Состояние работы и основные задачи исследований (часть 2)

В Советском Союзе ведутся работы по созданию опытных геотермальных электростанций в Ставропольском крае и Дагестанской АССР. Проведено бурение параметрических скважин на Каясулинской площади Ставропольского края и Тарумовской площади в Дагестане с целью получения геотермической и геолого-гидрогеологической информации для уточнения запасов тепловой энергии. Установлено, что на Каясулинской площади скважины с глубины 4,1 км дают дебит 1—3 тыс. м3/сут при давлении на устье 2,8 МПа и температуре на забое 169°С, минерализации 102 г/л. На Тарумовской площади скважины с глубины 5,5 км при устьевом давлении 2,4 МПа дают 1 тыс. м3/сут с температурой 134°С.
В 1977 г. осуществлен Лос-Аламосский геотермальный энергетический проект в штате Нью-Мексико, где с глубины 2,7 км из массива непроницаемых гранитов, разрушенных вертикальными трещинами гидроразрыва, получен фонтан пара 180°С тепловой мощности 5 МВт. В 1979 г. трещина гидроразрыва расширена до 60 тыс. м2 и из добываемого теплоносителя получена электрическая энергия. Опыт показал эффективность идеи акад. В. А. Обручева для добычи тепла Земли из непроницаемых пород. Показано, что трещины гидроразрыва целесообразно производить при давлении 12,5 МПа, тогда свободная конвенция обеспечивает эффективный теплосъем, трещина не требует крепления, термические деформации массива увеличивают раскрытие трещины, что приводит к пятикратному уменьшению гидравлического сопротивления системы, утечка воды составляет только 1%. По концентрации примесей (0,2 г/л) добываемый теплоноситель соответствует пресной воде. На базе этого опыта в этом же районе создается вторая геотермальная система (глубина 4,5 км, температура 270°С) мощностью 50 МВт и сроком службы 30 лет.
В ряде стран в настоящее время идет строительство глубоких скважин для добычи тепла Земли. Так, в Великобритании планируется проходка двух скважин глубиной 2500 м в районе полуострова Корнуэлл, при закачивании в одну из них воды можно получать теплоноситель с температурой 80°С. Кроме того, по этому проекту предусматривается извлечение из теплоносителя урана цинка кобальта, бора, лития и калия. Во втором этапе намечено бурить скважины глубиной 5 км и получать пар (200°С), который будет использоваться для производства электроэнергии.
Несмотря на разработку различных методик расчета гидротермодинамических систем, успех опыта в Лос-Аламосе и его широкий мировой резонанс, в этой проблеме существует еще множество нерешенных научных задач, связанных с вскрытием закономерностей процессов тепломассообмена и фильтрации в коллекторах геотехнологических систем, и практических вопросов, которые могут быть определены только опытными работами в полевых условиях. Это прежде всего вопросы вскрытия коллекторов трещинами гидроразрыва и их удержание во времени, а также определение площади теплосъема.
Необходимо изучить горные породы на месте залегания в условиях напряженного состояния, найти способы, как обеспечить отсутствие «проскоков» воды по наименьшему расстоянию между скважинами, определить, каково будет извлечение минералов и как предотвратить зарастание скважин и т. д.
Освоение геотермальной энергии требует большой работы по геолого-экономической оценке конкретных месторождений. В этом плане интересна работа ЛГИ по экономико-математическому моделированию применимости различных геотермических систем [Э. И. Богуславский], которая, кроме всего, еще и учитывает потери тепла в недрах.

---