Вы не авторизованы...
Вход на сайт
Сегодня 22 сентября 2017 года, пятница , 03:49:46 мск
Общество друзей милосердия
Опечатка?Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter
 
Контакты Телефон редакции:
+7(495)640-9617

E-mail: nr@oilru.com
 
Сегодня сервер OilRu.com - это более 1269.35 Мб информации:

  • 535893 новостей
  • 5112 статей в 168 выпусках журнала НЕФТЬ РОССИИ
  • 1143 статей в 53 выпусках журнала OIL of RUSSIA
  • 1346 статей в 45 выпусках журнала СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО
Ресурсы
 

Скважинный зов

 
Константин Сергеев
Перспективы развития и виды геотермальных электростанций
11.12.2016

Как и в науке, в производстве серьёзное продвижение вперёд возможно на стыке уже хорошо освоенных и относительно новых направлений. Один из вариантов подобного рода – использование современных технологий глубинного бурения для доступа к возобновляемым источникам энергии.

Широкое поле

Практическое применение внутреннего жара нашей планеты для получения тепловой и электрической энергии началось сравнительно недавно. Первые централизованные системы обогрева на основе геотермальных источников были введены в эксплуатацию лишь на рубеже XIX–XX столетий. Приблизительно в то же время прошли первые сравнительно успешные опыты преобразования геотермальной энергии в электрическую.

И хотя сегодня Россия не входит в число лидеров по масштабам геотермальной энергетики, перспективы её развития в нашей стране представляются достаточно привлекательными. Тем более что отечественные нефтяные компании обладают почти всеми необходимыми знаниями и компетенциями. Мы, например, умеем бурить и строить самые разные энергообъекты и элементы сопутствующей инфраструктуры – в самых различных климатических условиях.

Тонкости и колкости

В отличие от других возобновляемых источников энергии (например, солнечной и ветровой), тепло земли практически не зависит от погодных условий. Однако геотермальные электростанции (ГеоЭС), по определению, привязаны к территориям, где имеются подходящие геотермальные резервуары.

Наибольшую эффективность ГеоЭС дают геотермальные скважины, проникающие в пласты с температурами от 75 до 300 градусов Цельсия и более, что часто выливается в необходимость проведения масштабных буровых работ преимущественно в районах с высокой тектонической активностью, где возможны различные сюрпризы – вплоть до образования молодых вулканов.

Неустойчивый термобарический режим, характеризующийся высокой внутренней температурой пластов и раздробленностью породы, предъявляет дополнительные требования к техническим характеристикам скважинного оборудования и цементирующих материалов. Всё это существенно осложняет процесс геотермального бурения по сравнению проводкой скважин при обычной геологоразведке на нефть и промышленной разработке залежей углеводородов. Без тщательного предварительного изучения зарубежного опыта или привлечения узких иностранных специалистов здесь, видимо, не обойтись.

Три варианта

Следующий важный момент – оптимальный выбор типа ГеоЭС, который главным образом зависит от характеристик, структуры и глубины залегания геотермальных пластов в месте её предполагаемого размещения.

В зависимости от применяемой рабочей схемы и конструктивных особенностей различают геотермальные электростанции на сухом паре (прямого типа), на парогидротермах (непрямого типа) с одно- или многокаскадным расширением теплоносителя, а также бинарные ГеоЭС.

Первыми были созданы довольно простые по конструкции геотермальные установки прямого типа, использующие для выработки электроэнергии сухой пар (рис. 1).

Сухой пар для вращения турбины в них поступает напрямую из геотермальной скважины, а конденсат возвращается в резервуар посредством нагнетательной скважины.

Станции данного типа преимущественно используются с неглубоко залегающими геотермальными резервуарами, характеризующимися широким диапазоном температур. Несмотря на то, что концепция ГеоЭС прямого типа имеет солидный возраст, она считается достаточно эффективной и на сегодня обеспечивает работу почти четверти всех генерирующих геотермальных мощностей в мире. К тому же на станциях этого типа обеспечивается более надёжный контроль давления пара, направляемого на лопатки турбины, нежели в более сложных современных ГеоЭC.

К сожалению, при всей своей простоте ГеоЭС прямого типа требует достаточно развитой очистной системы, которая включает камнеуловитель для блокировки крупных осколков твёрдых пород, центробежный сепаратор (удаляет конденсат и малые элементы породы), дренаж для сбора конденсата по всей протяжённости рабочих трубопроводов, а также жидкостный фильтр тонкой очистки для окончательного удаления/растворения посторонних частиц.

Геотермальные станции на парогидротермах (непрямого типа) сегодня применяются наиболее широко (до 2/3 всех электрогенерирующих мощностей) – рис. 2.

Они предназначены для работы с высокотемпературными источниками геотермальной энергии (170–260 градусов Цельсия). Перегретая вода подаётся с большой глубины под избыточным давлением, которое препятствует её «закипанию» по дороге. При уменьшении давления (в сепараторе) образуется пар, который направляется в турбину. Оставшаяся же горячая вода может быть ещё два-три раза использована для парообразования при последовательно уменьшающихся давлении и температуре. Эта схема позволяет наиболее эффективно использовать тепловую энергию геотермального потока, однако её выбор сопровождается усложнением (и удорожанием) конструкции, которая должна быть тонко настроена на термобарические условия резервуара. К тому же бурение глубоких скважин занимает больше времени и требует применения специальных термоустойчивых материалов и технологий, что чревато увеличением сроков ввода станции в эксплуатацию и расходов на её сооружение.

Станции с бинарным циклом интересны тем, что позволяют работать с геотермальными резервуарами, обладающими сравнительно невысокой температурой (преимущественно в диапазоне 107–180 градусов Цельсия). Бинарные геотермальные электростанции, использующие цикл Ренкина на органическом рабочем теле, способны достаточно эффективно «вытягивать» энергию даже из потоков с температурой 72–74 градусов Цельсия. Для этого в теплообменниках станций бинарного типа используется органическая жидкость с низкой температурой кипения (например, бутан, пентан или аммиачно-водяная смесь) – рис. 3.

Пары органической рабочей жидкости, подогреваемой теплом геотермального потока, вращают турбину. В этой схеме, в отличие от предыдущих, практически исключена возможность выброса элементов геотермального потока (паро-водяной смеси) в атмосферу, а отработанная жидкость возвращается в резервуар по замкнутому контуру. Давление в резервуаре поддерживается вблизи начального уровня, что позволяет существенно продлить время эксплуатации скважин.

* * *

Таким образом, современная геотермальная электроэнергетика предлагает достаточно широкий выбор технологических решений для освоения возобновляемой энергии, которую компании могут напрямую извлекать прямо из земных недр, особенно если они обладают опытом добычи нефти и газа.

Эта статья первоначально была опубликована в газете "Энерговектор" № 9 за 2016 г. здесь.



0

 

 
Анонсы
Реплика: Хроника нефтедолларового коллапса-336
Выставки:
Новости

 Все новости за сегодня
 Все новости за 11.12.16
 Архив новостей

 Поиск:
  

 

 
Рейтинг@Mail.ru   


© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-51544
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 2 ноября 2012 г.
Все вопросы по функционированию сайта вы можете задать вебмастеру
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Точка зрения авторов, статьи которых публикуются на портале oilru.com, может не совпадать с мнением редакции.
Время генерации страницы: 0 сек.

Скважинный зов

Константин Сергеев
Перспективы развития и виды геотермальных электростанций
11.12.2016

Как и в науке, в производстве серьёзное продвижение вперёд возможно на стыке уже хорошо освоенных и относительно новых направлений. Один из вариантов подобного рода – использование современных технологий глубинного бурения для доступа к возобновляемым источникам энергии.

Широкое поле

Практическое применение внутреннего жара нашей планеты для получения тепловой и электрической энергии началось сравнительно недавно. Первые централизованные системы обогрева на основе геотермальных источников были введены в эксплуатацию лишь на рубеже XIX–XX столетий. Приблизительно в то же время прошли первые сравнительно успешные опыты преобразования геотермальной энергии в электрическую.

И хотя сегодня Россия не входит в число лидеров по масштабам геотермальной энергетики, перспективы её развития в нашей стране представляются достаточно привлекательными. Тем более что отечественные нефтяные компании обладают почти всеми необходимыми знаниями и компетенциями. Мы, например, умеем бурить и строить самые разные энергообъекты и элементы сопутствующей инфраструктуры – в самых различных климатических условиях.

Тонкости и колкости

В отличие от других возобновляемых источников энергии (например, солнечной и ветровой), тепло земли практически не зависит от погодных условий. Однако геотермальные электростанции (ГеоЭС), по определению, привязаны к территориям, где имеются подходящие геотермальные резервуары.

Наибольшую эффективность ГеоЭС дают геотермальные скважины, проникающие в пласты с температурами от 75 до 300 градусов Цельсия и более, что часто выливается в необходимость проведения масштабных буровых работ преимущественно в районах с высокой тектонической активностью, где возможны различные сюрпризы – вплоть до образования молодых вулканов.

Неустойчивый термобарический режим, характеризующийся высокой внутренней температурой пластов и раздробленностью породы, предъявляет дополнительные требования к техническим характеристикам скважинного оборудования и цементирующих материалов. Всё это существенно осложняет процесс геотермального бурения по сравнению проводкой скважин при обычной геологоразведке на нефть и промышленной разработке залежей углеводородов. Без тщательного предварительного изучения зарубежного опыта или привлечения узких иностранных специалистов здесь, видимо, не обойтись.

Три варианта

Следующий важный момент – оптимальный выбор типа ГеоЭС, который главным образом зависит от характеристик, структуры и глубины залегания геотермальных пластов в месте её предполагаемого размещения.

В зависимости от применяемой рабочей схемы и конструктивных особенностей различают геотермальные электростанции на сухом паре (прямого типа), на парогидротермах (непрямого типа) с одно- или многокаскадным расширением теплоносителя, а также бинарные ГеоЭС.

Первыми были созданы довольно простые по конструкции геотермальные установки прямого типа, использующие для выработки электроэнергии сухой пар (рис. 1).

Сухой пар для вращения турбины в них поступает напрямую из геотермальной скважины, а конденсат возвращается в резервуар посредством нагнетательной скважины.

Станции данного типа преимущественно используются с неглубоко залегающими геотермальными резервуарами, характеризующимися широким диапазоном температур. Несмотря на то, что концепция ГеоЭС прямого типа имеет солидный возраст, она считается достаточно эффективной и на сегодня обеспечивает работу почти четверти всех генерирующих геотермальных мощностей в мире. К тому же на станциях этого типа обеспечивается более надёжный контроль давления пара, направляемого на лопатки турбины, нежели в более сложных современных ГеоЭC.

К сожалению, при всей своей простоте ГеоЭС прямого типа требует достаточно развитой очистной системы, которая включает камнеуловитель для блокировки крупных осколков твёрдых пород, центробежный сепаратор (удаляет конденсат и малые элементы породы), дренаж для сбора конденсата по всей протяжённости рабочих трубопроводов, а также жидкостный фильтр тонкой очистки для окончательного удаления/растворения посторонних частиц.

Геотермальные станции на парогидротермах (непрямого типа) сегодня применяются наиболее широко (до 2/3 всех электрогенерирующих мощностей) – рис. 2.

Они предназначены для работы с высокотемпературными источниками геотермальной энергии (170–260 градусов Цельсия). Перегретая вода подаётся с большой глубины под избыточным давлением, которое препятствует её «закипанию» по дороге. При уменьшении давления (в сепараторе) образуется пар, который направляется в турбину. Оставшаяся же горячая вода может быть ещё два-три раза использована для парообразования при последовательно уменьшающихся давлении и температуре. Эта схема позволяет наиболее эффективно использовать тепловую энергию геотермального потока, однако её выбор сопровождается усложнением (и удорожанием) конструкции, которая должна быть тонко настроена на термобарические условия резервуара. К тому же бурение глубоких скважин занимает больше времени и требует применения специальных термоустойчивых материалов и технологий, что чревато увеличением сроков ввода станции в эксплуатацию и расходов на её сооружение.

Станции с бинарным циклом интересны тем, что позволяют работать с геотермальными резервуарами, обладающими сравнительно невысокой температурой (преимущественно в диапазоне 107–180 градусов Цельсия). Бинарные геотермальные электростанции, использующие цикл Ренкина на органическом рабочем теле, способны достаточно эффективно «вытягивать» энергию даже из потоков с температурой 72–74 градусов Цельсия. Для этого в теплообменниках станций бинарного типа используется органическая жидкость с низкой температурой кипения (например, бутан, пентан или аммиачно-водяная смесь) – рис. 3.

Пары органической рабочей жидкости, подогреваемой теплом геотермального потока, вращают турбину. В этой схеме, в отличие от предыдущих, практически исключена возможность выброса элементов геотермального потока (паро-водяной смеси) в атмосферу, а отработанная жидкость возвращается в резервуар по замкнутому контуру. Давление в резервуаре поддерживается вблизи начального уровня, что позволяет существенно продлить время эксплуатации скважин.

* * *

Таким образом, современная геотермальная электроэнергетика предлагает достаточно широкий выбор технологических решений для освоения возобновляемой энергии, которую компании могут напрямую извлекать прямо из земных недр, особенно если они обладают опытом добычи нефти и газа.

Эта статья первоначально была опубликована в газете "Энерговектор" № 9 за 2016 г. здесь.



© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-33815
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 24 октября 2008 г.
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Добро пожаловать на информационно-аналитический портал "Нефть России".
 
Для того, чтобы воспользоваться услугами портала, необходимо авторизоваться или пройти несложную процедуру регистрации. Если вы забыли свой пароль - создайте новый.
 
АВТОРИЗАЦИЯ
 
Введите Ваш логин:

 
Введите Ваш пароль: