1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (Геотермальная энергия. Э. Берман, 1978u)

3. Берман Е61~ай1 К. ВЕППВП Р70 УЕБ ВАТА СОЯРОКА Т7ОРР СКОтНИЫж КЫККСт Райс К1йае Хеп1егаеу Ьопйоп, Епа!апй 1975 ГКОТКРМАЛЬНАЯ ЭНКРГИЯ Перевод с английского нод редакниеи д ра геол. мин. наук Б Ф, МАВРИПКОГО ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1978 УДК 551.23:538.7 Книга содержит обзор новейших достижений в обпасти изучения и испопьзованив геотермапьной энергии в США и некоторых других странах. Бопьшое внимание удепено вопросам преобразоеанив теппоеой энергии нагретых "сухих" пород, методам и технопогии созданив искусственных циркупяционных систем — "теппоаых котпов", е том чиспе с помощью вдерных взрывов В книге содержатся данные по бурению самых гпубоких скважин в мире и рассматриваютсв методы совершенствования современного бурения. Рассматриваются также вопросы борьбы с сопеотпожением и коррозией при испопьэоаании термапьных еод разпичного состава и минерапизации, включав горячие рассопьь Значительное место удепено экономическим и правовым вопросам и вопросам охраны окружающей среды при испопьзовании геотермапьных ресурсов Книга представпвет интерес йпя геопогое, гидрогеопогое.

горных инженерое, инженерое-нефтяников„инженеров по бурению гпубоких скважин, твппо техников, энергетиков и экономистов. специепизирующихся по геотермапьным исспедованиям и разработкам. Она может быть также попезной всем читателям, интересующимся вопросами иэученив и испспьэоеания гпубинного теппа Земпи.

Редакция яитераууры по новой технике дору!!як! © 1975 Ьн н: . Ю .. -, ргвиов ! с изменениями, "Мир", 1978 ыя эивргяя г ъ,Г Ст. научный редактор О. Вишнякова Мп. научный редактор Т. Богдасоаа, ХУДожник А. Гннкепвь ХУДожестаенный РеДактоР Л. БеэРУоегиое:. Технические редакторы М. Ваг Энгепагд, Л.

Тихомирооц Корректор И. Максимова ИБ йг 1029 Подписано к печати 8/1Х-78 г. БУмага офсвтн. йа 1 ЕОх904гж = 13ЛО бУм; и. ПЕЧ. П. М,ОО. УЧ.-ИЗд. П. 25, 59. Иэд. Вг 20/9525. ТИраж 1500 ЭЯИЗ. Цаиа 3 Р. 20 К. Зан. !4888 Издатепьстео "Мир", Москва, 1-й Рижский пер., 2 Тинографиа издательства «Калниинградскав ираида г. Калининград 4обл ), ул. Карла Маркса, !8. ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА При современном бурном развитии энергетики а промышленно развитых странах возрастающая потребность в тепле и электроэнергии может привести а обозримом будущем к исчерпанию или к катастрофическому истощекию ресурсов традиционных видов топлива.

Поэтому вполне естественно, что научная и иижеиераая мысль иапраялеиа ныне иа изыскание новых видов эиергии, которые смогут заменить традиционное топливо или сократить его расход. Одним из таких новых видов энергии является глубинное тепло Земли. В СССР и за рубежом проводятся широкие исследования ресурсов геотермальной энергии, ее видов, способов добычи и использования яа различных теплоэиергетических установках. В ряде стран для получения тепла и выработки электроэнергии достаточно широко используются подземные термальиые воды, однако запасы этих вод весьма ограниченны и их тепловой потенциал в промышленно развитых странах, таких, как СССР, США, Япония, Италия и др., лишь а малой степени сможет удовлетворить насущные потребности.

Несравненно более крупные ресурсы тепла заключеяы а блоках нагретых практически сухих пород, яо освоение этого вида тепла представляет собой крупномасштабную и весьма сложную иаучио-техиическую проблему. В СССР и США имеются теоретические разработки по технологии извлечения этого вида тепла, ио до настоящего времени из-за ряда технических трудностей еще ие было создано ии одной промышлеииой установки для извлечения тепла из сухих пород.

Существует лишь одна пебольшая опытяая циркулзщиояиая устаяовка, создаяиая Лос-Аламосской лабораторией в США. Поэтому публикация материалов, обобщающих проводимые а США исследования по освоению тепла сухих пород, должна привлечь виимаиие советских специалистов, занятых геотермальаыми исследованиями и разработками. 6 Предисловие рецвкгорв перевода В данной книге обобщены обширные и не всегда доступные для советского читателя материалы по технологии извлечения и использования геотермальной энергии. Впервые в советской печати подробно рассматривается Плоушерская программа создания крупных искусственных циркуляционных систем путем применения ядерных взрывов в толще горячих пород. Рассмотрены проблемы бурения под ядерные заряды, результаты ядерных взрывов, вопросы безопасности и методы извлечения тепла из искусственно созданной.трещиноватой области. Описаны другие методы создания циркуляционных систем в нагретых практически сухих породах, охарактеризованы технологические трудности и ограничения.

Значительное место уделено экономике создания искусственных систем и определению стоимости получаемой при этом электроэнергии. Рассмотрены также способы получения энергии на базе горячих геотермальных растворов, часто имеющих рас<ильную концентрацию, как, например, в Солтонской впадине в США. Наконец, приведена программа работ, предложенная конференцией по исследованию геотермальных ресурсов, состоявшейся в 1972 г. Конференция проводилась с целью оценки современного развития геотермальных исследований, составления рекомендаций по дальнейшим исследованиям и разработкам и определения места геотермальных ресурсов в обеспечении страны дополнительной энергией, минеральными солями и водой.

Можно надеяться, что настоящая книга окажется полезной для специалистов, работающих в области изучения и использования геотермальных ресурсов. По согласованию с фирмой книга на русском языке издается в сокращецном варианте. Фактический материал гл. 1 обновлен по состоянию на 1977 г.

Перевод книги, выполнен кандидатами технических наук В.С. Зродниковым (гл. 3 (часть), 4, б» и В.И. Кабаковым (гл. 1, 2, 7) и каншь датом филологических наук Н.И. Шаховой (гл. 3 (часть), б, 8). Б. Малриякий ПРЕДИСЛОВИЕ Публикуемый обзор технологии производства энергии основан на исследованиях, проведенных промышленными и техническими фирмами и научно-исследовательскими коллективами университетов под опекой различных правительственных и административных организаций. В нем содержится подробное описшше природы геотермальньщ ресурсов, их размеров и ссеремеянсй технологии, которая позволяет эксплуатировать этот природный источник энергии и использовать его с наибольшей выгодой. В книге собрашя важнейшие данные из труднодоступных источников.

Приведено описание валпых энергетических систем, работа кото)ых иллюстрируется примерами ныне действующих электростанци1. Такая концентрированная информащщ сможет послужить прочнсй основой длн осуществления мер по использованию энергии из геотермальных источников. В связи с ростом цен на нефть и интщкжвными поисками нсеых источников энергии геотермальные ресурсы и производимж на их основе электрическая энергия будут представлять несомненньй интерес. Новые методы создания и производства книг, освоенные фирмой "Нойес дейта", позволяют предоставить читателю новую книгу в прочном переплете за максимально короткий срок. Разработана специальная технология, которая сокрщцает разрыв между стадией работы над рукописью и стадией выпуска готовой книги. Технология современного промышленного производства развивается столь быстро, что прежние проверенные временем операции, такие, как обычный набор, переплет и доставка книг, более неприемлемы.

Издатели сумели преодолеть обычные временные задержки, связанные с опубликованием книги,и дали читателю возможность познакомиться с наиболее полной современной информацией по данному вопросу. Оглавление построено таким образом, чтобы служить одновре. менно предметным указателем и облегчить поиск информации„содержащейся в данной книге.

ВВЕДЕНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ КАК ОДИН ИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ Первая промышленная геотермальная электростанция была построена в 1904 г. в Лардерелло (Италия). В пятидесятые годы начались разработки геотермальных месторождений в Новой Зеландии. В'настоящее время действуют ГеоТЗС в Японии, Мексике и СССР. В США первая промышленная ГеоТЗС была построена в Долине Больших Гейзеров (шт. Калифорния) в 1960 г. Геотермальные месторождения подразделяются на три типа: месторождения сухого пара, горячей воды и нагретых сухих пород.

Месторождения горячей воды в свою очередь подразделяются на месторождения перегретой'воды (влажного пара) и месторождения воды с более низкими температурами. Примерами месторождений сухого пара являются Лардерелло и Долина Больших Гейзеров; месторождения Уайракей и другие в Новой Зеландии относятся к типу месторождений перегретой воды. Помимо производства электроэнергии, возможными побочными продуктами являются природный газ, минеральное сырье и опресненная вода Большинство специалистов сходятся во мнении, что геотермальная энергия оказывается конкурентоспособной с другими источниками энергии в отношении стоимости и воздействия на окружающую среду.

Зта глава содержит материалы отчета (1), выполненного в ЛосАламосской научно-исследовательской лаборатории университета шт. Калифорниа Объем Земли составляет примерно 1086 млрд. куб.км, и весь он,за исключением тонкого слоя земной коры, имеет очень высокую температуру. Сколько тепла заключено внутри Земли — неизвестно, однако, если судить по извержениям лавы, а также по таким менее явным проявлениям, как термальные источники, гейзеры и фумаролы, его вполне достаточно, чтобы обеспечить большую часть человеч~ ства необходимой энергией. Если при этом учесть объем внутренней части Земли и теплоемкость пород, то станет ясно, что геотермальная теплота представляет собой несомненно самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. Причем это энергия в чистом аиде, так как она уже существует как теплота, и поэтому для ее получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.

В некоторых районах природа сама доставляет геотермальную энергию к поверхности в виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства электроэнергии. Имеются также районы, где термальными водами из источников или скважин можно обогревать жилища и теплицы, а также использовать их для обеспечения энергией низкотемпературные химические процессьь Однако в целом, особенно с учетом величины глубинного тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире пока крайне ограничено. В настоящее время имеются идеи и техническая база для изменения сложившейся ситуации. Вполне вероятно, что через несколько лет геотермальная энергия станет, наконщ, широко доступной, причем с точки зрения финансовых затрат, предпринимаемых усилий и проблем га Гпввв 1 защиты окружающей среды это будет соответствовать возможное.