1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Е!Зегв П.А., Век В.п., Меыаг Т.. ВоЬгпвоп Р.Т., В(ещег 5., Зсгепсе, 178 (4056), 20 (1972). 3. Опе С., Нг!1Нпк, Рголисноп апл Р(ерова! ТесЬпо1оку гп 5а1гоп зеа СеогЬеггпа! Агеа, 1пгрег!а! Соил!у, Са1!1огп(а, Соигрепд(игп о( Рарегв,!гпреиа! 'г'а1- 1еу-5а1гоп 5еа Агеа Сеотьегва! Неаг1пк, 5асгаигепго 1972 (5гаге о1 Са)!(огп1в, 5асгаигепго, 1972), рарег В. 4, Не18евоп Н.Со Лигег. Х. Зсп, 226, 129 (1968). 5, МавЬеив Н.В., 8.5.
Рагепг, 3,824,793; 1и!у 1974. Техас ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОСВОЕНИЯ ТРЕХ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ РАИОНОВ США На глубинах более 1800 — 3000 м в осадочных породах третичного возраста наблюдаются очень высокие гидростатические давления и температуры и низкие солености флюидов. Это зоны аномально высокого давления, которые распространены во всем мире и встречаются в поясах, разделенных тектоническими разломами, простираясь на сотни километров. Такая зона в северной части побережья Мексиканского залива длиной 1200 км простирается от реки Рио-Гранде в шт.
Техас до Миссисипи-Саунд. Она лежит под прибрежной равниной на расстоянии 95 — 160 км от берега и под континентальным шельфом примерно в 240 км от берега. Находящиеся под высоким гидростатическим давлением глубинные воды в районе Мексиканского залива и в аналогичных бассейнах третичного возраста во всем мире являются потенциальным источником электрической энергии. В настоящем разделе книги использованы данные исследования [1), проведенного с целью выявления возможности сооружения опытной установки на побережье Мексиканского залива в шт.
Техас, в которую будет поступать вода из водоносных слоев с высоким давлением, обеспечивая преобразование тепловой и механической энергии в электрическую. Для предполагаемого сооружения установки выбраны три участка в южной части шт. Техас: Себастиан в северо-западной части графства Камерон, Порт-Мансфилд в восточной части графства Уилласи и Корпус-Кристи (фиг, 7.1). Профили нефтяных глубоких скважин в этих районах были тщательно изучены с целью определения изменений давления, температуры и солености по глубине. Проведенный анализ показал, что на глубине в районах Себастиана и ПортМансфилда находятся мощные водоносные пласты.
На глубинах "'4600 м эти пласты имеют температуру выше 149' С, давления более 69 МПа и соленость менее 20 г/л. Проходящими здесь разломами Возможности освоения трех геотермальнмх раяансв Сщй 339 Фиг. 7.1. Карта побережья Мвксикаисксгс запива,шт. Твхас [1). каждый иэ этих районов выделяется в отдельный структурный блок с размерами, превышающими 770 кмз. Изучение вопросов, связанных с возможным загрязнением окружающей среды в районах Себастиана и Порт-Мансфилда, показало, что сооружение опытной установки и ее работа в течение 5 лет не вызовет здесь заметного загрязнения. В результате было решено соорудить опытную ГеоТЭС, работающую от одной скважины в южной части шт. Техас. От этой скважины можно получать более 4 МВт электрической мощности и в качестве побочного продукта — 5,7 млн. м' метана в год.
Изучение геологии и рассмотрение вопросов защиты окружающей среды показывают, что установку можно построить как в Себастиане, так и в Порт-Мансфнлде. МЕСТОРОЖДЕНИЯ С АНОМАЛЬНО ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ В бассейнах третичного возраста (менее 80 млн. лет), заполненных обломочными отложениями (песок, глина нли аргиллит), породы на глубинах более 1800 — 3000 м обычно недоуплотнены. Давление внутрипоровой жидкости частично противодействует давлению верх- зло Главе т них покрывающих пластов, и в таком случае говорят, что месторождение находится под геостатическим давлением. Системы водоносных пластов внутри такого находящегося под высоким давлением участка разделяются разломами на блоки и занимают площади от десятков до сотен квадратных километров. Залегающие между пластами глина или аргиллит (глинистый сланец) обычно имеют пористость, на 6— 87,' превышающую пористость полностью уплотненной породы на таких же глубинах.
Отношение давления жидкости к давлению покрывающих пластов обычно составляет в зоне высокого давления, распространяющейся вниз до зоны метаморфизма,0,7-0,8. Зоны высокого давления пронизаны тысячами пор и более нагреты, чем области с нормальными давлениями, 'так как в течение миллионов лет содержащиеся в них воды пе были связаны с поверхностью. Вода является плохим проводником тепла (ее теплппроводность составляет примерно 0,2 от теплопроводности породы), а недоуплотненная глина представляет собой очень хороший теплоизолятор.
Кроме того, удельная теплоемкость воды в 5 раз превышает теплоемкость породы. Таким образом, месторождения высокого давления имеют значительно меньший тепловой поток к поверхности и содержат большее количество тепла. Геотермический градиент резко возрастает вблизи верхней границы зоны, находящейся под геостатическим давлением (т.е. гидравяической границы), и в таких месторождениях протекают процессы, близкие к процессам, происходящим в автоклаве. Термический диагенез глины, сопровождающийся увеличением ее объема, приводит к выделению связанной и внутрикристаллической воды, количество которой может составлять до 30% первоначального объема глины.
Эта вода является пресней. Попадая в прилегающие песчаные водоносные слои,'она вытесняет более соленую воду вверх к границе зоны аномально высокого давления. Вода в водоносных слоях, расположенных на несколько сотен метров ниже верхней границы зоны, обычно содержит менее 10 г/л растворенных солей.
В некоторых местах эта вода является питьевой (содержание солей менее 1 г/л). Системы с песчаными водоносными слоями имеют проницаемость порядка 0,025 дарси, вязкость воды обычно составляет 0,2— 0,3 мПа с, а сама вода является хлоридно-бикарбонатной с показателем рН, равным 7,5 — 8,5. Так как растворимость газообразных углеводородов в воде резко возрастает с уменьшением растворенных в ней твердых веществ, а высокие температура и давление приводят к естественному крекингу нефтяных углеводородов, то в 1 л воды в Вовмовлооти оовоенлл трех геотерывленых роланов Сшд 341 месторождениях высокого давления содержится 0,004 мз природного газа.
Растворенные газы могут оказаться ценным побочным продуктом при извлечении воды. История освоения месторождений с аномально высоким давлением (в основном для получения природного газа) свидетельствует о том, что извлекаемая жидкость замещается водой из недоуплот-' ненных аргиллитов, окружающих месторождение. Не существует определенной зависимости между объемом извлекаемой жидкости и результирующим давлением в месторождении. После прекращения эксплуатации происходит частичное восстановление давления.
Вполне очевидно, что при извлечении воды для получения геотермальной энергии будет эффективно происходить отбор воды из недоуплотненных аргиллитов, окружающих водоностный пласт. В то же время давление в месторождении заметно падает лишь по истечении продолжительного времени такого извлечения и, конечно, при условии, что площадь месторождения не меньше нескольких сотен квадратных километров. Температуры извлекаемой воды достигают 150 — 180' С, давление на устье скважин составляет 30 — 40 МПа, а производительность каждой скважины — несколько тысяч тонн воды в сутки. Район заяадиоко лобережьл Мексикаискоьо залива, Здесь предполагается пробурить опытную геотермальную скважину. Этот район выбран по следующим причинам: а) здесь имеются участки с развитием мощных толщ третичного возраста, аналогичных образовавшимся во многих осадочных бассейнах мира; б) в северной и западной частях прибрежной равнины Мексиканского залива интенсивно осуществлялась добыча нефти на берегу (а в последнее время и в море) и поэтому имеется много данных по глубинным параметрам; в) зоны аномально высокого давления во многом повторяют друг друга как стратиграфически, так и регионально, что упрощает задачу выбора расположения опытной установки.
Полагают, что информация, полученная при изучении прибрежного района Мексиканского залива, окажется полезной при построении общей модели геотермальных месторождений аномально высокого давления. В пределах данного района были выбраны три участка с целью определения их пригодности для бурения опытной скважины. Эти участки (Себастиан, Порт-Мансфилд и Корпус-Кристи) показаны на фиг. 7.1. Глубинные температуры и солености в северной части графства Камерон, где расположен участок Себастиан, уже изучались Геоло- 342 Гнева 7 Возможности освоения трех геотермвпьных райоиое СШЯ 343 гической службой США (2).
Установлено, что здесь очень высокие температуры и низкие солености. Графство Уилласи, в котором рас- положен участок Порт-Мансфилд, согласно данным этой службы, яв- ляется одним из мест побережья Мексиканского залива, где изотер- ма с температурой 149' С очень близко подходит к поверхности зем- ли ( 3,9 км). Участок Корпус-Кристи был включен в программу ис- следований, поскольку проведению работ здесь могло способствовать присутствие авиабазы Военно-морских сил США. ОЦЕНКА ГЛУБИННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ВЫБРАННЫХ УЧАСТКОВ Карты, на которых указаны место и общая глубина каждой нефтяной скважины вблизи Себастиана, Порт-Мансфилда и Корпус-Кристи, получены с помощью аэросъемки.
Были проанализированы изменения электрических показателей по глубине всех скважин до 3 км, и по кривым изменения разности потенциалов и сопротивлений было определено расположение водоносных слоев. Данные по таким параметрам, как глубина и мощность каждого водоносного слоя, температура на забое скважин, разность потенциалов, удельный вес бурового раствора и его тип, а также обозначение слоя были записаны на перфокартах. Специально составленная Уоллисом и Джонсом методика расчета солености также была запрограммирована. Вместе с программами расчета температуры водоносного слоя и давления в формации она была использована при обработке записанных на перфокарте данных.
По полученным результатам легко выявить скважины, расположенные в водоносных пластах с высокими температурой, давлением и низкой соленостью. Значения пористости и проницаемости для этих районов были определены на основании данных, полученных с помо'щью керновых проб (3). Изучение структуры расположенной здесь формации Фрио с водоносными слоями было проведено Геологической службой (Джонс, частное сообщение).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
