ES2951339T3 - Sistema de inyección de gas - Google Patents

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Abstract

Con la presente invención, se desarrolla un sistema de inyección de gas adecuado para su uso en una planta geotérmica que comprende al menos un pozo de reinyección (1) que permite que el fluido geotérmico recibido de una fuente de energía geotérmica a través de al menos un pozo de producción sea entregado nuevamente a la fuente de energía geotérmica después de ser tratada. Dicho sistema comprende al menos una primera línea (6) en la que se inyecta agua de reinyección, que se recibe de la bomba (5) y cuya presión se aumenta, y gases de dicho compresor (4), cuya presión se aumenta. recolectado y entregado al yacimiento por dicho pozo de reinyección (1); al menos una primera línea de suministro (7) que permite entregar el gas, cuya presión aumenta, a la primera línea (6); al menos una segunda línea de suministro (8) que permite entregar el agua de reinyección, cuya presión aumenta, a la primera línea (6); al menos una primera línea de salida (11) que está en comunicación con la primera línea (6), cuyo otro lado comunica con una parte inferior del pozo de reinyección (1), y que permite entregar la mezcla recibida desde la primera línea. (6) a la parte inferior del pozo de reinyección (1); al menos una línea de entrega de agua (9) para permitir recibir parte no presurizada del agua de reinyección de la planta; al menos una segunda línea de salida (12) que permite entregar el agua de reinyección a presión relativamente baja que se recibe desde la línea de entrega de agua (9) al pozo de reinyección (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de inyección de gas
Campo técnico
La presente invención está relacionada con un sistema de inyección de gas no condensable desarrollado para reducir los gases no condensables que son emitidos por las centrales geotérmicas.
Antecedentes de la invención
La energía geotérmica desempeña un papel importante entre las fuentes de energía renovable. Sin embargo, aunque la energía geotérmica es una fuente de energía limpia, uno de los factores medioambientales más importantes asociados con las plantas geotérmicas son los gases no condensables liberados por el fluido geotérmico. Los fluidos geotérmicos incluyen gases no condensables como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, nitrógeno, amoníaco, mercurio, vapor de boro, radón y metano. Aunque la cantidad de gases no condensables presentes en el vapor geotérmico varía dependiendo de los campos geotérmicos, generalmente oscila entre el 1% y el 21% en peso de dicho vapor. Entre estos gases, los más importantes medioambientalmente son el dióxido de carbono que constituye del 96% al 99% en peso, y el sulfuro de hidrógeno que constituye menos del 1% de dicho vapor. El dióxido de carbono genera problemas globales debido al efecto invernadero que crea, y el sulfuro de hidrógeno provoca problemas medioambientales como resultado de su efecto tóxico.
El estado del arte conocido abarca diversas aplicaciones desarrolladas para inyectar gases no condensables presentes en el fluido geotérmico utilizado en centrales geotérmicas. El documento US 5,816,048 A describe un método para utilizar fluido geotérmico ácido para generar energía en una central de ciclo Rankine. El documento WO2014140756A2 describe un sistema de utilización de calor basado en geotermia para evitar la formación de incrustaciones de fluido geotérmico en un intercambiador de calor, y un método para tratar agua que se realiza con dicho sistema. El sistema comprende una unidad mezcladora para mezclar fluido geotérmico, condensado y gases no condensables. Dado que el fluido que va de dicha unidad mezcladora al intercambiador se acidifica al disolver los gases en el agua geotérmica, se evita que forme incrustaciones en el intercambiador. Sin embargo, dicha aplicación no puede proporcionar una solución para reducir los gases no condensables que son emitidos por las centrales geotérmicas.
Breve descripción de la invención
Con la presente invención, se desarrolla un sistema de inyección de gas adecuado para su uso en una planta geotérmica que comprende al menos un pozo de reinyección que permite que el fluido geotérmico recibido desde una fuente de energía geotérmica a través de al menos un pozo de producción sea enviado nuevamente a la fuente de energía geotérmica después de ser tratado. Dicho sistema comprende al menos un intercambiador al que se envían gases no condensables desde la planta y que permite reducir la temperatura de dichos gases; al menos un elemento de almacenamiento al que se envían y en el que se almacenan dichos gases, cuyas temperaturas se reducen mediante dicho intercambiador; al menos un compresor que se proporciona en una salida de dicho elemento de almacenamiento y permite incrementar la presión de los gases recibidos desde el elemento de almacenamiento; al menos una bomba que permite incrementar la presión de al menos una parte del agua de reinyección recibida desde dicha planta; al menos una primera línea en la que agua de reinyección, que se recibe desde dicha bomba y cuya presión se ha incrementado, y gases procedentes de dicho compresor, cuya presión se ha incrementado, son recogidos y enviados al depósito por dicho pozo de reinyección; al menos una primera línea de suministro que permite enviar el gas, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea; al menos una segunda línea de suministro que permite enviar el agua de reinyección, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea; al menos una primera línea de salida que está en comunicación con dicha primera línea en al menos un lado, comunicando al menos otro lado de la misma con una parte inferior del pozo de reinyección, y que permite enviar el agua de reinyección, recibida de la primera línea y cuya presión se ha incrementado, y los gases, cuya presión se ha incrementado, a dicha parte inferior del pozo de reinyección; al menos una línea de suministro de agua para permitir recibir una parte no presurizada del agua de reinyección desde dicha planta; y al menos una segunda línea de salida que permite enviar al pozo de reinyección el agua de reinyección a presión relativamente baja que se recibe desde la línea de suministro de agua.
Dicho sistema de inyección de gas permite minimizar los efectos invernadero que paulatinamente se van haciendo más evidentes a escala global y local, y extender los periodos de productividad de las plantas geotérmicas de manera que su actividad se mantenga por un largo período de tiempo.
Objeto de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de inyección de gas no condensable para reducir la emisión de gases no condensables producidos por el fluido geotérmico en las centrales geotérmicas.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de inyección de gas no condensable para reducir la emisión de gases no condensables emitidos por las centrales geotérmicas, en el cual los gases no condensables son bombeados de vuelta al depósito donde se producen.
Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema de inyección de gas que permite bombear el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno de vuelta al depósito donde se producen, donde el dióxido de carbono genera efecto invernadero dentro de los gases no condensables producidos por el fluido geotérmico y el sulfuro de hidrógeno es conocido por su olor desagradable y genera efecto tóxico.
Descripción de los dibujos
Realizaciones ejemplares del sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención se ilustran en los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 es una vista esquemática de una realización ejemplar del sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática de otra realización ejemplar del sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 es una vista detallada ejemplar del sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención.
A todas las partes ilustradas en los dibujos se les asigna individualmente un número de referencia y los términos correspondientes de estos números se enumeran a continuación:
Pozo de reinyección (1)
Intercambiador (2)
Elemento de almacenamiento (3)
Compresor (4)
Bomba (5)
Primera línea (6)
Primera línea de suministro (7)
Segunda línea de suministro (8)
Línea de suministro de agua (9)
Válvula antirretorno (10)
Primera línea de salida (11)
Orificio de salida (11a)
Segunda línea de salida (12)
Válvula de entrada al pozo (13)
Descripción de la invención
La energía geotérmica desempeña un papel importante entre las fuentes de energía renovable. Sin embargo, aunque la energía geotérmica es una fuente de energía limpia, uno de los factores medioambientales más importantes asociados con las plantas geotérmicas son los gases no condensables liberados por el fluido geotérmico. Los fluidos geotérmicos incluyen gases no condensables como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, nitrógeno, amoníaco, mercurio, vapor de boro, radón y metano. Aunque la cantidad de gases no condensables presentes en el vapor geotérmico varía dependiendo de los campos geotérmicos, generalmente oscila entre el 10% y el 21% en peso de dicho vapor. Entre estos gases, los más importantes medioambientalmente son el dióxido de carbono que constituye del 96% al 99% en peso, y el sulfuro de hidrógeno que constituye menos del 1% de dicho vapor. El dióxido de carbono genera problemas globales debido al efecto invernadero que crea, y el sulfuro de hidrógeno provoca problemas medioambientales como resultado de su efecto tóxico. Por esa razón, con la presente invención se desarrolla un sistema de inyección de gas para reducir emisiones de los gases no condensables emitidos por las centrales geotérmicas, en el cual los gases no condensables son bombeados de vuelta al depósito en el que se producen.
El sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la figura 1, adecuado para su uso en una planta geotérmica que comprende al menos un pozo de reinyección (1) que permite que el fluido geotérmico recibido desde una fuente de energía geotérmica (depósito) a través de al menos un pozo de producción (no mostrado en las figuras) sea enviado nuevamente a la fuente de energía geotérmica después de ser tratado, el sistema de inyección de gas comprende: al menos un intercambiador (2) al cual se envían gases no condensables desde la planta y que permite reducir la temperatura de dichos gases (preferiblemente permite reducirla de 65 °C a 40 °C); al menos un elemento de almacenamiento (3) al que se envían y en el que se almacenan dichos gases, cuyas temperaturas se reducen mediante dicho intercambiador (2); al menos un compresor (4) que se proporciona en una salida de dicho elemento de almacenamiento (3) y permite incrementar la presión de los gases recibidos desde el elemento de almacenamiento (3) (preferiblemente permite incrementarla a 55 bar); al menos una bomba (5) que permite incrementar la presión de al menos una parte del agua de reinyección (salmuera) recibida desde dicha planta (preferiblemente permite incrementarla hasta una presión de 70 bar); al menos una primera línea (6) en la que dicho pozo de reinyección (1) recoge y envía al depósito agua de reinyección, que se recibe desde dicha bomba (5) y cuya presión se ha incrementado, y gases procedentes de dicho compresor (4), cuya presión se ha incrementado; al menos una primera línea de suministro (7) que permite enviar el gas, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea (6); al menos una segunda línea de suministro (8) que permite enviar el agua de reinyección, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea (6); al menos una primera línea de salida (11) que está en comunicación con dicha primera línea (6) en al menos un lado, comunicándose al menos otro lado de la misma con una parte inferior del pozo de reinyección (1) (preferiblemente con un punto 800 metros por debajo de la superficie), y que permite enviar el agua de reinyección, recibida desde la primera línea (6) y cuya presión se ha incrementado, y los gases, cuya presión se ha incrementado, a dicha parte inferior del pozo de reinyección (1); al menos una línea de suministro de agua (9) para permitir recibir una parte no presurizada del agua de reinyección desde dicha planta; y al menos una segunda línea de salida (12) que permite enviar al pozo de reinyección (1) el agua de reinyección a presión relativamente baja (preferiblemente a una presión de 55 bar) que se recibe desde la línea de suministro de agua (9).
En una realización ejemplar de la invención, por ejemplo, gases no condensables contenidos dentro del fluido geotérmico que es extraído del depósito por la planta geotérmica para producción de energía eléctrica son enviados al intercambiador (2) a través de dicha primera línea de suministro (7). Según la Ley de Henry, la solubilidad de un gas en un líquido disminuye a medida que aumenta la temperatura. A condición de que la temperatura permanezca constante, la solubilidad de un componente en la fase líquida es directamente proporcional a la presión parcial en la fase gaseosa o de vapor del mismo. Basándose en este principio, en primer lugar, la temperatura de los gases procedentes de la planta se reduce mediante dicho intercambiador (2) de 65 °C a 40 °C y a continuación se envían a dicho elemento de almacenamiento (3) a través de dicha primera línea de suministro (7), después de eso, el gas almacenado se envía a dicho compresor (4) a través de la primera línea de suministro (7), nuevamente, para presurizarlo hasta 55 bar. Mientras tanto, la presión de al menos una parte del agua de reinyección recibida desde la planta es incrementada por dicha bomba (5) a una presión de 70 bar, y el gas, cuya presión es incrementada por el compresor (4), y el agua de reinyección procedente de la planta, cuya presión se incrementa a una presión de 70 bar, se recogen en dicha primera línea (6) para bombearlos a dicho pozo de reinyección (1) a través de la primera línea de salida (11) (por ejemplo, como en el sistema de "perforación aireada" utilizado para la industria de perforación). Además, la parte no presurizada del agua de reinyección recibida desde la planta es bombeada al pozo de reinyección (1) a través de la línea de suministro de agua y de la segunda línea de salida (12). Aquí, dichos gases no condensables se mezclan con el agua de reinyección presurizada a la entrada del pozo de reinyección (1), y esta mezcla se mezcla con el agua de reinyección, cuya presión no se ha incrementado, en una parte inferior del pozo de reinyección (1) (preferiblemente a 800 metros por debajo de la superficie). De esta forma, el sistema de inyección de gas de acuerdo con la presente invención puede ser un sistema de dos fases y de dos líneas.
En una realización preferida de la invención, las válvulas antirretorno (10) que se proporcionan en la primera línea de suministro (7), en la segunda línea de suministro (8) y en la línea de suministro de agua (9) impiden los retornos, y dichas operaciones pueden ser controladas y monitorizadas por válvulas de control, medidores de flujo, termómetros y medidores de pH proporcionados en dichas líneas. En otra realización preferida adicional, dicho sistema comprende al menos una unidad de control a la que se conectan dichos válvula de control de presión, medidor de flujo, termómetro y medidor de pH.
En otra realización preferida de la invención, dicha primera línea de salida (11) tiene forma de tubo (por ejemplo, con un diámetro de 2 pulgadas) que tiene preferiblemente 800 metros de longitud. En esta realización, se proporciona al menos un orificio de salida (preferiblemente múltiples orificios) (11a) en un lado de la línea de salida (11) que está alejado de la primera línea (6). De esta manera, se asegura que la mezcla de gas/agua de reinyección que pasa por la primera línea de salida (11) sea bombeada de forma segura a la profundidad deseada del pozo de reinyección (1).
Gracias a dicho sistema, se forma un ciclo cerrado entre los pozos de producción y de reinyección, y de este modo se permite que los gases no condensables producidos por el fluido geotérmico sean bombeados de vuelta al depósito, no a la atmósfera, a través de los pozos de reinyección.
En una realización alternativa de la invención que se ilustra en la figura 2, el gas a bombear al pozo de reinyección (1) también puede recibirse desde al menos otro pozo de reinyección (1). De esta manera, se asegura que los gases de la pluralidad de pozos de reinyección (1) se envíen de manera segura al pozo de reinyección (1).
En otra realización preferida de la invención, dicho sistema de inyección de gas comprende al menos una válvula de entrada al pozo (13) que está ubicada a la entrada del pozo de reinyección (1). Dicha válvula de entrada al pozo (13) permite abrir y cerrar la entrada del pozo de reinyección (1). De esta manera, se pueden enviar diferentes materiales (por ejemplo, productos químicos protectores) a través de la entrada al pozo de reinyección (1) en casos en que sea necesario.
Dicho sistema de inyección de gas permite minimizar los efectos invernadero que paulatinamente se van haciendo más evidentes a escala global y local, y extender los periodos de productividad de las plantas geotérmicas de manera que su actividad se mantenga por un largo período de tiempo.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de inyección de gas adecuado para su uso en una planta geotérmica que comprende al menos un pozo de reinyección (1) que permite que el fluido geotérmico recibido de una fuente de energía geotérmica a través de al menos un pozo de producción sea enviado nuevamente a la fuente de energía geotérmica después de ser tratado, que comprende:
- al menos un intercambiador (2) al que se envían gases no condensables desde la planta y que permite reducir la temperatura de dichos gases;
- al menos un elemento de almacenamiento (3) al que se envían y en el que se almacenan dichos gases, cuyas temperaturas se reducen mediante dicho intercambiador (2);
- al menos un compresor (4) que se proporciona en una salida de dicho elemento de almacenamiento (3) y permite incrementar la presión de los gases recibidos desde el elemento de almacenamiento (3);
- al menos una bomba (5) que permite incrementar la presión de al menos una parte del agua de reinyección recibida desde dicha planta;
- al menos una primera línea (6) en la que dicho pozo de reinyección (1) recoge y envía al depósito el agua de reinyección, que se recibe de dicha bomba (5) y cuya presión se ha incrementado, y los gases de dicho compresor (4), cuya presión se ha incrementado;
- al menos una primera línea de suministro (7) que permite enviar el gas, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea (6);
- al menos una segunda línea de suministro (8) que permite enviar el agua de reinyección, cuya presión se ha incrementado, a dicha primera línea (6);
- al menos una primera línea de salida (11) que está en comunicación con dicha primera línea (6) en al menos un lado, comunicando al menos otro lado de la misma con una parte inferior del pozo de reinyección (1), y que permite enviar el agua de reinyección, recibida desde la primera línea (6) y cuya presión se ha incrementado, y los gases, cuya presión se ha incrementado, a dicha parte inferior del pozo de reinyección (1);
- al menos una línea de suministro de agua (9) para permitir recibir una parte no presurizada del agua de reinyección desde dicha planta; y
- al menos una segunda línea de salida (12) que permite enviar al pozo de reinyección (1) el agua de reinyección a presión relativamente baja que se recibe desde la línea de suministro de agua (9).
2. Un sistema de inyección de gas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado por que dicha primera línea de salida (11) tiene forma de tubo.
3. Un sistema de inyección de gas de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizado por que dicha primera línea de salida (11) tiene una longitud de 800 metros.
4. Un sistema de inyección de gas de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizado por que se proporciona al menos un orificio de salida (11 a) en un lado de dicha primera línea de salida (11) que está alejado de la primera línea (6).
5. Un sistema de inyección de gas de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado por que el sistema comprende al menos una válvula de entrada al pozo (13) que está ubicada a la entrada del pozo de reinyección (1).
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