Теплофизическое обоснование формирования и эксплуатации мутновской магматогенной геотермальной системы

Таскин, Виталий Витальевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теплофизическое обоснование формирования и эксплуатации мутновской магматогенной геотермальной системы
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Теплофизическое обоснование формирования и эксплуатации мутновской магматогенной геотермальной системы"

На правах рукописи

ТАСКИН Виталий Витальевич

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МУТНОВСКОЙ МАГМАТОГЕННОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 25.00.20— Геомеханика, разрушение горных

пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

I , 00346056Э

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

003460569

Работа выполнена в Научно-исследовательском геотехнологическом центре Дальневосточного отделения Российской академии наук (НИГТЦ ДВО РАН).

Научный руководитель -

доктор геолого-минералогических наук

Трухип Юрий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гендлер Семен Григорьевич

кандидат технических наук, доцент

Чермошенцева Алла Анатольевна

Ведущее предприятие - ОАО «Геотерм».

Защита диссертации состоится 12 декабря 2008 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 12 ноября 2008 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Э.И.БОГУСЛАВСКИИ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

Одной из проблем совершенствования топливно-энергетического баланса, является изменение его структуры за счет использования возобновляемых источников энергии вместо традиционных видов топлива. Помимо сохранения истощающихся запасов нефти газа и угля, применение возобновляемых источников энергии позволяет решить ряд экологических проблем. Одним из таких источников являются геотермальные ресурсы. По данным многочисленных исследований, во многих регионах геотермальная энергия может быть эффективно извлечена с глубин до 3-4 км.

Высокий геотермический градиент Камчатки обуславливается, современной вулканической деятельностью. Вместе с тем, в настоящее время в энергетических целях используется теплоноситель, отбираемый из месторождений парогидротерм. Применение такого теплоносителя для выработки электроэнергии в связи с его низкими тепловыми параметрами характеризуется невысокой производительностью. Повышение эффективности выработки энергии до уровня современных электростанций, связано с использованием геотермального теплоносителя с температурой выше 400°С.

Энергия такого потенциала сосредоточена в областях очагов маг-матогенных геотермальных систем. Потенциальные ресурсы Мут-новской магматогенной геотермальной системы на Камчатке составляют более 2000 МВт. Оценка перспектив освоения Мутновской системы сдерживается отсутствием достаточного объема достоверной информации о горно-геологических и геотермических условиях массива горных пород на глубинах, перспективных для извлечения геотермальной энергии. Одним из способов повышения точности прогностических оценок возможности извлечения геотермальной энергии является построение математических моделей формирования геотемпературного поля, описывающих различные сценарии теплового взаимодействия магматического очага и массива окружающих его горных пород.

Ю.А., Пилипенко В.П. Технология геотермальной циркуляционной системы в докритических термогидродинамических условиях подземного коллектора была разработана в трудах Аладьева И.Т., Аро-новой H.H., Артемьевой В.Л., Богуславского Э.И., Васильева В.А., Вознюка Л.Ф., Гендлера С.Г., Дядькина Ю.Д., Егорова А.Г., Забар-ного Г.Н., Кононенко Г.Н., Кремнева O.A., Мерзлякова Э.И., Морозова Ю.П., Павлова И.А., Парийского Ю.М., Пашкевича Р.И., Пис-качевой Т.Ю., Пудовкина A.M., Романова В.А., Рыженко И.А., Са-ламатина А.Н., Смирновой H.H., Трусова В.Н., Цырульникова A.C., Шурчкова A.B.

Тем не менее, в настоящий момент не существует единой концептуальной модели Мутновской магматогенной геотермальной системы, а труды, посвященные разработке технологии геотермальных циркуляционных систем предполагают докритическое состояние теплоносителя.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - обоснование целесообразности освоения энергетического потенциала Мутновской магматогенной геотермальной системы на основе данных, полученных при численном моделировании процессов теплопереноса в слагающих ее горных породах. ИДЕЯ РАБОТЫ - в районе Мутновской магматогенной геотермальной системы на глубинах до 3 км существует высокотемпературная зона (>400°С), энергетические ресурсы которой оценены на базе термогидродинамического моделирования процессов теплопереноса с использованием прогнозной температуры магматического очага (1200°С) и замеренной температуры фумарол на поверхности (490-950°С); эта зона перспективно возможна для промышленного освоения по технологии геотермальных циркуляционных систем.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

в разработка численной термогидродинамической модели Мутновской магматогенной геотермальной системы;

• получение расчетного распределения температур, давлений, фазового состояния и скоростей движения фаз флюида в лавовыво-дящем канале и в окружающих его породах в заданном диапазоне исходных параметров;

в численное исследование теплофизических и гидродинамических параметров теплового коллектора геотермальной циркуляционной системы в начальных надкритических условиях;

• установление технологических параметров геотермальной циркуляционной системы для освоения тепловых ресурсов Мутнов-ской магматогенной геотермальной системы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

• установлена закономерность распределения температуры, давления, фазового состояния и скоростей фаз флюида в массиве пород Мутновской магматогенной геотермальной системы на базе разработанной численной термогидродинамической модели, включающей фазовые переходы в полном диапазоне возможных состояний, теплофизические свойства пород и воды до 1200°С и 1 ГПа, фактический рельеф поверхности;

• получены закономерности распределения температуры, давления, фазового состояния и водонасыщенности в вертикальном и горизонтальном разрезах теплового коллектора геотермальной циркуляционной системы в начальных надкритических условиях, соответствующих расчетным условиям Мутновской магматогенной геотермальной системы, а также зависимости параметров теплоносителя в открытых интервалах добычных и нагнетательной скважин от времени эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Адекватное описание формирования Мутновской магматогенной геотермальной системы может быть осуществлено на основе разработанной термогидродинамической модели, включающей источник теплоты, представляющий собой магматический очаг эллипсоидальной формы, где за счет подпитки магматическим веществом поддерживается постоянная температура и расход дегазирующегося флюида.

2. Область горных пород Мутновской магматогенной геотермальной системы имеющая температуру не менее 400°С, достаточную для получения геотермального теплоносителя высокого потенциала располагается на расстоянии не более 2,5 км от лавовыводящего канала и на глубине до 3-х км.

3. Для обеспечения эксплуатации Мутновской магматогенной геотермальной системы по циркуляционной технологии, в течение

времени не менее 35 лет, дебит теплоносителя может составлять 10-15 кг/с при расстоянии между нагнетательной и добычными скважинами 250 м, при этом открытый интервал нагнетательной скважины следует располагать на 250 м выше забоя добычных скважин.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Принята комплексная методика исследования, включающая: обобщение и анализ натурных наблюдений за тепловым режимом Мутновской магматогенной геотермальной системы, анализ мирового опыта разработки и использования технологии геотермальных циркуляционных систем, компьютерное моделирование процесса теплопереноса в породах Мутновского комплекса и в тепловом коллекторе геотермальной циркуляционной системы. ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается: в корреляцией полученных в работе результатов с натурными наблюдениями, выполненными другими исследователями;

• значительным объемом аналитического обзора данных предшествующих работ по натурным наблюдениям за геотермическим режимом Мутновской магматогенной геотермальной системы;

• большим количеством вариантов вычислений по моделям на ЭВМ в широком диапазоне исходных параметров (120 вариантов серийных расчетов);

• использованием фундаментальных физических законов сохранения массы и энергии в основе численной модели теплопереноса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ:

• прогнозируемые параметры Мутновской магматогенной геотермальной системы должны быть использованы при постановке геолого-геотермических исследований на данном объекте;

• результаты термогидродинамического моделирования позволяют выполнить прогнозную оценку энергетических ресурсов Мутновской магматогенной геотермальной системы;

о установленные геометрические параметры системы скважин типа «триплет» могут быть рекомендованы для опытной циркуляционной установки при освоении Мутновской магматогенной геотермальной системы;

• результаты диссертационной работы предложены в ОАО «Геотерм» для внедрения;

• научные и практические результаты работы используются в учебном процессе Камчатского государственного технического университета при проведении занятий по дисциплинам: «Основы технологии и проектирования топливно-энергетических комплексов».

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА работы заключается: в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований, систематизации и обработке геологических, гидрологических данных, а также данных по геотермическому режиму Мутновской маг-матогенной геотермальной системы, разработке модели, выполнении численных экспериментов и интерпретации полученных результатов, а также обработке их на ЭВМ, разработке практических рекомендаций.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Содержание и основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов КамчатГТУ «Проблемы и задачи регионального природопользования», Петропавловск-Камчатский, 2004; 18-ой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18», Казань, 2005; международном семинаре, посвященному закрытию 27-ой сессии Специальных геотермических курсов Университета Объединённых Наций (UNU GTP - United Nations University Geothermal Training Program), Рейкьявик, Исландия, 2005г.; региональной научно-практической конференции «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленной и социальной инфраструктуры Камчатского края», Петропавловск-Камчатский, 2007; научно-техническом совете ОАО «Геотерм», 2007; семинарах лаборатории геотехнологии и геохимии, а также физико-химической гидродинамики НИГТЦ ДВО РАН, на Ученых советах НИГТЦ ДВО РАН, 2006-2008, на заседании кафедры Геотехнологии руд РГГРУ от 12.05.08 г.

ПУБЛИКАЦИИ: По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 9 - в журналах и изданиях «Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий» Высшей аттестацион-

ной комиссии Минобрнауки России, рекомендованных экспертным советом.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 142 наименований, приложений, иллюстрирована 49-ю рисунками, содержит 8 таблиц, общий объем - 145 страниц. БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарит: Ю.П. Трухина и Р.И. Пашкевича за научное руководство, постановку задач исследования, плодотворную критику, действенную поддержку и помощь на всех этапах работы; A.C. Лат-кина, P.A. Шувалова, В.В. Потапова, В.А. Степанова (НИГТЦ ДВО РАН) за ценные советы и консультации; профессора С. Арнорсона (Национальный Университет Исландии, г. Рейкьявик) за консультации и советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 выполнен анализ результатов предшествующих работ по натурным наблюдениям за тепловым режимом Мутновской магма-тогенной геотермальной системы; выявлены характеристики системы как объекта освоения с целью использования тепловых ресурсов ее магматического очага; рассмотрены современные технологии освоения тепловых ресурсов магматогенных геотермальных и вулка-но-геотермальных систем; сформулированы цель и задачи исследований;

В главе 2 разработана термогидродинамическая модель Мутновской магматогенной геотермальной системы; установлены границы расчетной области, начальные и граничные условия для 3-х типов моделей и диапазон исходных теплофизических, геотермических, гидрогеологических параметров для расчетов;

В главе 3 на основе разработанной модели выполнен расчет и анализ параметров теплопереноса в Мутновской магматогенной геотермальной системе; установлена степень адекватности 3-х типов моделей реальным условиям; установлена зависимость конфигурации изотерм, изобар и границы области флюида в надкритическом состоянии от проницаемости лавовыводящего канала и окружающих его пород, давления и расхода флюида на входе в канал, формы очага при двух доминирующих типах теплопереноса;

В главе 4 выполнено численное моделирование термогидродинамического режима коллектора циркуляционной системы в начальных надкритических условиях, соответствующих условиям объекта исследования; установлены рациональные технологические параметры циркуляционной системы с целью выработки тепловой и электрической энергии;

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Адекватное описание формирования Мутповской магмато-генной геотермальной системы может быть осуществлено на основе разработанной термогидродинамической модели, включающей источник теплоты, представляющий собой магматический очаг эллипсоидальной формы, где за счет подпитки магматическим веществом поддерживается постоянная температура и расход дегазирующегося флюида.

В настоящее время не существует единой концептуальной модели Мутновской магматогенной геотермальной системы. Это связано с тем, что детальных геолого-геотермических исследований на объекте не проводилось. Поэтому в работе использовался спектр исходных параметров, учитывающий широкий диапазон возможных значений (табл. 1).

Математическая модель теплопереноса в породах системы основывается на уравнениях сохранения массы и энергии в виде:

д(прг) В1

(УР-рл)

-V-

(УР-РЛ)

П)

-[П/а//,/+(1-„)ЛА,]-У.

М„рА

(^р-рл)

Р.

(УР-рл)

-У.АГ.УГ-^О (2)

где п - пористость; /3/, рх, рг - плотность флюида, пара и пород; к, кп к„ - соответственно абсолютная и относительная проницаемости; р* р» - динамические вязкости пара и воды; Кт - теплопроводность; /I/, ¡гг - удельные энтальпии флюида и пород; д„, и - соответственно массовый расход на единицу объема и тепловой поток на единицу объема. Последние две величины используются для задания в явном виде расхода дегазации магмы на входе в лавовыводящий канал и регионального потока тепла на нижней границе расчетной области.

Таблица 1.

Параметры, варьируемые в расчетах

Тип модели А В с По всем моделям

Форма очага Горизонтальный эллипсоид Вертикальный/ Горизонтальный эллипсоид Горизонтальный эллипсоид Вертикальный/ Горизонтальный эллипсоид

Размеры большой и малой полуосей очага, км 2,2 1,1 2,5 1,5 2,2 1,1 2,2...2,5 1,1...1,5

Глубина залегания очага, км 3...4.5 1 0,75... 4,5

Температура апикальной части очага, °С Остывающий очаг 900-1200 1200 900-1200

Проницаемость пород канала, мД 10"4...Ю0 0,001...1 1...100 10"4...100

Проницаемость окружающих пород, мД 10'4...1 0,001 10"4...1

Проницаемость очага, мД 10"8... КГ4 - 10-8...Ю'4

Региональный тепловой поток (дД мВт/м2 80-120 120 80-120

Тепловой поток на оси очага (<72), мВт/м2 1200 - 1200

Расход дегазирующегося флюида (С), кг/с - 3-600 71 0-600

Давление магматического флюида на входе в лавовыводящий канал - - От гидростатического, до литостатического

Доминирующий тип теплопереноса в окружающих породах Кондуктивный, конвективный

Численная реализации осуществляется конечно-разностным методом на базе программного комплекса НУБКОТНЕЯМ, предназначенного для трехмерного моделирования многофазного потока воды и тепла в диапазоне температуры и давления до 1200°С и 1 ГПа.

В работе Мутновская магматогенная геотермальная система рассматривается как проницаемая плоская зона, проходящая через ее

центр и гидравлически связанная с магматическим очагом посредством лавовыводящего канала (рис. 1а). Использовалась двумерная постановка. Модель охватывает в плане 18 км. Глубина расчетной области определяется принятой глубиной залегания магматического очага. Расчетная область делится на 3 домена, рис. 1 а, б. Рассматривались три типа моделей, рис. 1.

Модель А (рис. 1 а) включает остывающий магматический очаг.

Модель В (рис. 1 б) включает конвектирующий очаг, с постоянной температурой поверхности его апикальной части. На входе в лаво-выводящий канал задавался источник дегазирующегося флюида. Поскольку действительная форма поверхности очага неизвестна, в расчетах по модели В она менялась с горизонтального на вертикальный эллипсоид (рис. 1 б, 4 и 5).

Модель С (рис. 1в), включает в себя конвектирующий магматический очаг, с заданием давления и расхода флюида на входе в лаво-выводящий канал. Породы канала имеют начальную температуру близкую к температуре поверхности очага.

Результаты расчетов по модели А для случая конвективной теплопроводности в окружающих породах представлены на рис. 2. При всех выполненных вариантах численного эксперимента по модели А, температура на поверхности не достигает фактически измеренных значений 492-950°С (табл. 2).

Термогидродинамическая модель Мутновской магматогенной геотермальной системы не может быть описана с помощью модели остывающего очага, необходимо учитывать расход дегазирующегося магматического флюида.

Результаты расчетов в рамках модели В также показали несоответствие реально наблюдаемым на поверхности Мутновской магматогенной геотермальной системы явлениям.

Результаты численных экспериментов с использованием модели С показали наибольшую адекватность природным характеристикам объекта исследования. При всех возможных вариантах расчетов, температура на поверхности составила 500-700°С, а состояние флюида - перегретый пар, что совпадает с замерами и наблюдениями, выполненными Вакиным Е.А., Кирсановым И.Т., Поляком Б.Г., Зеленским М.Е. в период 1960-2000 гг. (табл. 2).

Рис. 1. Схема расчетной области модели А—(а), В-(б), С-(в), начальные и граничные условия: 1 - лавовыводящий канал; 2 - магматический очаг; 3 -окружающие порода; 4 - очаг в форме горизонтального, 5 - в форме вертикального эллипсоидов; - региональный тепловой поток; - тепловой поток на оси очага; Q - расход на границах модели; О - расход флюида на входе в канал в результате дегазации магмы; РАТМ - атмосферное, РНАЧ -начальное, Р1СТ - гидростатическое давления; /',, Т1 и Т2 - начальные изобара и геоизотермы в окрестности очага.

Таблица 2

Температура на поверхности Мутновской системы.

Год за- Максимальная измеренная температура газов на поверхности Расчетная температура, по модели

А в с

1963 750°С

1964 950°С и и о и

1999 524°С о о о о с о

2000 492°С 1 о

2002 520°С о о\ о

2005 620°С

Рис. 2. Распределение температуры и фазового состояния при разных глубинах залегания очага (км): а - 4,5, б - 3. В верхнем правом углу - время с начала расчета, годы. По оси у - глубина модели, по оси х - ее ширина, км.

2. Область горных пород Мутновской магматогенной геотермальной системы имеющая температуру не менее 400°С, достаточную для получения геотермального теплоносителя высокого потенциала располагается на расстоянии не более 2,5 км от ла-вовыводящего канала и на глубине до 3-х км.

Практический интерес с целью освоения тепловых ресурсов Мут-новской магматогенной геотермальной системы представляет температура горных пород превышающая 400°С.

Результаты численных экспериментов, выполненных по модели С показывают, что при конвективном типе теплопереноса в окружающих породах и давлении дегазирующегося флюида на входе в лаво-выводящий канал превышающим гидростатическое, указанные температуры располагаются на глубине до 3 км и расстоянии не более 2,5 км от центра лавовыводящего канала при глубине залегания магматического очага 4,5 км (рис. 3).

- надкритическое состояние н| - влажный пар

и 6

Рис. 3. Распределение температуры (Т, С), давления (Р, бар) и фазового состояния при конвективном теплопереносе в породах, окружающих лаво-выводящий канал при разном давлении флюида на его входе: а-45 мПа, б~ 80 мПа. В верхнем правом углу - время с начала расчета, годы. По оси у -глубина модели, по оси х - ее ширина, км. Векторами показано направление и скорость движения флюида.

- вода

- перегретый пар

.."у^у-у^;

] - надкритическое состояние

[ - вода [ | - перегретый пар

а б в

Рис. 4. Распределение температуры, давления и фазового состояния при кондуктивном теплопереносе. Глубина залегания очага: а — 4,5 км, б — 3 км, в — 1,5 км. Давление флюида на входе в лавовыводящий канал гидростатическое. В верхнем правом углу - время с начала расчета, годы. По оси у — глубина модели, по оси х — ее ширина, км.

1200!

В случае наиболее «не благоприятного» варианта расчетов (кон-дуктивного типа теплопереноса и принятого гидростатического давления апикальной части очага), минимальная расчетная температура горных пород на глубине до 3 км и расстоянии не более 2,5 км от центра лавовыводящего канала составляет 400°С при залегании очага от 1,5 до 3 км (рис. 4).

3. Для обеспечения эксплуатации Мутновской магматогенной геотермальной системы по циркуляционной технологии, в течение времени не менее 35 лет, дебит теплоносителя может составлять 10-15 кг/с при расстоянии между нагнетательной и добычными скважинами 250 м, при этом открытый интервал нагнетательной скважины следует располагать на 250 м выше забоя добычных скважин.

В данной работе было выполнено численное трехмерное моделирование работы системы скважин типа «триплет» при разработке Мутновской магматогенной геотермальной системы по циркуляционной технологии (рис. 5). Диапазон исходных параметров показан в таблице 3.

Рис. 5. Расположение скважин. Численная сетка модели. Цифры в кружках - породы с разной проницаемостью. Д Н - открытые интервалы добычных и нагнетательной скважин. 1,2- наблюдательные точки.

В отличие от имеющихся работ по моделированию режима геотермальной циркуляционной системы, в том числе типа «триплет», начальные условия в окрестности добычных и нагнетательной скважин были приняты надкритическими, ожидаемыми по результатам расчетов на заданных глубинах.

Таблица 3.

Исходные данные для расчетов.

Расстояние между добычными и нагнетательной скважиной Ь, м 200, 250, 500, 650

Высота забоя нагнетательной скважины над линией добычных Я„, м 0, 250, 450, 550

Проницаемость продуктивной зоны, мД 0,9; 1,0; 2,0; 5,0

Размер продуктивной зоны (ВхШхТ), км 1,8x1,95x1,0

Дебит добычных скважин в, кг/с 1,0; 5,0; 10,0; 15,0

Мощность открытых интервалов скважин, м 50

Расчетная область включает продуктивную проницаемую зону - 2 и малопроницаемые породы 1 (10"5 мД). Верхняя малопроницаемая зона имеет мощность 1 км, нижняя - 0,2 км (рис. 5). Начальное распределение давления - гидростатическое, на верхней поверхности задавалось атмосферное давление. Начальный градиент температуры - 137°С/км, на верхней поверхности задана температура 10°С, на нижней поверхности - 420°С. Продуктивная зона считается изотропной с постоянной проницаемостью в данном варианте расчета.

С учетом того, что проницаемости интервалов опробования наиболее продуктивных скважин Мутновского месторождения паро-гидротерм располагаются в диапазоне значений 0,9-3,1 мД, принятие в работе проницаемости продуктивной зоны в диапазоне значений 0,9-5 мД представляется оправданным.

Установлено, что в ходе эксплуатации в окрестности забоя добычных скважин теплоноситель испытывает последовательную смену состояния от сверхкритического к перегретому и далее к влажному пару. Показан характер изменения температуры (Т°С), давления (Р) и водонасыщенности (Э) в блоках открытых интервалов добычных и нагнетательной скважин.

В результате численных экспериментов в указанном диапазоне расстояний между забоями добычных и нагнетательной скважин (Ь)

получено, что при всех прочих равных условиях, температура и давление забоя добычных скважин выше при расположении забоев на расстоянии 250 м. Давление нагнетания при этом отличается не значительно.

Для расстояния между забоями скважин 250 м показано, что при расположении забоя нагнетательной скважины по глубине на линии добычных (Я„=0), при дебите 15 кг/с и проницаемости продуктивной зоны 1 мД, спустя 20 лет с начала эксплуатации происходит линейное снижение температуры теплоносителя на забое добычных скважин, рис. 6 б. Конденсация теплоносителя к 20 годам достигает 100% (рис бе).

а б

Рис.6. Изменение параметров в ходе эксплуатации при разных #„: а, б, в -на забое добычной скважины, г - нагнетательной. Дебит 15 кг/с, проницаемость продуктивной зоны 1 мД.

При более высоком расположении забоя нагнетательной скважины (#„=250, 450, 550 м), параметры добычной скважины быстро снижаются в течение 2 лет с начала эксплуатации, а затем практически стабилизируются. При этом, относительная высота забоя нагнетания 250 м представляется наиболее целесообразной, так как температура

и давление в этом случае выше, чем при расположении забоя на высотах 450 и 550 м (рис. 6 а,б).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой содержится решение актуальной задачи количественной оценки термогидродинамических условий в породах Мутновской магматогенной геотермальной системы и установления рациональных параметров освоения ее тепловых ресурсов по технологии геотермальных циркуляционных систем.

Основные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Разработана численная термогидродинамическая модель Мутновской магматогенной геотермальной системы и оценена ее адекватность природным условиям;

2. При предполагаемой глубине залегания магматического очага 1,5...3 км минимальная расчетная температура горных пород Мутновской магматогенной геотермальной системы, на расстоянии 2,5 км от ее центра и на глубине до 3 км, составляет 400°С при различных доминирующих типах теплопереноса в окружающих флюидопроводящую зону породах;

3.Установлено, что забой нагнетательной скважины в системе «триплет» при освоении тепловых ресурсов Мутновской магматогенной геотермальной системы с дебитом скважин 15 кг/с и расстоянием между скважинами 250 м, рационально размещать на 250 м выше забоя добычных скважин глубиной 2,7 км при проектных сроках эксплуатации более 35 лет;

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ: 1. Таскин В.В. Термогидрогазодинамические процессы в массиве пород вулкана Мутновский при остывании его магматического очага: численный эксперимент /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Естественные и технические науки. - 2007. - №5. - С. 169-174.

2. Таскин В.В. Моделирование теплопереноса при фильтрации во флюидопроводящей зоне Мутновской магма-геотермальной системы: роль проницаемости пород и давления дегазации магмы /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Вопросы современной науки и практики. Университет им. Вернадского. - 2007. №4(10) - С. 156-165.

3. Таскин В.В. Численное исследование динамики паровых зон магма-геотермальных систем на примере вулкана Мутновский, Южная Камчатка /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Геофизика. -2007.-№5.-С. 68-71.

4. Таскин В.В. Термогидродинамическое моделирование магма-геотермальной системы вулкана Мутновский /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Геоинформатика. - 2007. - № 3. - С. 57-61.

5. Таскин В.В. Перспективные технологии использования тепла Земли // Сб. тез. докл. региональной научно-практической конф. «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленной и социальной инфраструктуры Камчатского края 1-2 марта 2007. Петропавловск-Камчатский, Россия», Петропавловск-Камчатский, 2007. С. 3 8—41.

6. Таскин В.В. Моделирование магматогенно-гидротермальной системы вулкана Мутновский и его магматического очага /Трухин Ю.П., Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Сб. тез. докл. региональной научно-практической конф. «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленной и социальной инфраструктуры Камчатского края 1 -2 марта 2007. Петропавловск-Камчатский, Россия», Петропавловск-Камчатский, 2007. С. 4143.

7. Таскин В.В. О возможности оценки глубины залегания очага Мутновской магма-геотермальной системы по геотермическим данным /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Сб. науч. трудов X Международной конф. «Тепловое поле Земли и методы его изучения» Москва, 18-19 июня 2008 г., РГГУ. Сб. науч. трудов / Отв. ред. Ю.Л.Попов. -М.: РИО РГГРУ, 2008, С. 176-181.

8. Таскин В.В. Теплоперенос в горном массиве при эксплуатации геотермальной циркуляционной системы /Таскин В.В., Пашкевич Р.И.// Горный журнал. - 2008. - №11. - С. 32-34.

9. Таскин В.В. Исследование термогидродинамического режима надкритической геотермальной циркуляционной системы /Таскин В.В., Пашкевич Р.И.// Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2008. - №8. С 21-24.

10. Таскин В.В. Теплоперенос в породах Мутновской геотермальной системы: влияние формы, расхода дегазации очага и проницаемости пород /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ. -2008.- №12,- С. 178-185.

11. Таскин В.В. Зависимость технологических параметров геотермальных циркуляционных систем в начальных надкритических условиях от относительной высоты забоя нагнетательной скважины /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ.-2008. №12,-С. - 186-190.

12. Таскин В.В. Влияние расстояния между скважинами и глубины нагнетательной скважины надкритической геотермальной циркуляционной системы на отбор тепла /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ. - 2008,- №12,- С. 191-194.

-го

РИЦ СПГГИ. 07.11.2008. 3.495. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Таскин, Виталий Витальевич

Основные условные обозначения.

Введение.

1. Тепловые ресурсы Мутновской магматогенной геотермальной системы и технологии их освоения.

1.1. Активная воронка и фумарольные поля.

1.2. Прямое извлечение тепловой энергии из магматических расплавов.

1.3. Технология извлечения тепловой энергии из естественных, улучшенных и искусственных геотермальных резервуаров.

1.4. Глубокое и сверхглубокое бурение геотермальных скважин.

1.5. Магматический очаг как объект извлечения ценных химических соединений.

1.6. Выводы по главе 1 и постановка задач исследования

2. Разработка термогидродинамических моделей Мутновской магматогенной геотермальной системы.

2.1. Численное моделирование вулкано-геотермальных и магматоген-ных геотермальных систем.

2.2. Существующие концептуальные модели Мутновской магматогенной геотермальной системы.

2.3. Разработка концептуальной и численной модели Мутновской магматогенной геотермальной системы.

2.4. Выводы по второй главе.

3. Расчет параметров теплопереноса в породах Мутновской магматогенной геотермальной системе.

3.1. Результаты расчетов по модели, включающей остывающий магматический очаг при отсутствии источника флюида.

3.2. Результаты расчетов по модели, включающей конвектирующий магматический очаг, с источниками флюида на входе в ФПЗ.

3.3. Результаты расчетов по модели, включающей конвектирующий магматический очаг, с источниками и давлением флюида на входе в ФПЗ.

3.4. Температура и давление вблизи поверхности АВ, как функция глубины залегания очага и давления флюида на входе в ФПЗ.

3.5. Выводы по третьей главе.

4. Установление рациональных технологических параметров геотермальной циркуляционной системы для освоения тепловых ресурсов Мутновской магматогенной геотермальной системы.

4.1. Зависимость технологических параметров ГЦС в начальных надкритических условиях от относительного расположения забоя нагнетательной скважины.

4.2. Изменение термогидродинамических параметров продуктивной зоны в ходе эксплуатации при разных геометрических параметрах системы скважин.

4.3. Влияние на технологические параметры добычных и нагнетательной скважин дебита, проницаемости продуктивной зоны, относительной высоты забоя нагнетательной скважины и расстояния между ними.

4.4. Влияние геометрических параметров ГЦС на отбор тепла из продуктивной зоны.

4.5. Выводы по четвертой главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теплофизическое обоснование формирования и эксплуатации мутновской магматогенной геотермальной системы"

Актуальность работы. Одной из проблем совершенствования топливно-энергетического баланса, является изменение его структуры за счет использования возобновляемых источников энергии вместо традиционных видов топлива. Помимо сохранения истощающихся запасов нефти газа и угля, применение возобновляемых источников энергии позволяет решить ряд экологических проблем. Одним из таких источников являются геотермальные ресурсы. По данным многочисленных исследований, во многих регионах геотермальная энергия может быть эффективно извлечена с глубин до 3-4 км.

Энергия такого потенциала сосредоточена в областях очагов магматоген-ных геотермальных систем. Потенциальные ресурсы Мутновской магматоген-ной геотермальной системы на Камчатке составляют более 2000 МВт. Оценка перспектив освоения Мутновской системы сдерживается отсутствием достаточного объема достоверной информации о горно-геологических и геотермических условиях массива горных пород на глубинах, перспективных для извлечения геотермальной энергии. Одним из способов повышения точности прогностических оценок возможности извлечения геотермальной энергии является построение математических моделей формирования геотемпературного поля, описывающих различные сценарии теплового взаимодействия магматического очага и массива окружающих его горных пород.

Значительный вклад в теоретические и натурные исследования термогидродинамического и гидрогеохимического режима Мутновской магматогенной геотермальной системы внесли: Вакин Е.А., Кирсанов И.Т., Поляк Б.Г., Трухин Ю.П., Шувалов Р.А., Таран Ю.А., Пилипенко В.П. Технология геотермальной циркуляционной системы в докритических термогидродинамических условиях подземного коллектора была разработана в трудах Аладьева И.Т., Ароновой Н.Н., Артемьевой B.JL, Богуславского Э.И., Васильева В.А., Вознюка Л.Ф., Гендлера С.Г., Дядькина Ю.Д., Егорова А.Г., Забарного Г.Н., Кононенко Г.Н., Кремнева О.А., Мерзлякова Э.И., Морозова Ю.П., Павлова И.А., Парийского Ю.М., Пашкевича Р.И., Пискачевой Т.Ю., Пудовкина A.M., Романова В.А., Рыженко И.А., Саламатина А.Н., Смирновой Н.Н., Трусова В.Н., Цырульникова А.С., Шурчкова А.В.

Цель диссертационной работы: - обоснование целесообразности освоения энергетического потенциала Мутновской магматогенной геотермальной системы на основе данных, полученных при численном моделировании процессов теплопереноса в слагающих ее горных породах.

Идея работы: — в районе Мутновской магматогенной геотермальной системы на глубинах до 3 км существует высоко-температурная зона (>400°С), энергетические ресурсы которой оценены на базе термогидродинамического моделирования процессов теплопереноса с использованием прогнозной температуры магматического очага (1200°С) и замеренной температуры фумарол на поверхности (490-950°С); эта зона перспективно возможна для промышленного освоения по технологии геотермальных циркуляционных систем.

Основные задачи исследования:

• разработка численной термогидродинамической модели Мутновской магматогенной геотермальной системы;

• получение расчетного распределения температур, давлений, фазового состояния и скоростей движения фаз флюида в лавовыводящем канале и в окружающих его породах в заданном диапазоне исходных параметров;

• численное исследование теплофизических и гидродинамических параметров теплового коллектора геотермальной циркуляционной системы в начальных надкритических условиях;

• установление технологических параметров геотермальной циркуляционной системы для освоения тепловых ресурсов Мутновской магматогенной геотермальной системы.

Методы исследований. Принята комплексная методика исследования, включающая: обобщение и анализ натурных наблюдений за тепловым режимом Мутновской магматогенной геотермальной системы, анализ мирового опыта разработки и использования технологии геотермальных циркуляционных систем, компьютерное моделирование процесса теплопереноса в породах Мутнов-ского комплекса и в тепловом коллекторе геотермальной циркуляционной системы.

Научная новизна работы:

Защищаемые научные положения;

Практическая значимость работы:

• установленные геометрические параметры системы скважин типа «триплет» могут быть рекомендованы для опытной циркуляционной установки при освоении Мутновской магматогенной геотермальной системы;

• результаты диссертационной работы предложены в ОАО «Геотерм» для внедрения;

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается:

• корреляцией полученных в работе результатов с натурными наблюдениями, выполненными другими исследователями;

Апробация диссертации. Содержание и основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов КамчатГТУ «Проблемы и задачи регионального природопользования», Петропавловск-Камчатский, 2004; 18-ой международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18», Казань, 2005; международном семинаре, посвященному закрытию 27-ой сессии Специальных геотермических курсов Университета Объединённых Наций (UNU GTP - United Nations University Geothermal Training Program), Рейкьявик, Исландия, 2005г.; региональной научно-практической конференции «Минерально-сырьевые ресурсы как фактор развития промышленной и социальной инфраструктуры Камчатского края»,

Петропавловск-Камчатский, 2007; научно-техническом совете ОАО «Геотерм», 2007; семинарах лаборатории геотехнологии и геохимии, а также физико-химической гидродинамики НИГТЦ ДВО РАН, на Ученых советах НИГТЦ ДВО РАН, 2006-2008, на заседании кафедры Геотехнологии руд РГГРУ от 12.05.08 г.

Личный вклад автора заключается: в постановке цели, формулировке задач и разработке методики исследований, систематизации и обработке геологических, гидрологических данных, а также данных по геотермическому режиму Мутновской магматогенной геотермальной системы, разработке модели, выполнении численных экспериментов и интерпретации полученных результатов, а также обработке их на ЭВМ, разработке практических рекомендаций.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 9 - в журналах и изданиях «Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий» Высшей аттестационной комиссии Минобрнауки России, рекомендованных экспертным советом.

Благодарности. Автор благодарит: Ю.П. Трухина и Р.И. Пашкевича за научное руководство, постановку задач исследования, плодотворную критику, действенную поддержку и помощь на всех этапах работы; А.С. Латкина, Р.А. Шувалова, В.В. Потапова, В.А. Степанова (НИГТЦ ДВО РАН) за ценные советы и консультации; профессора С. Арнорсона (Национальный Университет Исландии, г. Рейкьявик) за консультации и советы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 выполнен анализ результатов предшествующих работ по натурным наблюдениям за тепловым режимом Мутновской магматогенной геотермальной системы; выявлены характеристики системы как объекта освоения с целью использования тепловых ресурсов ее магматического очага; рассмотрены современные технологии освоения тепловых ресурсов магматогенных геотермальных и вулкано-геотермальных систем; сформулированы цель и задачи исследований;

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 142 наименований, приложений, иллюстрирована 49-ю рисунками, содержит 8 таблиц, общий объем — 145 страниц.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Таскин, Виталий Витальевич

Основные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

2. При предполагаемой глубине залегания магматического очага 1,5.3 км минимальная расчетная температура горных пород Мутновской магматогенной геотермальной системы, на расстоянии 2,5 км от ее центра и на глубине до 3 км, составляет 400°С при различных доминирующих типах тепло-переноса в окружающих флюидопроводящую зону породах;

3. Установлено, что забой нагнетательной скважины в системе «триплет» при освоении тепловых ресурсов Мутновской магматогенной геотермальной системы с дебитом скважин 15 кг/с и расстоянием между скважинами 250 м, рационально размещать на 250 м выше забоя добычных скважин глубиной 2,7 км при проектных сроках эксплуатации более 35 лет;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Таскин, Виталий Витальевич, Петропавловск-Камчатский

1. Богуславский Э.И., Арене В.Ж., Дядькин Ю.Д. Добыча и использование тепла Земли. Физико-химическая геотехнология. - М., Изд. МГТУ, 2001, с.583-628.

2. Богуславский Э.И. Технико-экономическая оценка освоения тепловых ресурсов недр. Л.: Изд-во ЛГИ, 1984. 168 с.

3. Богуславский Э.И. Экономико-математическое моделирование геотермальных циркульных систем. Л.: Изд-во ЛГИ, 1981. 104 с.

4. Вакин Е.А., Кирсанов И.Т. Кирсанова Т.П. Термальные поля и горячие источники Мутновского вулканического района // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки, Владивосток, 1976. С. 85-114.

5. Вакин Е.А., Кирсанов И.Т., Пронин А.А. Активная воронка Мутновского вулкана//Бюл. вулканол. станций. 1966. №40. С. 25-35.

6. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф., Сугробов В.М. Общая характеристика Мутновского месторождения и прогнозная оценка ресурсов // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм. М.: Наука, 1986. 207 с.

7. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф. Мутновский геотермальный район на Камчатке // Изучение и использование геотермальных ресурсов в вулканических областях. М.: Наука, 1979. С. 36-46.

8. Вереина О.Б. То1щ112-моделирование естественного состояния Мутновского геотермального резервуара // Материалы Международного геотермального семинара. Россия, Камчатка, 9-15 августа 2004 г. 0209.pdf.

9. Гультен Э. Некоторые географические заметки к карте Ю. Камчатки // Изв. Русск. геогр. об-ва, т. 57, 1925.

10. Дитмар фон К. Поездка и пребывание в Камчатке в 1851-1855 гг. Ч. 1 СПб., 1901. 156 с.

11. Дитмар К. Поездки и пребывание в Камчатке в 1851 1854 гг. Исторический очерк по путевым дневникам. СПб., 1901.

12. Дядышн Ю.Д., Гендлер С.Г., Смирнова Н.Н. Геотермальная теплофизика. Санкт-Петербург: Наука, 1993. 255 с.

13. Дядькин Ю.Д. Разработка геотермальных месторождений. М: Недра, 1989. 228 с.

14. Жатнуев Н.С., Миронов А.Г., Рычагов С.Н., Гунин В.И. Гидротермальные системы с паровыми резервуарами. Новосибирск: Изд. СО РАН, 1996. 183 с.

15. Забарный Г.Н., Пашкевич Р.И., Гайдаров Г.М. Нестационарный теплоперенос в слое шаров одинакового радиуса. Петропавловск-Камчатский: Изд. Научно-исследовательский и проектный институт по использованию глубинного тепла Земли. 1992. 27 с.

16. Зеленский М.Е., Овсянников А.А., Гавриленко Г.М., Сенюков C.JI. Извержение вулкана Мутновский (Камчатка) 17 марта 2002 г. // Вулканология и сейсмология. 2002. №6. С. 25-28.

17. Келль Н.Г. Карта вулканов Камчатки. 1928.

18. Кирсанов И.Т. Состояние фумарол вулканов Мутновского и Горелого в период с октября 1959 по октябрь 1960 гг. // Бюл. вулканол. станций. 1964. №35. С. 34^13.

19. Кирюхин А.В. Моделирование эксплуатации геотермальных месторождений. Владивосток: Дальнаука, 2002. 216 с.

20. Кирюхин А.В., Сугробов В.М. Модели теплопереноса в гидротермальных системах Камчатки. М.: Наука, 1987. 152 с.

21. Конради С.А., Келль Н.Г. Геологический отдел Камчатской экспедиции 1908-1911 гг. Изв. Русск. геогр. об-ва, т. LVII, вып. 1, 1925.

22. Магма малоглубинных камер. АН СССР СО ОТКЗ ИВ. М.: Наука, 1970. 199 с.

23. Маренина Т.Ю. Геолого-петрографический очерк Мутновского вулкана. // Тр. Лаб. Вулканологии АН СССР. 1956. Вып.12. С. 1 52.

24. Муравьев А.В., Поляк Б.Г., Турков В.П., Козловцева С. В. Повторная оценка тепловой мощности фумарольной деятельности на вулкане Мутновский (Камчатка) //Вулканология и сейсмология. 1983. №5. С. 51-64.

25. Пашкевич Р.И., Таскин В.В. Термогидродинамическое моделирование магма-геотермальной системы вулкана Мутновский // Геоинформатика. — 2007.-№3. С. 56-61.

26. Пашкевич Р.И., Таскин В.В. Численное исследование динамики паровых зон магма—геотермальных систем на примере вулкана Мутновский, Южная Камчатка // Геофизика. 2007. - №5. С. 68-71.

27. Пашкевич Р.И., Таекин В.В. Термогидрогазодинамичеекие процессы в массиве пород вулкана Мутновский при остывании его магматического очага: численный эксперимент // Естественные и технические науки. 2007. № 5. С. 169-173.

28. Поляк Б.Г. Геотермические особенности области современного вулканизма. // М.: Наука, 1966. 180 с.

29. Потапов В.В. Физическая модель тепломассопереноса в магматогенной геотермальной системе под вулканом Мутновский // Вулканология и сейсмология. 2002. №2. С. 21-30.

30. Селянгин О.Б. Действующие вулканы Мутновского геотермального района Мутновский и Горелый // Очаги и надочаговые зоны вулканов. Петропавловск-Камчатский: Изд. КамГУ, 2007 (в печати).

31. Селянгин О.Б. Новое о вулкане Мутновский: строение, развитие, прогноз // Вулканология и сейсмология. 1993. №1. С. 17-35.

32. Таран Ю.А., Пилипенко В.П., Рожков A.M., Вакин Е.А. Геохимические исследования в кратере вулкана Мутновский (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1991. №5. С. 37-55.

33. Трухин Ю.П., Степанов И.И., Шувалов Р.А. Ртуть в современном гидротермальном процессе. М.: Наука, 1986. 199 с.

34. Трухин Ю.П. Геохимия современных геотермальных процессов и перспективные геотехнологии. М.: Наука, 2003. 375 с.

35. Уткин И.С., Федотов С.А., Делемень И.Ф., Уткина Л.И. Динамика роста и развития проточных магматических очагов Мутновско-Гореловской группы вулканов, их тепловые поля и накопленное ими подземное тепло // Вулканология и сейсмология. 2005. №6. С. 11-30.

36. Уткин И.С., Федотов С.А., Уткина Л.И. Об эволюции и размерах магматических очагов вулканов // Вулканология и сейсмология. 1999. №3. С. 7—18.

37. Федотов С.А. Магматические питающие системы и механизм извержений вулканов. М.: Наука, 2006. 247 с.

38. Щербань А.Н., Цырульников А.С., Мерзляков Э.И., Рыженко И.А. // Системы извлечения тепла земной коры и методы их расчета. Киев: Наукова думка, 1986. 236 с.

39. Abramov О., Kring D.A. Impact-induced hydrothermal system at the Sudbury Crater: Duration, temperatures, mechanics, and biological implications //Abstracts of Papers Submitted to the Lunar and Planetary Science Conference, 2004. V. 35. abstr. no. 1697.

40. Albertsson A., Bjarnason J., Gunnarsson Т., Ballzus C., Ingason K. Fluid Handling and Evaluation // IDDP feasibility report. Part III. 2003. 32 P.

41. Asanuma H., Soma N., Kaieda H., Wyborn D. Microseismic Monitoring of Hydraulic Stimulation at the Australian HDR Project in Cooper Basin // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. pdf.l615.

42. Asaulov S.G. A conceptual model and reservoir assessment for the Mutnovsky geothermal field, Kamchatka, Russia // Geothermal Training in Iceland 1994. UNU G.T.P., Iceland, 1994. Report 1 P. 1 30.

43. Batini F., Bertani R., Ciulli В., Fiordelisi A. and Valenti P. Geophysical well logging — a contribution to the fractures characterization // Proceedings, 27-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford 2002. P. 371-378.

44. Baumgartner J., Teza D., Hettkamp Т., Homeier G., Baria R., Michelet S. Electricity production from hot rocks // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. pdf.l624.

45. Bellani S., Magro G., Brogi A., Lazzarotto A., Liotta D. Insights into the Larder-ello geothermal field: structural setting and distribution of thermal and 3He anomalies // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. pdf.0876.

46. Bertani R., Bertini G., Cappetti G., Fiordelisi A., Marocco B.M. An update of the Larderello-Travale/Radicondoli deep geothermal system // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 0936.pdf.

47. Boehm R.F., Berg J., D.L., Ortega A. Modeling of a magma energy geothermal open cycle power plant // J. of Energy Res. Technology. 1989. V. III. №.1. PP. 239-245.

48. Brikowski Т.Н. Modeling supercritical systems with TOUGH2: preliminary results using EOS ISC equation of state module // Proceedings, 26-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford. 2001. P. 208-215.

49. Brikowski Т.Н., Modeling Supercritical Systems With Tough2: The EOSlsc Equation of State Module and a Basin and Range Example //Geothermal Resources Council Transactions, 2001, Vol. 25, p. 285-289.

50. Brown D., DuTeaux R., Kruger P., Swenson D., Yamaguchi T. Fluid circulation and heat extraction from engineered geothermal reservoirs // Geothermics. 1999. V. 28. 553-572.

51. Cathles L.M. An analysis of the cooling of intrusive by ground water convection which includes boiling // Econ. Geol. 1977. V.72, N5. P.804 826.

52. Colp J.L., Stoller H.M. Utilization of magma energy-project summary. Energy resources of the pacific region // AAPG Studies in Geology № 12, ed. Halbouty M. T. the American association of petroleum geologists. 1981. PP.541-551.

53. Colp J.L. Final report magma energy research project // Sandia National laboratories, Sand 2-2377, Albuquerque, NM, 1982.

54. Chu T.Y., Dunn J.L., Finger J.T., Roudle J.D., Westrich H.R. the magma energy program // Geothermal Res. Council Bulletin. 1990. V. 19. №2. PP. 42-52.

55. Duchane D. Hot dry rock geothermal energy in the USA Moving toward practical use // Proceedings of the World Geothermal Congress - Florence, 1995. V. IV. PP. 2613-2617.

56. Dunn, J.C. Magma energy extraction-annual report for FY88 // Sandia National laboratories, Sand 89-0567, Albuquerque, NM, 1989.

57. Dunn J.C., Ortega A., Hicox C.E., Chu T.Y., Wemple R.P., Boehm R.F. Magma energy extraction // Transaction of 12-th workgroup on geothermal reservoir engineering. Stanford, 1987. P. 13-20.

58. Dunn J.C. Energy extraction from crustal magma bodies, ASME/JSME // Thermal Engineering Joints Conference Proceeding. V.II. PP.93-100.

59. Ehara S. Thermal Structure beneath Kuju volcano and heat extraction from Kuju-Iwoyama solfatara Field // Ext. abstr. of workshop on deep-seated geoth. syst. 1994. March 8-10. Tsukuba. Japan. P. 227-235.

60. Elders W.A. Iceland Deep Drilling project update // Drilling observation and sampling of the Earth's continental crust, (DOSECC). 2006. V.l. P. 10-11.

61. Fridleifsson G.O., Elders W.A., Saito S. Progress of the Iceland Deep Drilling Project: march 2003 //Newsletter. 2006. V. 5. P. 8-12.

62. Fridleifsson G.O., Elders W.A. The Iceland Deep Drilling Project: a search for deep unconventional geothermal resources // Geothermics. 2005. V. 34. PP. 269285.

63. Fujimitsu Y., Kanou R., Nishijima J., Ehara S. Hydrothermal system after the 1990-95 eruption near the lava dome of Unzen volkano, Japan // Proceedings of the World Geothermal Congress Turkey, 2005.

64. Gerlah T.M. Fuels from magma-potential energy resources? Energy resources of the pacific region // AAPG Studies in Geology № 12, ed. Halbouty M. T. the American association of petroleum geologists. 1981. PP.553-556.

65. Gianelli G., Rugieri G. Contact metamorphism in the Larderello geothermal system // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku. 2000. P. 1163-1168.

66. Gulick V.C. Some ground water considerations regarding the formation of small Martian gullies // Abstracts of Papers Submitted to the Lunar and Planetary Science Conference, 2001. V. 32. abstr. no. 2193.

67. Gurgenci H., Rudolph V., Saha Т., Lu M. Challenges for Geothermal Energy Utilization // Proc. Thirty-Third Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 28-30, 2008, SGP-TR-185, pp. 283-289.

68. Haar L., Gallagher J.S., Kell G.S. NBS/NRC steam tables: thermodynamic and transport properties and computer programs for vapor and liquid states of water in SI units: New York, Hemisphere Publishing Corp., 1984. 320 P.

69. Hanao M., Takanihashi M. Review of recent development of the Kakkonda deep reservoir, Japan // Proceedings 18-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford. 1993. P. 26-34.

70. Hayashi K., Takeuchi K., Abe H. Stress field and formation of fracture network in the solidified magma region for the direct utilization of magma energy // Proceedings of the World Geothermal Congress Florence. 1995. - V. IV, PP. 2713-2717.

71. Hayba D.O., Ingebritsen S.E. Multiphase groundwater flow near cooling plutons //J. Geophys. Res. 1997. V. 102. PP. 12235-12252.

72. Hicox C.E., Dunn J.C. Preliminary considerations for extraction of thermal energy from magma. // Geothermal resource council transaction. 1985. V. 9 №.II. PP.319-324.

73. Hiroyuki A., Duchane D.V., Parker R.H., Kuriyagawa M. Present status and remaining problems of HDR/HWR system design // Geothermics. 1999. V. 28. PP. 573-590.

74. Hori Y., Kaieda H., Kitano K. Ogachi project with multi-layer fracturing method for HDR geothermal power — Outline and Future plan // Proceedings of the World Geothermal Congress. Florence. 1995. V. IV. P. 2691-2694.

75. Jupp Т., Schultz A. A thermodynamic explanation for black smoker temperatures //Nature. 2000. V. 403. P. 880-883.

76. Kaieda H., Ito H., Kiho К., Suzuki К., Suenaga H., Shin К. Review of the Ogachi HDR project in Japan // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 1601.pdf.

77. Kasai K., Sakagawa Y., Miyazaki S. Supersaline brine obtained from quaternary Kakkonda granite by the NEDO deep geothermal well WD-la in the Kakkonda geothermal field, Japan // Geothermal Resources Council Transactions. 1996. V. 20. P. 623-629.

78. Kim Е.К. The economic value of sustainable development as applied to enhanced geothermal power generation // Master of Science in civil and environmental engineering // Massachusetts Institute of Technology. 2001. p. 81.

79. Kipp K.L., Jr., Hsieh P.A., Charlton S.R. Guide to the revised ground-water flow and heat transport simulator: HYDROTHERM Version 3: U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6-A25, 2008.

80. Kissling W.M. Modeling of cooling plutons in the Taupo volcanic zone, New Zeland // Proceedings, 24-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford. 1999.

81. Kissling W.M., White S.P. Supercritical TOUGH2 Code description and Validation. Industrial Research Limited Report 905, 1999.

82. Kitsou O.I., Herzog H.J., Tester J.W. Economic modeling of HDR enhanced geothermal systems // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku. 2000. P. 3779-3784.

83. Lazzarotto A., Sabatelli F. Technological developments in deep drilling in the Larderello area // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 1018.pdf.

84. Ledru P., Genter A. Enhanced Geothermal Innovative Network for Europe //Proceedings European Geothermal Congress 2007, Unterhaching, Germany, 30 May-1 June 2007.

85. Manning C.E., Ingebritsen S.E. Permeability of the continental crust: Implications of geothermal data and metamorphic systems // Reviews of Geophysics. 1999. 37, 1/February, P. 127-150.

86. Matsushima N. Mathematical simulation of magma-hydrothermal activity associated with the 1977 eruption of Usu volcano // Earth Planets Space. 2003. V. 55. P. 559—568.

87. Matsunaga I., Niitsuma H., Oikawa Y. Review of the HDR development at Hi-jiori site, Japan // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 1635.pdf.

88. Nakada S. Unzen Scientific Drilling Project (USDP): hot conduit ahead // Newsletter. 2003. V. 5. P. 3-4.

89. Norton D.L., Hulen J.B. Preliminary numerical analysis of the magma-hydrothermal history of the Geysers geothermal system, California, USA // Geo-thermics. 2001. V. 30. P. 617-625.

90. Norton D., Dutrow B. Complex behavior of magma-hydrothermal processes: role of supercritical fluid // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2001. V. 65. №. 21, P. 4009-^017.

91. Norton D., Knight J. Transport phenomena in hydrothermal systems: Cooling plutons // Amer. J. Sci. 1977. V. 277. P. 937-981.

92. Norton D. Sourcelines, sourceregions and pathlines for fluids in hydrothermal systems related to cooling plutons // Econ. Geol. 1978. V. 73. P. 21-28.

93. Official DOSECC (Drilling observation and sampling of the Earth's continental crust) website. http://www.dosecc.org/html/hawaii.html

94. Okubo A., Kanda W., Ishihara K. Numerical simulation of volcanomagnetic effects due to hydrothermal activity // Annuals of Disas. Prev. Res. Inst., Kyoto Univ. 2006. No. 49 C.

95. Parker R. The Rosemanowes HDR project 1983-1991 // Geothermics. 1999. V. 28. PP. 603-615.

96. Polyansky O.P., Reverdatto V.V., Khomenko A.V., Sverdlova V.G. Convection of two-phase fluid in a layered porous medium driven by the heat of magmatic dikes and sills // Geochemistry International. 2002. V. 40. Suppl. 1, P. S69-S81.

97. Pritchett J.W. STAR: Age of thermal reservoir simulation system //Proc. World Geothermal Congress 1995, Florence, Italy, May 18-31, 1995, International Geothermal Association, pp. 2959-2963.

98. Pruess 1С., Oldenburg C., Moridis G. TOUGH2 User's Guide, Version 2.0, Lawrence Berkeley National Laboratory Report LBNL-43134, Berkeley, CA, November 1999.

99. Rathbun J.A., Squyres, S.W. Interaction of groundwater with impacts on Mars: Possible hydrothermal systems // Abstracts of Papers Submitted to the Lunar and Planetary Science Conference. 2000. V. 31. abstr. no. 1111.

100. Reid M.E. Massive collapse of volcano edifices triggered by hydrothermal pres-surization // Geology. 2004. V. 32. no. 5. P. 373-376.

101. Rose P., Sheridan J., McCulloch J., Moorel J.N., Kovacl K., Weidler R., Hickman S. An enhanced geothermal system at Coso, California recent accomplishments // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 1603.pdf.

102. Sakagawa Y., Aoyama K., Ikeuchi K., Takahashi M., Kato O., Doi N., Tosha Т., Ominato Т., Koide K. Natural state simulation of the Kakkonda geothermalfield, Japan // Proceedings of the World Geothermal Congress. Kyushu-Tohoku. 2000. P. 2839-2844.

103. Sanyal S.K., Butler S.J. An analysis of power generation prospects from enhanced geothermal systems // Geothermal Resources Council Transactions, 2005, Vol. 29.

104. Sato Y., Ishibashi K., Takada Т., Yamaguchi. Status of Japanese HDR project at Hijiory // Proceedings of the World Geothermal Congress. Florence. 1995. V. IV. P. 2677-2678.

105. Schroeder R., Takasugi S., Osato K. On deep seated geothermal resources // Proceedings, 23-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford. 1998. P. 451-459.

106. Sengers J.V., Kamgar-Parsi В., Representative equations for the viscosity of water substance // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1984. V. 13. P. 185-205.

107. Smith Т., McKibbin R. An investigation of boiling processes in hydrothermal eruptions // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku, Japan. May 28-June 10. P. 699-703.

108. Shigeno H. Evolution history of the Kakkonda magma-hydrothermal system, Japan, estimated though simplified-model numerical simulations // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku. 2000. P. 135-142.

109. Taran Yu.A., Pilipenko V.P., Rozhkov A.M., Vakin E.A. A geochemical model for fumaroles of the Mutnovsky volcano, Kamchatka, USSR // J. of Volcanol. and Geotherm. Res. 1992. V. 49. P. 269-283.

110. Tesla N. Our Future Motive Power // Everyday Sciences and Mechanics, 1931.

111. The Future of Geothermal Energy Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st Century / MIT-led interdisciplinary panel, Massachusetts Institute of Technology, 2006.

112. Tomiya A. Depth of magma chamber determined by experimental petrologic methods // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku. 2000. P. 1855-1859.

113. Wallroth Т., Eliasson Т., Sundquist U. Hot dry rock research experiments at Fjallbacka, Sweden // Geothermics.1999. V. 28. P 617-625.

114. Watanabe K., Niibori Y., Hashida T. Numerical study on heat extraction from supercritical geothermal reservoir // Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu Tohoku, Japan, May 28 - June 10, 2000, pp. 3957-3961.

115. Wyborn D., Lambertus de Graaf, Davidson S., Hann S. Development of Australia's first hot fractured rock (HFR) underground heat exchanger, Cooper Basin, South Australia // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. pdf.l639.

116. Yamaguchi S., Akibayashi S., Rokugawa S., Fujinaga Y., Tenma N., Sato. The numerical modeling study of the Hijiori HDR test site // Proceedings of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku. 2000. pdf. 3975.

117. Yanagisawa N., Matsunaga I., Sugita H., Sato M., Okabe T. Scale precipitation during circulation at the Hijiori HDR test field, Yamagata, Japan // Proceedings of the World Geothermal Congress. Turkey. 2005. 1609.pdf.

118. Yanagisawa N., Fujimoto K., Hishi Y. Scale variation of the production wells from deep reservoir in Kakkonda field // Proceedings, 27-th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering. Stanford. 2002. P. 327-332.

119. Yano Y., Ishido T. Numerical investigation of production behavior of deep geothermal reservoirs at super-critical conditions // Geothermics. 1998. Vol. 27. pp. 705-721.

120. ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

121. Таскин В.В. Термогидрогазодинамические процессы в массиве пород вулкана Мутновский при остывании его магматического очага: численный эксперимент /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Естественные и технические науки. 2007. - №5. - С. 169-174.

122. Таскин В.В. Численное исследование динамики паровых зон магмагеотермальных систем на примере вулкана Мутновский, Южная Камчатка /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Геофизика. 2007. - №5. - С. 68-71.

123. Таскин В.В. Термогидродинамическое моделирование магма-геотермальнойсистемы вулкана Мутновский /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Геоинформатика.-2007.-№ 3. С. 57-61.

124. Таскин В.В. Теплоперенос в горном массиве при эксплуатации геотермальной циркуляционной системы /Таскин В.В., Пашкевич Р.И.// Горный журнал. 2008. - №11. - С. 32-34.

125. Таскин В.В. Исследование термогидродинамического режима надкритической геотермальной циркуляционной системы /Таскин В.В., Пашкевич Р.И.// Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. - №8. С 21-24.

126. Ю.Таскин В.В. Теплоперенос в породах Мутновской геотермальной системы: влияние формы, расхода дегазации очага и проницаемости пород /Пашкевич Р.И., Таскин В.В.// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд-во МГГУ. - 2008.- №12.- С. 178-185.

Информация о работе

Таскин, Виталий Витальевич
кандидата технических наук
Петропавловск-Камчатский, 2008
ВАК 25.00.20

Диссертация

Теплофизическое обоснование формирования и эксплуатации мутновской магматогенной геотермальной системы - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы