JP2020007902A5

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Publication number: JP2020007902A5
Application number: JP2019102547A
Authority: JP
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-07-27
Anticipated expiration: 2039-05-31

Claims

地熱の熱回収に適した地層内に坑井孔を掘削するための方法であって、
形成される界面と前記坑井孔との間に補助物質を存在させることなく、熱的機構、機械的機構、化学的機構、および生物学的機構のうちの少なくとも1つを使用して前記坑井孔を掘削しながら前記坑井孔への不可逆的地層損傷を誘発することによって前記坑井孔を掘削する間、前記坑井孔と流体に対して実質的に不透過性である前記地層との間に熱伝導性界面を形成するステップを含む、方法。
前記坑井孔は閉ループ、連続的回路であり、前記界面は少なくとも前記ループの注入口坑井と排出口坑井との間に延在する請求項1に記載の方法。
前記機構は、化学的機構である請求項1に記載の方法。
前記化学的機構は、アルカリケイ酸塩ベースの掘削流体を利用するステップを含む請求項3に記載の方法。
前記アルカリケイ酸塩ベースの掘削流体は、カリウム、ナトリウム、およびアルミノケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つを含む請求項4に記載の方法。
前記掘削流体は、水中に0.3質量%から9質量%を含む請求項4に記載の方法。
前記掘削流体は、水中に3質量%から6質量%を含む請求項6に記載の方法。
前記掘削流体は、10.5以上のpHを有する請求項6に記載の方法。
さらなる化学的単位操作で形成された界面のシーリング容量および機械的完全性を増強させるステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
前記さらなる化学的単位操作は、塩化カルシウムブライン、酸、CO₂、界面活性剤、およびエステルのうちの少なくとも1つで前記界面を処理するステップを含む請求項9に記載の方法。
前記化学的単位操作は、前記形成された界面に化学的に結合することができる化合物で前記形成された界面を処理するステップを含む請求項9に記載の方法。
前記化合物は、剥離フライアッシュを含む請求項11に記載の方法。
前記化合物は、表面活性化グラフェン、グラフェン酸化物、カーボンファイバー、およびこれらの混合物のうちの少なくとも1つを含む請求項11に記載の方法。
使用中に不透過性を維持するために界面維持添加剤を含む前記坑井孔内に作動流体を循環させるステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
必要になったときに前記坑井孔の構造的完全性を維持するために十分な圧力に前記坑井孔内の作動流体圧力を維持するステップをさらに含む請求項14に記載の方法。
前記作動流体は、
前記流体と周囲地層との間の温度差および熱伝達を最大化する、10MPaより大きい圧力、および180℃より低い温度における、前記注入口坑井と前記排出口坑井との間の相互接続坑井孔セクション内の非線形の温度エンタルピー関係を有する請求項14に記載の方法。
使用中に不透過性を維持するために界面維持添加剤を含む前記坑井孔内に作動流体を循環させるステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
前記界面維持添加剤は、前記界面の任意の透過性の損なわれたエリアの自己回復を誘発する請求項17に記載の方法。
前記界面維持添加剤は、前記界面の任意の透過性の損なわれたエリアの自己回復を誘発する請求項14に記載の方法。
前記界面維持添加剤は、掘削プロセスから残っている未反応アルカリケイ酸塩を沈殿させる請求項14に記載の方法。
地熱の熱回収に適した地層内に注入口坑井および排出口坑井を備える坑井を形成するための方法であって、
前記坑井孔と流体に対して実質的に不透過性である前記地層との間に界面を形成するために、化学的機構を使用して、前記注入口坑井と前記排出口坑井との間に延在する坑井孔への不可逆的地層損傷を誘発するステップと、
前記界面のシーリング能力および機械的完全性を増強させるため前記界面により沈殿形成を誘発することができる化学組成物を、形成された坑井孔内で循環させるステップとを含む、方法。
前記坑井内の作動流体の循環中に不透過性を維持するための形成された界面と反応性のある界面維持添加剤を含むシーリングされた坑井孔内で前記作動流体を循環させるステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
地熱の熱回収に適した地層内に注入口坑井および排出口坑井を備える坑井を形成するための方法であって、
前記坑井孔と流体に対して実質的に不透過性である前記地層との間に界面を形成するために前記注入口坑井と前記排出口坑井との間に延在する坑井孔への不可逆的地層損傷を誘発するステップと、
前記界面のシーリング能力および機械的完全性を増強させるため前記界面により沈殿形成を誘発することができる化学組成物を、形成された坑井孔内で循環させるステップと、
前記坑井内の作動流体の循環中に不透過性を維持するために、形成された界面と反応性のある界面維持添加剤を含む作動流体を、シーリングされた坑井孔内で循環させるステップとを含む、方法。
前記坑井は閉ループ、連続的回路であり、前記界面は少なくとも前記ループの注入口坑井と排出口坑井との間に延在する請求項21に記載の方法。
前記作動流体は、前記流体と周囲地層との間の温度差および熱伝達を最大化する、10MPaより大きい圧力、および180℃より低い温度における、前記注入口坑井と前記排出口坑井との間の相互接続坑井孔セクション内の非線形の温度エンタルピー関係を有する請求項22に記載の方法。
前記坑井孔は、相隔てて並ぶ注入口坑井および排出口坑井および前記注入口坑井と前記排出口坑井とを相互接続するラテラル坑井を備える閉ループU字形坑井、閉じた末端を備えるL字形坑井、チューブインチューブ型坑井、配置構成、別のグループ部材の入力坑井に接続されている前記グループ内の出力坑井部材と間隔を空けて並ぶ関係にあるグループ化された閉ループU字形坑井、それぞれの注入口坑井および排出口坑井に共通に接続される複数のラテラル坑井を有する閉ループU字形坑井、熱的接触のために少なくとも部分的に互いに噛み合う前記ラテラルと配置構成されている前記複数のラテラル坑井と配置構成されているそれぞれの注入口坑井および排出口坑井に共通に接続されている複数のラテラル坑井を有する複数の閉ループU字形坑井、およびこれらの組合せのうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載の方法。
前記閉ループ内で循環する作動流体からの熱エネルギーを貯蔵し、使用し、および/または変換するためのデバイスを組み込むステップをさらに含む請求項26に記載の方法。
前記坑井孔は、相隔てて並ぶ注入口坑井および排出口坑井および前記注入口坑井と前記排出口坑井とを相互接続するラテラル坑井を備える閉ループU字形坑井、閉じた末端を備えるL字形坑井、チューブインチューブ型坑井、配置構成、別のグループ部材の入力坑井に接続されている前記グループ内の出力坑井部材と間隔を空けて並ぶ関係にあるグループ化された閉ループU字形坑井、それぞれの注入口坑井および排出口坑井に共通に接続される複数のラテラル坑井を有する閉ループU字形坑井、熱的接触のために少なくとも部分的に互いに噛み合う前記ラテラルと配置構成されている前記複数のラテラル坑井と配置構成されているそれぞれの注入口坑井および排出口坑井に共通に接続されている複数のラテラル坑井を有する複数の閉ループU字形坑井、およびこれらの組合せのうちの少なくとも1つを含む請求項21に記載の方法。
前記閉ループ内で循環する前記作動流体からの熱エネルギーを貯蔵し、使用し、および/または変換するためのデバイスを組み込むステップをさらに含む請求項28に記載の方法。
前記閉ループ坑井を穿孔するステップは、続いてシーリングされる前記層内に付加的な割れ目または亀裂を誘発する請求項24に記載の方法。
地層内の穿孔または割れ目形成技術によって形成される割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つを含む坑井を改善するための方法であって、
前記坑井と、前記割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つの細孔空間とを、前記セクションに沈殿不浸透性界面を形成することができる予備的化学組成物の添加によって処理するステップを含む方法。
第2の化学組成物で前記界面を処理して、未反応の予備的化学組成物を沈殿させてさらに前記界面をシーリングするステップをさらに含む請求項31に記載の方法。
前記予備的化学組成物は、アルカリケイ酸塩流体である請求項31に記載の方法。
前記アルカリケイ酸塩流体は、カリウム、ナトリウム、アルミノケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つを含む請求項33に記載の方法。
前記第2の化学組成物は、塩化カルシウムブライン、酸、CO₂、界面活性剤、およびエステルのうちの少なくとも1つを含む請求項31に記載の方法。
地層内の穿孔または割れ目形成技術によって形成される割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つを含む坑井を改善するための方法であって、
前記坑井と、割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つの細孔空間とを、前記セクションに沈殿不浸透性界面を形成することができる予備的化学組成物の添加によって処理するステップと、
第2の化学組成物で前記界面を処理して、未反応の予備的化学組成物を沈殿させてさらに前記界面をシーリングするステップとを含む方法。
前記予備的化学組成物は、アルカリケイ酸塩流体である請求項36に記載の方法。
前記アルカリケイ酸塩流体は、カリウム、ナトリウム、アルミノケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つを含む請求項33に記載の方法。
地層内の穿孔または割れ目形成技術によって形成される割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つを含む坑井を改善するための方法であって、
前記坑井と、割れ目セクション、未固結岩石、および砂のうちの少なくとも1つの細孔空間とを、前記セクションに沈殿不浸透性界面を形成することができるアルカリケイ酸塩組成物の添加によって処理するステップと、
第2の化学組成物で前記界面を処理して、未反応のアルカリケイ酸塩組成物を沈殿させてさらに前記界面をシーリングするステップとを含む方法。
割れ目、未固結岩石および砂、流体連通している注入口坑井および排出口坑井のうちの少なくとも1つを有する地熱坑井をシーリングされた閉ループ地熱坑井に転換するための方法であって、
前記注入口坑井と前記排出口坑井との間および割れ目、未固結岩石および砂のうちの少なくとも1つの中に沈殿不浸透性および熱伝導性界面を形成することができる予備的化学組成物を循環させるステップであって、それによって、閉じられシーリングされた坑井ループは、前記注入口坑井、前記排出口坑井、ならびにその間のエリアにより形成される、ステップを含む方法。
第2の化学組成物で前記界面を処理して、未反応の予備的化学組成物を沈殿させてさらに前記界面をシーリングするステップをさらに含む請求項40に記載の方法。
前記作動流体の循環中、不透過性を維持するために前記界面と反応することができる作動流体を前記閉ループ内に循環させるステップをさらに含む請求項40に記載の方法。
前記閉ループ内で前記作動流体を連続的に循環させるステップをさらに含む請求項40に記載の方法。
前記作動流体は、可変方式で前記ループ内で循環する請求項42に記載の方法。
前記可変方式は、静止期間を含む請求項44に記載の方法。
前記閉ループ内で循環する前記作動流体からの熱エネルギーを貯蔵し、使用し、かつ/または変換するためのデバイスを組み込むステップをさらに含む請求項40に記載の方法。
前記注入口坑井から前記排出口坑井へ掘削して前記注入口坑井から前記排出口坑井まで連続する坑井孔ループを形成するステップを含む請求項40に記載の方法。
注入口坑井および排出口坑井を有する地熱坑井を形成する方法であって、
前記注入口坑井と前記排出口坑井との間の裸坑坑井孔をシーリングすることができる掘削流体を提供するステップと、
前記裸坑坑井孔を掘削しながらシーリングして前記坑井孔の内側と周囲地層との間に不浸透性界面を形成するステップとを含む方法。
前記界面における第2のシーリング作業を誘発するステップをさらに含む請求項48に記載の方法。
前記界面における第3のシーリング作業を誘発するステップをさらに含む請求項48に記載の方法。