1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 30
Текст из файла (страница 30)
'Естественно ожидать та- ких трудностей, как утечка жидкости через систему естественных пор в породе или закупорка циркуляционных каналов отложениями ми- неральных солей. Однако для згих проблем можно найти инженерные решения. Использование на месторождении неводных жидкостей Патент [12) содержит описание метода нагрева неводной жидкости в сухом (безводном) геотермальном месторождении. Метод состоит в инжектировании в месторождение неводной жидкости через специальную скважину, ее нагревании в недрах месторождения и извлечении через продуктивную скважину при условии, что температура поре.
ды в месторождении существенно выше температуры инжектируемой жидкости. Нагретая жидкость из продуктивной скважины должна затем поступить в нагреватель или теплообменник, где она передает тепло или испаряет вторую жидкость, являющуюся рабочей.
Рабочей жидкостью могут быть вода, пар, изобутан, пентан, изопентан, этиловый спирт, керосин или сырая нефть, Кроме того, жидкость извлекаемая из продуктивной скважины, может сама непосредственно использоваться для подогрева или в качестве поступающего в реактор теплоносителя, а если это пар, то для работы турбины и т.д. Рабочую жидкость, которая на выходе из тецлообменника может быть паром, жидкостью или парожидкостной смесью, можно использовать самым различным образом, например для увеличения паросодержания, испарения, для нагревания (химического или биологического) реактора, или для предварительного нагревания поступающих в него теплоносителей. Кроме того, нагретую рабочую жидкость можно использовать в сельском хозяйстве для обогрева полей и грядок или для обогрева теплиц.
Это позволит значительно повысить урожай в тех районах, где летний сезон короток. При этом исключаются опаоность и последствия заморозков и промерзания почвы. После непосредственного использования жидкости из продуктивной скважины для работы турбины или в какой-либо теплообменной установке желательно вновь закачать ее в то же месторождение через инжекционную скважину для повторного нагрева Но можно также использовать ее в других процессах, а в месторождение подавать неиспользованную неводную жидкость.
Предложенный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими известными методами использования геотермальной энергии. Зто связано с тем, что нагретая неводная жидкость на выходе из продуктивной скважины содержит малое количество растворенных солей, и поэтому не возникает проблемы удаления рассола. Кроме того, вредные газы, выделяющиеся в процессе парообразования при использовании жидкостей из геотермальных месторождений, в данном случае практически отсутствуют. Литература 1. Раоегвоп 5,0., ЯаЪе!в Н.Е., КаоЬагсап А., Ц!сга-г)еер т!пн!пк 1ог Сеосьегпа!в, Теста-ТесЬ. 1пс., АВ-774 108, ВесегпЪег 1973, 2. Вапнен 1., Мешат Т., Сеойеггаа! Епегяу 1ог йе Рнсиге, А Рарег Ргевепсел ас 138й Аппна! Меесспя о1 сЬе Аасег!сап Аввассас1оп 1огсЬе Адчапсегоепс а1 Яс!енсе, РЫ!але1рЬса, 1971. 3.
Веер Но!е Впн1пя Реамьпну Всат)у, Репсх апл Зсшвоп )пс., Тв1за,ОЬ!аЬопса, Мау 1969„ 4. Маоег %.С., Нес!Ьес)сег 1.К., 1.оче %.%., Нсяь Ргеввнге )ес Вп!ппя, ЯРЕ- 3988, Вос!гсу о1 Ресго!енто Еп81пеегз, А1МЕ, 1972. 5. Сгау С,К., Уонпл Р.5., Вг11ппя %1имв о1 Веер иепв сп йе Бпцел Всасез, Ргас. ВсЬ %гтг!<! Ресго!енпс Сопягевв, 1971. 6. Напспп 1. ес а1., лтеттсап лагос!опал оу Роста!енто Сео!оясзсх Вн!!егиь 47 Яа. 5, 717 — 755 !1963).
7. А!свейпег я.Н., Сеайеггоа1%ен Тесьпо!ояу апл Росепсса! Арр!ссанопа о1 ЯиЬсестепе Весисез, А В!а!ив Кеннете 1.А-5689-МЯ, р. 34, Аняивс 1974. В. Вгосчп 0.%., Бпссй М.С., Ропег К.М., А Хен Месйол 1аг Ехсгассспл Епег„у !гоп "Вгу" СеосЬеггоа1 Кевегчосгв, 1.АВС-72-1157, Яерс. 1972. 9. ТЬе Ргас Воо1с, Вез!Во/Васа Мапие1 1ог НуЬгаипс угас!от!пя НансЬнгсоп Ветчссев, Внпсап, ОиаЬагоа.
19'!1. 10. Наг!асч Р.Н., Ргасм %.Е., А Тьеагенса! Бснду о1 Сеойеггоа! Евегяу Ехсгасс!ап, у. Сеорьув. Нов. !ВесегоЬег 1972). !1. Аансой К.1., 5пссЬ М.С., ТЬе !пансион апн СгапсЬ о1 Ргассигез Ы Нас Кос!с: Агс!1!с!а) Сеойеппа! Кевепта!гв„1.АВС-72 669, ТЬе Вп!хеген!у о1 Са1пагп!а'в 1.ов А!апов Яс1епс1Пс 1.аЬогасагу, 1972. !2. Раин РЛ.., Кетг РХ., 05 Расепс 3, 827, 243, Ананас 1974. дассейнлм охнлшйонея нонденсаош ПЛОУШЕРСКАЯ ПРОГРАММА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ В программе исследований, имевшей целью изучить реальные возможности создания Плоушерской ГеоТЭС ьЦ, изучаются факторы, связанные с непосредственным извлечением тепла из горячей породы1 с применением ядерных зарядов для растрескивания этой породы.
Ниже представлены результаты этих исследований, которые проводились совместно фирмой "Америкэн ойл шейл" и Комиссией по атомной энергии. Фирмы ЯБаттель — Нордвест" и "Вестингауз" оказали помощь фирме "Америкэн ойл шейла при выполнении ее части работы, в то время как Комиссия по атомной энергии передала свою часть работы Лоуренсийской радиационной лаборатории и фирме "Невада оперейшн оффис" .
Плоущерская программа извлечения геотермального тепла Природный пар получают путем бурения скважин в районе подземного бассейна с паром или горячей водой, находящейся под давлением. Горячая вода или пар размещается под перекрывающим достаточно непроницаемым чехлом породы и получает тепло за счет циркуляции через глубоко залегающий источник тепла. Таким источником тепла может быть относительно негяубоко залегающая масса нагретых магматических пород, недавно потухший или действующий вулкан. Если в таком районе пробурить скважину, то на поверхность земли можно вывести пар. Если этого пара' достаточно и если ен приемлемой чистоты, то его можно использовать для выработки электроэнергии.
С другой стороны, даже при наличии источника тепла система циркуляции может не обеспечить вывод требуемого количества пара на поверхность земли. Плоушерская программа предусматривает из- Плсушврсквя прсгрвммв использования ядерных взрывов 151 . Ф и г. 3.1. Принциливльнвн схеме Установки дпя извлв иЯ гвотврмвпьнс- гс тепла лс Плсушврсксй программе 11 1.
влечение геотермального тепла непосредственно из блока нагретых пород. Плоушерская программа основана на использовании ядерного взрыва для дробления больших обьемов горячей породы, Тепло из трещиноватой породы извлекается путем закачивания в нее воды, превращающейся в пар, который затем подается в турбогенератор (фиг. ЗЛ). Система является замкнутой, поскольку конденсат снова возвращается в раздробленную породу. Источник тепла должен залегать достаточно глубоко, чтобы даже при очень мощных взрывах на поверхности не наблюдалось следов 162 Глава Э Плсушврскэя программа использования ядерных ээрьюсэ 1ВЗ разрушения. Значитедьная часть радиоактивности, вызванной ядерным взрывом, будет локализована непосредственно вблизи места взрыва. Кроме того, благодаря замкнутости цикла системы будет исключено присутствие радиоактивных веществ в паре, извлекаемом на поверхность земли.
Тепловая энергия, заключенная в г4 кмз псроды, чрезвычайно велика. Если это количество породы имеет начальную температуру 360'С и охлаждается до 177с С, как это предполагалось для описанной здесь электростанции, то извлеченная тепловая энергия будет эквивалентна тепловой энергии, выделяющейся при сжигании ~48 млн. т нефти. Таким образом, при достаточно высоком к.п.д. преобразования этой энергии можно было бы выработать десятки тысяч мегаватт электроэнергии.
Реализация такого источника энергии будет зависеть от стоимости разрушения породы, эффективности процесса извлечения тепла и от качества полученного таким образом пара. Извлечение тепла с применением ядерных взрывов целесообразно в двух различных по геологическим характеристикам ситуациях. В первом случае геотермальное месторождение пара не обладает достаточной проницаемостью для обеспечения требуемого расхода пара через обычные скважины. Большой диаметр скважины, который получается с помощью ядерных зарядов,мог бы позволить настолько увеличить производительность пара, что стала бы возможной экономически выгодная разработка как ныне нерентабельных месторождений пара, так и тех районов, разработка которых обычными методами считается невозможной.
Эта идея нашла воплощение в программе, известной под названием Плоушерской программы стимулирования геотермального месторождения. Во втором случае на средней глубине ( г3 км) может залегать горячая ( ~360'С) относительно сухая порода. Базальтовая магма, обладающая малой вязкостью, либо образует относительно тонкие интрузивные тела, либо изливается в виде,лавовых потоков.
В то же время гранитная магма, обладающая большой вязкостью, образует плутоны типа пробок. Твердые, но еше горячие интрузии гранитной породы, залегающие близко к поверхности земли, яцляются, по-видимому, подходящим объектом для сухого геотермального источника. На западе Соединенных Штатов Америки объем гранитных пород, которые внедрялись за период от Н 0 до 800 млн. лет тому назад, в несколько сотен раз превосходит объем пород, внедрившихся.за время после этого периода. Обнаружено много крупных относительно моло- Обгона 4; Х Гран итог сребнеорагв нного Отравна с + Грввви вогиюрювивго и бергивваайво бочгатла гг Гранита сребтвпгибого бограста гл Гвпиипн нигонюраюю и берг ттриаоггого бирюсою я гранитвг триасобого бограста — — Гранина нвосу ратюгнити Оа гилис горино огреб ~ Гаабнаа гона ра.неаиоб тоюбого бограота '.Ф и г.
3.2. Грэнитныв породы мезозойской и кайнозойской эпох, рвспрс- стрэнвнныэ иэ зэпэдв США (1). дых интрузий, которые образуют широкую полосу, идущую с севера на юг через западную часть шт. Вта и восточную часть шт. Невода (фиг. 3.2) (данные о возрасте интрузий, приведенные на этой фигуре, основаны частично на радиометрических данных, опубликованных до июля 1962 г.). Джилали отмечает непрерывный характер процесса магматичес- кой деятельности, в ходе которого менялся только объем внедреняо- 164 Глава Э Ппоушерсиая программа использования ядерных взрывов 166 го материала (2). Таким образом, можно ожидать, что западнее континентального водораздела в последние 2 — 3 млн.,лет образовалось значительное количество гранитных интрузий. Настоящее исследование предпринято с целью определения технических и экономических проблем, а также проблем безопасности и воздействия на окружающую среду и, наконец, административных проблем, связанных с использованием Плоушерских геотермальных электростанций для производства электроэнергии.
Дополнительная цель данной работы заключается в подборе данных и составлении рекомендаций для дальнейшей разработки программы. В основу проекта заложены следующие предположения'. Мощность электростанции 200 МВт Геотермические градиенты 125 и 100 "С/км (геотермический градиент месторожде. ния Серро-Прието соответствует последнему) Геологические условия Достаточно мощный гранитный массив, перекрытый 300-метровым слоем аллювия, лавы и (или) осадочной породы Температура породы 350 'С Мощность заряда 200, 500 и 1000 кт Паровая система Кипящая, или перегретая вода под давлением Предполагается также, что породы геотермального месторождения являются непроницаемыми и безводными (сухими) и что с увеличением проницаемости пород увеличится тецлопроизводительность месторождения. В данном исследовании, обсуждаются три различных варианта ГеоТЭС. Они отличаются способом защиты электростанции от сейсмических смещений, вызываемых разрушающими породу взрывами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
