Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Май 2011 – Выпуск 5 – Том 29 – Новости EAGE

Как наука о Земле справляется с проблемой использования геотермальной энергии земных глубин

Целью международного заседания рабочей группы DGG/EAGE было освещение роли геофизики на различных стадиях разработки геотермальных ресурсов земных недр. Инициаторами проведения выступили профессор и доктор R?kers и профессор и доктор Yaramanci, соответственно, президент и вице-президент DGG. Данное заседание стало продолжением 71-й ежегодной конференции DGG, на которой также поднимались вопросы о геотермальной энергии земных недр.

На однодневном заседании рабочей группы, на котором присутствовали примерно 80 участников со всей Европы, рассматривались современные научные исследования, связанные с мировым развитием геотермальной энергетики земных недр, при этом большое внимание было уделено роли геофизических методов. Успех данного мероприятия побудил DGG наметить проведение в ближайшие годы новых заседаний совместно с зарубежными обществами-партнёрами.

Особое внимание в докладах было обращено на геофизические методы и технологии, при этом были представлены результаты, в частности, в сферах вскрытия, освоения и контроля глубокозалегающих месторождений геотермальных вод, а также приведена база данных, оценка ресурсов и построение модели. Кроме того, во вступительной части мероприятия был проведён обзор текущих вопросов и перспектив в отношении существующих и планируемых проектов в области эксплуатации глубокозалегающих месторождений геотермальных вод.

Типы геофизических исследований и методов, применяемых в последующем использовании тепла, зависят от геологических условий месторасположения месторождения геотермальных вод, необходимого количества энергии и требуемого уровня температуры для отбора тепла. Для полнейшего использования тепла подходит температура в диапазоне приблизительно до 100 °C (эффективное использование электрической энергии в этом диапазоне температур невозможно). Данный вид использования тепла имеет целый ряд назначений, например, теплоснабжение крупных комплексов зданий и местное и централизованное теплоснабжение. При более высоких температурах электроэнергию можно получить либо с помощью технологии органического цикла Ренкина (ОЦР) либо по технологии Калины. Первые геотермальные электростанции этого типа уже существуют в Германии, например, в Унтерахинге и Ландау.

Во многих районах Центральной Европы гидротермальные условия отсутствуют. Поэтому использование геотермальной энергии недр, полученной с помощью усовершенствованных геотермальных систем (УГС), известных также как сухая нагретая порода (СНП), играет важнейшую роль в будущем. При использовании этой методики сухие горные породы доводятся до рентабельности путём принятия мер, повышающих производительность.

Одним из главных предметов обсуждения конференции было представление результатов геофизических исследований на опытном полигоне с глубокозалегающим месторождением геотермальных вод в Суль-су-Форе (котловина Верхнего Рейна). Для этого научно-исследовательского объекта, использующего тепло, накопленное в глубокозалегающей горной породе, впервые летом 2008 года была запущена геотермальная электростанция. В отличие от гидротермальных электростанций, на этом объекте трещины и расщелины в граните, нагретом до температуры 200 °C, на глубине 5000 м расширены путём нагнетания воды и соединены с геологическим теплообменником. Полученная тепловая энергия используется на поверхности земли для выработки электроэнергии и теплоснабжения и ознаменовывает успешное завершение данного научно-исследовательского проекта, профинансированного Европейским Союзом. Это означает, что в будущем для энергоснабжения можно будет использовать геологические источники тепла, которые до сих пор нельзя было считать источниками энергии, или же они рассматривались таковыми лишь в ограниченных пределах, в связи с ненадлежащей циркуляцией термальных вод или её отсутствием.

В своём вступительном слове к участникам заседания рабочей группы профессор и доктор R?kers подчеркнул, что, хотя в июле 2010 года Федеральное правительство Германии в своём Национальном плане действий в отношении возобновляемых источников энергии спрогнозировало увеличение объёма выработки энергии из геотермальных источников, в научной работе «Основные требования к энергоресурсам», представленной в сентябре 2010 года, геотермальная энергия недр была упомянута вскользь.

Увеличение объёма электроэнергии, вырабатываемой геотермальными электростанциями, происходит под влиянием закона Германии о возобновляемых источниках энергии. Он предусматривает финансирование производства электроэнергии с надбавкой за дополнительное прямое использование тепловой энергии.

Начальник Управления по охране климата, окружающей среды, по вопросам сельского хозяйства, охраны природы и защиты прав потребителей правительства земли ФРГ Северный Рейн-Вестфалия Ernst-Christoph Stolper отметил, что по сравнению с другими федеральными землями Германии, как например Бавария или Баден-Вюртемберг, у земли Северный Рейн-Вестфалия (СРВ) нет таких подходящих геологических условий для использования геотермальной энергии недр в цепочке с геотермальными электростанциями.

Поскольку земля СРВ не обладает крупными горячими и высокопродуктивными источниками термальных вод, геотермический потенциал следует осваивать с помощью технологий усовершенствованных геотермальных систем (УГС). В настоящее время земля Северный Рейн-Вестфалия (СРВ) обладает недоосвоенным геотермическим потенциалом в виде горячих рудничных вод. Первые проекты подобного рода в данный момент находятся в процессе реализации.

Во время обсуждения геологических исследований было отмечено, что методы сейсморазведки с помощью отражённых волн применяются, главным образом, в тех районах, в которых должны быть исследованы и геологически описаны глубокозалегающие месторождения термальных вод. Сейсморазведка с помощью отражённых волн — это основной метод поиска месторождений термальных вод, особенно в тех случаях, когда пространственная разрешённость является определяющим фактором для успешного бурения скважин, и/или, когда геологическая сложность и глубины залегания целевых объектов вынуждают получить достоверное представление о нижнем горизонте перед началом бурения. Это, как обычно, необходимо для уменьшения риска при ведении горных работ.

Методы и методики сейсморазведки с помощью отражённых волн, используемые для геотермальных исследований, как правило, аналогичны тем, которые используются для разведки на нефть и газ. Во время обсуждения геологических исследований были представлены результаты трёхмерных сейсморазведочных работ в некоторых районах, таких как США и Италия. Одной из главных тем обсуждения была демонстрация результатов трёхмерной сейсморазведки на территории Южно-Германского молассового бассейна. На гидравлическую проницаемость оказывают влияние несколько факторов. Образование платформы привело к возникновению различных карбонатных фаций, то есть рудных жил и небольших осадочных мульд. Впоследствии системы сбросов сыграли важную роль, поскольку формирование бассейна сопровождалось сложными тектоническими нарушениями.

Результаты сейсморазведки можно без труда объединить с результатами других геофизических методов. Это особенно необходимо в тех случаях, когда непосредственное определение интересующих параметров, таких как пористость, проницаемость, содержание жидкой фазы и т.д., не представляется возможным. Поэтому для получения этих параметров магнитотеллурические и сейсморазведочные методы, при которых определяются электрические сопротивления и скорости распространения сейсмических волн, часто применяются совместно, даже при наличии глубокозалегающих месторождений геотермальных вод.

Для разработки геотермального источника имеет существенное значение стимулирование циркуляции воды путём формирования трещин гидравлических разрывов и наблюдение за их распространением. Были обсуждены принципы образования трещин в горных породах низкой проницаемости, а также представлены методики пассивных периодических сейсмических наблюдений за зоной, окружающей источник. Результаты нового метода картирования суммарного сдвигового смещения (КССС) показали, что суммарное сдвиговое смещение геотермального источника вблизи нагнетательной скважины составляет всего несколько сантиметров. Кроме того, было показано, как с помощью микросейсмического наблюдения можно установить параметры перемещения жидкости и проницаемость горных пород в пределах геотермального источника.

Геофизические методы используются также для определения размера источника, его пригодности к эксплуатации геотермальной энергии, а также для оценки степени риска появления возбуждённой сейсмичности в зоне планируемого строительства геотермальной станции. Проведения оценки рисков требует общественность, особенно после произошедших сильных спровоцированных сейсмических явлений в Базеле (Швейцария) и Ландау (Германия). Интерес общественности к району реализации планируемого геотермального проекта увеличивается, если выясняется, что спровоцированные проявления сейсмичности сопряжены с колебаниями на земной поверхности. Вследствие этого требуются геофизические методы, способные уменьшить воздействие геотермальных объектов на окружающую среду за счёт снижения влияния возбуждённой сейсмичности и оптимизации методики усовершенствованных геотермальных систем (УГС) для повышения проницаемости глубокозалегающих горных пород. Помимо всего прочего, усовершенствованные методы оценки распределения гидравлических и тепловых свойств недр обеспечат уменьшение геологического риска. Проведение достоверных оценок этих свойств является обязательным для технико-экономического планирования и функционирования геотермальной установки. Поэтому на каждом этапе геологического изучения, вскрытия и эксплуатации геотермального источника необходимы всесторонние геофизические исследования, с целью непрерывного улучшения модели месторождения и введения мер противодействия при возникновении рисков




← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →















Яндекс цитирования
Журнал First Break и материалы всех мероприятий EAGE направляются на индексацию в систему Scopus.
Журналы Basin Research, Geophysical Prospecting, Near Surface Geophysics и Petroleum Geoscience направляются на индексацию в системы Scopus и Web of Science.