【０００１】
背景
本発明は、地熱発電システムに関するものであり、特に、高温岩体層中の水は使用せずに外部資源よりの水を使用し、リサイクルを可能とする改善された地熱発電システムに関するものである。地熱発電システムは長年使用されてきた。通常のシステムは、熱水を含有する高温岩体層に井戸を掘削することによって構成される。もし、地層が乾燥し高温であるならば、水をポンプで井戸に、高温岩体層に注入してもよい。高温岩体層は、熱水を含有するか、或いは蒸気を形成するに必要な条件を超える温度と圧力に達するまでポンプで注入される水を加熱する。熱水は流れ、或いは井戸よりポンプで取り出され、圧力が解放されると、熱水と蒸気は分離され、蒸気は発電機とか他の機械装置を回すタービンを動作させるのに使われる。発電機は使われる地点に電力を送電する電力送電網に接続されたり、電力は現場で使用されたりする。地下水は高温岩体層に戻される前に処理を必要とする場合がある。現行の地熱発電システムにおいては、天然水或いは高温岩体層にポンプで注入される水は非常に汚染されていることが解っている。水は通常、固形体を多く含み、湯垢とか腐食性化学物質を含んでいる場合があり、高温岩体層に戻される前に処理が必要である。蒸気がタービンを回すのに使用され水の状態に凝縮された後の、結果として得られた水は汚染されており、パイプを通って貯水槽に進む前に、又高温岩体層に戻される前に、処理を必要とする。
【０００２】
水がポンプによって注入され、蒸気がポンプによって取り出される一つの井戸を使用することは、複数の井戸自身と同様に発電タービンの位置をも制限してしまうことに留意すべきである。何故ならば、もし一つの井戸が水を受け、蒸気をポンプで取り出し、水を地層に戻すという、全てを行うならば、複数の井戸は互いに接近して位置しなくてはならないからである。更に、一つの井戸を使用することは、水が高温岩体層内に滞留することによってシステムの効率を低下させてしまうという、該滞留時間をも制限してしまう。
【０００３】
課題
本発明はこれらの困難を克服するものであり、高温岩体層から熱を得た水は、汚染されずに、したがってリサイクル可能となり、標準のボイラーでの水処理以上の化学処理を行うことを必要とせずに、又使用される水量においても経済的であるという、改良された地熱発電システムを提供することが目的の一つである。本発明の他の目的は、発電機とか他の機械装置を回す、蒸気によって駆動されるタービンが、地中への水を受け入れるのに使用される還元井の近くに位置する必要がなく、その井戸から離れた場所に位置することも可能となる、改良された地熱発電システムを提供することである。本発明の他の目的は、該システムはより効率が良いという改良された地熱発電システムを提供することである。本発明の他の目的は、石油産業で通常行われている井戸水平掘削技術にて井戸を掘ることできるので、該システムは容易に設置できるという改良された地熱発電システムを提供することである。この改善された地熱発電システムは使用するに簡単である。本発明の他の目的は、地層中の圧力が保持されるよう該システムが地層から水を引くことなく維持されることである。他の、更なる目的は以下説明、例証される形態を理解することによって明らかになり、或いは請求項に示されたり、本明細書に言及されない種々の利点は本発明を実際に採用することによって当業者が考えつくものである。
【０００４】
詳細な説明
図１を参照すると、本発明による地熱発電システムは、地中２の高温岩体層４に突き当たるまで、地表３を通って地中２に沈下した入力井戸坑（還元井戸坑）１を含んでいる。入力井戸坑（還元井戸坑）１から離れた場所に、地表３を通り抜け高温岩体層にまで延びた、出力井戸坑（蒸気井戸坑）５も又形成される。該井戸が高温岩体層に近づくと、井戸は垂直から水平６に曲がり、高温岩体層４中を穿孔され、水を加熱するに適切な距離に達すると、該井戸坑は垂直に曲がり、地表に達するまで穿孔される。したがって入力井戸坑１、水平井戸坑６及び出力井戸坑５は地表から、高温岩体層に降り、横たわった物質を貫き、出力井戸坑５を通って地表に達する、連続する通路を形成する。図面において、井戸坑６は水平に示されている。しかし、水平井戸坑６は、望むならば違った方向であっても良い。図示されるとおり、一つの垂直井戸から一つ以上の水平井戸が穿孔可能である。出力井戸坑５から出る蒸気が、発電タービンアセンブリ１０或いは同様の機械装置を動作させて電力を生み出したり或いは他の機能を果たしたりするように、蒸気によって動作する発電タービンアセンブリ１０或いは他の機械装置は蒸気井５の近くに位置し、又連結されている。
【０００５】
このシステムによって、清浄な水は入力井戸坑１にポンプで注入され、放水ポイント１２で解き放たれ、高温岩体層中の井戸坑６中を移動し、そこで蒸気に変わり、出力井戸坑５を通って地中から取り出され、発電タービンアセンブリ１０とか他の機械装置を動作させる。蒸気が凝縮器１３で凝縮され水に戻り、水は次いで貯水槽１４にて貯蔵され、プラント（水の精製工程）１５で純水化され、この動作を繰り返すようにポンプによって注入入力井戸坑１に戻される。しかし、水或いは蒸気が汚染されると、発電タービンアセンブリの稼動を不利に影響してしまうので、リサイクルは不能となる。したがって、水は、純度を維持するよう一サイクル毎に水の精製工程１５を通過する。
【０００６】
水蒸気／水が高温岩体層４中の水平井戸坑６を通る際汚染されるのを防ぐため、井戸坑６は、水／水蒸気が高温岩体層４と接触しないよう腐食７に耐える材料に裏打ちされたり、該材料により作られたりする。井戸１、５及び水平井戸坑６は、油井、水用の井戸の標準の手法にしたがって、適所にセメントで固められてもよい。したがって、水／水蒸気は清浄を保ち、発電タービンアセンブリを稼動させた後でもリサイクル可能となり、水は無駄にならない。水／水蒸気が汚染されるのを更に防ぐため、入力井戸坑１と出力井戸坑５は非腐食ケーシング８、９によって、それぞれ、裏打ちされ、該ケーシングは適所にセメントで固められることが望ましい。したがって、水が入力井戸坑１に入って来た時地中の岩石２と接触していないので汚染されず、又水蒸気が出力井戸坑５から出てきた時は地中の岩石２と接触しないので汚染されることはない。水／水蒸気は清浄が保たれ、汚染の危険なしにリサイクル可能である。したがって、水を捨てる必要はなくなり、もし汚染された地下水がシステムを循環するならば必要とされるであろう高価な処理が省けるので、本発明によるシステムは、水を節約するものである。又、本発明は、出力井戸坑５が入力井戸坑１から離れた場所に位置することを可能にすることも留意すべきである。出力井戸坑５は発電タービンアセンブリ１０の近くに設造可能である。もし何らかの理由で入力井戸坑１を発電タービンアセンブリ１０の近くに位置すること出来ないならば、入力井戸坑１から離れた場所に掘削可能である。なぜならば水平井戸坑６は、水平井戸坑６がその殆どを高温岩体層中に位置するならば、所定の長さで有って良く、本発明によるシステムの効率と稼動を不利に影響することなく、最低限水を加熱し蒸気にするに充分な長さであれば良い。
【０００７】
理解されるとおり、本発明は、リサイクル可能となるよう高温岩体層に入る水が汚染されていない、又、蒸気によって駆動される発電タービン或いは他の機械装置が、水を地中に受けるに使用される入力井戸坑の近傍に位置する必要がない、改良された地熱発電システムを提供するものである。該改良された地熱発電システムは、水を無駄にすることなく、より効率的であり、設置し易く、使用するに簡単である。
【０００８】
該システムの変形形態を図２に示す。図１に示された該システムの全ての要素が存在する。一つの垂直井戸と一つ或いは複数の水平井戸にて同じ結果が達成される。水はケーシング内を延びた管を備えた水平距離範囲の井戸に戻され、ケーシングの末端で放出される。水は、一つの井戸を流れ戻りながら蒸気に変換され、タービンへと運ばれる。
【０００９】
他の形態においては、精製された水は熱水出口より放水されるか或いは熱水支線井戸坑の全部又は一部に亘って配分放水される。
【００１０】
図において、一つ或いはそれ以上の熱水支線井戸坑があると理解される。該熱水井戸坑は全て同時に動作するか、或いは他の熱水井戸坑が用意されるまでもう一つの熱水井戸坑が熱せられ、一つの熱水井戸坑が動作するといったように次々と連続的に動作するよう使われる。
【００１１】
図において、熱水支線井戸坑は水平に示されているが、上向き或いは下向きに傾斜することもある。高温岩体層中の場所をより良いものにするため、該傾斜は変えることもある。
【００１２】
熱水支線井戸坑はまれには、洗浄する必要が有り得る。必要に応じて、注入パイプは取り外され、洗浄機構がラインの中或いはラインを通して働く。これによって通常湯垢である好まれない物質から解放される。該砕片はパイプから取り出され、洗浄が完了すると注入パイプは元の位置に戻される。
【００１３】
本発明の主題の多くの変形、修正が上記の詳述から当業者に明らかになったが、本発明は添付の請求項に集約されていると理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に従って作成された、入力井戸坑と出力井戸坑に分離された井戸を使用した、地熱発電の線図である。
【図２】
一つの井戸に還元井と蒸気井を結合した、地熱発電の線図である。[0001]
BACKGROUND The present invention relates to a geothermal power generation system, and in particular, to an improved geothermal power generation system that does not use water in a high-temperature rock formation but uses water from an external resource and enables recycling. It is about the system. Geothermal power systems have been in use for many years. A typical system is constructed by drilling a well in a hot rock formation containing hot water. If the formation is dry and hot, water may be pumped into the wells and into the hot rock formations. The hot rock formation heats the pumped water until it contains hot water or reaches temperatures and pressures above those required to form steam. Hot water is drawn from the stream or pumped from the well, and when the pressure is released, the hot water and steam are separated and the steam is used to operate a turbine that drives a generator or other mechanical device. Generators are connected to a power grid that transmits power to the point of use, or power is used on site. Groundwater may require treatment before being returned to the hot rock formation. In current geothermal power systems, it has been found that natural water or water pumped into hot rock formations is highly contaminated. Water is usually rich in solids and may contain scales and corrosive chemicals that require treatment before being returned to the hot rock formation. After the steam has been used to turn the turbine and condensed into water, the resulting water is contaminated and returned to the hot rock formation before proceeding to the reservoir through the pipes Before, it needs processing.
[0002]
It should be noted that using a single well where water is pumped in and steam is removed by the pump limits the location of the power generation turbine as well as the multiple wells themselves. This is because if one well receives water, pumps steam and returns water to the formation, all must be located close to each other. In addition, the use of a single well also limits the residence time, which reduces the efficiency of the system by accumulating water in the hot rock formation.
[0003]
PROBLEM The present invention overcomes these difficulties, and the water obtained from the hot rock formations is not polluted and therefore recyclable, and has a greater chemistry than standard boiler water treatment. It is an object to provide an improved geothermal power generation system that does not require treatment and is economical in the amount of water used. Another object of the present invention is that the steam-driven turbine, which drives the generators and other mechanical equipment, does not need to be located close to the return well used to receive water into the ground. It is an object of the present invention to provide an improved geothermal power generation system that can be located at a place away from a well. It is another object of the present invention to provide an improved geothermal power generation system that is more efficient. It is another object of the present invention to provide an improved geothermal power generation system that can be easily installed because wells can be drilled using well horizontal drilling techniques commonly practiced in the petroleum industry. This improved geothermal power generation system is simple to use. It is another object of the invention that the system be maintained without draining the formation so that the pressure in the formation is maintained. Other and further objects will become apparent by an understanding of the following description and illustrated forms, or various advantages not set forth in the claims or referred to herein may be realized by practicing the invention. It can be conceived by those skilled in the art.
[0004]
DETAILED DESCRIPTION Referring to FIG. 1, a geothermal power generation system according to the present invention includes an input well pit (reduction) that has sunk into the ground 2 through the surface 3 until it hits the hot rock layer 4 in the ground 2. 1). An output well (steam well) 5 is also formed at a location remote from the input well (reduction well) 1 and extends through the surface 3 to the hot rock formation. As the well approaches the hot rock formation, the well bends from vertical to horizontal 6 and is pierced through the hot rock formation 4, and when the appropriate distance to heat the water is reached, the well well bends vertically, Drilled until it reaches the surface. Thus, the input well 1, the horizontal well 6, and the output well 5 form a continuous path from the surface to the hot rock formations, penetrate the lying material and pass through the output well 5 to the surface. In the drawing, the well shaft 6 is shown horizontally. However, the horizontal well 6 may be in a different direction if desired. As shown, one or more horizontal wells can be drilled from one vertical well. The power generation turbine assembly 10 or other mechanical device operated by the steam so that the steam exiting the output well 5 operates the power generation turbine assembly 10 or similar mechanical device to generate electric power or perform other functions. Are located near and connected to the steam well 5.
[0005]
With this system, clean water is pumped into the input well 1, released at the water discharge point 12, travels through the well 6 in the hot rock formation, where it is converted to steam and passes through the output well 5. And removed from the ground to operate the power turbine assembly 10 and other machinery. The steam is condensed in the condenser 13 and returned to water, and the water is then stored in the water storage tank 14 and purified in the plant (water purification step) 15. Is returned to. However, contamination of the water or steam adversely affects the operation of the power generation turbine assembly, making recycling impossible. Thus, the water goes through the water purification step 15 every cycle to maintain its purity.
[0006]
To prevent water vapor / water from being contaminated when passing through the horizontal well 6 in the hot rock layer 4, the well 6 is made of a material that resists corrosion 7 so that the water / water does not come into contact with the hot rock layer 4. It is lined or made from the material. Wells 1, 5 and horizontal well 6 may be cemented in place according to standard oil and water well practices. Thus, the water / steam remains clean and recyclable even after the power generation turbine assembly is running, and no water is wasted. To further prevent water / steam contamination, the input well 1 and the output well 5 are preferably lined with non-corrosive casings 8, 9, respectively, which are preferably cemented in place. Therefore, the water does not come into contact with the underground rock 2 when it enters the input well 1 and is not contaminated, and does not come into contact with the underground rock 2 when water comes out of the output well 5. So there is no contamination. Water / steam is clean and recyclable without the risk of contamination. Thus, the system according to the present invention is water saving, since there is no need to discard water and the expensive treatment that would be required if contaminated groundwater circulates through the system. It should also be noted that the invention allows the output well 5 to be located at a distance from the input well 1. The output well 5 can be constructed near the power generation turbine assembly 10. If for some reason the input well 1 cannot be located near the power turbine assembly 10, it can be drilled away from the input well 1. The horizontal well 6 may be of a predetermined length, provided that the horizontal well 6 is mostly located in the hot rock formation, which adversely affects the efficiency and operation of the system according to the invention. It is sufficient if the length is at least sufficient to heat water into steam.
[0007]
As will be appreciated, the present invention is directed to a system wherein the water entering the hot rock formation is uncontaminated so that it can be recycled, and the steam-powered turbine or other machinery receives the water underground. It is an object of the present invention to provide an improved geothermal power generation system that does not need to be located near the input well used. The improved geothermal power system is more efficient, less wasteful of water, easier to install and easier to use.
[0008]
A variant of the system is shown in FIG. All elements of the system shown in FIG. 1 are present. The same result is achieved with one vertical well and one or more horizontal wells. The water is returned to a horizontal distance well with a tube extending into the casing and is discharged at the end of the casing. The water flows back through one well and is converted to steam and carried to the turbine.
[0009]
In another embodiment, the purified water is discharged from the hot water outlet or distributed over all or a part of the hot water branch well.
[0010]
In the figure, it is understood that there is one or more hot water branch wells. All the hot wells operate simultaneously, or one after another, with another hot well heated until another hot well is prepared, and so on. Used to work in a typical way.
[0011]
In the figure, the hot-water branch well is shown horizontally, but may be inclined upward or downward. The slope may be varied to improve the location in the hot rock formation.
[0012]
Hot water well wells may rarely need to be cleaned. If necessary, the injection pipe is removed and the cleaning mechanism works in or through the line. This frees them from unwanted substances, usually descaling. The debris is removed from the pipe, and when the washing is completed, the injection pipe is returned to its original position.
[0013]
While many variations and modifications of the subject matter of this invention will become apparent to those skilled in the art from the foregoing specification, it will be understood that the invention is summarized in the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2 is a diagram of geothermal power generation using wells separated into an input well well and an output well well made according to the present invention.
FIG. 2
It is a diagram of geothermal power generation which combined a reduction well and a steam well into one well.
