PL70876Y1 - Urządzenie geotermalne z zastosowaniem szczelinowanego obszaru suchych i gorących skał - Google Patents

Description

PL 70 876 Y1 2 Opis wzoru Wzór uzytkowy odnosi sie do urzadzen wydobywajacych energie geotermalna z glebokich warstw geologicznych. WO96/23181 ujawnia zastosowanie opuszczonych morskich szybów naftowych do wyodrebnia- nia energii geotermalnej, która moze byc z kolei przeksztalcona w energie elektryczna i dostarczana do uzytkowników. W tym przypadku dwie studnie o glebokosci 3000 m wykorzystuje sie odpowiednio jako otwory zasilajacy i powrotny, dwie studzienki glebinowe sa wzajemnie polaczone na ich dolnym koncu petla wywiercona w przyblizeniu poziomo, dlugosc tej petli to 1000 m, a srednica 21,5 cm. Przez petle te cyrkuluje woda w ilosci 700 m 3 /h, jej temperatura na wlocie wynosi 20°C. Ta publikacja w uproszcze- niu zaklada, ze powraca woda o temperaturze 90°C i jest to temperatura dla warstwy lokalizacji pola- czenia petli, zatem moze dostarczyc 40 MW energii cieplnej. Zalozenie to uwaza sie za niewystarcza- jaco dokladne. Przy wykorzystaniu powyzej ujawnionego sposobu stwierdzono, ze temperatura wody powrotnej jest jedynie o kilka stopni wyzsza od wody zasilajacej, a dla dostarczenia 40 MW ciepla geo- termalnego petla ta musi byc 60 razy wieksza niz powyzej wymieniona dlugosc. W jednym aspekcie wzór uzytkowy dotyczy urzadzenia wydobywajacego energie geotermalna poprzez cyrkulacje plynu przez warstwe geologiczna, obejmujacego: ? co najmniej jedna rure zasilajaca, która moze przetransportowac plyn z powierzchni ziemi ku dolowi, w kierunku formacji geologicznej, co najmniej jedna rure powrotna transportujaca plyn grzewczy z formacji geologicznej na powierzchnie ziemi, a takze laczacy rure zasilajaca i rure powrotna uklad absorpcji ciepla, który obejmuje rozmieszczona w formacji geologicznej serie hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, przez które to powierzchnie wymiany ciepla cieplo przenosi sie z formacji geologicznej do plynu, przy czym urzadzenie obejmuje takze: ? wychodzaca z dna rury zasilajacej pierwsza rure dolna rozciagajaca sie od rury zasila- jacej; ? wychodzaca z dna rury powrotnej druga rure dolna rozciagajaca sie od rury powrotnej, która jest ponadto oddalona o odleglosc od rury dolnej w kierunkach poziomym i piono- wym (X, Y, Z), a wspomniane hydraulicznie równolegle lub prawie równolegle powierzch- nie wymiany ciepla sa polaczone plynowo z pierwsza i druga rura dolna. Rury sa korzystne w porównaniu do otworu wywierconego w ziemi ze wzgledu na którakolwiek z ponizszych zalet lub ich kombinacji: ? rury zapobiegaja przedostawaniu sie plynu ze skal do rury na kazdej glebokosci i rozcien- czaniu przeplywajacego w tych rurach plynu takiego jak woda, dzieki czemu rury przyczy- niaja sie do zapobiegania wymianie plynu i energii cieplnej poza spekanym obszarem; ? rury redukuja mozliwosc zatkania sie poprzez upadajace skaly, przez co przedluza sie zy- wotnosc urzadzenia; rury zwiekszaja zdolnosc urzadzenia do utrzymywania dzialania bez wzgledu na aktywnosc sejsmiczna; ? rury umozliwiaja stosowanie wyzszych cisnien, jednoczesnie zmniejszajac wycieki w kie- runku skaly innej niz w obszarze spekanym (szczelinowanym). Instalacja ta moze byc przystosowana do wymuszania cyrkulacji plynu takiego jak woda przez warstwe geologiczna co najmniej 700 m lub 1000, 3000, lub 4000 m ponizej powierzchni ziemi. Rura zasilajaca i/lub rura powrotna i/lub pierwsza i/lub druga rura dolna sa wykonane z aluminium lub stopu aluminium takiego jak aluminium morskie, odpornego na dzialanie plynu zawierajacego sól, jak slona woda. Rury zasilajaca i powrotna sa korzystnie rurami teleskopowymi. Opcjonalnie pierwsza i/lub druga rura dolna moze byc rura teleskopowa. Rury moga byc pozycjonowane w wywierconych otworach. W drugim aspekcie wzór uzytkowy odnosi sie do przygotowania urzadzenia do wytwarzania ener- gii geotermalnej, które jest przystosowane do wywolywania cyrkulacji plynu takiego jak woda przez for- macje geologiczne co najmniej 700 m lub 1000, 3000, lub 4000 m ponizej powierzchni ziemi, obejmu- jacego co najmniej jeden otwór zasilajacy, prowadzacy z powierzchni do tej formacji geologicznej, co najmniej jeden otwór powrotny do transportu plynu grzewczego z tej formacji na powierzchnie ziemi, a takze uklad absorbcji ciepla laczacy otwór zasilajacy i otwór powrotny, przy czym uklad absorpcji cie- pla obejmuje serie hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla usytuowanych w formacji geologicznej, przez które cieplo przechodzi z wymienionej formacji geologicz- nej do wymienionego plynu takiego jak woda. PL 70 876 Y1 3 Takie urzadzenia geotermalne, które wytwarzaja pekniecia w skale w celu uzyskania dostepu do podziemnego zródla ciepla, moga zwykle wywolywac trzesienia ziemi, a przyklady wykonania tego wzoru uzytkowego sa zaprojektowane tak, by ograniczyc ryzyko wystapienia trzesienia ziemi. Ponadto wedlug tego wzoru uzytkowego urzadzenie geotermiczne wedlug przykladu wykonania ogranicza ry- zyko braku lacznosci hydraulicznej pomiedzy otworami zasilajacym i powrotnym spowodowanego przez mase goracej skaly. Wzór uzytkowy obejmuje spekana (szczelinowana) warstwe geologiczna z urzadzeniem do wy- dobywania energii geotermalnej przystosowanym do cyrkulacji plynu takiego jak woda poprzez spekana warstwe geologiczna co najmniej 700 m lub 1000, 3000, lub 4000 m ponizej powierzchni ziemi. Urzadzenie to obejmuje: ? co najmniej jeden otwór lub rure zasilajaca prowadzaca od powierzchni ziemi do wymienionej formacji geologicznej, pierwsza rure lub otwór rozciagajace sie od dna otworu zasilajacego pod pewnym katem w stosunku do wywierconego otworu lub rury zasilajacej, ewentualnie zasadniczo poziomo; ? co najmniej jedna rure lub otwór powrotny, stosowane do transportowania plynu grzewczego takiego jak woda z formacji geologicznej na powierzchnie, przy czym otwór lub rura powrotna moga ewentualnie byc plytsze niz otwór lub rura zasilajace; ? drugi otwór rozciagajacy sie od dna otworu powrotnego, która jest pod pewnym katem w sto- sunku do wywierconego otworu zasilajacego, ewentualnie w przyblizeniu poziomo, ponadto w kierunku poziomym i pionowym oddalona na pewna odleglosc od pierwszego otworu; ? a takze w formacji geologicznej pomiedzy pierwszym a drugim otworem obszary spekane, stanowiace serie hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, umozliwiajacych przenoszenie ciepla ze spekanej formacji geologicznej do plynu ta- kiego jak woda, pomiedzy otworem zasilajacym a otworem powrotnym. Wzór uzytkowy nadaje sie na przyklad do wytwarzania energii geotermalnej z formacji suchej i goracej skaly (ang. hot dry rock HDR). Aby zrównowazyc niska przewodnosc cieplna takiej formacji, wzór uzytkowy wydobywa energie cieplna poprzez bardzo duza powierzchnie wymiany ciepla, która jest zapewniona w formacji geologicznej i dotyczy szeregu wielu hydraulicznie równoleglych lub prawie rów- noleglych powierzchni wymiany ciepla. Zgodnie z przykladami wykonania wzoru uzytkowego taka bardzo duza powierzchnia wymiany ciepla to obszar spekania, znajdujacymi sie pod katem, korzystnie poziomymi sekcjami otworów lub rur zasilajacych i powrotnych, które sa oddzielone od siebie okreslona odlegloscia w kierunku poziomym i pionowym, np. 200 do 1000 m lub 250 do 800 m, lub 300 do 750 m. Obszarem pekniec moga byc napuchniete pekniecia juz istniejace, np. obszar pekniec obejmuje skale po eksplozji pomiedzy znajdu- jacymi sie pod katem, np. poziomo pierwszym lub drugim otworem lub rura, albo pekniecia pomiedzy znajdujacymi sie pod katem lub poziomymi sekcjami otworów lub rur zasilajacych i powrotnych, które sa oddzielone od siebie o okreslona odleglosc w kierunku poziomym i pionowym, np. 200 do 1000 m, lub 250 do 800 m, lub 300 do 750 m. Instalacja ta jest przystosowana do chlodzenia i ogrzewania i/lub wykorzystania sily cisnienia hy- draulicznego na skale, przy czym ostatni sposób jest preferowany dla szczelinowania. Aby uniknac nie- przewidzianych stanów przeplywu plynu cyrkulacyjnego wywolanego róznica w oporze hydraulicznym pomiedzy hydraulicznie równoleglymi powierzchniami wymiany ciepla, obszar pekniec tego wzoru uzyt- kowego obejmuje hydraulicznie równolegle powierzchnie wymiany ciepla. Ponadto mozna, ustawiajac przeplywomierz, okreslic opór przeplywu w peknieciach, które przecinaja sie na róznych odcinkach rur lub otworów. W przykladzie wykonania urzadzenia geotermalnego wedlug wzoru uzytkowego, duza ilosc go- racej skaly znajduje sie w poblizu powierzchni wymiany ciepla. Np. wedlug przykladu wykonania tego wzoru uzytkowego dla urzadzenia geotermalnego zaprojektowanego, by ogrzac plyn taki jak woda i wy- tworzyc ciepla wode, dla kazdego kW energii cieplnej, który ma dostarczyc to urzadzenie, korzystnie ma ono co najmniej 20 000 m 3 skaly zlokalizowanej w odleglosci do 10 m na kazda powierzchnie wy- miany ciepla. Zatem w jednym z aspektów tego wzoru uzytkowego dostarcza sie urzadzenie do wydobywania energii geotermalnej, jak okreslono w powyzszym wstepie, charakteryzujace sie tym, ze posiada moc nominalna w MW okreslona jako cieplo absorbowane ze spekanej formacji przez te konstrukcje na se- kunde, dalej scharakteryzowane tym, ze wiele hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych po- wierzchni wymiany ciepla obejmuje co najmniej jeden wywiercony absorbujacy cieplo otwór lub rure PL 70 876 Y1 4 i ponadto charakteryzuje sie tym, ze objetosc skal tej formacji wynosi co najmniej ok. 15 000 000 m 3 , a korzystniej 20 000 000 m 3 , mnozone przez te moc nominalna. Liczby te okreslaja znacznie wieksza mase skaly niz którekolwiek rozwazone w stanie techniki urzadzenie o ekonomiczne uzasadnionej wydajnosci. Twórcy tego wynalazku stwierdzili, ze najskuteczniejszym sposobem ekstrakcji ciepla ze skal o wystarczajaco duzej objetosci jest zapewnienie urzadzenia posiadajacego na glebokosci goracej skaly serie hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla. Okreslenie „hydraulicznie równolegle” oznacza, ze równolegle istnieje przeplyw plynu, choc geometria tych po- wierzchni niekoniecznie jest równolegla matematycznie. Ten wzór uzytkowy czesciowo oparty jest na ustaleniu, ze skala w odleglosci dziesiatków metrów od powierzchni wymiany ciepla nie bedzie miec duzego wkladu ciepla ze wzgledu na niska przewodnosc cieplna skaly. A zatem z punktu widzenia wymiany ciepla, duza liczba stosunkowo blisko rozstawionych hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla jest skuteczniejsza. Zgodnie z przekladem wykonania tego wzoru uzytkowego, glebokosc otworu lub rury zasilajacej i otworu lub rury powrotnej plynu zwykle przekracza 3 km, korzystnie przekracza 5 km, a najkorzystniej przekracza 6 km. Ponadto, zgodnie z przykladem wykonania wzoru uzytkowego, na tej glebokosci su- chej skaly umieszcza sie wiele prawie równoleglych lub hydraulicznie równoleglych powierzchni wy- miany ciepla, w celu zapewnienia wystarczajacej objetosci goracej skaly, aby dostarczyc potrzebnej ilosci ciepla przez wymagany okres zywotnosci urzadzenia. Zatem, zgodnie z drugim aspektem, wzór uzytkowy zapewnia urzadzenie do wydobywania ener- gii geotermalnej, które przez cyrkulacje plynu takiego jak woda przechodzi przez warstwe geologiczna ponizej gruntu co najmniej 700 m, lub powyzej 1000 m, 3000 m, 4000 m ponizej powierzchni ziemi, zawierajaca warstwe wspomnianego powyzej obszaru spekanego. Minimalny zakres glebokosci okresla nastepujacy fakt: wzór uzytkowy jest oparty na serii hydraulicznie równoleglych lub zblizonych do pio- nowych pekniec z zastosowaniem technologii hydraulicznej. Szczelinowanie wykonane metoda hydrauliczna jest rozmieszczone prostopadle do kierunku naprezen minimalnych. Zgodnie z doswiadczeniem na glebokosci mniejszej niz okolo 600 do 700 m pojawia sie poziome szczeliny (pekniecia), poniewaz nadmierne obciazenie ziemi dla miejsca na tej glebokosci zapewnia minimalne naprezenie glówne. W tych stosunkowo plytkich warunkach szczelina (pekniecie) moze maksymalnie ciagnac sie wzdluz plaszczyzny poziomej, poniewaz skale w tym kie- runku latwiej rozdzielic niz w jakimkolwiek innym. Wraz ze wzrostem glebokosci przekraczajacej 700 m, naprezenie przeciazenia staje sie naprezeniem dominujacym. Jako ze pekniecia uformowane metoda hydrauliczna ciagna sie w kierunku prostopadlym do kierunku naprezen minimalnych, peknie- cie generowane na glebokosci wiekszej niz 700 m ma tendencje do orientacji w kierunku pionowym. Wedlug innego aspektu wzoru uzytkowego wyzej opisany typ urzadzenia do wydobywania energii geotermalnej charakteryzuje sie tym, ze wspomniany uklad absorpcji ciepla zawiera wiele hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, w równoleglym przeplywie z sekcji katowej lub poziomej otworu lub rury zasilajacej do sekcji katowej lub poziomej otworu lub rury powrot- nej, przy czym znajduja sie one gleboko. Jako ze temperatura skaly wraz ze wzrostem glebokosci wzrasta, plyn przeplywajacy hydraulicz- nie równolegle lub prawie równolegle na powierzchniach wymiany ciepla na maksymalnej glebokosci pozwala na wzrost maksymalnej temperatury z zastosowaniem plynu wydobywajacego cieplo z goracej skaly, takiego jak woda, tak ze cieplo jest odbierane w maksymalnym stopniu. Korzystnie, odleglosc pomiedzy zapewniajacymi hydraulicznie równolegly przeplyw sasiednimi warstwami przenoszacymi cieplo wynosi ok. 15 m, np. 5 do 25 m, a najlepiej 10 m. Z drugiej strony odstep ten powinien byc mniejszy niz ok. 50 m, aby ograniczyc fizyczny zasieg tego urzadzenia. Urza- dzenie wedlug tego wzoru uzytkowego moze posiadac tylko pojedynczy otwór lub rure zasilajaca oraz pojedynczy otwór lub rure powrotna. Jednakze urzadzenie moze miec rozmieszczone wiele otworów lub rur zasilajacych, które najkorzystniej rozstawione sa równomiernie wokól obwodu wspólnego otworu lub rury powrotnej. Np. w jednym konkretnym przykladzie wykonania trzy otwory lub rury zasilajace moga byc rozmieszczone wokól pojedynczego otworu lub rury powrotnej. Nalezaloby zaznaczyc, ze otwór lub rura powrotna moze byc otworem lub rura pojedynczego odwiertu, lub tez rozmieszczonym blisko siebie klastrem otworów lub klastrem rur o stosunkowo malej srednicy, które wykazuja zasadniczo te sama strate ciepla i cisnienia, co pojedynczy otwór o dosc duzej srednicy, badz pojedyncza rura o dosc duzej srednicy. PL 70 876 Y1 5 Korzystnie górne konce otworu lub rury zasilajacej oraz otworu lub rury powrotnej moga byc umieszczone blisko siebie, alternatywnie otwory odchyla sie do dolu, aby wprowadzic duzy odstep po- miedzy koncami otworu lub rury zasilajacej i otworu lub rury powrotnej. Korzystnie odstep wynosi okolo 500 do 1000 m. Taka konstrukcja urzadzenia pozwala, by mialo ono zwarta konstrukcje na powierzchni, ale jednoczesnie umozliwia, by powierzchnia wymiany ciepla miala wymagalny wymiar glebokosci. Nawiercane otwory lub rury rozciagaja sie prostopadle w formacji geologicznej. Warstwy twar- dych skal w formacjach geologicznych pozwalaja na odchylone otwory lub rury w stosunku do kierunku wiercenia. Korzystnie odchylenie rozpoczyna sie co najmniej 100 m, korzystnie 500 m nad oczekiwana glebokoscia (w polowie) poziomego odcinka otworu dolnego lub rury dolnej, a rzeczywisty punkt wyjscia jest technicznie osiagalny i w lokalnych warunkach geologicznych okreslany przez kumulatywny kat stosowanej technologii wiercenia. Ostatecznie zastosowany jako otwór lub rura zasilajaca, rozciaga sie prostopadle na np. dalsze 500 do 2000 m. Ogólnie mówiac, na glebokosci kilku kilometrów, gdzie znaj- duje sie wiekszosc warstw HDR, pekniecia ciagna sie w kierunku plaszczyzn zorientowanych i sa wyrównane w plaszczyznie w zasadzie prostopadlej. Niektóre takie formacje geologiczne juz zostaly zbadane w takim stopniu, ze znany jest kierunek kompasu prostopadlej plaszczyzny, wzdluz której pek- niecie formacji jest najbardziej prawdopodobne. Jesli kierunek kompasu jest nieznany lub ma stanowic dodatkowy pomiar, wtedy pobierane sa próbki rdzenia wewnetrznego do orientacji kompasu z co naj- mniej jednego dna pionowego otworu (która moze byc otworem lub rura zasilajaca, moze byc tez otwo- rem lub rura powrotna). Dla orientacji czastek i spowodowanych naprezen skorupy ziemskiej mozna analizowac rdzen wewnetrzny oraz wolna po nim przestrzen i w polaczeniu z dostepnymi danymi geo- fizycznymi przeprowadzic analize, mogaca dostarczyc kierunek plaszczyzny, wzdluz której najbardziej prawdopodobnie moga wystapic najwieksze pekniecia pionowe. W celu okreslenia kierunku plaszczy- zny pekniecia, mozna tez zastosowac inne schematy zastepcze, jak geofizyczny zakres pomiarowy, zamontowanie swiatlowodu do pomiaru odksztalcenia oslony lub rury, sprzet do próby szczelnosci ci- snieniowej lub sprzet do utworzenia pekniecia testowego, a takze sprzet stosowany do okreslania kie- runku na podstawie wtryskiwanych znaczników radioaktywnych. W odniesieniu do kierunku kompasu najbardziej prawdopodobnej plaszczyzny pekniecia dla for- macji, jeden lub wiecej dodatkowych otworów lub rur jest rozmieszczonych w kierunku ogólnie prostopa- dlym do kierunku kompasu takich plaszczyzn. Chociaz preferowane jest osiagniecie ustawienia piono- wego pomiedzy pierwszym i drugim otworem lub rura znajdujacymi sie pod katem lub zasadniczo poziomo a plaszczyzna pekniecia, bezwzgledna pozycja pionowa nie jest kluczowa. Pierwszy i drugi otwór lub rura znajdujace sie pod katem lub zasadniczo poziomo moze przecinac sie pod okreslonym katem z oczekiwana plaszczyzna pekniec, o odchyleniu od pionowej osi do ok. 45 stopni. Okreslenie „w przyblizeniu pionowe” ma obejmowac takie warianty. Odchylenie od pionowej linii pekniecia moze znajdowac sie w przedziale od malego jak 0 stopni do duzego, jak 60 stopni, 30 do ok. 45 stopni. Do- kladne rozmieszczenie otworów lub rur jest kompromisem okreslonym przez gradient temperatury oraz koszty wiercenia i rur. Generalnie, ze wzgledu na to, ze korzystnie w formacji HDR, gdzie pierwszy i drugi otwór lub rura znajduja sie pod katem lub zasadniczo poziomo i gdzie w obszarze szczelinowania (spe- kania) wystepuje temperatura co najmniej ok. 125°C dla kontaktu z plynem cyrkulacyjnym podczas pracy, liczba dodatkowych odwiertów lub zamontowana ilosc rur bedzie funkcja gradientu temperatury formacji. Minimalna odleglosc na jaka rozciagaja sie pierwszy i drugi otwór znajdujace sie pod katem lub zasadni- czo poziomo w formacji HDR, musi byc wystarczajaca, aby pomiescic liczne hydraulicznie równolegle powierzchnie wymiany ciepla, które beda formowac sie wzdluz pierwszego i drugiego nachylonego lub zasadniczo poziomego otworu albo rury. Ta minimalna odleglosc jest funkcja ilosci wymaganych po- wierzchni wymiany ciepla pomnozona przez odstep pomiedzy powierzchniami wymiany ciepla. Uszczelnienie mozna usytuowac w jednej lub wielu czesciach pierwszego lub drugiego otworu lub rury dolnej, które przecinaja sie z powierzchniami wymiany ciepla. Jesli opór przeplywu powierzchni wymiany ciepla jest mniejszy niz w innych powierzchniach wymiany ciepla, uszczelnienia te sa roz- mieszczone tworzac szczelne zamkniecie. Rura zasilajaca i/lub rura powrotna moze byc wykonana z odpornego na dzialanie plynu zawierajacego sól, jak slona woda, aluminium lub stopu aluminium, jak stop aluminium morskiego. Aby rury znajdowaly sie we wlasciwym polozeniu, mozna korzystac z nawierconych otworów, które moga pomiescic rury. Ze wzgledu na którakolwiek z ponizszych zalet lub ich kombinacji, korzystne jest stosowanie rur w porównaniu ze stosowaniem wylacznie otworów nawierconych w warstwie ziemi: ? rury zapobiegaja przedostawaniu sie plynu ze skaly do rury na dowolnej glebokosci, a tym samym rozcienczaniu przeplywajacego w tych rurach plynu takiego jak woda, dzieki czemu PL 70 876 Y1 6 rura przyczynia sie do zapobiegania wymianie plynu i energii cieplnej poza obszarem spe- kania; ? w przypadku stosowania rur istnieje mniejsze prawdopodobienstwo wycieku plynu do ota- czajacej skaly w porównaniu do zwyklych wierconych otworów; ? rury redukuja mozliwosc zatykania sie rury przez upadek skaly, przez co przedluza sie zy- wotnosc urzadzenia; ? rurociag zwieksza zdolnosc urzadzenia do podtrzymywania dzialania bez wzgledu na aktyw- nosc sejsmiczna; ? rury pozwalaja na stosowanie wyzszych cisnien przy zmniejszeniu wycieku do skaly poza strefa spekania (szczelinowania). W urzadzeniu podczas pracy plyn przeplywa w pierwszej i drugiej sekcji dolnej, np. rury moga znajdowac sie w tym samym kierunku bezwzglednym. Oznacza to na przyklad, ze w jednej dolnej sekcji lub w rurze przeplyw jest zorientowany w kierunku konca sekcji lub rury, zas w drugiej dolnej sekcji lub rurze plyn odplywa od konca tego odcinka lub rury. Obieg hydrauliczny kazdej hydraulicznie równoleglej lub prawie równoleglej powierzchni wymiany ciepla obejmuje dlugosc odcinka otworu lub rury zasilajacej i odpowiadajaca dlugosc powierzchni i od- cinka otworu lub rury powrotnej. Jesli powierzchnia jest wybrana tak, ze znajduje sie blizej otworu lub rury powrotnej, wtedy dlugosc otworu lub rury powrotnej zmniejsza sie, ale dlugosc otworu lub rury zasilajacej zwieksza sie o ta sama ilosc. Zatem wszystkie obiegi hydrauliczne dla hydraulicznie równo- leglych i prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla sa takie same. Pozwala to na rozproszenie przeplywu na hydraulicznie równoleglych i prawie równoleglych powierzchniach. Instalacja moze obejmowac sprzet do tworzenia obszaru pekniec w masie skalnej: ? uszczelnienie stosowane do zapewnienia rozdzielenia uszczelniajacego czesci pierwszego i drugiego otworu lub rury; ? srodków do zwiekszania cisnienia w uszczelnionej sekcji, które obejmuja pompy do pompo- wania plynu w uszczelnionej sekcji az do osiagniecia cisnienia otwarcia lub rozerwania i pod- dania sie skaly; srodków do wstrzykiwania wraz z plynem proppantu (podsadzki) w celu utrzymywania otwarcia uformowanych pekniec po zredukowaniu cisnienia; ? srodków do obnizania cisnienia w zamknietej uszczelnionej sekcji poprzez umozliwienie wy- plywania plynu. Calkowita dlugosc pozioma pierwszego i drugiego otworu lub rur jest taka, ze obszar pekniec tworzy przestrzen wymiany ciepla co najmniej 15 000 000 m 3 spekanej masy skalnej. Dla lepszego zrozumienia wzoru uzytkowego zostanie teraz opisany wzór uzytkowy w odniesie- niu do przykladów wykonania pokazanych na rysunku, gdzie: Fig. 1 to schematyczny widok z boku urzadzenia geotermalnego wedlug przykladu wykonania wzoru uzytkowego, Fig. 2 to schematyczny widok z góry formacji geologicznej z powierzchnia wymiany ciepla w urza- dzeniu z figury 1. Wzór uzytkowy zostanie opisany w odniesieniu do konkretnych przykladów wykonania oraz od- niesien do pewnych zalaczonych figur, lecz nie jest ograniczony do tego wzoru uzytkowego, zas wzór uzytkowy ograniczony jest jedynie przez zastrzezenia ochronne. Opisywane figury sa jedynie schema- tyczne i nieograniczajace. Na figurach wymiary niektórych elementów moga byc przesadzone, naryso- wane bez skalowania, w celu ilustracji. Jesli w tym opisie i zastrzezeniach ochronnych zastosowano termin „obejmujacy”, nie wyklucza on innych niewymienionych elementów czy etapów. Jesli przy rze- czowniku dotyczacym liczby pojedynczej uzyto zaimka nieokreslonego lub okreslonego, np. „jeden” lub „jedna szt.” i „ten”, wtedy poza niektórymi szczególnymi przypadkami, rozumie sie równiez liczbe mnoga tego rzeczownika, chyba ze wyraznie stwierdzono inaczej. Ponadto wystepujace w tym opisie i zastrzezeniach ochronnych pojecia „pierwszy”, „drugi”, „trzeci” itd. uzywane sa do rozróznienia pomiedzy podobnymi elementami i niekoniecznie opisuja kolej- nosc wedlug porzadku czy wedlug kolejnosci chronologicznej. Nalezy rozumiec, ze w odpowiednich warunkach uzyte w ten sposób okreslenia moga byc w odpowiednich przypadkach stosowane zamien- nie, a opisywane tutaj przyklady wykonania tego wzoru uzytkowego moga takze byc stosowane w innej kolejnosci niz opisywane czy zilustrowane. Figury 1 i 2 sa schematami przedstawiajacymi elementy na róznych glebokosciach, tak jakby skaly miedzy nimi byly przezroczyste. PL 70 876 Y1 7 Urzadzenia geotermalne pokazane na figurach 1 i 2 posiadaja serie hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla 10, usytuowanych w formacji geologicznej ponizej powierzchni ziemi. Powierzchnie wymiany ciepla usytuowane sa pomiedzy poziomymi odcinkami lub rurami 6 i 8, które sa opisane jako pierwszy i drugi poziomy odcinek dolny otworu zasilajacego i otworu lub rury powrotnej 2, 4, odpowiednio, przy czym, gdzie poziomy dolny odcinek otworu lub rury 6 i 8 otworu zasilajacego oraz otworu lub rury powrotnej 2 i 4, sa oddzielone od siebie pewna odlegloscia w kierunku poziomym („X” i „Z”) oraz pionowym („Y”), jak 200 do 1000 m, lub 250 do 800 m, lub 300 do 750 m. Zatem powierzchnie wymiany ciepla 10 to struktura rozciagajaca sie wzdluz wszystkich trzech kierunków ortogonalnych X, Y, Z. Powierzchnie 10 wymiany ciepla sa pokazane schematycznie jako równolegle plaskie plyty, jednakze w praktyce dokladny ksztalt tych powierzchni bedzie okreslony po- przez sposób spekania skaly. Wybór obszaru pekania (szczelinowania) zapewnia równolegla droge przeplywu, która poprawia przenikanie ciepla. Urzadzenie to obejmuje otwór lub rure zasilajaca 2 o srednicy wewnetrznej co najmniej 15,0 cm, na przyklad 15,0 cm lub 19,0 cm, lub 21,2 cm, lub 31,3 cm, która rozciaga sie od glowicy wtryskowej 16, oraz otwór lub rure powrotna 4 o srednicy wewnetrznej 15,0 cm, np. 15,0 cm lub 19,0 cm, lub 21,2 cm, lub 31,3 cm, która rozciaga sie od glowicy produkcyjnej studzienki 18. Glebokosc otworu lub rury zasila- jacej 2 jest wieksza od glebokosci otworu lub rury powrotnej 4, np. o okreslona odleglosc np. 250 m, np. 250 do 500 m. Jednakze otwór lub rura powrotna tez moga byc glebsze niz otwór lub rura zasilajaca. Zasadniczo pozioma dolna sekcja lub rura 6, 8 jest odpowiednio uformowana na spodzie otworu lub rury zasilajacej i powrotnej 2, 4, odpowiednio. Dolne odcinki 6, 8 otworu lub rury zasilajacej i powrotnej 2, 4 sa wzajemnie polaczone seria hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla 10, których odleglosci sa okreslone metoda zamykania szczelin skaly. Korzystnie obszar spekania zapewnia komunikacje przeplywowa pomiedzy otworami lub rurami zasilajacymi i powrotnymi. Jak poka- zuje fig. 2, glowice 16, 18 sa usytuowane ukosnie w poprzek obszaru pekniec hydraulicznie równoleglej powierzchni wymiany ciepla 10. Nawiercone otwory lub rury 2, 4 sa wiercone zasadniczo pionowo w formacji geologicznej, a po- nadto korzystnie napotykaja pozadane formacje twardych skal, które umozliwiaja bezpieczne formowa- nie odchylen od osi prostopadlych do dolnych odcinków lub rur, najlepiej na 100 m, a korzystniej na 500 m powyzej oczekiwanej glebokosci pól-poziomych dolnych odcinków: rzeczywisty punkt poczat- kowy odchylenia jest okreslany przez technicznie osiagalny kumulatywny kat wiercenia stosowany w lo- kalnych warunkach geologicznych. Ostatecznie otwór lub rura uzywane jako zasilajace rozciaga sie prostopadle o dodatkowa odleglosc D, taka jak 200 do 1500 m, lub 250 do 2000 m, lub 300 do 3000 m, w zaleznosci od objetosci skaly potrzebnej do osiagniecia spodziewanej mocy nominalnej. Ogólnie mó- wiac, na glebokosci kilku kilometrów, gdzie znajduje sie wiekszosc warstw HDR, plaszczyzny pekniec w formacji rozciagaja sie w orientacji kierunkowej i sa wyrównane w plaszczyznie w zasadzie prostopa- dlej. Chociaz niektóre takie formacje geologiczne juz zostaly zbadane w stopniu, w którym znany jest kierunek kompasu plaszczyzny pionowej, wzdluz której pekniecie formacji jest najbardziej prawdopo- dobne, jesli taki kierunek jest nieznany, lub jako pomiar dodatkowy, z dna co najmniej jednego piono- wego otworu lub rury zgodnie z orientacja kompasu pobierana jest próbka rdzenia wewnetrznego, a rdzen i przestrzen po rdzeniu bada sie na orientacje czastek i naprezenia tektoniczne oraz, co w po- laczeniu z dostepnymi danymi geofizycznymi dostepnymi dla formacji, pozwala okreslic kierunek plasz- czyzny, wzdluz której najbardziej prawdopodobnie moga wystapic najwieksze pekniecia pionowe. W celu okreslenia kierunku plaszczyzny pekniecia mozna tez stosowac alternatywne srodki, logi geofi- zyczne, zamontowanie swiatlowodu do pomiaru odksztalcenia oslony, srodki do próby szczelnosci ci- snieniowej lub srodki do wytwarzania pekniec testowych, których kierunek mozna okreslic poprzez wtry- skiwanie znaczników radioaktywnych. W odniesieniu do formacji, gdzie najprawdopodobniej powstana pekniecia w kierunku plaszczy- zny kompasu, jeden lub wiecej dodatkowych otworów lub rur jest rozmieszczonych w kierunku ogólnie prostopadlym do kierunku kompasu takich plaszczyzn. Chociaz preferowane jest osiagniecie ustawienia prostopadlego pomiedzy odchylonym nawierconym otworem lub rura a oczekiwana plaszczyzna pek- niec, to bezwzgledna prostopadlosc nie jest kluczowa. Odchylony otwór lub rura moze przecinac sie z oczekiwana powierzchnia pekniec pod katem odbiegajacym od osi prostopadlej do ok. 45 stopni. Okreslenie „w przyblizeniu prostopadle” ma obejmowac takie odchylenie. Minimalna odleglosc odchy- lonych pierwszego i drugiego odcinka dolnego lub rury 6, 8, rozciagajacych sie przez warstwe HDR, powinna wystarczyc, aby pomiescic wiele prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, które na- stepnie beda ksztaltowac sie wzdluz pierwszego i drugiego odcinka dolnego lub rury 6, 8. Minimalna PL 70 876 Y1 8 odleglosc jest funkcja ilosci wymaganych powierzchni wymiany ciepla pomnozonej przez odstep pomie- dzy powierzchniami wymiany ciepla. Pracujace urzadzenie jest dostosowane do zapewnienia w tym samym kierunku bezwzglednym przeplywu cieczy w pierwszym i drugim dolnym odcinku lub rurze 6, 8. Oznacza to, ze na przyklad w dol- nym odcinku lub rurze 8 przeplyw skierowany jest w kierunku konca tego odcinka lub rury, a w dolnym odcinku lub rurze 6, plyn plynie od konca tego odcinka lub rury, jak pokazano na fig. 1. Kazdy obieg hydrauliczny, dla hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni przenoszacych cie- plo 10, obejmuje dlugosc odcinka nawierconego otworu lub rury 2 oraz wzgledna dlugosc powierzchni 10 i odcinka nawierconego otworu lub rury 4. Jesli powierzchnia 10 zostanie wybrany blizej nawierconego otworu lub rury 4, wtedy zmniejsza sie dlugosc nawierconego otworu lub rury 4, lecz dlugosc nawierco- nego otworu lub rury 2 zwieksza sie o jednakowa ilosc. Zatem wszystkie hydraulicznie równolegle lub prawie równolegle powierzchnie wymiany ciepla 10 maja takie same obwody hydrauliczne. Pozwala to na rozproszenie w sposób kontrolowany przeplywu dla hydraulicznie równoleglych lub prawie równole- glych powierzchni wymiany ciepla 10. Górna czesc otworu zasilajacego i otworu powrotnego moze byc wyposazona w jedna lub wiecej zaslepionych oslon do uszczelnienia otworu od warstwy wody gruntowej w otoczeniu tego obszaru. Korzystnie zapewnia sie rury zasilajace i powrotne 2, 4, których sciany uszczelnia te rury wzgledem warstwy wody gruntowej w otoczeniu tego obszaru. Wybór glebokosci, wielkosci i wytrzymalosci odcin- ków oslony lub rury nalezy przeprowadzac zgodnie z lokalnymi warunkami geologicznymi, integralno- scia otworów i przepisami prawa. Kazdy otwór lub rura moze posiadac jedna lub wiecej sekcji o róznych srednicach. W szczególnosci rura moze byc teleskopowa. Wszystkie sekcje, poza ostatnia, maja zasle- pione oslony i cementowanie, aby zapewnic stabilny nawiercony otwór odpowiednio uszczelniony od otaczajacej formacji. Kazda sekcja lub sekcje moga miec oslone. Przy zastosowaniu rur, rury, poza ostatnia rura, zapewniaja stabilny kanal, który jest odpowiednio uszczelniony wzgledem otaczajacej for- macji. Ponadto rury te moga byc teleskopowe, przy czym srednica ciaglego rurociagu lub sekcji stop- niowo sie zmniejsza. W ten sposób przy wyborze srednicy nawierconego otworu lub rury innej sekcji, nalezy rozwazyc najmniejsza srednice wewnetrzna ostatniej sekcji lub rury. Dlugosc kazdej sekcji lub rury jest okreslona zakresem glebokosci, który moze byc wywiercony sposobem, który uwzglednia lo- kalne warunki geologiczne, integralnosc wierconego otworu lub rurociagu oraz jest zgodny z przepisami prawa i przyjazny dla srodowiska. Na powierzchni ziemi otwory lub rury zasilajace 2, 4 lacza sie poprzez linie 12 z jedna strona obudowy 14 posiadajaca osobny wymiennik ciepla. Pompa produkcyjna, taka jak pompa elektryczna zanurzeniowa lub pompa liniowa prosta, zainstalowana jest w pionowej czesci otworu lub rury zasilaja- cej 4. Pomocnicza pompa cyrkulacyjna moze byc usytuowana (nie jest pokazana) pomiedzy osobnym wymiennikiem ciepla a glowica 16 otworu lub rury zasilajacej. Korzystnie druga strona osobnego wymiennika ciepla jest przystosowana do komunikacji plynów z róznymi urzadzeniami termicznymi, takimi jak grzejniki, podgrzewacze goracego powietrza i zbiorniki goracej wody, lokalne systemy grzewcze i/lub systemy generowania energii elektrycznej. Zaleta tego wzoru uzytkowego jest urzadzenie geotermiczne z seria hydraulicznie równoleglych lub prawie równo- leglych powierzchni wymiany ciepla, które usytuowane sa pod ziemia w formacji geologicznej, np. do glebokosci 6 km. Urzadzenie to jest zaprojektowane tak, by zmniejszac ryzyko wystapienia trzesienia ziemi. Urzadzenie ma wywiercone w glab poziome dolne sekcje otworu lub dolnej rury. Zapewnia sie narzedzia geofizyczne, do wyznaczenia ksztaltu sekcji poziomej, lokalizowania wszystkich juz istnie- jacych pekniec oraz okreslenia wytrzymalosci formacji. Urzadzenie posiada srodki do pomiaru napre- zen w celu okreslenia parametrów roboczych dla urzadzenia wielostopniowego, co polepsza sztucznie wytworzone szczeliny, a takze urzadzenie jest dostosowane do zapewnienia cisnienia otwierajacego lub cisnienia szczelinowania i cisnienia formowania. Ponadto przystosowane jest do dostarczania ilosci plynu i proppantu potrzebnych do przepompowania do otwarcia lub uformowania szczelin i utrzymy- wania ich w stanie otwartym. Czesc dolnej poziomej sekcji lub rury moze byc uszczelniona np. poprzez cementowanie, a ponadto urzadzenie moze byc przystosowane do zwiekszania cisnienia w uszczel- nionej sekcji lub rurze, a takze do dostarczania pompa plynu takiego jak woda do uszczelnionej sekcji lub rury, az do osiagniecia cisnienia otwarcia lub pekania do poddania sie skaly. Urzadzenie dostoso- wane jest tez do wstrzykiwania razem z plynem proppantu, takiego jak klasyfikowany piasek lub sztuczny material ceramiczny, ulatwiajacego, gdy cisnienie spadnie, pozostawienie szczeliny otwartej. Na koniec urzadzenie przystosowane jest do zmniejszania cisnienia w uszczelnionej sekcji poprzez umozliwienie wyplywu plynu na zewnatrz. Calkowita dlugosc poziomej dolnej sekcji lub rury jest taka, PL 70 876 Y1 9 ze mozna uzyskac wystarczajaco duza powierzchnie wymiany ciepla w obszarze spekanej skaly. Mi- nimalna wielkosc spekanej (szczelinowanej) skaly wynosi co najmniej 15 000 000 m 3 , korzystnie co najmniej 20 000 000 m 3 na kazdy MW mocy, a korzystny odstep szczelin wynosi ok. 15 m, np. 5 m do 25 m i mniej niz 50 m. Urzadzenie przystosowane jest do prowadzenia badan przeplywu w hydraulicznie równoleglej lub prawie równoleglej powierzchni wymiany ciepla w otworach lub rurach zasilajacej i powrotnej. Dostoso- wane jest do testowania przeplywu przez wtryskiwanie plynu takiego jak woda do otworu lub rury zasi- lajacej, a takze otrzymywania plynu przez otwór lub rure powrotna. Moze byc dostosowane do pomiaru predkosci plynu co najmniej wzdluz dolnych sekcji lub rur poziomych. Urzadzenie moze zawierac za- montowany przeplywomierz lub przeplywomierze zamontowane co najmniej wzdluz poziomych sekcji nawierconych otworów lub rur w celu okreslania oporu przeplywu hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, przecinajacych nawiercony otwór lub rure. Moze byc przy- stosowane do wykrywania naglych zmian predkosci plynu w miejscach, gdzie powierzchnie wymiany ciepla o niskim oporze przeplywu przecinaja nawiercony otwór lub rure. Aby uniknac niepozadanego ochlodzenia plynu spowodowanego zwarciem, powierzchnie wymiany ciepla powinny miec podobna opornosc przeplywu: korzystnie jest, gdy róznica oporu przeplywu dla powierzchni wymiany ciepla 10 o najmniejszym oporze przeplywu jest mniejsza niz wspólczynnik 10, korzystniej, gdy jest mniejsza niz wspólczynnik 5, a jeszcze korzystniej mniejsza niz wspólczynnik 2. Jesli w porównaniu do pozostalych czesci opornosc przeplywu jednej lub wielu powierzchni wy- miany ciepla jest zbyt niska, co na przyklad dziala tak, ze w porównaniu do pozostalych powierzchni dominujaca czesc plynu przeplywa przez jedna lub wiecej powierzchni wymiany ciepla, czesc nawier- conych otworów lub rur przecinajacych sie z powierzchniami wymiany ciepla zawiera uszczelnienia, gdzie uszczelnienia to np. zatyczka prózniowa otwierajaca lub cement, lub srodek zapychajacy taki jak cement, pigulki glebowe czy material samoutwardzajacy, do zablokowania powierzchni wymiany ciepla. Urzadzenie moze byc przystosowane do czyszczenia nawierconego otworu lub rury w celu usuwania kazdego srodka zapychajacego pozostawionego w nawierconym otworze lub rurze. Urzadzenie moze zawierac srodki do generowania serii hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla w formacji geologicznej. Urzadzenie moze zawierac srodki do przeprowadzania testu przeplywu w pierwszej i/lub drugiej rurze dolnej. Moze tez obejmowac sprzet stosowany do wiercenia co najmniej jednego otworu zasilaja- cego od podloza ku dolowi, do formacji geologicznej, oraz stosowany do wprowadzania rury zasilajacej. Urzadzenie moze zawierac srodki stosowane do formowania co najmniej jednego otworu z dna rury zasilajacej, który rozciaga sie od rurociagu zasilajacego, oraz stosowane do wprowadzania rury zasilajacej. Moze tez zawierac srodki stosowane do nawiercenia co najmniej jednego otworu powrotnego sluzacego do transportowania plynu grzewczego z formacji geologicznej na powierzchnie ziemi, oraz stosowane do wprowadzania rury powrotnej. Urzadzenie moze obejmowac srodki stosowane do formowania drugiego otworu z dna rury powrot- nej rozciagajacego sie od rury powrotnej i oddalonego od rury doprowadzajacej w kierunku poziomym i pionowym (X, Y, Z) na okreslona odleglosc, a takze stosowane do wprowadzania drugiej dolnej rury. Urzadzenie moze zawierac srodki do generowania obszaru spekania w wymienionej formacji geo- logicznej pomiedzy pierwsza i druga dolna rura oraz stosowane do wytwarzania serii hydraulicznie rów- noleglych i prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, które podczas cyrkulacji plynu pomiedzy rura zasilajaca i rura powrotna umozliwia transportowanie ciepla z formacji geologicznej do tego plynu. Urzadzenie to moze obejmowac srodki do przeprowadzania testu przeplywu, w tym srodki do wstrzykiwania plynu do rury zasilajacej oraz odbioru plynu przez rure powrotna. Moze tez zawierac srodki stosowane do pomiaru predkosci przeplywu plynu co najmniej wzdluz pierwszej i drugiej rury dolnej w celu okreslenia oporu przeplywu hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych po- wierzchni wymiany ciepla przecinajacych sie z pierwsza i druga rura dolna. Urzadzenie to, jezeli opór przeplywu jednej lub wielu powierzchni wymiany ciepla jest nizszy niz innych hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla, moze zawierac srodki do uszczelnienia czesci pierwszej lub drugiej rury dolnej, przecinajace sie z powierzchniami wy- miany ciepla. Moze tez obejmowac srodki stosowane do generowania obszaru pekniec, obejmujace: ? srodki do uszczelniania pierwszej i drugiej rury dolnej; PL 70 876 Y1 10 ? srodki do zwiekszania cisnienia w odcinku uszczelnionym za pomoca pompy, która pompuje sie plyn do uszczelnionego odcinka az do uzyskania cisnienia otwarcia lub rozerwania do poddania skaly; ? srodki stosowane do wstrzykiwania razem z plynem proppantu, w celu utrzymania stworzo- nych szczelin w stanie otwartym po obnizeniu cisnienia; ? srodki do zmniejszenia cisnienia w odcinku uszczelnionym poprzez umozliwienie wyplywu plynu. Wzór uzytkowy posiada taka zalete, ze nie ma potrzeby budowania podziemnego wymiennika ciepla poprzez wiele nawiercanych otworów. Zgodnie z przykladem wykonania wzoru uzytkowego, wy- korzystanie szczelinowania skaly w ekonomiczny i bezpieczny sposób formuje wiele powierzchni wy- miany ciepla, czyli zmniejsza ryzyko trzesienia ziemi. Nalezy rozumiec, ze wzór uzytkowy nie jest ograniczony zadnym z powyzej opisywanych przy- kladów wykonania, moze tez byc zmieniany i modyfikowany na wiele sposobów, co nie oddala go od istoty wzoru uzytkowego i zakresu zalaczonych zastrzezen ochronnych. PL PL

Claims (23)

1. Zastrzezenia ochronne 1. Urzadzenie do wydobywania energii geotermalnej poprzez cyrkulacje plynu przez warstwe geologiczna, obejmujace: ? co najmniej jedna rure zasilajaca (2) zdolna przesylac plyn z powierzchni ku dolowi w kie- runku wymienionej formacji geologicznej, co najmniej jedna rure powrotna (4) do przesylu plynu grzewczego z formacji geologicznej na powierzchnie oraz uklad absorpcji ciepla laczacy rure zasilajaca (2) i rure powrotna (4); przy czym wspomniany uklad absorpcji ciepla obejmuje ulozona w formacji geologicznej serie hydraulicznie równoleglych lub pra- wie równoleglych powierzchni wymiany ciepla (10), przez które cieplo przenoszone jest z formacji geologicznej do wymienionego plynu, przy czym urzadzenie obejmuje takze: ? pierwsza dolna rure (8) z dna rury zasilajacej (2), rozciagajaca sie od rury zasilajacej (2); ? druga dolna rure (6) z dna rury powrotnej (4), rozciagajaca sie od rury powrotnej (4) i oddalona o pewna odleglosc od pierwszej rury dolnej (8) w kierunkach poziomym i pio- nowym (X, Y, Z), a hydraulicznie równolegle lub prawie równolegle powierzchnie wy- miany ciepla (10) sa polaczone plynowo z pierwsza rura dolna (8) i druga rura dolna (6).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym co najmniej jedno z uszczelnien jest umieszczone tak, ze jedna lub wiele czesci pierwszej rury dolnej (8) lub drugiej rury dolnej (6), przecinajace sie z powierzchniami wymiany ciepla (10), zostaja odcinane uszczelnieniem, jesli opór przeplywu powierzchni wymiany ciepla (10) jest mniejszy w porównaniu z inna powierzchnia wymiany ciepla (10).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym wspomniana odleglosc to 200 do 1000 m.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym wspomniana formacja geologiczna znajduje sie na glebokosci co najmniej 700 m.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym wspomniana warstwa geologiczna znajduje sie ponad 4 km pod powierzchnia ziemi.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym wspomnianym plynem jest woda.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym pierwsza rura dolna (8) i druga rura dolna (6), biegnie w przyblizeniu w kierunku prostopadlym do kierunku kompasu spekanej powierzchni formacji geologicznej.

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym pierwsza i druga rura dolna rozciaga sie w kierunku poziomym.

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym odleglosc pomiedzy przyleglymi warstwami po- wierzchni wymiany ciepla (10) zapewniajacymi hydrauliczny przeplyw równolegly wynosi od 10 do 25 m.

10. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie jest dostosowane tak, by plyn przeplywal przez pierwsza rure dolna (8) i druga rure dolna w tym samym kierunku.

11. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje strefe wymiany ciepla o ilosci spekanej skaly co najmniej 15 000 000 m 3 . PL 70 876 Y1 11

12. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, w którym urzadzenie obejmuje strefe wymiany ciepla o ilosci spekanej skaly co najmniej 15 000 000 m 3 .

13. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym rura zasilajaca (2) i/lub rura powrotna (4) i/lub pierwsza rura dolna (8) i/lub druga rura dolna (6) wykonane sa z aluminium, ze stopu aluminium lub stopu aluminium morskiego.

14. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do generowania wspo- mnianej serii hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla w formacji geologicznej.

15. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do przeprowadzania te- stów przeplywu w pierwszej rurze dolnej (8) i/lub drugiej rurze dolnej (6).

16. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do nawiercenia co najmniej jednego otworu zasilajacego z powierzchni ziemi ku dolowi do formacji geologicznej oraz do wprowadzania rury zasilajacej (2).

17. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do formowania pierwszego otworu wychodzacego z dna rury zasilajacej (2), który rozciaga sie od rury zasilajacej (2) oraz do wprowadzania pierwszej rury dolnej (8).

18. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do nawiercenia co najmniej jednego otworu powrotnego oraz do wprowadzania prowadzacej rury powrotnej (4), przy czym rura powrotna sluzy do transportu ogrzanego plynu z formacji geologicznej na powierzchnie ziemi.

19. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do formowania drugiego otworu z dna rury powrotnej (4) oraz do wprowadzania wspomnianej drugiej rury dolnej (6), przy czym drugi otwór rozciaga sie od rury powrotnej (4), a ponadto jest oddalony o pewna odleglosc od rury zasilajacej (2) w kierunku poziomym i pionowym (X, Y, Z).

20. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do generowania obszaru spekania we wspomnianej formacji geologicznej pomiedzy pierwsza rura dolna (8) a druga rura dolna (6), a takze do generowania serii hydraulicznie równoleglych lub prawie równole- glych powierzchni wymiany ciepla (10), które podczas cyrkulacji plynu pomiedzy rura zasila- jaca (2) a rura powrotna (4) umozliwiaja wymiane ciepla z formacji geologicznej do plynu.

21. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, w którym urzadzenie obejmuje srodki do przeprowadzania te- stów przeplywu, który zawiera srodki do wstrzykiwania plynu do rury zasilajacej (2) oraz zwra- cania tego plynu przez rure powrotna (4); srodki stosowane do pomiaru predkosci przeplywu plynu co najmniej wzdluz pierwszej rury dolnej (8) i drugiej rury dolnej (6), aby okreslic opor- nosc przeplywu hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany cie- pla (10) przecinajacych sie z pierwsza rura dolna (8) i druga rura dolna (6).

22. Urzadzenie wedlug zastrz. 21, w którym urzadzenie obejmuje srodki do uszczelnienia zamy- kajacego czesci pierwszej rury dolnej (8) lub drugiej rury dolnej (6), przecinajacych powierzch- nie wymiany ciepla (10), jesli opornosc przeplywu jednej lub wiecej powierzchni wymiany cie- pla (10) jest mniejsza od opornosci przeplywu innych hydraulicznie równoleglych lub prawie równoleglych powierzchni wymiany ciepla (10).

23. Urzadzenie wedlug zastrz. 20, w którym srodki do generowania obszaru pekniecia obejmuja: ? srodki stosowane do uszczelnienia zamykajacego czesci pierwszej rury dolnej (8) i drugiej rury dolnej (6); ? srodki do zwiekszania za pomoca pompy cisnienia w sekcji odcietej uszczelnieniem, przy czym pompa stosowana jest do pompowania plynu w uszczelnionej sekcji az do osiagnie- cia cisnienia otwarcia lub pekania do poddania skaly; ? srodki stosowane do wstrzykiwania razem z plynem proppantu w celu utrzymania szczelin w stanie otwartym po zmniejszeniu cisnienia; ? srodki do obnizania cisnienia w zamknietej uszczelnionej sekcji poprzez umozliwienie wy- plywania plynu. PL 70 876 Y1 12 Rysunki Departament Wydawnictw UPRP PL PL