2.5.1. Методика и результаты оценки геотермального энергетического потенциала

При исследовании по проекту TAC1S за основу принята методика оцен­ки геотермального энергетического потенциала, изложенного в работе [9].

Оценка гидрогеотермальных ресурсов состоит в определении возмож­ной производительности водозаборного сооружения при заданном или прогнозном понижении уровня воды в скважинах при заданной произ­водительности водозаборного сооружения, при предположении, что при расчетном водоотборе качество термальных вод будет удовлетворять тре­буемым для эксплуатации кондициям в течение всего периода эксплуа­тации.

Ресурсы термальных вод определяются как по месторождениям или эксплуатационным участкам с целью обоснования проектирования во­дозаборных сооружений, необходимых для обеспечения конкретных объектов теплоэнергетическим сырьем, так и в пределах крупных гид­рогеологических регионов для обоснования генеральных схем промыш­ленного использования этих вод.

На месторождениях (участках) и в регионах оценка выполняется по результатам специальных разведочных работ или по данным эксплуа­тации действующих водозаборных сооружений.

Региональные оценки осуществляют в пределах отдельных гидроге­ологических структур по основным перспективным водоносным гори­зонтам, определяющим в комплексе размеры ресурсов и теплоэнергети­ческий потенциал термальных вод, а также геолого-экономические по­казатели их промышленного освоения.

Анализ ресурсов проводится применительно к этим зонам, по его результатам осуществляется геолого-экономическое районирование перспективных территорий по комплексу показателей, определяю­щих возможные масштабы и экономический эффект, последователь­ность изучения и промышленного освоения гидротермальных ресур­сов. В ходе регионального анализа выявляется не только прогнозный теплоэнергетический потенциал термальных вод в каждом перспек­тивном районе, но и даются рекомендации о рациональных способах промышленного освоения ресурсов (возможные схемы водозаборных сооружений, их размещение в перспективных районах, методы раз­работки водоносных горизонтов и способы эксплуатации скважин), обеспечивающие максимальный эффект от их практического исполь­зования.

Оценка эксплуатационных запасов термальных вод и их теплоэнер­гетического потенциала проводится на основании утвержденных кон­диций. Кондиции представляют собой совокупность экономически и технологически обоснованных требований к качеству и количеству воды, техническим условиям эксплуатации месторождения при рациональном использовании недр и соблюдении правил охраны окружающей среды. При этом сами кондиции используются как оценочные экономические показатели геотермальных ресурсов.

Основными показателями кондиций являются:

а) минимальная температура воды (или энтальпия пароводяной сме­си) на устье скважины;

б) максимально допустимая минерализация и предельные содержа­ния отдельных компонентов или их групп, включая содержание некой - денсирующихся газов в парогидротермах (двуокиси углерода, серово­дорода, метана, аммиака, азота, водорода, этана);

в) предельные положения динамических уровней в эксплуатационных скважинах (минимальные избыточные давления воды или пара на ус­тье) и максимальные давления на устьях нагнетательных скважин;

г) предельные глубины и дебиты эксплуатационных скважин.

Кроме того, в проекте кондиций должны быть обоснованы способы и

средства водоподъема, система транспортировки воды до водопотре­бителя, согласованный с заказчиком расчетный срок эксплуатации во­дозабора и режим водоотбора в пределах этого срока, способы удале­ния использованных вод.

В каждом конкретном случае эксплуатационные запасы оценивают­ся с учетом заявленной потребности в теплоносителе и наличия дей­ствующих водозаборных сооружений с целью установления возмож­ного взаимного влияния проектируемого и действующих водозаборных сооружений и обоснования ожидаемого прироста запасов.

Расчет водозабора включает обоснование рациональной схемы раз­мещения эксплуатационных и нагнетательных (в случае применения геоциркуляционной технологии) скважин, режима их эксплуатации.

Основной расчетной формулой для подсчета эксплуатационных за­пасов при использовании гидродинамического метода в соответствии с [9] является:

= 4‘* кп S/R, ^=4'^ тф( (2.2)

где: — эксплуатационный дебет водозабора (эксплуатационные

запасы). м3/сут; S — допустимая расчетная величина снижения уровня подземных вод в пласте, ; Кт — коэффициент водопроводимости, м2/сут; R — гидравлическое (фильтрационное) сопротивление, безразмерная величина; Яф — коэффициент фильтрации, м/сут; т — эффективная мощность комплекса (горизонта), м.

Гидравлическое сопротивление формируется вокруг скважин и учи­тывает внешние граничные условия (плановые, вертикальные), взаим­ное размещение скважин в водозаборном сооружении и расстояния между ними, время эксплуатации, радиус водозаборной части скважи­ны, а так лее ее гидродинамическое несовершенство.

Водозаборные сооружения задаются как группа взаимодействую­щих скважин, размещенных на местности произвольно или в виде упо­рядоченных систем (площадной, кольцевой, линейной II т. д.).

Расчетный срок эксплуатации в соответствии с установившейся прак­тикой оценки запасов подземных вод рекомендуется принимать равным 10 тыс. суток (примерно 27 лет).

Теплоэнергетический потенциал ресурсов термальных вод, воз­можные масштабы и технико-экономические показатели их практи­ческого использования, а также их возможный вклад в топливно-энер­гетический баланс отдельных экономических районов и страны в це­лом в значительной мере определяются обоснованностью принимае­мого в расчетах полезно используемого перепада температуры вод.

Т1сп = Тс * Т, (2.3)

где: Т — усредненная за расчетный период разработки температура термальных вод. С; Тк -— конечная температура воды после исполь­зования, С, зависящая от начальной температуры воды, вида ее прак­тического использования, применяемых схем теплоснабжения или выработки электроэнергии, а также конструкций теплоэнергетичес­кого оборудования.

Ввиду трудности определение показателя Т при расчетах услов­ного теплоэнергетического потенциала ресурсов термальных вод при­нимаются единые значения Ги = 30 - 35 С, рассчитанные на макси­мальное использование главного полезного свойства оцениваемого ре­сурса — тепла. При этом объемы эксплуатационных ресурсов и теп­лоэнергетический потенциал термальных вод применительно к их практической разработке в значительной степени будут зависеть от заданного уровня охлаждения пласта на конец расчетного времени. Этот показатель определяется из условия сохранения первоначаль­ной пластовой температуры вблизи забоев эксплуатационных сква­жин в течение всего расчетного срока, т. е. сохранения неизменной температуры воды на устьях эксплуатационных скважин при темпе­ратуре нагнетаемой воды 30 — 35 С.

Производительность скважин по теплу G связана с ее производитель­ностью по воде Q следующим соотношением [59J:

G = </ ■ СЕ *р* 71 * сп, (2.4)

где: G — производительность скважины по теплу, Гкал/год, С — удель­ная теплоемкость воды, Гкал/т ■ С, с — плотность воды, т/ма, q — про­изводительность скважины по воде, м3/год.

Согласно многочисленным исследованиям [6,9, 57, 59], Россия рас­полагает значительными запасами геотермальных ресурсов, находящи­мися на глубине до 2500 м. Технические ресурсы геотермальной энер­гии России оцениваются в 11870 млн. т у. т,/год, что примерно в 10 раз превышает разведанные энергетические запасы органического топли­ва. По оценкам специалистов, за счет геотермальных ресурсов и новых

технологий (геотермальные тепловые насосы и бинарные электричес­кие станции) можно в ближайшие 10 — 15 лет сократить на 20 — 30% потребление органического топлива в стране.

Распределение геотермальных ресурсов по территории РФ приведе­но на рис. 18 и 19, Приложения Г.

Практически на всей территории России имеются запасы тепла земли с температурой от 40 до 300 С, имеющие практическое применение.

В РФ разведано 47 геотермальных месторождений с запасами тер­мальных вод, позволяющих получить — 240 • 103 м3/сутки и парогидро* терм производительностью более 105 * 103 т/сутки [9].

На территории России пробурено более 3000 скважин с целью исполь­зования геотермальных ресурсов.

Значительные запасы геотермального тепла открыты на Чукотке.

Значительными запасами тепла земли обладают Курильские остро­ва, которых достаточно для их тепло - и электрообеспечения на 50 - 200 лет. Большими запасами геотермальной воды с температурой от 70‘ до 95 С обеспечены острова Кунапгар и Парамушир.

Дальневосточное Приморье, Прибайкалье, Западно-Сибирский ре­гион также располагают запасами геотермального тепла, пригодного для широкомасштабного использования в промышленности и сельс­ком хозяйстве,

В целом в России доля геотермальной электроэнергии может соста­вить, по оценкам специалистов, 1 - 1,5%. Такие районы, как Камчат­ка, Курильские острова, ряд районов Северного Кавказа, Калининград­ская область — могут получать значительную часть электроэнергии за счет геотермальных ресурсов.

В теплоснабжении России доля геотермальной энергии по эксперт­ным оценкам может достигнуть 60%,

Наибольший интерес для Проекта TACIS представляют геотермаль­ные ресурсы европейского Юга России и Северного Кавказа.

На Северном Кавказе хорошо изучены геотермальные месторожде­ния с температурой резервуаров от 70 до 180 С. находящихся на глуби­не от 300 до 3000 м. В регионе имеется многолетний опыт использова­ния геотермальных вод для теплоснабжения и горячего водоснабжения.

I ак, в Дагестане в 2000 году было добыто более 6 млн. м“ геотермальной воды. На Северном Кавказе используют геотермальное водоснабжение до 500 тыс. человек.

Значения валового, технического, экономического и производствен­ного (подготовленного для промышленного освоения) гидрогеотермаль - иых потенциалов России, соответствующие данным работы [9], приве­дены в табл. 2.11,

Потенциал геотермальной энергетики России