JPH04234576A - 高温岩体熱抽出装置 - Google Patents
高温岩体熱抽出装置Info
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- JPH04234576A JPH04234576A JP54091A JP54091A JPH04234576A JP H04234576 A JPH04234576 A JP H04234576A JP 54091 A JP54091 A JP 54091A JP 54091 A JP54091 A JP 54091A JP H04234576 A JPH04234576 A JP H04234576A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地下の高温岩体の熱を
抽出する高温岩体抽出装置に関するものである。
抽出する高温岩体抽出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の地熱エネルギー利用方法は、地下
に存在する高温の蒸気や地下水（地下のこのような部分
を地熱貯留層という）に坑井を掘り当てて、それらを地
熱蒸気や地熱水の形で抽出し利用するというものであっ
た。
に存在する高温の蒸気や地下水（地下のこのような部分
を地熱貯留層という）に坑井を掘り当てて、それらを地
熱蒸気や地熱水の形で抽出し利用するというものであっ
た。
【０００３】しかし、地下には高温の岩はあるが水脈が
ない所があり、そのような所では地熱蒸気や地熱水の形
で抽熱できない。そこで、そのような地熱資源を活用す
るために、高温岩体に何本かの坑井を堀り、水圧等の手
段で坑井間にまたがる亀裂を造成した後、一方の坑井か
ら水を注入し、亀裂の中で加熱して他の坑井から抽出す
る、いわゆる人工地熱貯留層を形成するという技術が開
発されつつある。
ない所があり、そのような所では地熱蒸気や地熱水の形
で抽熱できない。そこで、そのような地熱資源を活用す
るために、高温岩体に何本かの坑井を堀り、水圧等の手
段で坑井間にまたがる亀裂を造成した後、一方の坑井か
ら水を注入し、亀裂の中で加熱して他の坑井から抽出す
る、いわゆる人工地熱貯留層を形成するという技術が開
発されつつある。
【０００４】この技術は未だ確立されたものではなく、
よって、決まった方式があるわけではないが、一般的な
概念は、注入井に注入した水を生産井から加圧熱水の状
態で抽出し利用するもので、用途としては、付加価値の
高い発電である。
よって、決まった方式があるわけではないが、一般的な
概念は、注入井に注入した水を生産井から加圧熱水の状
態で抽出し利用するもので、用途としては、付加価値の
高い発電である。
【０００５】そのような発電システムを図２に示す。図
２に示すように地下に存在する高温岩体１に向けてそれ
ぞれ複数の注入井２ａ，２ｂ、生産井３ａ，３ｂが掘ら
れており、生産井３ａ，３ｂに高い水圧をかけるなどの
手段を用いて、各坑井は多数の亀裂４で連通している。
２に示すように地下に存在する高温岩体１に向けてそれ
ぞれ複数の注入井２ａ，２ｂ、生産井３ａ，３ｂが掘ら
れており、生産井３ａ，３ｂに高い水圧をかけるなどの
手段を用いて、各坑井は多数の亀裂４で連通している。
【０００６】注水ポンプ５ａ，５ｂで注入された水は、
この亀裂４内を流れている間に高温岩体の熱で暖められ
、高温の熱水となって生産井３ａ，３ｂから出てくる。 この熱水をフラッシャ６に入れ、フラッシユさせて得ら
れた飽和蒸気７はタービン８に導かれ動力を発生させる
。タービン８には発電機９が結合されており発電が成さ
れる。
この亀裂４内を流れている間に高温岩体の熱で暖められ
、高温の熱水となって生産井３ａ，３ｂから出てくる。 この熱水をフラッシャ６に入れ、フラッシユさせて得ら
れた飽和蒸気７はタービン８に導かれ動力を発生させる
。タービン８には発電機９が結合されており発電が成さ
れる。
【０００７】タービン８の排気は復水器１０に流入し、
冷却水１１で冷却され水に戻る。この復水１２は復水ポ
ンプ１３により注水ポンプ５ａ，５ｂに送られる。フラ
ッシャ６で蒸気にされなかった大部分の熱水は、温度が
下がって低温熱水１４となり特に利用されないまま注水
ポンプ５ａ，５ｂへと循環する。
冷却水１１で冷却され水に戻る。この復水１２は復水ポ
ンプ１３により注水ポンプ５ａ，５ｂに送られる。フラ
ッシャ６で蒸気にされなかった大部分の熱水は、温度が
下がって低温熱水１４となり特に利用されないまま注水
ポンプ５ａ，５ｂへと循環する。
【０００８】高温岩体１内の亀裂４は、すべてが完全に
密閉系であれば、注入した水は全量が地上に循環してく
るはずであるが、亀裂４の一部が高温岩体１の外縁に達
したりするために、通常は注入した水の一部が地下のど
こかに流れていってしまい、何パーセントかが系外へ失
われる。そこで、そのままでは系内の水が減ってしまう
ので、系外流出分に見合った量の補給水１５を、補給水
ポンプ１６により、図示していない水源から系内に補給
する。実際には、装置内には上述以外にも多くの機器が
あるが、本発明に直接関係のないものは、記述を省略し
ている。
密閉系であれば、注入した水は全量が地上に循環してく
るはずであるが、亀裂４の一部が高温岩体１の外縁に達
したりするために、通常は注入した水の一部が地下のど
こかに流れていってしまい、何パーセントかが系外へ失
われる。そこで、そのままでは系内の水が減ってしまう
ので、系外流出分に見合った量の補給水１５を、補給水
ポンプ１６により、図示していない水源から系内に補給
する。実際には、装置内には上述以外にも多くの機器が
あるが、本発明に直接関係のないものは、記述を省略し
ている。
【０００９】このように、生産井から抽出した加圧熱水
を発電に使用するには、加圧熱水をフラッシャに導き、
フラッシュ（減圧沸騰）させてその一部を水蒸気に変換
し、蒸気タービンで動力を得て、発電機を駆動する。
を発電に使用するには、加圧熱水をフラッシャに導き、
フラッシュ（減圧沸騰）させてその一部を水蒸気に変換
し、蒸気タービンで動力を得て、発電機を駆動する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、その場合、
抽出した加圧熱水の大部分は、温度の低下した熱水のま
ま残るので、再び注入井に注入し、フラッシャと高温岩
体の間を循環させることになる。そして、この熱水循環
のためのポンプ動力はかなり大きなものが必要となるの
で、この動力を低減させることが重要となる。
抽出した加圧熱水の大部分は、温度の低下した熱水のま
ま残るので、再び注入井に注入し、フラッシャと高温岩
体の間を循環させることになる。そして、この熱水循環
のためのポンプ動力はかなり大きなものが必要となるの
で、この動力を低減させることが重要となる。
【００１１】また、注入井から注入した水はすべてが生
産井から回収できるわけではない。岩体の外縁に至る亀
裂が存在すれば、その亀裂に流入した水は岩体の外にし
みだして、系内の水の減少となる。そこで、この現象分
は補給する必要があるわけであるが、このような地熱地
域は必ずしも補給水の水源に恵まれているわけではない
から、水の乏しい地域の場合には補給水の調達が問題で
、補給水の目途が立たないため、高温岩体からの熱抽出
を断念する場合も起こり得る。本発明の目的は、注水ポ
ンプの動力を低減させること、および補給水の量を低減
させることができる高温岩体熱抽出装置を提供しようと
するものである。［発明の構成］
産井から回収できるわけではない。岩体の外縁に至る亀
裂が存在すれば、その亀裂に流入した水は岩体の外にし
みだして、系内の水の減少となる。そこで、この現象分
は補給する必要があるわけであるが、このような地熱地
域は必ずしも補給水の水源に恵まれているわけではない
から、水の乏しい地域の場合には補給水の調達が問題で
、補給水の目途が立たないため、高温岩体からの熱抽出
を断念する場合も起こり得る。本発明の目的は、注水ポ
ンプの動力を低減させること、および補給水の量を低減
させることができる高温岩体熱抽出装置を提供しようと
するものである。［発明の構成］
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、各生産井出
口の地熱流体の状態が、過熱蒸気または飽和蒸気となる
ように各注入井への注水量、および各生産井からの抽出
量を制御することにより、上記目的を達成する。
口の地熱流体の状態が、過熱蒸気または飽和蒸気となる
ように各注入井への注水量、および各生産井からの抽出
量を制御することにより、上記目的を達成する。
【００１３】
【作用】各生産井出口の地熱流体の状態が、過熱蒸気ま
たは飽和蒸気となるように各注入井への注水量を制御す
れば、熱水として循環させる方式に比較して、高温岩体
への注水量は大幅に減少される。その結果注水ポンプの
所要動力は低減され、また、高温岩体からの流出量も高
温岩体内部の流量が減少するのに応じて低減される。
たは飽和蒸気となるように各注入井への注水量を制御す
れば、熱水として循環させる方式に比較して、高温岩体
への注水量は大幅に減少される。その結果注水ポンプの
所要動力は低減され、また、高温岩体からの流出量も高
温岩体内部の流量が減少するのに応じて低減される。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例を示す。本発明では、生産
井３ａ，３ｂの出口に地熱流体の圧力、温度を計測する
検出器１７ａ，１７ｂを設け、その出力信号を演算器１
８に送る。演算器１８ではそれぞれの生産井３ａ，３ｂ
ごとにそこの地熱流体の状態と飽和蒸気との関係を計算
し、制御器１９を用いて生産井３ａ，３ｂの出口で飽和
蒸気となるよう、各調整弁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２
１ｂの開度を制御する。
井３ａ，３ｂの出口に地熱流体の圧力、温度を計測する
検出器１７ａ，１７ｂを設け、その出力信号を演算器１
８に送る。演算器１８ではそれぞれの生産井３ａ，３ｂ
ごとにそこの地熱流体の状態と飽和蒸気との関係を計算
し、制御器１９を用いて生産井３ａ，３ｂの出口で飽和
蒸気となるよう、各調整弁２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２
１ｂの開度を制御する。
【００１５】その際、演算器１８は高温岩体１内におけ
る注入井２ａ，２ｂ、生産井３ａ，３ｂそれぞれの位置
関係、それらの間の亀裂４の状況、高温岩体１内の温度
状況などを判断材料とする計算プログラムに基づいて演
算を実行し、制御器１９への信号を出力する。
る注入井２ａ，２ｂ、生産井３ａ，３ｂそれぞれの位置
関係、それらの間の亀裂４の状況、高温岩体１内の温度
状況などを判断材料とする計算プログラムに基づいて演
算を実行し、制御器１９への信号を出力する。
【００１６】このように、本発明では高温岩体１から飽
和蒸気が得られるので、この蒸気を気水分離器２２に通
し、予想外の混入水分を除去してから、タービン８に流
入させる。気水分離器２２で分離された水は、ドレンポ
ット２３で受けた後、復水１２、補給水１５と合流させ
て注水ポンプ５ａ，５ｂへと循環させる。
和蒸気が得られるので、この蒸気を気水分離器２２に通
し、予想外の混入水分を除去してから、タービン８に流
入させる。気水分離器２２で分離された水は、ドレンポ
ット２３で受けた後、復水１２、補給水１５と合流させ
て注水ポンプ５ａ，５ｂへと循環させる。
【００１７】本発明では、生産井３ａ，３ｂから得られ
る地熱流体は、飽和蒸気７であるから、得られたものの
ほぼ全量がタービン８に回り、利用されずに注入井２ａ
，２ｂに循環する分はほとんどない。この関係は温度条
件によって様々であるが、典型的な例として、生産井３
ａ，３ｂから２４０℃の地熱流体を圧力３５ａｔａの状
態で１０００ｔ／ｈ得、フラッシャ６で温度１５０℃、
圧力４．９ａｔａの飽和蒸気７を発生させるものとすれ
ば、発生する飽和蒸気７はたった１９２ｔ／ｈであり、
残りの８０８ｔ／ｈ、実に８０．８％が利用されないま
ま注入井２ａ，２ｂへと循環する。
る地熱流体は、飽和蒸気７であるから、得られたものの
ほぼ全量がタービン８に回り、利用されずに注入井２ａ
，２ｂに循環する分はほとんどない。この関係は温度条
件によって様々であるが、典型的な例として、生産井３
ａ，３ｂから２４０℃の地熱流体を圧力３５ａｔａの状
態で１０００ｔ／ｈ得、フラッシャ６で温度１５０℃、
圧力４．９ａｔａの飽和蒸気７を発生させるものとすれ
ば、発生する飽和蒸気７はたった１９２ｔ／ｈであり、
残りの８０８ｔ／ｈ、実に８０．８％が利用されないま
ま注入井２ａ，２ｂへと循環する。
【００１８】また、高温岩体１での水の漏洩損失である
が、その量は高温岩体１内を流れる水の量に関係し、も
しそれが注入井２ａ，２ｂへ注入量に比例して注入量の
２０％だというような場合には、上記のように１０００
ｔ／ｈを得ようとするならば、注入井２ａ，２ｂへの注
水量は１２５０ｔ／ｈであり、補給水１５の量は２５０
ｔ／ｈにも上がる。
が、その量は高温岩体１内を流れる水の量に関係し、も
しそれが注入井２ａ，２ｂへ注入量に比例して注入量の
２０％だというような場合には、上記のように１０００
ｔ／ｈを得ようとするならば、注入井２ａ，２ｂへの注
水量は１２５０ｔ／ｈであり、補給水１５の量は２５０
ｔ／ｈにも上がる。
【００１９】一方、同一条件で比較すると、本発明では
１９２ｔ／ｈの飽和蒸気がそのまま生産井３ａ，３ｂか
ら得られるので、注入井２ａ，２ｂへの注水量は２４０
ｔ／ｈ、補給水１５の量は４８ｔ／ｈですむ。
１９２ｔ／ｈの飽和蒸気がそのまま生産井３ａ，３ｂか
ら得られるので、注入井２ａ，２ｂへの注水量は２４０
ｔ／ｈ、補給水１５の量は４８ｔ／ｈですむ。
【００２０】注水ポンプ５ａ，５ｂの所要動力は吐出量
にほぼ比例するから、蒸気の計算例であると１２５０対
２４０、すなわち５．２分の１に低減可能となる。また
、補給水１５の量は２５０対４８で、これまた５．２分
の１に低減可能となる。
にほぼ比例するから、蒸気の計算例であると１２５０対
２４０、すなわち５．２分の１に低減可能となる。また
、補給水１５の量は２５０対４８で、これまた５．２分
の１に低減可能となる。
【００２１】従来、生産井３ａ，３ｂから蒸気混じりの
状態で、熱水を抽出した実験例はあり、そのような状態
であれば蒸気の分だけ上述の低減可能の割合は減少する
が、それらの実験例では行き掛かり上蒸気混じりの状態
になったというだけで、本発明のように積極的に制御し
ているわけではない。図１、図２のものでは注入井２ａ
，２ｂ、生産井３ａ，３ｂとも２本づつの場合となっい
るが、何本づつでも良く同数でなくても良い。発電プラ
ントはフラッシュが１台のシングルフラッシュ方式の例
で説明したが、フラッシュが２台のダブルフラッシュ方
式の場合も同様である。
状態で、熱水を抽出した実験例はあり、そのような状態
であれば蒸気の分だけ上述の低減可能の割合は減少する
が、それらの実験例では行き掛かり上蒸気混じりの状態
になったというだけで、本発明のように積極的に制御し
ているわけではない。図１、図２のものでは注入井２ａ
，２ｂ、生産井３ａ，３ｂとも２本づつの場合となっい
るが、何本づつでも良く同数でなくても良い。発電プラ
ントはフラッシュが１台のシングルフラッシュ方式の例
で説明したが、フラッシュが２台のダブルフラッシュ方
式の場合も同様である。
【００２２】生産井３ａ，３ｂから出てくる地熱流体の
状態は、飽和蒸気でなく過熱蒸気であっても良い。また
、飽和蒸気を生産する坑井と過熱蒸気を生産する坑井と
が混在していても良く、場合によっては高温岩体１の熱
を効率よく抽出するために、故意にそのような運転状態
を作り出すことも考えられる。さらに、各注入井２ａ，
２ｂへの注水量の制御は、必ずしも注水弁２０ａ，２０
ｂの開度制御による必要はなく、注水ポンプの回転数制
御等を用いても良い。
状態は、飽和蒸気でなく過熱蒸気であっても良い。また
、飽和蒸気を生産する坑井と過熱蒸気を生産する坑井と
が混在していても良く、場合によっては高温岩体１の熱
を効率よく抽出するために、故意にそのような運転状態
を作り出すことも考えられる。さらに、各注入井２ａ，
２ｂへの注水量の制御は、必ずしも注水弁２０ａ，２０
ｂの開度制御による必要はなく、注水ポンプの回転数制
御等を用いても良い。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、各生産井出口からの抽
出量を制御することにより、熱水として循環させる方式
に比較して、高温岩体への注入量は大幅に減少される。 その結果注水ポンプの所要動力は低減され、また高温岩
体からの漏洩量、すなわち系統内への補給水も低減され
る。
出量を制御することにより、熱水として循環させる方式
に比較して、高温岩体への注入量は大幅に減少される。 その結果注水ポンプの所要動力は低減され、また高温岩
体からの漏洩量、すなわち系統内への補給水も低減され
る。
【００２４】この効果は、注水系統および補給水系統設
備の規模の低減という二次的な効果も生みだし、高温岩
体発電の建設可能地点の増加や、システムの経済性の向
上にも寄与する。
備の規模の低減という二次的な効果も生みだし、高温岩
体発電の建設可能地点の増加や、システムの経済性の向
上にも寄与する。
【図１】本発明を用いた高温岩体熱抽出装置の一実施例
を示すブロック図
を示すブロック図
【図２】従来の高温岩体熱抽出装置の一例を示すブロッ
ク図
ク図
１…高温岩体 ２…注入井
３…生産井 ４…亀裂 ５…注水ポンプ ６…フラッシャ ７
…飽和蒸気 ８…タービン ９…発電機 １０…復水器
１１…冷却水 １２…復水 １３…復水ポンプ １４…低温熱水 １５…補
給水 １６…補給水ポンプ １７…圧力温度検出器 １８…演算器 １９…制御
器 ２０，２１…調整弁
３…生産井 ４…亀裂 ５…注水ポンプ ６…フラッシャ ７
…飽和蒸気 ８…タービン ９…発電機 １０…復水器
１１…冷却水 １２…復水 １３…復水ポンプ １４…低温熱水 １５…補
給水 １６…補給水ポンプ １７…圧力温度検出器 １８…演算器 １９…制御
器 ２０，２１…調整弁
Claims (1)
- 【請求項１】地下の高温岩体に通じる複数の注入井、生
産井、および高温岩体内で坑井間を接続する亀裂からな
る人工地熱貯留層において、各生産井出口の地熱流体の
状態が過熱蒸気または飽和蒸気となるように、各注入井
への注水量および各生産井からの抽出量を制御すること
を特徴とする高温岩体熱抽出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54091A JPH04234576A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 高温岩体熱抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54091A JPH04234576A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 高温岩体熱抽出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04234576A true JPH04234576A (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=11476579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54091A Pending JPH04234576A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 高温岩体熱抽出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04234576A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005044352A1 (de) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Diehl Stiftung & Co.Kg | Verfahren zum Erzeugen eines HDR-Wärmetauschers |
| JP2007285199A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Toshiba Corp | 地熱発電装置および地熱発電監視制御装置ならびに地熱発電監視制御方法 |
| JP2008248837A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 地熱発電方法並びにシステム |
| JP5010754B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2012-08-29 | 三菱重工業株式会社 | 高温岩体発電システム |
| JP5989885B1 (ja) * | 2015-10-30 | 2016-09-07 | 市野 文明 | 地中熱交換システム及びその水路形成方法 |
| JP2017025730A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 株式会社大林組 | 地熱採取方法および地熱採取システム |
| JP2020176591A (ja) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 地熱発電プラントの坑井制御システム及びその坑井制御方法並びに坑井制御プログラム、地熱発電プラント |
| JP2022001764A (ja) * | 2017-05-26 | 2022-01-06 | ジャパン・ニュー・エナジー株式会社 | 地熱発電システム |
-
1991
- 1991-01-08 JP JP54091A patent/JPH04234576A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005044352A1 (de) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Diehl Stiftung & Co.Kg | Verfahren zum Erzeugen eines HDR-Wärmetauschers |
| DE102005044352B4 (de) * | 2005-09-16 | 2007-10-31 | Rudolf, Karl, Dipl.-Ing. | Verfahren zum Erzeugen eines Hot-Dry-Rock(HDR)-Wärmetauschers |
| JP2007285199A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Toshiba Corp | 地熱発電装置および地熱発電監視制御装置ならびに地熱発電監視制御方法 |
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| US8661818B2 (en) | 2009-02-23 | 2014-03-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Hot dry rock generation system |
| JP2017025730A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 株式会社大林組 | 地熱採取方法および地熱採取システム |
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| JP2022001764A (ja) * | 2017-05-26 | 2022-01-06 | ジャパン・ニュー・エナジー株式会社 | 地熱発電システム |
| JP2020176591A (ja) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 地熱発電プラントの坑井制御システム及びその坑井制御方法並びに坑井制御プログラム、地熱発電プラント |
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