热传导材料交换的地热,以及高于所述平衡温度的情况下,当所述热传导材料从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元交换热量时,由围绕所述热巢的岩石所产生的地热耗散;
在位于所述热巢和所述井的表面之间的至少一个位置点使所述管道系统绝热,以便当所述管道系统的内容被泵送到所述井的表面时维持所述管道系统的内容的温度基本上恒定;以及
在所述管道系统的经加热的内容到达所述井的表面后,将所述管道系统的经加热的内容泵送入发电组件,
其中所述闭环固态热提取系统从所述井中提取地热而没有将围绕所述热巢的岩石暴露于液体流。
52.根据权利要求51的方法,还包括增大围绕所述热巢的岩石的表面区域以增加所述平衡温度。
53.根据权利要求52的方法,还包括将至少一个钻孔钻入围绕所述热巢的岩石。
54.根据权利要求53的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是至少一个滚珠轴承。
55.根据权利要求53的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是至少一个珠子。
56.根据权利要求53的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是网状金属材料。
57.根据权利要求51的方法,还包括以一组柔性的下流管将所述管道系统的内容泵送入所述热交换单元,以及以一组柔性的上流管将所述管道系统的内容泵送出所述热交换单元。
58.根据权利要求57的方法,其中所述下流管和上流管各包括多层缠绕的不锈钢丝。
59.根据权利要求57的方法,还包括在所述热巢内将所述管道系统的内容分散到耦合到所述管道系统的多个毛细管。
60.根据权利要求59的方法,其中所述多个毛细管中每个毛细管的直径比所述下流管的直径小,从而允许在所述管道系统的内容穿过所述多个毛细管时所述内容快速地变热。
61.根据权利要求51的方法,其中所述管道系统的内容是环境上惰性的导热流体,其在所述热巢内被加热时不汽化。
62.根据权利要求61的方法,其中所述管道系统的内容是水。
63.根据权利要求61的方法,其中所述管道系统的内容是气体。
64.根据权利要求51的方法,还包括将所述热传导材料注入所述热巢,所述热传导材料在被注入位于围绕所述热巢的岩石和管道系统之间的区域后在所述热巢内基本上凝固。
65.根据权利要求51的方法,其中所述热传导材料是灌浆。
66.根据权利要求51的方法,其中所述热传导材料是熔融金属。
67.根据权利要求51的方法,其中所述热传导材料是陶瓷。
68.根据权利要求51的方法,其中所述热传导材料是网状材料。
69.根据权利要求51的方法,其中所述热传导材料是塑料。
70.根据权利要求64的方法,其中所述将所述热传导材料注入所述热巢还包括通过钻孔将管道插入并且一旦所述热巢已被所述热传导材料填充则撤回所述管道。
71.根据权利要求51的方法,其中所述提取地热还包括将所述热交换单元制作成螺旋形,其中所述热交换单元内的管道系统包括至少一个扭曲管以增大所述管道系统的内容在所述热交换单元内流动的距离。
72.一种从钻井内提取地热的方法,包括:
确定位于井的深度处岩石的类型、位于所述井的深度处的岩石的表面区域、以及位于所述井的深度处的岩石的热传导系数;
在所述井中位于所述井的热力点与所述井的底部之间的期望位置点增大岩石的表面区域;
在所述井内形成起始于所述井的底部并终止于所述井的热力点的热巢;
将热传导材料注入围绕所述热巢的岩石与所述热巢内的热交换单元之间以形成闭环固态热提取系统,以从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元交换热量,从而在平衡温度加热流入和流出所述热交换单元的、管道系统的内容,在所述平衡温度,围绕所述热巢并产生地热的岩石不断补偿其正在与所述热传导材料交换的地热,以及高于所述平衡温度的情况下,当所述热传导材料从围绕所述热巢的岩石向所述热交换单元交换热量时,由围绕所述热巢的岩石所产生的地热耗散;以及
在所述热巢和所述井的表面之间使所述管道系统绝热,其中所述闭环固态热提取系统从所述井中提取地热而没有将围绕所述热巢的岩石暴露于液体流。
73.根据权利要求72的方法,其中所述增大围绕所述热巢的岩石的表面区域增加所述平衡温度。
74.根据权利要求73的方法,其中所述增大所述岩石的表面区域还包括将至少一个钻孔钻入围绕所述热巢的岩石。
75.根据权利要求74的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是至少一个滚珠轴承。
76.根据权利要求74的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是至少一个珠子。
77.根据权利要求74的方法,还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是网状金属材料。
78.根据权利要求72的方法,还包括以一组柔性的下流管将所述管道系统的内容泵送入所述热交换单元,以及以一组柔性的上流管将所述管道系统的内容泵送出所述热交换单元。
79.根据权利要求78的方法,还包括在所述热巢内将所述管道系统的内容分散到耦合到所述管道系统的多个毛细管。
80.根据权利要求79的方法,其中所述多个毛细管中每个毛细管的直径比所述下流管的直径小,从而允许在所述管道系统的内容穿过所述多个毛细管时所述内容快速地变热。
81.根据权利要求72的方法,其中所述管道系统的内容是环境上惰性的导热流体,其在所述热巢内被加热时不汽化。
82.根据权利要求81的方法,其中所述管道系统的内容是水。
83.根据权利要求81的方法,其中所述管道系统的内容是气体。
84.根据权利要求72的方法,其中所述热传导材料是灌浆。
85.根据权利要求72的方法,其中所述热传导材料是熔融金属。
86.根据权利要求72的方法,其中所述热传导材料是陶瓷。
87.根据权利要求72的方法,其中所述热传导材料是网状材料。
88.根据权利要求72的方法,其中所述热传导材料是塑料。
89.根据权利要求72的方法,其中所述将热传导材料注入所述井中还包括通过钻孔将管道插入并且一旦所述热巢已被所述热传导材料填充则撤回所述管道。
90.根据权利要求72的方法,其中所述使所述管道系统绝热还包括在位于所述热巢和所述井的表面之间的至少一个位置点使所述管道系统绝热。
91.根据权利要求72的方法,其中所述平衡温度是一系列温度。
92.根据权利要求72的方法,其中所述提取地热还包括将所述热交换单元制作成螺旋形,其中所述热交换单元内的管道系统包括至少一个扭曲管以增大所述管道系统的内容在所述热交换单元内流动的距离。
93.根据权利要求2的系统,其中通过使围绕所述热巢的岩石破裂来增加围绕所述热巢的岩石的表面区域。
94.根据权利要求3的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是热棒。
95.根据权利要求30的系统,其中通过使围绕所述热巢的岩石破裂来增加围绕所述热巢的岩石的表面区域。
96.根据权利要求31的系统,还包括注入所述热巢的至少一种附加材料,其中所述至少一种附加材料是热棒。
97.根据权利要求52的方法,其中所述增大围绕所述热巢的岩石的表面区域以增加所述平衡温度还包括使围绕所述热巢的岩石的表面区域破裂。
98.根据权利要求53的方法,其中所述将至少一个钻孔钻入围绕所述热巢的岩石还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是热棒。
99.根据权利要求73的方法,其中所述增大围绕所述热巢的岩石的表面区域以增加所述平衡温度还包括使围绕所述热巢的岩石的表面区域破裂。
100.根据权利要求74的方法,其中所述将至少一个钻孔钻入围绕所述热巢的岩石还包括将至少一种附加材料注入所述热巢,其中所述至少一种附加材料是热棒。
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