从地下地热储层生产氢气的方法与流程

文档序号:20167050发布日期:2020-03-24 21:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于处理储层以回收氢气的方法,所述方法包括:

钻入足够热的储层中以促进在所述储层内的水发生气化或水煤气变换反应中的至少一种;以及

提供在所述储层内的井以及至少一个氢气或质子可渗透膜,从所述储层经由所述井以及至少一个氢气或质子可渗透膜产生采出气或质子流,所述至少一个氢气或质子可渗透膜被适配成允许来自所述储层的氢气或质子进入采出流中并从所述采出流中过滤除氢气或质子以外的气体产物。

2.如权利要求1所述的方法,其中,可通过氧化反应在所述储层内清除氧气。

3.如权利要求1-2所述的方法,其中,至少在井筒附近的所述储层能够自然地处于足够的温度或经由放热反应、热核过程或衰变、声子或声刺激、热材料注入、电磁辐射或电阻而达到足够的温度。

4.如权利要求1-3所述的方法,其中,至少一个氢气或质子可渗透膜包含以下中的至少一种:基于钯(pd)、钒(v)、钽(ta)、铌(nb)、铂(pt)、或石墨烯或基于磺化四氟乙烯的氟聚合物-共聚物的材料。

5.如权利要求1或4所述的方法,其中,至少一个氢气可渗透膜包含钯合金和铜合金或基于磺化四氟乙烯的氟聚合物-共聚物、或所有这些的组合。

6.如权利要求1-5所述的方法,其中,至少一个氢气可渗透膜包含陶瓷层和/或可渗透或不可渗透的结构金属或金属合金层和/或聚合物膜。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法,其中,所述至少一个氢气可渗透膜的至少一部分被定位在所述井的在所述储层内或靠近所述储层的至少一部分中。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法,其中,所述至少一个氢气可渗透膜被定位在所述生产井的下游。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法,其中,多孔材料被定位在位于所述井内或所述井下游的所述至少一个氢气可渗透膜的内部、后方或前方。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法,其中,大部分的采出气流由氢气组成。

11.一种用于从地热储层进行氢气回收的系统,所述系统包括:用于在需要时进一步加热所述储层的设备;被定位成从所述储层中采出流体的井;以及氢气或质子可渗透膜,所述膜被适配成允许来自所述储层的氢气进入采出流中并从所述采出流中过滤除氢气以外的产物。

12.如权利要求11所述的系统,其中,所述用于在需要时开始加热所述储层的设备包括以下中的至少一种:用于放热反应的化学物质注入、电磁体、射频天线或热材料注入器。

13.如权利要求11或12所述的系统,其中,所生产的氢气在燃料电化学电池装置中被消耗或被用来氢化化学物质或被燃烧以产生用于发电的蒸汽或产生用于热传递应用的蒸汽。

14.一种用于从包含由氢气或质子组成的物质的地下储层中回收所述物质的方法,所述方法包括以下步骤:

提供在所述储层内的生产井;

提供在所述生产井中的至少一个可渗透膜,所述至少一个可渗透膜被构造成允许所述物质穿过其,同时防止其他储层内容物穿过;

允许所述物质进入所述生产井;

允许所述物质穿过所述至少一个可渗透膜;以及

将所述物质开采到地表。

15.如权利要求14所述的方法,其中,所述将所述物质开采到地表的步骤是在所述允许所述物质穿过所述至少一个可渗透膜的步骤之后。

16.如权利要求14所述的方法,其中,所述允许所述物质进入所述生产井的步骤是在所述允许所述物质穿过所述至少一个可渗透膜的步骤之后。

17.如权利要求14所述的方法,其中,所述物质是氢气。

18.如权利要求17所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜是氢气可渗透膜。

19.如权利要求14所述的方法,其中,所述物质是质子。

20.如权利要求19所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜是质子可渗透膜。

21.如权利要求14所述的方法,其中,所述生产井包括生产井筒。

22.如权利要求21所述的方法,其中,所述允许所述物质进入所述生产井的步骤包括允许所述物质进入所述生产井筒。

23.如权利要求22所述的方法,其中,所述生产井筒装入有所述至少一个可渗透膜。

24.如权利要求14所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜包括选自由以下组成的组中的材料:钯、钒、钽、铌、铂、石墨烯、基于磺化四氟乙烯的氟聚合物-共聚物,及其任何组合。

25.如权利要求14所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜包括选自由以下组成的组中的材料:钯合金、铜合金、基于磺化四氟乙烯的氟聚合物-共聚物,及其任何组合。

26.如权利要求14所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜包括选自由以下组成的组中的组分:陶瓷层、可渗透结构金属、不可渗透结构金属、金属合金层、聚合物膜,及其任何组合。

27.如权利要求14所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜的一部分被定位在所述井的在所述储层内或靠近所述储层的至少一部分中。

28.如权利要求14所述的方法,其中,所述至少一个可渗透膜被定位在所述井的井口部分处。

29.如权利要求14所述的方法,进一步包括提供被定位在位于所述井内任何地方或所述井的井口部分处的所述至少一个可渗透膜的内部、后方或前方的多孔材料的步骤。

30.如权利要求14所述的方法,进一步包括将所述储层加热到使在所述储层内形成所述物质的温度的步骤。

31.如权利要求30所述的方法,其中,所述加热所述储层的步骤包括选自由以下组成的组中的步骤:注入引起放热反应的化学物质、采用电磁铁、采用射频天线、采用热材料注入器,及其任何组合。

32.如权利要求17所述的方法,其中,所生产的氢气在燃料电化学电池装置中被消耗、用于氢化反应、被燃烧以产生用于发电的蒸汽或被燃烧以产生用于热传递应用的蒸汽。

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