1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При этом образуется замкнутая циркуляционная система, которая в принципе не загрязняет окружающей срады. Однако при понижении давления и температуры из теплоносителя могут выделяться растворенные в нем газы и минеральные вещества, т.е. возникает проблема их удаления, которую не всегда можно Решить закачкой теплоносителя. В целом проблемы загрязнения зна- 24 Гпеее 1 Гестермепьныв ресурсы квк перспектиеныи источник енергии 25 чительно легче решаются для систем с перегретой водой и сухими породами, чем для систем природного пара. Последние, кроме того, создают еще проблему акустического воздействия на окружающую среду, решение которой представляет собой весьма сложную задачу. Вскипание перегретой воды с образованием пара сопровождается интенсивным шумом, который можно заглушить, используя специально спроектированную акустическую камеру.
Так как закрытие скважины или изменение расхода через нее происходят быстро и могут повредить ее, то обычно как влажный, так и сухой пар непрерывно стравливают в атмосферу в течение продолжительных периодов времени в процессе испытаний самой скважины и соответствующего оборудования, а также перекрывающих кла. панов в других частях системы и бурения скважин.для новых станций в непосредственной близости от старых. Это является причиной дополнительного шума. Можно применять звукогасители, способные понизить уровень шума до приемлемого значения, но эффективные звукогасители очень дороги и быстро выходят из строя под действием частиц пыли, породы, водяных капель и минеральных отложений, выносимых паром. Шум присущ системам с преобладанием пара Так как геотермальную энергию обычно получают при сравнительно низких температурах, то ее использование в тепловых машинах малоэффективно.
Для ГеоТЭС становится важной проблема сброса тепла, присущая всем' другим низкотемпературным энергетическим системам. Малые размеры геотермальных установок позволяют осуществлять распределенный сброс тепла, что до некоторой степени облегчает, но не решает полностью эту проблему. Таким образом, при использовании геотермальной энергии возникает ряд проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, причем некоторые из них присущи и другим способам производства энергии. В целом таких проблем на ГеоТЭС меньше, чем на тепловых и атомных электростанциях, и уже найдены их технические решения. С точки зрения воздействия на окружающую среду, использование геотермальной энергии вызывает наименьшие возражения и не.
сомненно являетси перспективным. Следует отметить, что обычно геотермальная энергия обнаруживается 'в районах с такими поверхностными проявлениями гидротермальной активности, как фумаролы, минеральные термальные источники, а также запахи, шумы, отложения минеральных солей и связанные с ними загрязнения поверхностных вод.
При соответствующем усовершенствовании грамотно спроектированнои геотермальной энер гетической системы можно уменьшить загрязнение до уровня, мень- шего первоначального естественного значения. Проблемы освоения геотермцльных ресурсов Проблемы, связанные с определением местоположения и оценкой запасов месторождений природного пара, аналогичны соответствующим проблемам при разведке нефти и природного газа, и решаются с помощью аналогичных геологических и геофизических методов в сочетании с геохимическими и гидрологическими исследованиями, а также изучением переноса тепла Однако о месторождениях природного.
пара и горячих вод известно пока меньше„чем о месторождениях нефти и газа. В частности, неясно, как соотносить данные о геологических структурах и результаты наземных исследований и аэрофотосъемки с наличием подземных бассейнов пара и горячей воды. Основным и решающим, хотя и дорогим, методом разведки остается бурение. Первое разведочное бурение обычно проводится на глубины всего в несколько десятков или сотен метров с целью определения локальных геотермических градиентов, а также гидрогеологических условий и литологии месторождения. Место бурения обычно определяют исходя из поверхностных проявлений гидротермальной активности, дополняемых геохимическими исследованиями природных вод и конденсатов, измерениями электрического сопротивления по глубине, микросейсмическими исследованиями и результатами, получаемыми другими геофизическими методами. Хотя методы обнаружения геотермальных месторождений интенсивно развиваются, необходимо их дальнейшее совершенствование.
Бурение остается наиболее эффективным методом разведки, оценки запасов, освоения и использования геотермальных месторождений. За исключением случаев, когда существует опасность встретить высокотемпературные теплоносители, разведочное бурение проводится традиционными методами, и поэтому в основном развитие соответствующего оборудовании и методов будет заключаться в снижении затрат на бурение разведочных скважин малого диаметра и скважин без обсадки. Бурение продуктивных скважин связано с особыми трудностями, обусловленными главным образом наличием непрочных пород, высоких температур, давлений и больших расходов теплоносителей, вызывающих коррозию.
Бурение продуктивных скважин в существующих месторождениях пара и горячей воды в настоящее время производится с помощью 2В Гаева 1 Гвотерыапьныв ресурсы как пврспективнып источник анвргии 27 более или менее традиционных способов, но сам процесс бурения оказывается трудным, дорогим и опасным, и очень часто буровое оборудование выходит из строя раньше, чем достигается запланированная глубина скважины.
Следовательно, для разведки, освоения и использования геотермальных месторождений весьма желательны разработка и создание новых методов бурения и более совершенного оборудования. < Геологические, геофизические и гидрогеологические исследования в скважинах являются основной частью работ по разведке и ос- ' воению. Большая часть существующего оборудования для каротажа скважин разработана для нефтяных месторождений и не нредназначена для использования при температурах, имеющих место в геотермальных скважинах. Это существенно ограничивает возможность исследований с помощью скважин и получение информации о месторождении.
В настоящее время разрабатываются оборудование для каротажа при высоких температурах и соответствующие методы. Так как до сих пор нет полной ясности в отношении гидротермальных месторождений, то не достигли совершенства ни анализ, ни модели, являющиеся основой диагностики месторождений методом зондирования. Расположение и оборудование для скважин, их дебит, последовательность бурения, а также способы закачки до сих пор выбираются на основе интуиции и имеющегося опыта, а не исходя из действительного понимания физики процессов, и поэтому далеко не оптимальны. Все еще отсутствуют надежные модели месторождений и методы их эксплуатации.
Их создание является первостепенной задачей. Основные геохимические проблемы и связанные с ними проблемы сброса в окружающую среду загрязняющих веществ уже были рассмотрены. В последнее время наметилась тенденция закачивать образующийся конденсат и излишки воды со всеми растворенными в них газами и минеральными солями в продуктивную формацию через непродуктивные или специально пробуренные скважины.
При этом почти все химические загрязнения вновь оказываются под землей, и исключается возможность лх попадания в поверхностные воды. Мес. торождение вновь заполняется жидкостью, и опасность оседания поверхности, связанная с извлечением теплоносителя, понижается. Однако это требует дополнительных затрат и связано с риском закупорки породы частицами или осадком, содержащимися в закачиваемой воде, вблизи скважины для закачки.
Коррозия, образование отложений и эакуцорка бурильного оборудования, обсадных труб и системы труб на поверхности также явля- ются серьезными проблемами при извлечении из месторождений горячих растворов. Пока не будут разработаны химические методы устранения этих проблем, придется использовать дорогие коррозионностойкие материалы для конструкций наземной части системы и периодически закрывать скважины для очистки или замены оборудования.
В искусственных геотермальных системах с сухими породами в процессе их разработки нозникают некоторые трудности, присущие гидротермальным месторождениям, к которым добавляется ряд дополнительных трудностей. Разведка сухих геотермальных месторождений достаточно проста, так как требуется обнаружение только высокой температуры и требуемой литологии. Разведка, разработка месторождения и бурение продуктивных скважин в целом также менее сложны, чем в случае гидротермальных месторождений, поскольку при их проведении не приходится иметь дело с большими давлениями и расходами горячей коррозионно-активной воды или пара, а основным препятствием является лишь высокая температура, которую можно регулировать, обеспечив циркуляцию соответствующего охладит еля. Оснонными проблемами использования таких месторождений являются инженерные проблемы, связанные с достаточно интенсивным извлечением тепла из сухих горных пород, осуществляемым подходящим способом при стоимости, не превышающей ее значений для других систем.
Решающим фактором для этих проблем является низкая теплопроводность таких пород. При отсутствии отвода тепла поступающей в скважину водой или паром оно должно передаваться через породу теплопроводностью, а это очень медленный процесс. Идея, заключающаяся в опускании через специальную скважину теплообменника для извлечения энергии из недр, практически не оправдана, за исключением редких случаев, когда через формацию, содержащую скважину, проходит мощ,ный горизонтальный поток горячей воды.
Если же теплота подводится к скважине только под действием теплопроводности, то тепловой поток столь мал, что даже при извлечении тепла из скважины с максимальным к.п.д. и с нулевыми затратами его будет недостаточно для погашения затрат на бурение скважины. Бурение скважины большего размера существенно не меняет ситуации, так как стоимость бурения возрастает с увеличением диаметра скважины в той же пропорции, что и площадь поверхности полученной скважины. Чтобы извлечение энергии из сухих горячих пород было экономически выгодным и происходило достаточно интенсивно, необходимо яв Гпввв 1 Геотврмвпьные ресурсы как перспективнып источник внергии 29 создать в породе большую пжтщадь теввотдачи менее дорогими способами, чем бурение множества скважин, а также обеспечить циркуляцию большого объема теплоносителя по всей новой поверхности.
Тепло.. носитель извлекается затем на поверхность и отдает тепло в теплообменнике, после чего он возвращается в подземную циркуляцнонную систему и вновь "запасается" теаяом. Имеется ряд предложений по развитию энергетических систем такого типа. В засушливых райоаах и там, где трещиноватые образования перекрыты водонепроницаемыми пластами, расположены горячие породы, в которых не могут образовываться ни перегретая вода, нн пар просто из-за отсутствия воды. В таких случаях не обязательно созда; вать новую поверхность, а достаточно подать в недра воду, позволить ей просочиться через формацию и затем извлечь ее уже в виде перегретой воды или пара.
Методы закачки, аналогичные используемым при вторичной добыче нефти, позволят получить большие количества тепла из такой формации. При этом приходиться бурить множество скважин, через некоторые иэ них эакачивать холодную воду, а через другие — извлекать горячую воду или пар. Так как вязкость горячей воды меньше, чем холодной, то последняя интенсивно вытесняет всю нагретую воду вверх к скважинам и такой способ извлечения тепла оказывается весьма эффективным. Хотя затраты на бурение в подобной системе велики, а время освоения продолжительно, тем не менее при подходящих геологических условиях можно получать большие количества тепла в течение продолжительного времени. Таким образом, в сухих горячих породах необходимо создавать новую поверхность теалообмена, а также обеспечивать закачку, циркуляцию и извлечение теплоносителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
