Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Теплоперенос в высокотемпературных гидротермальных резервуарах областей современного вулканизма

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Теплоперенос в высокотемпературных гидротермальных резервуарах областей современного вулканизма"

РГ6 од

.. м,- .«ШЖИЯСКЛЯ АКАДЕМИЯ НАУК I и 4.1А, 1 ЬСИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ЗЕМНОЙ кори

111л праиах рукописи Кирюхин Алексей Рладимирович

ТЕПЙОПЕРЕНОС В ШСОКОТЕШЕРАТУРИШ; ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ ОЕЛАСТЕЙ СОВРЕМЕННОГО ВУЛКАНИЗМА.

Специальность 04.00.06 - Гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Иркутск 1993

Работе выполнена в Институте вулканологии Дальневосточ отделений Российской Акедеиии наук. '

Официальные оппоненты:

доктор фаз.-мат.наук Лобковский Я.¡1.

доктор технических наук Парнйский Е.М.

доктор геол.-мин.наук, проф.Евпрцев С.Л.

Зопуппя организация: Геологический институт Российской Академии над'к.

Запита состоится ^ и*окл 1993 г.

в <7 ч. на заседании Д С03.07.02 при Институте земной кори СО РА]! по адресу: £64033, Иркутск, ул.Лермонтова, Ш.

С диссертацией иохьо ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СС РАН (в здании ИЗК СО РАН).

Автореферат разослан а Р1р2ЛХ_ 1393 г.

Ученый секретарь специализированного- ескет« кандидат геол.-1ИН.наук

Кустов Ю.Л.

введение

>дним на наиболее доступных способов получения геоэлектрическои шергии является использование высокотемпературных гидротермаль «л оистем (Солее 160^0) в районах современного вулканизма Ршк-ше проблемы освоения высокотемпературных гидротерм тесно сопри вено с пониманием механизма процессов теплопереноеа в високотем 1ературных гидротермальных резервуарах (ВГР),выявлением и диаг-истикой ВГР в пределах конкретных гидротермальных систем и повы-зением надежности моделей,использующихся для прогноза режима их эксплуатации, ,

Актуальность исследований. Эффективность освоения высокотемпературных геотермальных месторождений во многом снижается иь-аа от-:утствия методов оперативной диагностики ВГР на основе данных,получаемых в процессе разведочных работ и недостаточной обоснованности прогнозных моделей теплопереноеа,использующихся для оценки эксплуатационных еапасов, Неоправданное увеличение объемов разве-цочных работ,нерациональные режимы эксплуатации ВГР -наносят 5олыаой экономический и экологический ущерб. Кроме того, в последние годы накоплены новые фактические данные по разведке и эксплуатации высокотемпературных геотермальных месторождений в областях зовременного вулканизма в СССР и за рубежом,эти данные нуждаются в анализе и обобщении в связи с обоснованием рациональных методов освоения геотермальной энергии.

Цель работы. Заключалась: 1. в развитии и углублении представлений о механизме теплопереноеа в гидротермальных системах и условиях формирования ВГР, 2. в совершенствовании методов диагностики ВГР V прогноза их эксплуатации.

Иадачи исслс'ДотшиЪ 1. Анализ структурно-гидрогеологических условий Формирования ВГР в областях современного вул1®низма; 2. Анализ достоверности и надежности моделей различного типа для описания процессов теплопереноеа в ВГР; 3. Исследование термогидродинамического режима восходящей фильтрации теплоносителя в гидротермальных

системах на основе численного моделирования^. Разработка методов диагностики БГР по чанным эксплуатационно-разведочных работ;5. Совершенствование методов прогноза термогидродинамического режима эксплуатации БГР.

Методика исследований. Решение поставленных задач основано на сочетании различных методов исследований: научном обобщении опубликованных данных по ВГР мира;анализе общих физико-математических моделей теплопереноса в ВГР;численном моделировании и вычислительных экспериментах с применением ЭВМ; натурных исследованиях -трассериых наблюдениях и специальных гидрогеологических сьемках в пределах ВГР.

Научная новизна. В работе получен ряд новых научных результатов, имеющих как теоретическое и методическое,так и практическое значение:

- обобщены структурно-гидрогеологические условия формирования ЕГР в областях современного вулканизма,

- обоснованы области применения различных классов моделей тепло-переноса в связи с изучением ВГР,

- установлены предельные термогидродинамические режимы восходящей фильтрации теплоносителя в гидротермальных системах,

- обоснован комплексный метод диагностики ВГР в гидротермальных системах областей современного вулканизма,

- обоснованы методы прогнозирования паропроизводительности геотермальных скважин в процессе эксплуатации ВГР.

Защшаеиие положения.

1.Установлены основные структурно-гидрогеологические закономерности формирования высокотемпературных гидротермальных резервуаров (ВГР) в областях современного вулканизма. ВГР формируются в формациях неоген-четвертичного возраста сопряженных с плиоцен-плейстоценовыми интрузиями ..обеспсчипшоашми формирование про-лицаемих резервуаров б прилегающих к контакту с вменяющими породами областях,!! с верхнеплейстоцен-голоценовыми интрузиями ,обес-' эчивамдами эти резервуары тепловой энергией.

2. В результате анализа различных подходов к построению численных моделей теплопереноса в ВГР обоснован принцип применения моделирования для проверки гипотез и получения информации о ВГР: установлено «что ГП-модели(с распределенными параметрами) могут бить использованы в качестве инструмента для проверки концептуальных представлений о процессах теплопереноса в ВГР и для обоснования СП-моделей (моделей с сосредоточенными параметрами), которые легче обеспечить необходимыми исходными данными для получения количественной информации о ВГР.

3. На основе разработанной численной модели теплопереноса в ВГР гидротермальной системы' в области современного вулканизма обоснован!» достаточные термогидродинамические условия формирования ВГР и диапазон предельных термогидродинамических характеристик потоков теплоносителя в ВГР. В частности установлено,что для возникновения ВГР достаточно существования неглубокозалегающзго горячего ( магматического ) тела при определенных соотношениях геометрических и фильтрационных характеристик вмедающих пород , расход и температура восходящего потока теплоносителя - ограничены.

4. Разработан метод комплексной диагностики ВГР в областях современного вулканизма по данным эксплуатационно-разведочных работ, включающий оценку трехмерного распределения термогидродинамических параметров, тепловых и массовых потоков в пределах ВГР. Метод основан на сочетании независимых, дополняющих друг друга подходах : а. картировании трехмерных геотермальных (структурных,температурных, гидробарических) полей, О.интерпретации опытно-эксплуатационных выпусков и эксплуатации на основе СП-моделей, в. трас серн их и гидрохимических исследованиях, г. моделировании естественного состояния Ш-* на осноье РП-модели теплопереноса.

!5. Разработан истод прогноза паропроизводителыюстм эксплуатационных сшгллнн, основанный на численном моделировании системы сопряженных уравнений "резервуар пароводяная скважина ",с учетом результатов диагностики ВГР. Метод включает следующие элементы: а. калибровку РИ-модели теплопереноса естественного состояния ВГР по данным ош.тно эксплуатационного выпуска, б, прогноз термогидродинамического режима эксплуатационных скважин на заданный срок для различии* вариантов эксплуатации.

Достоверность научных положений и рекомендаций работы подтверждается анализом литературных денных по ВГР мира,сходимостью результатов численного решения тестовых вадач с известными аналитическими и экспериментальными данными,в т. ч. полученными в производственных условиях. Собранные автором пробы анализировались в лабораториях ШЗ ДВО АН ССОР.ИВП АН СССР, ВСЕГИНГЕО,ЛГИ. Численное моделирование осуществлялось на ЭВМ Е01061 в ВЦ ИВ ДЮ АН СССР ,на ГШ РСУЛТ286, 1'С386, РС486, и на суперкомпьютере СЙЛУ-Х-МР в Лоуронсов-ской Беркелевской Лаборатории Министерства энергетики США( ЬВЬ 001 1КА).

Практическая ценность работы состоит в обосновании методики диагностики ЕГР по данным эксплуатационно-разведочных работ и методи ки прогнозирования паропроизводительности геотермальных скважин 1 процесса их эксплуатации. В результате анализа и обобщения струк турно-гидрогеологических условий формирования ВГР выявлен ряд за кономорностей их распространения,которые можно использовать пр разведке геотермальных месторождений.

Реализация. Исследования проводились в рамках теми общесоюзно программы 0.01.08 (задание 07.01.Т9 в соответствии с постановле нием ГКНТ N 635 от 31.12. 85) и в соответствии с постановление Президиума АН СССР N 466 от 16. Об. 89.

Результаты научных разработок используются при проведении эксп луатацнонно-разве дочш« работ на Мутновском, Паужетском, Коакш вс ком. Океанском, Ь Шратуиеком, Кегочюком геотермальных месторожие ниях Курило- Камчатского региона

Апробация работы и публикация полученных'результатов. Основные пс ложепия работы докладывались на научных семинарах и кошЬерснии; з Петропавловске-Камчатском(190Ь) ,Иркутске( 1980.1989) .МоэсквеСШ , Киесе( 1990), Ассамблеях международной Ассоциации вулиашдогии геохимии недр Яемли - в Рекьяви№( Исландия, 19В2) та-<;К!( США, 1989), на Международном вулканологическом конгрессе Оглендс (Новая Зеландия.1986).па Международных геолоп^чоских кш грсссах в Москве (1984),в г-а»шнгтоне((:1!1Л.19Е(У) .в Киото (Нж

ния,1992) ,на Первом советско-американском симпозиуме по гидроге одогии в Ленинграде (1990),на семинаре в Лоурепсовской Беркелевс-кой Лаборатории Министерства энергетики США(1991). По теме дис-. сертации опубликовано 35 научных работ,из них две монографии и одно учебное пособие.

Структура и объем роботы. Диссертация состоит из Введения. пяти глав, Заключения,списка использованной литературы,включающей 240 наименований,в том числе 153 на иностранных языках и Приложения. Обьем работы 306 стр машинописного текста,который иллюстрируется 70 рисунками и б таблицами.

Диссертационная работа основана на многолетних исследованиях автора .выполненных в ходе выполнения хоздоговорных и госбюджетных работ в Институте вулканологии ДЮ АН СССР. Существенная помощь была оказана автору коллегами: И. Ф. Делеменем, Д. 11 Гусевым( Е А. Во-ронковым, И. В. Словцовым.М. Г. Журавлевым. Содержание отдельных раз-: делов работы обсуждаюсь с Е К Антоновым, Е. А. Баскоьым.Е. Л. Ваки-ным.Р. II Забарным.Е А. Кирюхиным, П Крюгером, а И. Лялько.М Липпманном, Е А. Мироненко.С. Е ОетаПенко.К! М. Парийским.К. Пруссом. В. м. Сугробоьым , Д. и. Фаге, С. А. Федотовым.

Хоздоговорные ьаботи осуществлялись с ПРО "Камчатгеология" и Ш'О "Сахалингеология" МЮ1ГЕ0 СССР и Управлением "Камчатскбургеотер-мия" МИНГАЗПРОМА СССР. Существенную поддержку работы ма обьрггах оказывали С. Л. ГЬрвеев и Е И. Нчелкин (ИГО "Сахалингеология") ,К1 Ф. Манухин и Е Г. ОхапКин (ПРО "Камчатгеология") ,К1 Л. Махал-кин и Е А.Ямпольский (Управление "Камчатскбургеотермия"). Всем перечисленным лицам автор выражает глубокую благодарность.

Содержание работ Глава 1. АВАЛИ СТРУКТУРНО- ГИДГОГЕОЛОГИЧКСКИХ УСЛОВИИ «ОРМИГОВАПИЯ НЙОКОТЕМПКРАТУРШХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАР0В( ВГР).

Представления о высокотемпературных гидроте риа.чышх системах (более 1Б0°С) .расширяются в последнее время благодаря получению информации по данным их эксплуатации и глубокого ргяведочного буре-

-8 - .

ния (в том числе до глубин 4-4.6 км). В настоящее время в мире эксплуатируется более 20-ти крупных гидротермальных систем,при этом суммарная мощность ГеоТЭС около 6000 VBt. В пределах гидротермальных систем существуют геотермальные резервуары - г рные породы .прогретые до более высоких температур по сравнению с окружающими массивами. В свяви с разработкой теоретических представлений с механизме теплопереноса в гидротермальных системах целесообразно выделить - высокотемпературное гидротермальные ревервуари (ВГР) -- высокотемпературные геотермальные резервуары .характеризующиеся конвективной циркуляцией теплоносителя.

Структурно-гидрогеологические уеловк формирования ВГР рассматривались в многочисленных работах отечественных и варубежных исследователей^ И Аверьев,1961 ,Е М. Сугробов, 1964,1976 ,Е. А. Вакин, 1968, P. Muffler, 1971,1975, Е. А.Басков, 1976,0. Grindley, 1975, J.Frid-leifson,1975,B. И. Белоусов, 1976, la Ф. Ыанухин, 1076.й Iferineily, 1977, S. Lahsen.1976, V. Stefensson,1981,R. Thomas, 108. ,Grittenden,1981. N. Nak£imura,1981, J. MoNttt,1982,S. Halfman,1982,M. Llppmann,19B2,

0. Si gurdsson, 1985,a Capett i, 1986. A. Aie,aras, 1985, й Bodvarsson, 1984, 1905, Yooshida, 1985, J. Gudraundsson, 1986, F. 6off, 1989. K. H. Wi 1 l.iamson 1990).

ВРУ островных дуг и окраинно-континентальных вулканогенных бассейн ВГР Восточно-Тихоокеанского вулканического пояса.

ВГР Формируются в различных геодинамических бботановках:

1. в области продолжения Восточно-Тихоокеанского поднятия на Северо- Дмориканскую плиту (Гейаеры,Солтон-Си,Хебер,Серро-Приетто) ;Bl'P этого типа приурочены к "ромбочаэмам"-ромбический провалам-зон трансформных разломов,характеризующихся разнообразным но составу (базальты-риолиты) верхнеплейстоцен-голоцевовш магматизмом. ВГР сложены осадочными породами ( песчаниками,граувакками) ыезозойско->о - палеогенового возраста;.Значительную роль в формировании проницаемости в ВГР оказывают интрузии(Гейзеры);индуцирующие субгоризонтальные трещины в приконтактовой зоне вмещающих пород и под-верженки;- в свою очередь развитию систем контракциошпи субверти->сальиых трещин.

2. В областях субдукции плит Кокос и Каска под Северо-Американскую и Южно- Американскую плиты (Лос-Азуфрес,Ла-Примавера,Лос-Уме-рос,Ахуачапан,Момотомбо,Мэравеллес,Эль-Татио. ВГР продуцируются в пределах глубинных разломов,сопряженных с областями нормальной субдукции (угол падения.25-45 град. .Бакоз,1984),проявляющихся на поверхности в виде грабенов шириной 25-30 км и простирающихся параллельно соответсвухвдм сейсмофокальвым зонам. ВГР сложены лавами, переслаиванием лав и туфов и туфами неоген-среднеплейстоцено-вого возраста,причем проницаемость приурочена к контактам пород различного литологического состава(Лос-Азуфрес, Ахуачапан) или поверхностям структурных несогласий(Эль-Татио); последние проявления магматизма в пределах ВГР датируются верхнеплейстоцен-голоце новым временем и характеризуется разнообразным составом(от базальтов до риолитов).

ВГР Западно-Тихоокеанского вулканического пояса.

ВГР также приурочены к зонам глубинных ралломов,сопряженных с областями нормальной субдукции: наиболее крупные ВГР (с севера на юг) -' Мутновский, Паужетский, Мори-Нигориюва, Мацукава , Каккон-даТакиное, Хачубару-Отаке. Тиви .Мак-Еан .Пухаган-Пашшинон , Тонгокал , Вайракей .Бродлендс. Как правило,в пределах упомянутых выше глубинних разломов,гидротермальная деятельность концентрируется в районах проявления кислого т.оровсго вулканизма: наиболее яркие примеры - Новая Зеландия,где крупные ВГР приурочены к рио-литовой зоне Таупо-Нленти (Вайракей,Бродлендс),в то время так ав-дсзитовпя зона на запале Северного острова и базальтовая зона на севере менее продуктивны;и Камчатка,где крупные ВГР (Паужетс кий, Кошс.чевосий.МутноЕский.Долины Гейзеров) сгяаэин с совремзникни центрами кислого вулканизма По литологии породы слагавшие ВГР представлены преимущественно вулканогенмо-осадочними образованиями неоп н-орелиечетверттчюго возраста (.пши, переслаивание лаг: и ту<1юв.туйылк'оч-¡вики),псредко они иптруд^чшат» более молодыми плиоцен-ч<;;вертичтл.м магматическими мемп.текои:.« диорито1'.(Мутновский, К.-1К!анда,Тоигонаи;Памяшииои), ин.пуцигу»«»«» приниц'шм.чм'ь в прил>ят-тпмллю: ионах. последние nco.i5.gi: чип магмглиами яме пи моста 8 среднеплейстоцен-го^оценовое аренл.

ВГР трансконтинентальных вулканогенных бассейнов.

сложная граница коллизии -Йвро-Азиатской плиты с фрагментами Африканской и Индо-Австралийской на отдельных участках характеризуется напряженным сейсмотектоническим режимом с умеренным вулканиз-мом(кора "дпойной" мощности,Гималаи) и сравнительно низкими параметрами гидротермальной активности (Янгбаджан и другие ВГР Тибета), до 160 град. Цельсия;на других участках рассматриваемой границы взаимодействие плит характеризуется более ярким проявлением вулканизма и гидротермальной активности (ВГР Средиземноморья -Лар/л'ро-лло ,М.Амната .Травале .о.Милос .Кизилдере ),при этом наиболее крупные ИГР концентрируются в зонах проявления кислого плиоцен- плейстоценового вулканизма,в то время как области прилегаю: щне к действующим вулканам характеризуются отсутствием крупных HIT. Отличительной особенностью трансконтинентальных ВГР является то,что во многих случаях они сложены карбонатными породами (Лар-дарелло.М. Амиата,Травале,Кизилдере) и последние проявления магма-типма в их пределах датируется плиоценом - средним плейстоценом, роль интрузий в формировании проницаемости ВГР проявлена незначительно.

B1Y обнаружены также в областях континентального рифгогепеаа - в рнфтовой системе Севсро-Американской плиты ВГР: Йсллоустоун, Бака и Каса-Диаб.ло,и в Восточно- Африканской рифггопой зоне - ВГР Олкариа, Как правило ВГР этого типа приурочены к центрам кислого вулканизма - кальдерам ,в мостах сопряжения о региональными тектони -ческимн йенами. ВГР сложены преимущественно туфами , переслаивание ту4оп и Л"Ш нижнечетвертичного возраста, последние проявления магматизма имели место в верхпеплзйстоцен голоценовос- громя.

ВГР океанов.

Наиболее крупные Bl'P оке;шов формируйся в вонох спродинго океанической коры,большей .частью скрытых под водой. В пределах о. Ис л;-иушя, представляющего собой подпитие зоны егтедипгл •океапичоеко( 1Я.рЫ над ур.»вк«.м h.u^-n, lit J К'(деДШШОЙ; ИСрвуЛК-ЧНИЧ^ЛМ!

зоне (Свартсенги .Крабла ),характеризующейся плейстоцен-голоцепо-вым вулканизмом. "Горячие точки" океанических плит не продуцируют крупных ВГР: Пуна,о. Гавайи .ВГР сложены преимущественно плиоценовыми базальтами,важная роль в формировании проницаемости принадлежит внедрившимся в более позднее время интрузивным комплексам основного состава. Магматическая деятельность в пределах ВГР продолжается в верхнеплейстоцен-голоценовое время.

Обобщение данных по литологии и возрасту вулканогенно-осадочши и магматических пород,слагающих ВГР мира и хронологии последних внедрений магм иллюстрируется с помощью рис. 1,из которого следует: 1.в большинстве своем ВГР (72Х случаев) сложены ьулкаНогеп-но-осадочными породами (лавами,туфами и брекчиями,переслаиванием лав и туфов,песчаниками) неоген-нижнеплейстоценового возраста; карбонатные формации имеют подчиненный характер в ВГР ; 2. Довольно часто (44£ случаев) в формировании ВГР принимают участие интрузивные комплексы плиоцен-плейстоценового возраста,внедривши^ еся в указанные выше вулканогенно-осадочные породы и индуцирующие проницаемость в приконтактовых зонах; 3. Последние порции магматического теплоносителя' в пределах ВГР поступают в верхнеплейстоцен-голоценовое время (80% случаев). Необходимо отметить,что нередко участие магматических комплексов в формировании проницаемости в ВТ*?'имеет скрытый,неявный характер (например в пределах Лаужетского ВГР отмечается повышенная концентрация зкетрузив-но-субвулканических тел,которая при более глубоком разбуривали» может оказаться приконтактовой зоной интрузии).

Обобщение данных по взаимоотношению простирания глубинных разломов, продуцирующих вулканическую деятельность, с простиранием заключенных в пределах указанных разломов ВГР (своего рода тектонический анализ формирования ВГР) показывает,что явных тектонических закономерностей в размещении.ВГР в пределах глубинных разломов, продуцирующих вулканическую деятельность не наблюдается. Отсутствие "избранных" простираний ВГР можно объяснить с позиций процесса формирования проницаемости в надинтрузивных зонах,являющегося инвариантным по отношению к региональной тектонике.

Гис. 1 распределение ВГР мира по литологии и возрасту слагающих Ы'Р iулканогенно-осадочных пород (а), составу и возрасту слагающих ВГР магматических комплексов (Ь), и последним проявлениям магматизма в пределах ВГР (с):

1 - андезиты,базальты,габбро, 2 - диориты, 3 - туфы,брекчии, 4 - песчаники,кварциты, б - флювиогляциальные отложения, 6 - известняки.

Номера-идентификаторы ВГР :

1 - Гейзеры, Н-Серро-Приетто.З-Лос-Азуфрес, 4-Ахуачапан,5-Моштомбо. 6-Мсравеллес,7-Эль-Татио,8-Мутновское,9-Паужетское,10-Мори, 11- UJiiyiaLti, 12- Какконда, 13- Хачубару, 14-Мак- Бан, 1 G-Тиви, 16- Тонгонап 17- Налиипинон, 18- Вайрадай, 19- Бродлендс, 20- Дзрдарё лло, 21 -Травале, Иизилдере,23-Янгбаджан,24-Олкариа,2Ь-Бака (Вэллес-кальдера), 26-Каса ДиаОло (кальдера Лонг-Вэлли),27-Краоли.28-Свартеенги, 29-Пуна.

Обобщение гидрогеологических данннх показывает , что подавляющее большинство ВГР вмешает потоки теплоносителя хлоридного натриевого состава с минерализацией от 1 до 10 г/кг,весовым газосодержа нием 0.01-1.0 ~(преобладающий газ - С'02),и температурой от 210 до 330 ®С. Расходы восходящих потоков теплоносителя для отдельных ЗГР не превышают 600 кг/с.а в большинстве случаев не превышают 100 -200 кг/с. Пористость известных ВГР составляет как правило 2 -10 коэффициент горизонтальной проницаемости (проводимости) 1 100 мД (Д*м),коэффициенты вертикальной проницаемости на 1-2 порядка ниже; размеры ВГР в плане как правило ограничены 1.5-4.0 км2. Преобладающая часть теплоносителя в большинстве ВГР нахопитеявашдком состояний ВГР с- преобладанием води), в верхних частях кипение приводит к формированию .тягальных резервуаров с преобладанием пара(с вертикальной мощностью первые сотни м); двумя исключениями из этого правила являются ВГР Гейзеры и Лардарелло.где скважины не вскрыли подовгоы резервуара с преобладанием пара.

Проведенный анализ структурно-гидрогеологических условий формирования ВГР показывает .что наибольшее распространение получили прчкс'т'птоыю ВГР,приуроченные к зонам экзо- и зндоконтакта интрузий кислого и среднего состава,и сопряженные в верхней части с проницаемыми плиоценплейстоценовьми формациями вулкаиогегшооса-дочных пород,при этом региональные тектонические факторы имеют подчиненное значение в определении геометрии ВГГ. Формирование ВГР vi еовримйипем вулканическом попсе можно описать п рамках следующей напрсгъетюй отрутур-ю-^ядрогеож/^ичоскай 1.В туфо-гегноос.шочши породах неогенового вопраота посчшкаюг проницает и; гони в результате рнелрении гршюдиоритоии интрузий и образов.-шил ¡;oj)'\r'iJK ».пгмчтич'.-ч'их очагов, 2. В результате изворяюний иг-, магматических очагов в плиоцен-пльйетопенопе* время в кая-до-рпх и депрессиях образуются толвд хорошэ ырониит^емих плиоцен-ран-Hi> плейстоценовых круппсобломочннх туф.-.п и туф^Зрекчий.З. Циркуляция т<:р.1|( 1|юг.11тел^. прогр-л «"'•ртокмли*':« iviicpi<y¡jpoir и их окенче-чг> м ко.* прсво'.оишг к 1'ГР >гчкхро»ии»иг«ч:'тп о itepritetut.wQroiv'.RnitC'fi ,Ч.Т«ГЧГ{«1!К'Я И H«"i.\4YW4i o.-nr.-üll» 'W ш.П'У. МИ Ч MWnil: 4t .'.•!>•,» П1ГМ-,)Г. ( .^K'poíluCi »> ihi.VlKi'- W.íUn ftV.TIIrt I-!'!' (рвзмеря в плане - первые км2, температура 260-330 град. Цел/,-

сия,углекислый хлориднонатриевый состав теплоносителя на глубине, его низкая или средняя минерализация) также свидетельствует об общности механизма,обеспечивающего их формирование.

Глава 2. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ (ВГР).

Познание процессов теплопереноса в ВГР невозможно без использования моделирования, как способа проверки наших концептучлм!!!? т?п-ставлений и прогноза отих процессов в процессе эксплуатации ВГР. В настоящие время основным инструментом моделирования теплопереноса являбтя- аппарат математической физики и сопряженные с ним вычислительные методы,кроме того все большее значение приобретают методы теории случайных процессов.

О физико-математической точки зрения ВГР можно рассматривать как трсииноватопориетую среду,насыщенную высокотемпературным флюидом, по своим физическим свойствам близким к химически чистой воде. В реальном диапазоне природных условий именно вода является основным фактором нелинейности,т. к. она может находится в жидкой или в паровой фазе с соответствующими скачками плотности.энтальпии и вязкости при переходе через линию насыщения,которая имеет особое значение. На границе сосуществования фаз - линии насыщения • начинающейся в точке (0.1 МПа.100 град.) и заканчивающейся в точке (,?й.Б МПа,374 град.) температура и давление связаны жесткой функциональной связью, и для характеристики двухфазного состояния становится нужен еще один параметр - относительное обьемноо иаро-содсржапие. Горные породи являются буфером,сглаживающим за счет теплообмена и значительной тепловой емкости,скачки в изменениях параметров теплоносителя.

О точки зрения математической физики процессы теплопереноса в ВН' описываются с помощью системы дифференциальных (интегродчЦферен циальмых) уравнений,полученных на основе использования законов сохранения массы, анергии и.уровнешй движения^. Elder. 19Gb, И. (ЧкЫг. К l.aw, 1973, Г. А. Черемешжий, НТС, R И. Лялька, 1974, U.M. Фролов, 1975, L. Cathlos. 1977, [J. Norton, 1978, J. Шгсиг, 1979,M. Soruy.1930. S. (Jar г;.

1981, К. Pruess, 1983, 1987, И М. ¡¡арийский. 1987, Л. В. Хирхйин. 191.7,1490 Запишем эти уравнения в следующем виде:

+ v(Ve-He +VS-HS)-- V(WT) ■ « ■

где t - время,0-пористость горних породУ- массовая скорость фильтрации, i - индекс жидкости.¿-индекс nnpa,R(S) - функция относительной проницаемости,- относительное обьемиое иарлгодр^жа-ние,fc-коэффициент проницаемости горных пород,плотность флюи да,_^ - динамическая Еяакость.Р- давление-ускорение свободного падения,г-индекс горних пород.Г-удсльн&я-'внутренняя энергия горных породиндекс фиюида.М-антальпия флюида.А-коэффициент тся-лопроводности.Т-темнература.

К (1-3) присоединяется также соответствующие уравнения состоя ■ , ния, начальные и граничные условия, в правил части (1) и (3) могут быть включены дополнительны:.* источником» од&ны. имитирующе в частности .включение сквакин(Парийский Ki М. ,1987,4. Pruess. 1903).

Наиболее специфическим в модели теплопереноса (1-3) яиляетсп переключение основных независимых переменных при переходе от однофазных к двухфазным условиям от р и 'Г и Р и или Г и 5 ) соответственно. Обоснование уравнений движения теплоносителя,котсрыо в случае однофазной фильтрации известны ь качестве закона Дарси, установленного эмпирически;а в случае фильтрации газожидкостиых смесей в качество формул относительных проницаемоотей Кори(1954), .для совместной фильтрации пара и коды тшш» выполнено зкеперимен-тально(А. Vei rra,К. Pruess.C. Tsang.P. Vitherspoon, 1985,S. Lam ot al,19f)8). Сравнение результатов численного моделирования (1-3) и физическом модели показывает сходимость для ряда частных случаев.

( 1 >

Заметим ,что хотя с позиций принципов оохр нения (1) и (3) безупречны .однако не всегда понятно,что происходит внутри резерпуара

(особенно в отношении распределения проницаемости и пористости) и погтому весьма привлекательными представляются модели инвариантные к уравнениям движения теплоносителя (2). Хороший выход из этой ситуации подсказ-ваюг т.н. теоремы о дивергенции (Гаусса-Остроградского) ,п укачивающие информацию по сбьему в информацию по ограничивающей этот обьем поверхности.

6 связи с этим полезны модели с сосрг юточеииши параиетрачи (СП-моде ли) (I. Donaldson,1970, S. Kjaran,1983,M. Sorey,1982, А. В. Кирю-хиь,1982). В рамках СП-модели ВГР могут представляться в виде элементов нулевой размерности(дискретные канальные и ящичные (ти-па"болыюго колодца") модели);в каждом из элементов СП-мод w записываются соотношегчя энергетического и(или) массового баланса (1 и 3). Основным достоинством СП-моделей являетсг их инвариантность по отношению к внутреннему распределению проницаемости в ВГР, отсюда вытекает ряд их положительных свойств: 1. СП-модели поддаются однозначной калибровке(т. е, уточнению внутренних вара. метров модели на основе сопоставления модельного решения с фактическими данными), 2.Использование СП-моделей не требует сложных математических расчетов,они достаточно просто.проверяются;3. Имеют наглядный физический смысл. Недостаток СП-моделей заключается в их низкой познавательной ценности .поэтому их затруднительно использовать как инструмент для понимания механизма и выяснение закономерностей процессов теплопереноса в ВГР, и их не всегда просто можн" обосноват'

Модели с распределенными параиетрачи (РП-модели) определяются на многомерной(2,3) сетке,состоящей из значительного числа элементов (п*100-1000),в кавдом из которых^- аппроксимируется тепловой и энергетический баланс с учетом уравнений движения теплоносите-ля(1-3). Использование РП-моделей требует применения вычислительных программ и внсо.чопроизводителышх, ЭВМ (в т. ч. супер-ЭВМ). К настоящему времени разработаны десятки программ для моделирования двухфазного теплопереноса в многомерных(2,3) обласгях(М. Soroy,1974, С. Faust., J. Mercer, 1977,1981.L. Cathles, 1977,D. Norton, 1979, A. Moench, 1979, J. Pri tchet, 1980, M. 0' Sal 1 i van,! 981. А. В. Кирюхин, 1090). Положительными свойствами РП-моделей являются: 1. Возможность опи-

сания любой пространственной геометрии ВГР и распределения пара-метррв в его пределах с достаточно высокой точностью;... Возможность проведения большого числа вычислительных экспериментов с целью калибровки модели,выявления механизма и основных закономерностей тешюпереноса в JTP. Эффективность использования РП-моделей затрудняется их информационной необеспеченностью, т. е. .объективным отсутствием возможности однозначной калибровки параметров во всех элементах РП-модели,а также начальных и граничных условий в рамках одной РП-модели (Е а. Воронков, Кирюхин а. Е, Сугробов ЕII,1986). В связи с этим необходимо привлечение дополнительных независимых методов для оценки параметров,входящих в (1-3).

Принципы использования познавательного эффекта РП-моделей тепло-переноса для проверки концептуальных представлений о механизме функционирования гидротермальных систем и обоснования более простых СП-моделей , а также принцип расширения класса моделей .использующихся для решения задач диагностики ВГР - находят дальнейшее развитие в 3,4 г 5-ой главах диссертации.

Глава а исследое\ние тершгидгодаашческого режим восходящей фильтрации теплоносителя Б вгр (на с нове численного моделирования).

Моделированию различных вариантов остывания горячих магматических тел в водоиасшкзиной среде посвящены многочисленные работы (CHeng,Law,1973,1974,Cathles, 1977,Norton,1978.Elders,1981,A. E Кирюхин,1984,1987.1990,Brikowsky,1989). В итоге можно считать доказанным утверждение о том,что запас энергии корового магматического тела объемом п*10 кмЗ достаточен для возникновения ВГР и поддержания ее параметров на протяжении п*1000-10000 лет. В работах А. Е Кирвхина (1984,1987) это утверждение обосновывается применительно к конкретным ВГР Камчатки: Паужетскому.Мутновскому и Коше-левскому в смысле энергетической обеспеченности естественной разгрузки и естественного распределения температур в ВГР.

Веобуодтюо'гь твердых (жжидких) источников теплового питания

- ta -

для формирования ВГР обосновывается гидроизотопними даннижСКге^е, 1975,В. Ainason,1976,K. Panichi and R. Confientini,1977,A. Truesdell, lOai.iU А. Таран, 1986, A. R Кирюхин и R UСугробов, 1987),в соответствии с которыми практически вся водная составляющая ВГР имеет метеорное происхождение. Газовая составляющая в составе теплоносителя как правило не превышает первых весовых процентов и не вносит существенного вклада в тепловой баланс,даже если имеет эндогенное происхождение.

Утверждение о том,что для возникновения ВГР необходим и достаточно, чтобы на неболыэоЯ глубине ¡«¿елось горячее чагиатичесюе тело aOieuoM п*10 кыЗ в части "необходимости" подкрепляется фактическими данными по структурно-гидрогеологическим условиям формирования ВГР (гл. 1),ю том числе проявлением верхнеплейстоцея-го-лоценового магматизма в пределах подавляющего числа ВГР.

Безусловно,утверждение о "существовании и единственности" горячих магматических тел как источников тсплоссго питания ВГР имеет качественный, концептуальный характер,однако с помощью численного моделирования его можно ««полнить количественным содержанием и получить важные следствия,касающиеся режима циркуляции теплоносителя в ВГР. Для математического описания термогидродинамической модели гидротермальной системы используется система уравнений (1-3),преобразованная к более простому виду с помощью следующих допущений (Кирюхин А, В. ,1987,1900): 1. плоскопараллельное двитение флюида. ?.. термическое равновесие вода/порода, 3. жесткий режим фильтрации, 4. транзитная пароводяная аонз рассматривается в виде поверхности (кипения/конденсации),Б. плотность,вязкость и энтальпия теплоносителя рассматриваются в качество функций температуры и давления в соответствии с табличными данными (Ривкинд, 1ЭТ7, Вука-логич, 1907) , 6. учитывается возможная зависимость проницаемости от изменения температуры, 7. источник теплового ' [штанилСоетыяаплсе магмдаическое тело) имитируется горячи» пряи^/г^лышкем с некоторой проницаемостью (расплавленные магматические тела но рассматриваются,!. к. проникновение воды из окружавших «одоносш« горизонтов в расплав с более высокой плотность« - необходимое условие конвективно о теплообмена- затруднено).

Исследование термогидродинамического режима восходящей фильтрации теплоносителя включало расчеты различных вариантоь.в которых варьировались следуодие параметры: 1. хармггер зависимости Пронина емости от температуры, 2. соотношение проницаемости ВГР.млгмцтичсч'-кого тела и вмещающих пород,3. тип грпничнихСгидродинамических) условий, 4. конфигурация ВГР; б. величина фснового геотермического градиента, 6. давление на кровле ВРР.

Расчеты выполнялись на ЭВМ ЕС 1061 ,с целью проверки сходимости алгоритма проводилось решение тестовых подач (одномерный теллоле-ренос в проницаемой зоне,гидродинамическое поле вокруг"горячего прямоугольника"). Численный алгоритм реппизонан на оспогл неявно*» конечноразностной схемы с использованием принципа переменных паи равлений( Самарский А. Л. ,1975,Борковский Б. М. 1976).

Рассмотрим один из типичных, вариантов,иллюстрирующий количествен нне параметры механизма функционирования гидротермальной систр -мы.На рис.2 показаны эпюры распределения температуры и давления в области питания,транзита и разгрузки (ВГР) на разные моменты времени становления гидротермальной системы в процессе остывания горячего магматического тела. Рассмотрим движение фл- чда от области питания до истока на поверхности. Область питания: скорости нисходящей фильтрации невелики, поэтому нагрев флюида до глубины 4.5 км происходит с фоновым геотермическим градиентом. ОЛласть транзита: относительно холодный флюид подсасывается к основанию ВГР за счет разряжения давления до 11 МПа и входит в область высоких температур.где происходит его нагрев от 130 град, до 220-320 град, на участке длиной около 2 104. Область разгрузки (ВГР): условия фильтрации близки к изотермическим (ва счет относительно высоких скоростей фильтрации),но ниже температуры кипения: линия насыщения является огибающей геоизотерм в верхней части восходящего потока теплоносителя.

В целом,результаты проведенных вычислительных экспериментов приводят к следующим следствйям относительно рлжима восходящей фильтрации теплоносителя в НГР:

SML't XtUCC'JLa.'!) -V«**

"sT ! 'v

» 'fT 1 f 44

Y

J --Ч

з //,......л

- Ч л* -■■ - ■-■ ч ■ l1"

I .1

ч x4

x

* T f.» X * У

f: о

Л715Л-ЧКЯ P. ТС-УГйфЧТУрЫ T К ПЛОТНОСТИ тепло-ъ дгсдоиодек сис-тм».- а</ «штьм моделирования: - гйдаегь яисходжгй фкямгреоии (питания) в 2.6 км от оси госгсд-гдато пс-тога. i- «г.атр«.- - буфр^яая область на глубине 4.5 км {сб&%отг трвягта) .cnfsara - .си^юя «петь восходадего потока тсй-'О^-итйля 'область рьггругга). Распгеделения Р,Т иРпоказанн та «ом»'1 итн молельного Ереиеик.

Следствие 1. Необходимые условия существования ВГР по проницаемости: Формирование устойчивых (с продолжительностью существования 40000-60000 дет) восходящих потоков в ВГР возможно при коэффициенте вертикальной проницаемости ВГР не более 2 мД. При коэффициентах проницаемости ИТ больиих 2 мД стабильное существование невозможно, т. к. происходит быстрым1000-2000 лет) и неравномерный прогрев ВГР о отдельными участках« , имеющими температуру* более 400 град,что моявт приводить к самоуничтожению ВГР ei счет дето-нации(пример: зона Таравера-Ваймангу,Нов. Зеландия,1886).

Следствие 2.0 распределении и максимальной температуря л ВГР. Распределение температур в ВГР имеет изотермический характерно не превыше? температуры кипения при соответствующем давлены. Предельные максимальные температуры в ВГР составляют 320-340 град.

Следствие 3.0 фззолои состоянии в ВГР. Состояние,близкое к кипению поддерживается в ВГР в диапазоне глубин до 4150 - 1200 м на протяжении первых п*1000 лет,но вместе с тем основной обьнм теплоносителя ь ВГР находится в ладком состоянии.

Следствие 4. о ресурсах ВГР. Максимальный расход восходящего потока теплоносителя достигает в ВГР 10-40 кг/с при характерном размере остывающего магматического тела первые км( корень кубический из обьема). Соответственно максимальная плотность восходящего потока теплоносителя не превышает первые десятки кг/с км2,а максимальный расход восходпиего потока теплоносителя первые сотни кг/с км2. Расход восходящего потока теплоносителя в ВГР определяется в основном внутренними свойствами ВГР (козф1«цие .-ом проницаемости и температурой),учитывая стационарный характер указанных параметров можно считать что в основании и на боковых границах ВГР реализуются граничные гидродинамические условия го рода.

Следствие б. О врсюшюп снят ' -ггиптической я еидротерммыюй дсягс.'ыюспг. Наиболее благоприятные условия для формирокания ПГГ икехп- место и период спустя Ь000-40000 лет последнего проявления коровой магм-гтнчвекой актив)' ¿ти.

Следствие 7. Варадаие крупных ВГР с преобладанием пара к его объяснение. Мэвест«о лиш> два крупны* ВГР с преобладанием пара (Гейзеры,США и Лардарелло,Италия).С помощью моделирования получены достаточные условия (частный случай) их формирования,они заключаются в следующем: 1. предварительный прогрев ВГР. кондуктив-ный поток в 3 раза должен превышать фоновый, 2. В нижней части ВГР (4.5-7.5 км) изначально должен быть фшоид с большим удельным весом ("рассол"),являющийся буфером для восходяней конвекции,а Коэффициент проницаемости ВГР -около 4мД. Интересно,что численная модель сома шшла решение.к которому не удалось придти путем "обычных" размышлений,повернув в обратном направлении движение теплоносителя в конвективных ячейках,она резко увеличила соотношение площади области разгрузки к площади области тщания ВГР. что уменьшило вероятность прорыва холодных вод в ВГР.

В конце глаьы даются формулы для оценки плотности и расхода восходящего потока теплоносителя в ВГР.оценки влияния геометрии ВГР на формирование ресурсов.

Глава 4. ДИАГНОСТИКА ВГР В ОБЛАСТЯХ СОБРЕШШОГО ВУЛКАНИЗМА.

Диагностика ВГР вккнает определение их пространственного полоявная и оценку расхо.щгых и теплоэнергетических характеристик сопряжениях потоков гепаэносителя. Формально, под диагностикой ВГР можно понимать также определение начальных и граничных условий для (1-3).

Проблемы диагностики ВГР по данным эксплуатационно-разведочных работ рассматриваются В. М. Сугробовим (1964,1965,1070,1976) О. Е. Шte( 197!).И. Lipman( 1977),<3. Bcxlvai sson( 1982).К. Fourniег( 1981 ) ,Р.At.kinson(ie77,73).M.6rant(1984) и многими другими на примерах конкретных ВГР,при этом получен ряд частных решений,касаивихся оценки фильтрационных параметров и граничных условий на основе калибровки Pli-моделей двухфазного теплопереноса, использования геохимических показателей для оценки термогидродинамического состояния теплоносителя,однако указанные,методы не"всегда используются

совместное что снижает их эффективность),кроме того не всегда используются возможности методов трехмерного картироваяи.. геотермальных полей.

В диссертация реалкзаць.. диагностики ВГР основана на использовании сочетания независимых методов,включающих: 1. трехмерное картирование геотермальных полей(структурных,температурных.гидробари-ческих), 2. анализ данных опытно-эксплуатационных выпуеков(ОЗВ) и длительной эксплуатации на основе СП-моделей теплопереноса, 3. трассерные и гидрохимические исследования,4. моделирование естественного состояния ВГР с использованием РП-модели (Т01ХЗН2).

По-стцэству в п. 1 осуществляется определение начальных условий,в п. 2- граничных условий, в п. 3 - заверка данных пп. 1,2 независимыми геохимическими методами и в п. 4 -проверга коаеБых условий с точки .прения принципа квэгистационарности.

Картирование треу еряьгх ¿еотертлышх полей. Расчеты трехмерных геотермальных лолей(структурных,температурных.гидробарических) основаны па представлении искомого поля в следующем виде:

N__1

¿н

где Т- искомая функция,х,у,г-текущие пространственные координаты, х , у ,г - текущие координаты точек измерения,1,2,3), Я)(1'1.....М)-константы,N - число точек измерения.

В представлении (4) искомая аппроксимирующая функция гоотермаль ного ноля реализует алгоритм унигорсалыюго крайкинга с линейным трендом и линейной варпограммойЧавтокорреляционная функция равна расстоянию между точками измерения) ■ изсестно что этот алгоритм обеспечивает наилучшую несмещенную оценку искомого поля(М. Яа-вил, 19^0) .при этом предпосылка о линейной пэрпограмме и о линейном тренде представляются достаточно разумными (чем дальше точки иэм> р'мшя друг от друга, тем моннне зависят и;ч*грент«е и них чна-

чения;с глубиной температура и давление в целом линейно нарастают, структурно-фациальныс комплексы сменяются от более молодых к Солее древним(их оцифровка производится последовательностью целых чисел)),кроме того в представлении (4) первые четыре члена представляют ядро оператора Лапласа,а остальные базисные функции имеют линейный вил,обеспечивая достаточно хорошую аппроксимацию 0(112) .если точки измерения образуют И-сеть в рассматриваемой облас-ти( Василенко В. А. ,1086). Таким образом подход к аппроксимации геотермальных полей оправдан с двух точек ¡пюния: с точки зрения математической физики и со статистической точки зрения.

О сияин-с обоснованном сходимости алгоритма расчета геотермальных полой решались две тестовых задачи: 1.задача реконструкции температурного ноля в условиях восходящей фильтрации по вертикальной проницаемой зоне в параллелепипеде с линейным распределением температур; 2. задача исследования устойчивости алгоритма вычислений трехмерного псля по данным измерений в"!;" точках пространстса( ТЫ - "точное" решение,Тк - приближенное решение ,к-4,5,6...И-1). Решение указанных выше двух тестовых задач показывает достаточно хорошую сходимость указанного метода картирования трехмерных геотермальных полой.

Для реконструкции трехмерных геотермальных полей использована библиотека программ ИОАЗ, разрьЗотанная в ВЦ СО АН СССР, графическое представление результате!) п различных сечениях осуществляюсь с помощью пакета программ ГРАООР и БШГЫч, кроме' этого использовались сервисные программы ввода/вывода и дополнительной обработки результатов вычислений (Кирю::ии А. К ,Гусев Д Н. ,1990). С 1991 г используется версия программ для ГС (Гусев ЛИ). .

Картирование трехмерных геотермальных полей в пределах ВГР участка "Дачшц'1" МутновскоП гидротермальной системы дает следующую информацию о ВГР: 1. по данным трехмерного картирования структурных полей выявлена купольная структура над иятру?.и»!й диоритоп, ^нтр которой смещен к западу в направлении г. Скалистой,в вертикальных сечениях, мощность зоны экзоконтакта.облекагяцрй диоритогоо тело составляет "50500 м. фиксируется западная граница грабена о у Оме-

ридионального простирания( разломы Паряшяй/Б. Каньон( В. А. Нл-кин,19В6) ,2. по данным трехмерного картирования температурных по лей выявлены две высокотемпературные относительно изотермически«; зоны с температурами 220-2800 в диапазоне ..'.солютннх глубин -глю - +250 м,и относительно низкотемпературная зона СЗ простирали«, 3. Совместный компьютерный анализ температурного и гидробарического полей позволяет предварительно оценит!, геометрию резервуара с термогидродинамическими условиями близкими к кипению (рсзорпуяр с двухфазными условиями), положение которого определяется распространением температур Слизких к температуре насыщенного пара. ВГР с двухфазными условиями имеет объем около 0.1 кмЗ и приурочен к зоне субмеридионального направления(разлом Парящий). __

Методы трехмерного картирования ВГР использованы также применительно к Паужетскому,Нижне~Кошелевскому,и Океанскому (о. Итуруп) ВГР, при этом получены следующие результаты:

1. Паухетский BIT приурочен к тектонической ступени,достаточно ясно выраженной в подошве Паужетской слиты,"сложенной псефитовнми туфами плиоцен-четвертичного возраста. Тектоническая ступень имеет площадь около Зкм2 и форму-неправильного четырехугольника^ плане) вытянутого в.ССЗ направлении. В пределах ЕГР выделяется суо-вертикальная зона повышенной проницаемости ССЗ простирания,по которой происходит подток глубинного теплоносителя с энталышс-й (360 кДж/кг.

2. Нижно-Кошелевский ВГР. Идентифицируются локальные ВГР с преобладанием пара- ВГР1 с температурой 240-270 ОС и ВГР2 с температурой 200-230 ОС и объемами по 0.3 кмЗ. Общая тенденция нарастания температур в СВВ направлении и моноклинальное залегание вмещающих пород с падением на.ЮЗЗ позволяют предполагать существование ос новного ВГР в центральной части Западно Кошелевского вулкана 3.Океанский ВГР(о. Итуруп). Идентифицируется локальный ВГР с темпе ратурой более 180 ОС,имеющий форму наклонной к СЗЗ пластины и обьем около 0.1 кмЗ. Тенденция нарастания температур в СВ направлении и моноклинальное залегание вмещающих пород с падением на KB позволяют предполагать существование основного ВГР в центральной части стратовулкана Баранский (Q3-Q4).

Диагностика ВГР по данным опытно-ь..сплуатоцкоишх ггаус;»ю( СЩ) теплоносителя и длительной эксплуатации с использованием СП-моделей теплопереноса

Сложное строение ВГР и отсутствие надежной информации по распределению фильтрационных параметров вынуждает использовать СП-модели (гидравлический подход) для предварительной оценки глубинного потока теплоносителя. В соответствии о результатами гл.3 (Следствие 4) в основании ВГР реализуются гидродинамические условия 2-го ро«а,что позволяет воспользоваться СП-моделью канального типа с естественным потоком и соответствующими формулами экспоненциального типа для обработки данных ОЭВ (Кирюхин А. В. ,1991):

-ЬаЬ

<Х'1+(00-01)*е ( 5 )

где 0- текущий расход скважины,00- начальный расход,01 -стационарная .составлявшая,определяемая перехватываемой эксплуатационными скважинами частью расхода потока глубинного теплоносителя, Ь-змпирический коэффициент.Ь-время.

В частности асимптотические оцешад по формулам типа (Б)позволяют оценить эксплуатационные ресурсы пара в пределах двухфазного ВГР участка "Дачный" ь 60 кг/с.

Возможности использования опыта длительной эксплуатации ВГР в связи с оценке"1 источников формирования эксплуатационных запасов геотермальных месторождений на Основе СП-модели можно показать на примере Паужетского ВГР. В этом отношении наиболее информативными являются данные по динамике изменения трехмерных температурных полей, которые нов боля к/г уточнить нространсч венное положение ЕГР и оценить изменение запаса тепловой энергии в ВГР,области притока глубинного. теплоносителя и более холодных вод привлекаемых в ВГР из окружыощих массивог( Кирюхин А. Е,1982). В совокупности с данными по изменению расхода и энтальпии эксплуатационных скважин и поверхностной разгрузки гидротерм,а *акже данными геотермометрии ( На-К ) получается исходная информация достаточная для 'замыкания интегральных уравнений теплового к массового баланса в ВГР с двумя неизвестными № - притоком в ВГР глубинных вод, и Уз - расхо-

- 27 -

дом привлекаемых в ВГР низкотемпературных вод:

№ + Юз - •+ ОТ' + с1М/<Л (массовый баланс) ( 7 )

№*МЬ + ЬраУз - (тл-а'Лу I МлЬГ - сЮ/<И + q

(энергетический баланс) ( 8 )

, где № - приток глубинного теплоносителя, \iis- приток относительно холодных вод из окружающих- массивов, Уи - средний расход водоот-бора из ВГР, ИГ - расход поверхностной разгрузки термальных источников, сМ'сИ - изменение .массы теплоносителя в ВГР, № - энтальпия глубинного теплоносителя, - энтальпия относительно холодных .вод, привлекаемых из окружающих ВГР массивов, М" - энтальпия источников, - средневзвешенная энтальпия эксплуатационных скважин, сШ/с!Ь - изменение внутренней энергии ВГР. Заметим, что ( 7 - 8 ) описывают СП-модель ящичного типа,в которую перекачивается информация из моделей описывающих динамику изменения температурных полей. Выгода такого подхода в том,что он инвариантен • по отношению к закону Дарси.не требует знаний распределения давлений фильтрационных характеристик и механизма теплообмена внутри ВГР (гетерогенный.гомогенный).которые невозможно получить с достаточной степенью достоверности.

Ящичная модель (7-8) использована д.<я оценки источников формирования эксплуатационных запасов Пау:к?тского ВГ? по данным эксплуатации 1076-90 гг(использовались исходные данные управления Камчат-екОургсотермия, В. А. Ямпольский,1990, ¡1. И. Мальцева, 19<33). частности, расход глубинного теплоносителя с антаг.ьпией 880 кДж/кг оценивается в 56 кг/с.

Трассе пп;е и ем чрохттес-кт »юелвдокгчия.

Химические хпо,".кториотшш топлонооптелч 1».ч-.ут информацию о дюю-1.(|«:'> потркрв флюида и его тепло.ччергстичсских хэрпкт«->р1к»икпх а:. Г.щгппп- лши.я.и. Нойонов, 19?«.К Л Натуре. НЮ5.К\ А.'Тара«.19£,7). Умен' ч;л'.|.> отцош'-.ния ШуТ, 'П'!:'.есг.р;'Л".' путь к "П'-ричпм корням" по-•.ско» т- «л.п-.к-:»олн. у»ии».М"»чы 'Ч/М^Ч <. ьш.< тлш-ствует Промос

разбавления, Ш'Р с преобладанием пара фиксируется повышенным газо-содсрлаиием и нивкой минерализацией,глубинные воды отличаются так»' низкими (0-С Т. U) значениями трития по сравнению с метеорными (10-20 Т. I).). Использование модели одноступенчатой сепарации пар/вода позволяет оценить общий расход глубинного теплоносителя для Ы'Р участка Дачный Мутновского геотермального месторожденияь 215-

кг/с. иазиернменты с искусственными трассерами позволяют оценит!, оф1юктипную трыциноватость ВГР(Ю-4 - 10-6) и заверить направления движения потоков теплоносителя.

Диагностика BIT на ос ноге шдс.чирчьанин естественного режима те пионере нося.

решение данной задачи рассматривается на примере ВГР участка Дачный Мутновского геотермального месторождения. В результате обоб-кения изложенных выше данных полученных независимыми методами, в пределах участка "Дачный" Мутновского геотермального месторождения выполнена предварительная диагностика ВГР и сопряженных с ним дну;: восходящих потоков теплоносителя и нисходящего потока( Кирю--хин, ПКП). По-существу ату информацию можно рассматривать как на-ч.ш.ные и граничные условия для решения задачи теплопереноса (П-аикая задача матфизнки) в рассматриваемом обьсие. Таким образен возможна проверка наших представлений о BIT с физической точки зрений( т. е. проверю'1, начальных и граничных условий с точки г.рения закон:»« сохринсния анергии и массы) с помощью чис-лелного Г«- люты соответствующей краевой задачи. Для моделировании был не пользован пакет программ ТП1АЖ'(К. Pi иег:;\ HKU ), предварительные расчеты выполнялись п Лоуреиес.ьекой лаборатории на супер-комньюте ре CÜAY-X-MP, 1. дальнейшем ТОППНи бил аллпиро! ан .атере-м дигсер-тацкп к ИЧвО с иснользогншк.-м расширенного компилятора 'jv.J.

0 учетом того, что естественные процессы в Hi'F' ироиеХ'.'днт доета-

1 ,-чно мелленяс'.квазиотационарро - с^щестгенные е/пичонеши модель ir r.-) стг-циопарного решении от походных данных* н, малыш* уточи») г кеючемл a.oei.ieirrax ра^м'лтртилжч. к-.к иидиг.и-г рн n. i/iy.vpin;'" 1'...[ р.КТ lipei.i'.u ПОХОДНОЙ модели еГлиероИО'.'.а.

Опишем некоторые особенности использованной для моделировании тественного состояния ВГР Дачный модели. Модель БГР состоит и:> 5-ти слоев,каадый из которых включает 80 кубических элементов í Ь * 10) с размерами 500*500*500 мЗ. Определение начальных темпера тур и давлений в каждом блоке осуществлялось на основе алгоритм., трехмерного картирования геотермальных полей ( 4 ) для центра каждого блока,1-й слой (верхний) использовался для имитации кон-дуктивных тепловых потерь и конвективной разгрузки парогидротерм и включал только инактивные элементы(с постоянной температурой и давлением(или паронасыщением)). Петрофизические свойства определялись в соответствии с литологией пород,слагающих рассматриьармый модельный блок(для идентификации литологии также использовался алгоритм трехмерного картирования(4)). Проницаемость задавалась по слоям: слой 2 -15мД, слой 3 - 6 мД, слой 4 - 5 мД, слой 5-3 мД, в соответствии со средними значениями проницаемости для каждого из соответствующих интервалов глубин ,по данным восстановлений уровня после опытных наливов(3. Benson,1986). Кроме тпго на модели был.задан более проницаемый домен "layo" с повышенной проницаемостью. Граничные условия: источники с суммарным расходом '¿ZQ кг/с и энтальпией 1370кДд/кг и стоки с суммарным расходом t¿£> кг/с ус тановлены в слое 5 в основании восходящих потоков (Основной,Вое точный) и нисходящего потока Конденсатный; четыре инактивных зле мента в углах 5-го слоя- использованы для поддержания начальных давлений и температур, что имитирует, внешний эффект вмещающей гидрогеологической сруктури.

Контроль модельных параметров осуществлялся в семи ключевых блоках, соответствующих блокам опробованным опытно-эксплуатационными выпусками , и в блоке имитирующем очаг разгрузки парогидротерм. Помимо этого осуществлялся контроль за сходимостью исходного ; модельного распределений температур в слоях 2-5 модели.

Анализ влияния граничных условий и исследование влияния проницаемости и относительной проницаемости привел к некоторой корректировке исходной модели теплопереноса(рис. 3). В частности установлено:

1

£ \ >

V

и. ы* 1-7»

1У

/

ч/ ■ +

♦ - -1 -л

-

»•-7Ю

0« ■ а ■ ■ в 8

■а а ■ I ■

: ■ ■ 9 1 ■

Б в ■ и л ■

РШ 5л ё П в ч я л а и ■ я II и а ■ ■ ■

мваожмш явапавав

»--«я

ЕЗ' Ш'

снз«

ЕЗ-

шз»

шз»

СИ'

Рис.з Термогидродинамическая модель естественного состояния ВГР Дачный Мутновского геотермального месторождения (слои 2-5;; по столбцам - распределения полей температурив ОС) .давления (ОЛМПа) и паронысыщония,

по строкам - горизонтальные сечения указанных выше полей на обе. отмотках чйЬО м (слой 2), -250 м(слой 3) ,-750 м(слой 4) и -1250 м (слои ¡¡).

Условии« ооозначения: 1 - инактивные элементы, 2 - источники, 3 -.токи, Л - скважины (ключевые элементы подели), 6-7 - элементы с проницаемостью более зОмД, 1-30 мД, и менее 1 соответственно.

1. наиболее подходящими функциями для определения относительной проницаемости являются функции Гранта,

2. наиболее подходящим значением проницаемости в домене 1ауб с точки зрения обеспечения естественной разгрузки является значение 160 мД,

3. нш-'Гюлее приемлемым значением суммарного расхода восходящего потока является 166 кг/с(заметим,что правомерность использования граничных условий 2-го рода вытекает из Следствия 4 гл. 3),

4. необходимы ограничения проницаемости во 2-ом слое-,за исключением блоков ассоциированных с двухфаоным резервуаром, и в 3-м слое в северо-западной и юго-восточной части модели.

С! другой стороны .невозможность реализации на модели при предельных разумных значениях модельных параметров некотооых характеристик ВГР приводит к следующим выводам:

1. естественный расход пара под Дачными термопроявлениями скорее всего находится в диапазоне 3-6 кг/с,т. е. естественная тепловая мощность оценивается меньше,чем работах Е. А. Вакина( 1976,1986).

2. Хотя в среднем,модельное распределение давлений согласуется с исходным,существуют особенности гидробаричеокого поля не объясняемые на модсли( в т. ч. отрицательная гидробарическая аномалия в районе ■ скв. 1, '¿<\ .ч к северу). <тто объясняется и доказывается влиянием ТОЙ на исходное распределение давлений..

Таким образом,комплексная диагностика ВГР в районах современного вулканизма по данным оксплуатацио.чно-рааведочных работ осуществляется гледугаш способом,-1. Цгюстрапственпое положение ВГР , распределение термогидкшнпмических и петроФ'изических .параметров в его пределах и.выявление направлений основных естественных потоков теплоносителя определяется на основе трехмерного картировании геотермальных -цопей.Я. Приток глубинного теплоносителя определяется по далчнм сбряОотги результатов ОШ с помощь» гидравлических формул '„ч'.епоненш'ального типа, либо по данным длительной укенлуа-■ликш на (уяюро СН-ыпдоди теплового и, кассового баланса в- предо-Нч о.:п<1Ч гидрохимических начни и ч-рассеринх экеперч-к,-ш огуву-с« л«^тся завепка проотрлистпслиого полояиг.ии !•;:',,.-'.,>г-'чш,1 ГОТН.ЩЬ Т.Ч.Ж-'.'ОСЙТвЛ!! И УТСЧ1Ш1Ю Г.йуСИ!ОСЧЗ-

тавлякицей эксплуатационных ресурсов. В случае,если известно 8наче-иие ресурсов только для ВГР с преобладанием пара, обит оценка ресурсной составляющей может быть осуществлена на основе формулы одноступенчатой сепарации( R. Fournier,1981),4. Моделирование естественного состояния ВГР(T0ÙGH2) может быть использовано для окончательной проверки.и корректировки распределения термогидродина-мичоских параметров в пределах ВРР.

Глава 6. МБТОда ПРОГНОЗА ÎEPM3I 'ЙДРОДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВГР.

Прсолемы прогнозирования термогидродинамического режима в процес-сс' эксплуатации ВГР рассматриваются в работах M. Grant(1977), G. Bodvanjyon, К. Prwss (1982,198S,1991). M. Lippmann (1991), A. В. Кнрюхина (1987) и многих других.

Прогнозирование т е рмог ид роди i ш ми че с ко го режима эксплуатации ВГР чреоиычайно вгияю в связи с решением вопроса об эксплуатационных запасах геотермальных месторождений,т.е. о возможности обеспечения Гг'оТЭС; теплоносителем с заданными параметрами в течение длительного громепи. В частности задача о прогнозе наропроизводитель-иости систем скг.ажии при различных режимах эксплуатации имеет ключевое значение.

v:f,)!iTaii!!)i на модели работы геотермальных екьажнн п условиях ВГТ' но ош'ь осуществлена путем падины условий 1-го родл( постоянно" попил* ние) или 2-го рода(постоянный расход) ввиду нелинейности- укиш-яшя, описыкшаргс• свяоь между расходом и :<а'.юшшм д;шде-ни-чм раСоталцсй няроюдинЪйС паровой! скюшииы.

«хшог.чым :'р.м1;г,ениом i сря;ш с рокони'.'М удо-шиш подач иплястсн сопряж-песс уравнение nw. расходч с c№"i'fMiï"pi:ocpfiy.-p-f!a|ioro/!aii:ur икпалмп t" { rtH|i«fHH А. К .MkU-iMM К. !i.. i 9®, Кигвдии Л. ïî., Шс.чач."?»« T. U . Г.1ЧМ .которое с учегим :чмчи>: и')м<иядач'и-м в процессе ?кси-л/стации .„чпипынш ?i:'4i«;'!it umr.mi догоним. поакодает рг.ссчи-Tavij 'также t;0 пар(.,Г1роизг.оди,!<'Ч!1.1!'vn,;

- 33 -

Q - P¡ * (Рг - Rb(WP,Q,h,cW

( Э )

Qs - Q*(h - hw)/(hs - hv) ( 10 )

,где Q - массовый расход скважины, PI - коэффициент продуктивное ти.Рг - давление в ВГР, РЬ - забойное давление( рассчитывается с учетом модели течения двухфазной смеси В. Л. Дрознина( 1981), W11P • устьевое давление,Q - расход,h - энтальпия,«1 -функция,отражающ-ш конструктивные особенности скважины(зависимость диаметра от глубины) .Qs-эксплуатационный расход пара при заданием давлении,hw и hs - энтальпии воды и пара соответетвеыю при заданном давлении сепарации.

Реализация взаимодействия "резервуар-скважина" при моделировании эксплуатации ВГР была осуществлена с помощью подключения специальной подпрограммы DEBIT .осуществляющей численное решение ( 3 ) (Иирюхин A.R ,1987), к пакету программ TOUGHS (К. Pruoss,1991)," осуществляющей расчет теплопереноса непосредственно в ВГР.

Решение задачи с прогнозе паропроизводительности систем эксплуатационных скважин выполнено на примере ВГР участка Дачный Мут-новского геотермального месторождения,имея в виду,чти аналогичным методом может быть получено такое решение для любого ВГР, и то, что указанный ВГР имеет наиболее сложные гидрогеологические условия из всех известных ВГР областей'современного вулканизма Курило-Камчатского региона. Решение включает два этапа: 1. Калибровка модели теплопереноса естественного состояния ВГР по данным опытно-эксплуатационных выпусков^СЭВ), 2. Моделирование различных режимов эксплуатации.

Модель теплопереноса естественного с6стояния(гл. 4)определяет начальные и грЗничшз условия для имитации оэв, сопоставление модельных и фактических параметров по расходу и энтальпии осуществляется для с|шн' 1,01','24,26,016 (по ним имеется.ряд соответствую»« измерений) ,скв. 013,014 имитируются на модели включением источников с соответствующим постоянным расходом в соответствующие моменты времени, для обеспечения сходимости модельных и фак ■

е еЬч

Гис. 4 Прогноз суммарной производительности скважин 1,01,24,26,016 в процессе ?0-ти летной эксплуатации (I - время в годах и месяцах,соответственно): 1 ■• суммарный расход пароводяной смеси, вариант без реиняекции V. - суммарный расход пара, вариант без реки лекции У - суммарный расход пароводяной «моей, гаришгг . решгггтцией 4 - суммарный расход пара, вариант с роинжокциой.

тических характеристик скважин потребовалось осуществить некото рую корректировку модели теплоперзноса : 1. Преобразовать модель к негомогенпому ьиду.т. е. учесть наличие в ВГР трещинной и матрич ной проницаемости (осуществляется с помощью лодлрогрмуы . СМ1ИС( К. Ргнеяз, 1983). 2. Скорректировать коэффициент» лродуктив -мости эксплуатационных скважин. 3. Скорректировать значения коэффициента проницаемости в блоках .прилегающих и вмешахялих скважина Откалиброванная по данным ОЭВ модель теплог.ереноса в пределах ЕГР участка Дачный Мутновского геотермального месторождения использована для прогноза его термогидродинамического режима и прогноза паропроизводительности скважин с известными параметрами (1,01,24,26,016 ) в процессе 20-ти летней эксплуатации. Рассматривалось два варианта эксплуатации: 1. без реинжекцни, 2. с реннжек-цией в екв. 027 с расходом .100 кг/с. Кроме того на модели имитировалась работа скв. 013,014,037 включением источников с постоянным расходом(35,8 и 30кг/с соответственно).

Моделирование без реинжекции показывает снижение суммарной паропроизводительности сга. 1,01,24,26,016 с 71.1 кг/с до 33.8 кг/с (коэффициент снижения паропроизводительности 0.56). С учетом "условной " работы скв. 013,014 и 037 на конечный срок эксплуатации возможно обеспечение мощности ГеоТйС мощностью 30 МВт. Моделирование с ремнжекцией показывает общее увеличение расхода пароводяной смеси чз эксплуатационных скважин на 3?Х,однако суммарная па-ропроиэтюдителыюсть скважин не увеличивается вследствие падени!1 энталмши(рис. 4 ). -Заметим,что прогнозная функция изменения па-непроизводительности эксплуатационных скважин достаточно хорош аппроксимируется полуэмпиричоокой Формулой окспотмп.шальнсго типа.

хмтттк.

Л лиссортапии гнорвые исследованы с единых позиций .основанных на оньлив.- структурно гидрогеологических условий и Фундаментальных закона* сохранения ичосн.. энергии к уравнениях движения подзем-пик под - оеномые процессы теилопорош;'. а., щютекаиадю в высоко-Т--Ч(Ч0(--)Т;.'|)!М1Х гид|ютермачьчих• ьсзергуб^ос. начиная с момента :>.>: " •релучмм и гс'ЛГг»х 1,11ДГ<,,гсг».'?|,пьн1,'! "'.г- м и з:и«и1чиглл их угягп

нием в результате естественных причин или эксплуатации. Основные усилил были направлены на решение следующих научных проблем: 1. Выяснение структурно-гидрогеологических условий и механизма формирования высокотемпературных гидротермальных резервуаров (ВГР) в областях современного вулканизма.

(.. Обоснование эффективных принципов использования моделирования для проверки гипотез и получения информации о процессах теплопе-реноса в ВГР.

3. Ргизработку численной термогидродинамической модели для выяснения достаточных условий формирования ИГР в гидротермальных системах , оцешеи возможного диапазона термогидродинамических характеристик -потоков теплоносителя в ВГР и динамики их изменения во времени.

4. Разработку методов комплексной диагностики ВГР в областях современного вулканизма по данным эксплуатационно-ршведочшк работ, включающие оценку трехмерных распределений термогидродинамических параметров, тепловых и массовых потоков в пределах ВГР в естественном и нарушенном эксплуатацией состоянии.

Разработку метода прогноза паронроизводительности геотермальных скважин при эксплуатации с учетом реальных исходных термогидроди-памичсских условий ,потро.физических и фильтрационных свойств ВГР для различных режимов эксплуатации (в том числе с возвратной закачкой теплоносителя). Задачи дальнейших исследований:

1.Изложенные в диссертации подходы и методы предполагается исполь вовать для создания постоянно-действующих термогидродитшичеоких моделей геотермальных месторождений в областях современного "вулканизма, с целью обоснования рационгип.ны/С режимов их эксплуата ции.'при этом разработанные методы будут создрос-нстьокаться и уточняться,

2. Необходимы работы по оценке диапазона с:уц•ственного-взаимного влияния тепловых и геохимических процессов и разработка :;опрял<сн них моделей теплоияссоп^рспоса в Ы'Р.

3.Становится нес более актуальным постановка работ по изучении процессов геплопсреносп и возмодюсти извлечения тепловой энергии из зон расплавленных магма';гьсг.их очагоо и горячих пород с низ-1сой проницаемостью.

Содержание диссертации отражено в 35 научных работах,на которых основными являются следующие:

I. Гидрогеологический анализ условий эксплуатации Лаужзтского геотер-

мального мееторовдения//3ап. ЛГИ, 1982,т. 91,с. 120-128 ?.. К обоснованию расчетной фильтрационной схемы Паужетского геотермального месторождения//Вулкапология и сейсмология,N2,1984,с. 75-82.

3. Теплогидродинамичесжая модель: гидротермальная система- неглубокопале-гаюпдай магматический очаг//Вулканология и сейсмология, 1984,N3,е. 25-35.

4. Changée in the heat regime of" the Pauzhetka hydrothermal system in

Kamchatka îs a result of its exploitation//Bull. Yolcanol. ,1984, vol. 47,N 1, p. 71-78.

6.Термогидродинамические модели и их применение для изучения гидротермальных сисгем(на примере Паужетской структуры,Камчатка)//Булка нология и сейсмология N 5,1985,о. 54-67 (в соавторстве с R А. Вороп-ковым и R М. Сугробовым).

6. Численное решение системы уравнений "пласт-пароводяная скважина"для

геотермального коллектора//Сб. Физические процессы горного производства, ЛГИ, 1985, с. 33-39,(в соавторстве с Иискачевой Т. К1 )

7. Анализ изменения параметров пароводяных скважин в процессе их зкеп-

луатации//Еулканология и сейсмология,1085,N 5,с. 41-47 (в соавтор стве с К. И. Мальцевой). 0. The thermal'hydrodynamic model of the Pauzhetka hydrothermal system //Proc. 1985 Int. Symposium on Geothermal tnerey.Havai i,p. 505-513 (в соавторстве с R M.Сугробовым)

9. Модели теплопереноса в гидротермальных системах Камчатки,М. .Наука,

1987,149 с. (в соавторстве с Сугробовым RM.).

10. Картирование двумерных температурных полей с помощью оглаживающие

сплайнов(на примере Мутновского геотермального месторождения) '/Вулканология и сейсмология N б,1989,с. 50-бО,(в соавторстве с Кпукке U II. .Охапкиным R ]'. .Фаге Д. М. .Воронковым В. А. ).

II. Гидрогеология вулкшюгеиов//Учебное пособие, Ленинград, ЛГИ, 19С9,110

е. ( в соавторстве с Кирюхиным В А. и Толстихиным R И. ). 12/Термогидродинамическне характеристики потоков теплоносителя в гидротермальных резервуарах по результатам численного моделирования //Вулканология и сейсмология N 3,1990 с. 01-71

»«•пользование функции единичного влияния для выяснения гидродинамических условий в гидротермальных резервуарах и прогнозирования -эксплуатационных ресурсов геотермальных месторождений//Вулкано,ш-гил л сейсмология N4,1030,с. 35--47(в соавторстве ео С. ирноьой II, Ф.}. ' -t, Реконструкция трехмерных температурных полей в геотермальных резервуарах на основе сплайн-аппроксимации формулы Грина//Вулкано-логия и сейсмология n3,1991,с. 37-48. (в соавторстве с Фаге Д. Ы. , Блукке a 1L , Демченко А. А., Первеевым 0. А , Гусевым Д, а )), lb.Preliminary analysis of tracer responce and thermal cooldown estimates for the Mutnovsky geothornul field in Kamchatka,USSR//Proc, 1Б th Workshop' Geoth. Res. Ing. ,Stanford,Califorma, 1990( в соавторстве у П. Кригером) ,6 p.

^.Высокотемпературные гидротермальные резервуирц//М. .Наука, 1991,с, 100

(в соавторстве с Дедеменем И. Ф. и Гусевым Д. Н.). 17. Диагностика гидротермальных резервуаров на основе трасоерных и гидрохимических исследований (на примере Мутновского геотермального месторождения)//Вулканология и сейсмология N 3 1992 (в соавторстве с Гусевым Д. а и Первеевым С. JL ) ,с. 45-0J!, iK Диагностика гидротермальных резервуаров на основе томографии гео-терм.-ишных полей//Тез. Всесоюзной конференции "Математическое мо Д|.ли|«вание в знергетике",Киев,1930, ч. 3,с. 21-25 (в соавторстве с Гусеным Д. Н. ).

19. High temperature fluid flows in the Mutnovsky hydrothermal system,

ICniclatkaZ/Geothermics, 1993, v. 22, H 1. ГЮ. Pi ogress Repor t on todeling Studies: Natural State conditions and Exploitation of the Dachnv GeotliorHal Reservoir, Mutnovsky ilvdiothermal System .Kamchatka,Russi а, Ш.-32729, July 1992,21 p. 21. Моделирование естественного состояния и эксплуатации высокотемпературного гидротермального резервуара Дачный Ыутновского геотермального месторождения// Вулканология и сейсмология N3 ,1993.