Геотермальные ресурсы

Поверхность планеты принято делить на три геотермальных района: гипертермальный, полутермальный и нормальный. Гипертермальный район, с температурным градиентом более 80 o С/км, наиболее предпочтителен для строительства геотермальных электрических станций. Полутермальный район имеет температурный градиент от 40 до 80 o С/км. Качество геотермальной энергии обычно невысокое, и лучше её использовать непосредственно для теплоснабжения зданий и других сооружений. Нормальный термальный район с температурным градиентом менее 40 o С/км относится к малоперспективным при использовании тепла Земли. Такие районы занимают самую обширную территорию, тепловой поток составляет в среднем 0,06Вт/м 2 .

Все источники геотермальной энергии делят на петротермальные и гидротермальные. Петротермальные источники находятся в тех участках земной коры, где нет воды. На глубине свыше 3 км достаточно высокая температура. Загоняя в такой источник по одной скважине воду, из другой можно получить пар. На этом принципе основано использование «сухого» тепла Земли.

Гидротермальные источники в свою очередь делятся на водяные, пароводяные и паровые. Водяные источники залегают на различной глубине. Одно из основных условий их существования – наличие над водой непроницаемого слоя горных пород. Находясь под высоким давлением, вода может нагреваться до температуры выше 100 o С и выходить на поверхность земли в виде пароводяной смеси.

В пароводяных и паровых месторождениях водоносные слои находятся между двумя водонепроницаемыми прослойками. Нижняя передает тепло от ядра Земли, а верхняя не допускает ее выхода на поверхность земли. В таких местах вода превращается в пар, а при высоком давлении – в перегретую воду. Извлечение пара на поверхность земли возможно лишь при помощи бурения.

Геотермальные ресурсы исследованы во многих странах мира: в США, Италии, Исландии, Новой Зеландии, России, на Филиппинах и т.д. Выявленные запасы геотермальных вод в России могут обеспечить примерно 14 млн м 3 горячей воды в сутки, что эквивалентно 30 млн. т у.т. В то же время выведенные на земную поверхность запасы геотермальных вод используются на 5%. В нашей стране эксплуатируются месторождения геотермальных вод на Сахалине, Камчатке и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, Дагестане, Ингушетии. Курильско-Камчатская зона молодого вулканизма отличается максимальной близостью геотермальных систем к земной поверхности. Наиболее крупным и перспективным на Камчатке является Мутновское месторождение, расположенное в 130 км от г.Петропавловск-Камчатский. Буровые работы здесь ведутся с 1978 года. На сегодня пробурено около 90 скважин глубиной от 250 до 2500м. Суммарные запасы оценены в 245МВт.

Под геотермальными ресурсами в широком смысле понимают запасы глубинного тепла Земли. Они могут быть представлены в виде пара, горячей воды, рапы естественного происхождения либо образовавшихся вследствие искусственного привнесения в геотермальные формации газа, воды и иных жидкостей. Различают также низко- и высокопотенциальные геотермальные ресурсы. Ресурсный потенциал геотермальной энергии признается столь же неисчерпаемым, как и солнечной или термоядерной.

Доля геотермальных ресурсов в топливно-энергетическом балансе промышленно развитых стран составляет в среднем 5–10%. Первое место с большим отрывом занимают Соединенные Штаты Америки, но уже вплотную подходят такие страны как , . В 80% населения обогревают свои дома геотермальным теплом.
В настоящее время до 60% используемых геотермальных ресурсов применяется в бальнеологии.

Выявленные запасы геотермальных вод с температурой 40–200°С, минерализацией до 35 г/л и глубиной залегания до 3500 м на территории России могут обеспечить получение примерно 14 млн м 3 горячей воды в сутки, что по количеству выносимой энергии эквивалентно примерно 30 млн т условного топлива (у. т.). Для нужд тепло-снабжения в режиме 70/20°С (в числителе температура поступающего, а в знаменателе - сбрасываемого теплоносителя) они распространены на 95% территории страны и составляют 57 трлн т у. т., в том числе в режиме отопления (90/40°С) - 69% территории и 30 трлн т у. т.

В настоящее время в стране эксплуатируются месторождения геотермальных вод на острове , полуострове и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, в республиках Дагестан, Ингушетия. Первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС) - Паужетская - построена в Советском Союзе в 1965 г на юге полуострова Камчатка. Она работает до сих пор и её мощность достигает 11 МВт. После значительного перерыва, когда другие страны в строительстве геотермальных электростанций ушли далеко вперед, в 1999 г была введена в строй новая Мутновская геотермальная станция мощностью 12 мегаватт.

В отличие от остальных районов страны, полуостров Камчатка и Курильские острова лежат в зоне современного , где на ограниченных участках и небольших глубинах имеют температуры 80–200°С и выше; на полуострове Камчатка находится знаменитая Долина гейзеров с естественными фонтанами из горячей воды и пара.

При составлении карты ресурсов геотермального теплоснабжения были оценены ресурсы геотермальной энергии всей территории России для нужд теплоснабжения до глубины 10 км Оценка сделана для циркуляционной технологии освоения петрогеотермальных ресурсов в температурных режимах - 70/20°С и 90/40°С.

Ресурсы геотермального теплоснабжения распределены по территории России достаточно равномерно. По плотности их распределения на территории страны выделяются пять ресурсных интервалов геотермального теплоснабжения для режима 70/20°С и четыре интервала для режима 90/40°С. Интервалы заключены между изолиниями 0–2(0) т у. т./м 2 ; 2(0)–4(2) т у. т./м 2 ; 6(4)–8(7) т у. т./м 2 ; 8 т у. т./м 2 (в скобках приведены соответствующее значения ресурсов геотермальной энергии в режиме отопления 90/40°С).

Ресурсы геотермального теплоснабжения (температурный режим 70/20°С) характеризуются практически повсеместным распространением на территории России и охватывают 95% площади страны, в том числе 70% её площади располагают геотермальными ресурсами для отопления с температурным режимом 90/40°С. Энергетический потенциал технически доступного и экологически чистого альтернативного источника энергии для теплоснабжения в температурном режиме 70/20°С составляет 57 трлн т у. т., в том числе для отопления в температурном режиме 90/40°С - 30 трлн т у. т.

Важно отметить, что подземные воды большинства платформенных бассейнов обогащены редкими и рассеянными элементами и представляют интерес как гидроминеральное сырье. Их потенциальные ресурсы составляют около 4 млн м 3 /сут. При этом большие потенциальные ресурсы характерны для азотных термальных вод, приуроченных к Азово-Кубанскому и Восточно-Предкавказскому бассейнам (Краснодарский и Ставропольский края, республики ) и имеющих различную минерализацию и состав (несколько типов минеральных вод). Ресурсы этих вод позволяют организовать их комплексное использование (как лечебного средства и теплоносителя).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: «Геотермальные ресурсы»

1. Понятие и классификация геотермальных ресурсов

2. Этапы и стадии геологического изучения недр

3. Принципы и методы изучения и оценки геотермальных ресурсов

4. Геотермальная станция в Беларуси

Заключение

Список используемой литературы

недра геотермия ресурс станция

1. Понятие и класс ификация геотермальных ресурсов

Геотермальная энергетика -- производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли.

Преимуществом геотермальной энергетики является ее практически полная безопасность для окружающей среды. Количество СО2, выделяемого при производстве 1 кВт электроэнергии из высокотемпературных геотермальных источников, составляет от 13 до 380 г (например, для угля он равен 1042 г на 1 кВт/ч).

Источники геотермальной энергии по классификации Международного энергетического агентства делятся на 5 типов:

Месторождения геотермального сухого пара - сравнительно легко разрабатываются, но довольно редки; тем не менее, половина всех действующих в мире ГеоТЭС использует тепло этих источников;

Источники влажного пара (смеси горячей воды и пара) - встречаются чаще, но при их освоении приходится решать вопросы предотвращения коррозии оборудования ГеоТЭС и загрязнения окружающей среды (удаление конденсата из-за высокой степени его засоленности);

Месторождения геотермальной воды (содержат горячую воду или пар и воду) - представляют собой, так называемые геотермальные резервуары, которые образуются в результате наполнения подземных полостей водой атмосферных осадков, нагреваемой близко лежащей магмой;

Сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на глубине 2 км и более) - их запасы энергии наиболее велики;

Магма, представляющая собой нагретые до 1300 °С расплавленные горные породы.

Опыт, накопленный различными странами относится в основном к использованию природного пара и термальных вод, которые остаются пока наиболее реальной базой геотермальной энергетики. Однако ее крупномасштабное развитие в будущем возможно лишь при освоении петрогеотермальных ресурсов, т.е. тепловой энергии горячих горных пород, температура которых на глубине 3-5 км обычно превышает 100 °С.

При сопоставлении с традиционными источниками энергии очевидны следующие преимущества геотермальных ресурсов: неисчерпаемость, повсеместность распространения, близость к потребителю, локальность обеспечения потребителя теплотой и электроэнергией, принадлежность к местным ресурсам, полная автоматизация, безопасность и практическая безлюдность добычи геотермальной энергии, экономическая конкурентоспособность, возможность строительства маломощных установок, экологическая чистота.

Однако специфика геотермальных ресурсов включает и ряд недостатков: низкий температурный потенциал теплоносителя, нетранспортабельность, трудности складирования, рассредоточенность источников, ограниченность промышленного опыта.

В настоящее время принято выделять 2 основных класса геотермальных ресурсов - гидро - и петрогеотермальные. Первые представляют собой ту часть ресурсов геотермальной энергии, которая приурочена к естественным коллекторам и представлена природными теплоносителями: подземными водами, паром или пароводяными смесями. Они промышленно эксплуатируются циркуляционными системами (Франция, США, Германия, Дания, Украина, Польша, Швейцария, Россия и др.). Петрогеотермальные - ту часть тепловой энергии недр, которая связана непосредственно со скелетом водовмещающих пород или с практически непроницаемыми горными породами. Технология извлечения петрогеотермальных ресурсов (глубина бурения до 10 км) находится на экспериментальном уровне. Созданы только единичные опытные циркуляционные системы с искусственными коллекторами в США, Англии, Японии, России (Тырныауз), Германии, Франции.

Под эксплуатационными запасами (ресурсами) гидрогеотермальной энергии в целом понимаются количества тепла и воды, которые могут быть получены из оцениваемого водоносного горизонта (комплекса) рациональными в технико-экономическом и экологическом отношениях водозаборными сооружениями при заданном режиме их эксплуатации и соответствующем качестве теплоносителя (температура, химический и газовый состав) в течение всего расчетного срока эксплуатации. Эксплуатационные запасы тепла выражаются либо в единицах мощности, либо в тоннах топлива (условного) в год, эксплуатационные запасы термальных вод имеют размерность объемного расходного расхода для воды (л/с, м3/сут) или весового расхода для пара и пароводяных смесей (кг/с, т/сут).

Наиболее полная классификация ресурсов и запасов геотермальной энергии разработана Э. И. Богуславским.

За нижний предел температуры термальных вод целесообразно принять 20є С с учетом возможного применения тепловых насосов и наличия во многих отраслях народного хозяйства потребности в субтермальных теплоносителях с температурами 20-40є С.

Воды низкопотенциальные (с температурой 20-100є С), в составе которых целесообразно выделение подкласса вод с температурами 20-40є С. Эти воды могут потребляться для теплотехнических нужд в основном с применением тепловых насосов. Также их можно эффективно использовать для оттаивания мерзлых пород и промывки россыпей, интенсификации рыболовства, обогрева открытого грунта, закачки в нефтеносные пласты, технологических процессов, требующих низкопотенциальных теплоносителей. Основное назначение - теплоснабжение, промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.

Среднепотенциальные (100-150є С) воды могут эффективно использоваться как для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов, так и для выработки электроэнергии с применением промежуточных рабочих тел.

Высокопотенциальные (более 150є С) воды могут эффективно применяться для выработки электроэнергии по прямому циклу. В составе таких вод целесообразно выделять перегретые воды (150-250є С), высокоперегретые (250-350є С) и предельно перегретые (более 350є С).

Качество термальных вод, предназначенных для лечебного использования (по температуре, минерализации, ионному и газовому составу, газонасыщенности, содержанию в водах фармакологических активных микроэлементов, радиоактивности, рН) должно оцениваться в соответствии со специальными требованиями к изучению и классификациями минеральных лечебных вод.

2. Этапы и стадии изучения геотермальных ресурсов недр

Источниками геотермальных ресурсов недр являются:

Подземные геотермальные воды;

Тепло горного массива недр.

Геотермальные ресурсы недр могут быть использованы для:

Получения электроэнергии;

Горячего водоснабжения;

Теплоснабжения жилых и производственных помещений;

Лечебных, оздоровительных и иных целей, обусловленных ценностью, полезностью и иными характеристиками геотермальных ресурсов недр.

1) Региональное геологическое изучение недр проводится по следующим стадиям:

Мелкомасштабные геологосъемочные работы;

Среднемасштабные геологосъемочные работы;

Крупномасштабные геологосъемочные работы.

2) Поиск геотермальных ресурсов недр и оценка месторождения проводятся в целях выявления и предварительной оценки месторождения, пригодного для разработки. Поиск геотермальных ресурсов недр и оценка месторождения проводятся по следующим стадиям: - поисковые работы; - оценка месторождения.

3) Разведка геотермальных ресурсов недр и подготовка месторождения для разработки проводятся в целях получения сведений о явлениях и процессах, происходящих в недрах, о геологическом строении месторождения, технологических и иных особенностях месторождения, качестве и количестве находящихся в нем геотермальных ресурсов недр, об условиях разработки месторождения, позволяющих осуществить геолого-экономическую оценку этого месторождения. Разведка геотермальных ресурсов недр и подготовка месторождения для разработки проводятся по следующим стадиям:

Предварительная разведка геотермальных ресурсов недр, проводимая в целях получения достоверных данных для предварительной оценки качества и количества выявленных запасов геотермальных ресурсов недр, получения экономически обоснованной промышленной оценки месторождения, обоснования целесообразности финансирования дальнейших геологоразведочных работ;

Детальная разведка геотермальных ресурсов недр, проводимая в целях подготовки месторождения для разработки. По результатам детальной разведки геотермальных ресурсов недр разрабатываются постоянные разведочные кондиции геотермальных ресурсов недр, по которым проводится подсчет запасов геотермальных ресурсов недр;

Доразведка геотермальных ресурсов недр, проводимая на детально разведанном, но не переданном в разработку месторождении в случае недостаточной изученности этого месторождения, а также на разрабатываемом месторождении при необходимости дополнительного его изучения в связи с пересмотром объемов и технологии добычи, первичной обработки (очистки, обогащения) использования геотермальных ресурсов недр;

Эксплуатационная разведка геотермальных ресурсов недр, проводимая в процессе разработки месторождения для уточнения количества и качества запасов геотермальных ресурсов недр, получения иной геологической информации, необходимой для составления ежегодных планов развития горных работ.

3. Принципы и методы изучения и оценки геотермальных ресурсов

Важным в цикле задач широко вовлечения гидрогеотермальных ресурсов в топливно-энергетическом балансе страны является повышение эффективности поисково-разведочных работ, что, в свою очередь, возможно при условии постоянного совершенствования принципов и методологических основ их планирования и проведения. Методика планирования поисково-разведочных работ на термальные воды, равно как и на другие виды полезных ископаемых, должна исходить из основополагающего принципа эколого-экономической целесообразности. Эффективная его реализация возможна при соблюдении ведущих общих принципов изучения месторождений: полноты исследования, последовательного приближения, равной достоверности, минимизации общественно необходимых трудовых, материальных и временных затрат.

Одним из важнейших является требование стадийности поисково-разведочных работ, позволяющее при минимуме общественно необходимых затрат производить поэтапную геолого-экономическую оценку месторождений и участков.

Конечной задачей всего цикла исследований является обнаружение, геолого-экономическая и экологическая оценка месторождений естественных теплоносителей, т.е. установление величины их эксплуатационных запасов и теплоэнергетического потенциала, а также оценка условий и укрупненных технико-экономических показателей разработки продуктивных водоносных горизонтов, комплексов или трещинных зон.

При изучении геотермальных ресурсов используется достаточно широкий комплекс методов, который определяется в каждом конкретном случае сложностью и особенностями изучаемого объекта и степенью его изученности в предшествующий период.

В общем случае основными видами полевых работ являются: геолого-гидрологическая съемка, специальные съемки (геотермическая, газогидрохимическая и др.), рекогносцировачное обследование участка разведки, бурение и термогидродинамические исследования скважин, геофизические и гидрологические работы, стационарные наблюдения за естественным и нарушенным режимами термальных и холодных вод, обследование ранее пробуренных глубоких скважин и действующих водозаборных сооружений, отбор проб воды и кернового материала, специальные виды исследований (геофизические, гидрогеохимические, геотермические, изотопные, ядерно-физические и др.).

Геолого-гидрогеологическая съемка в зависимости от размеров и сложности изучаемых объектов выполняется в масштабах 1:50 000 - 1:10 000 (в ряде случаев 1:5000), главным образом, при поисках месторождений трещинно-жильного типа. Цель съемки - изучение геологического строения, геотермических и гидрогеологических условий месторождения и прилегающих к нему участков, оконтурирование наиболее продуктивных участков. Особое внимание следует уделять изучению условий разгрузки термальных и холодных вод, парогазовых струй, прогретых площадок и зон измененных пород, а также выделению зон тектонических нарушений.

Специальные съемки проводятся, как правило, в комплексе с геолого-гидрогеологической съемкой, либо как самостоятельный вид работ на стадии поисков (обычно, когда геолого-гидрогеологическая съемка проведена ранее). Задачи этих съемок - картирование отдельных (или комплекса) параметров, являющихся прямыми или косвенными поисковыми показателями (критериями): температуры, компонентов химического и изотопного состава газов, подземных и поверхностных вод. эти исследования реализуются путем проведения термометрических (шпуровых или в неглубоких скважинах), аэрокосмических (ИК-съемка) и газогидрохимических съемок (апробирование всех паро -, газо - и водопроявлений, отбор проб подпочвенного газа и др.).

Рекогносцировочное обследование участков разведки выполняется, главным образом, в начале разведочных работ (застроенность, залесенность, проходимость, наличие коммуникаций, энергообеспеченность и т.д.).

Буровые работы включают в себя бурение поисковых, разведочных, разведочно-эксплуатационных, наблюдательных и (при необходимости) нагнетательных скважин. Основным видом исследований с целью получения информации, необходимой для оценки эксплуатационных запасов теплоносителя, являются специальные опытно-фильтрационные работы. Методика проведения этих работ определяется их целевым назначением, стадийностью исследований, сложностью гидрогеологической и гидрогеотермической обстановок. Опытно-фильтрационные работы по способу их проведения подразделяются на выпуски, осуществляемые за счет использования упругой энергии пласта (трещинной зоны), термолифта (парлифта), газлифта, откачки, выполняемые с применением специального водоподъемного оборудования, и нагнетания.

В зависимости от целевого назначения выпуски (откачки) подразделяются на пробные, опытные и опытно-эксплуатационные.

Пробные выпуски (откачки) производятся на стадии поисковых работ; в отдельных случаях - на стадиях предварительной и детальной разведки. На поисковой стадии задачей пробных выпусков (откачек) является получение предварительной информации о фильтрационных и емкостных свойствах пород, их водообильности, качестве и температуре термальных вод, пароводяных смесей и пара.

Опытные выпуски (откачки) проводят на стадиях предварительной и детальной разведки и подразделяют на одиночные, кустовые и групповые. Задачами их являются: определение расчетных гидрогеологических параметров продуктивных горизонтов и фильтрационных особенностей трещинных зон, выявление закономерностей их изменения в плане и разрезе; установление зависимости между расходом скважин и понижением уровня воды; определение величин срезок уровней при оценке запасов гидравлическим методом и др.

Опытно-эксплуатационные выпуски (откачки) проводятся на месторождениях трещинно-жильного типа с целью получения исходной информации для оценки эксплуатационных запасов термальных вод гидравлическим методом. Основная задача сводится к выявлению зависимости снижения уровня во времени при заданном проектном расходе. Они проводятся до получения устойчивых закономерностей изменения уровней и (или) качества воды в наблюдательных скважинах во времени, позволяющих осуществить прогноз сработки их на конец расчетного срока эксплуатации месторождения (участка).

Перед проведением пробных, опытных и опытно-эксплуатационных выпусков (откачек) обязательно замеряют положения уровней подземных вод в естественной обстановке (или пластовые и избыточные давления), температуру воды в устье скважины и в пластовых условиях и отбирают пробы воды на общий анализ.

Гидрологические исследования проводятся при поисках и разведке месторождений термальных вод трещинно-жильного типа, находящихся в той или иной степени в связи с поверхностными водами. В процессе исследований должны быть получены данные о режиме стока, уровенном, температурном и химическом режиме рек, холодных источников на площади месторождения и на примыкающих участках выше и ниже по течению водной артерии.

Стационарные наблюдения за естественным режимом термальных вод ведутся как на скважинах, так и на источниках термальной воды. Они включают наблюдения за режимом расходов источников, парогазовых струй, химического (в том числе газового) состава и температуры. Задачи:

Уточнение условий взаимосвязи подземных термальных и поверхностных холодных вод;

Определение сезонных и многолетних изменений родникового стока термальных вод;

Изучение характера изменения минерализации, химического и газового состава, температуры термальных вод в годовом и многолетнем разрезах;

Определение параметров взаимосвязи термальных вод отдельных трещинных зон.

Наблюдения за нарушенным режимом термальных вод в районах действующих водозаборных сооружений должны включать в себя наблюдения за уровнями воды в эксплуатационных и специально оборудованных наблюдательных скважинах, за химическим и газовым составом термальных вод, за температурой вод а излив и по стволу скважин, дебитом водозаборных скважин.

Специальные методы исследований (гидрогеохимические, геотермические, изотопные, ядерно-физические) предназначены для выяснения условий формирования эксплуатационных запасов термальных вод, выявления и локализации областей питания и разгрузки, изучения условий взаимодействия между водоносными горизонтами через разделяющие слабопроницаемые слои и взаимодействием между трещинными зонами, а также для изучения процессов продвижения закачиваемых вод в пласты, его охлаждения и др. Сюда же относятся и геоботанические исследования, которые проводятся на поисковой стадии на месторождениях трещинно-жильного типа. Они заключаются в изучении растительных сообществ, которые используются для выявления и оконтурирования площадей прогрева и скрытых термопроявлений.

Геофизические методы. При изучении месторождений термальных вод применяются практически все виды геофизических методов: скважинные, наземные, аэрографические и др. С их помощью уточняется геологическое строение изучаемой территории (особенно глубинное), осуществляются гидрогеологическая стратификация и корреляция разрезов, изучаются гидрогеодинамические, гидрогеохимические и гидрогеотермические характеристики исследуемых толщ.

Наземные, аквальные (морские) и аэрографические методы обеспечивают практически сплошное изучение территории. Они включают электро-, сейсмо-, грави- магниторазведку, радио- и термометрию, наиболее часто выполняются в наземном варианте, но могут производится на дне водоемов или с водной поверхности: эти же методы, за исключением сейсморазведки, реализуются с помощью летательных аппаратов. Как и геофизические исследования скважин (ГИС), наземные и аэрографические работы осуществляются путем постановки специальных полевых наблюдений, либо на основе повторной интерпретации имеющихся разноцелевых материалов.

Ландшафтно-индикационные методы по отношению к объекту исследований подразделяют на наземные и дистанционные.

Наземные методы используют при геотермических исследованиях весьма ограниченно, лишь для геологической привязки и расшифровки аномалий, выявленных дистанционными методами. При этом решаются задачи общего геолого-гидрогеологического плана и специального геотермического направления.

При поисках термальных вод и других видах геологических работ широко используются дистанционные (аэрокосмические) методы. С их помощью производят съемку земной поверхности, регистрируя световые, инфракрасные и дециметровые электромагнитные поля, т.е. имеющие длину от 0,3 мкм до 1,0 м. современные дистанционные методы представляют собой по существу комплекс методов электроразведки, термометрии, ландшафтоведения, использующих как перечисленные методы, так и визуальные наблюдения.

При дистанционном изучении поверхности Земли используют как воздушные аппараты (самолеты, вертолеты), так и космические (пилотируемые космические корабли, искусственные спутники Земли, орбитальные научные станции). Высота аэронаблюдений варьирует от нескольких десятков метров до нескольких километров, а космических - от 300 до 3000 км.

Особенно важное значение при прогнозировании, поисках и разведке термальных вод имеют аэрокосмофотосъемка (АФС и КФС) и ИК-съемка.

Аэрокосмофотосъемка является в настоящее время основным видом дистанционных наблюдений. При съемках с космических аппаратов охватывается огромная площадь, измеряемая сотнями тысяч квадратных километров, в то время как с самолетов - лишь десятками квадратных километров. В целом АФС и КФС позволяют решить серию геологических и гидрогеологических задач, однако для гидрогеотермических исследований этой информации не всегда достаточно.

Инфракрасная съемка основана на способности природных тел испускать ИК-лучи. Интенсивность их определяется температурой и излучательной способностью этих тел. ИК-съемка является наиболее важным дистанционным методом при геотермических исследованиях, особенно при изучении вулканизма гидротермальной деятельности, проявляющейся в приповерхностной части разреза. В условиях дымки и туманов ИК-съемка имеет существенное преимущество перед АФС и КФС и позволяет получить изображение хорошего качества. С помощью ИК-съемки можно решить серию гидрогеологических задач: оценить влажность грунтов, определить уровень грунтовых вод, выявить зоны разгрузки подземных вод в пределах акваторий, проследить обводнены тектонические нарушения, оконтурить таликовые зоны, обнаружить разогретые участки земной поверхности, выявить выходы термальных вод.

4 . Г еотермальная станция в Беларуси

В республике обнаружены две территории в Гомельской и Брестской областях с запасами геотермальных вод плотностью более 2 т усл. т./мІ и температурой 50°С на глубине 1,4-1,8 км и 90-100°С на глубине 3,8-4,2 км. Но температурные условия недр территории республики изучены недостаточно. Большая глубина залегания термальных вод, сравнительно низкая их температура, высокая минерализация и низкий дебет скважин (100-1150 куб.м/сутки) не позволяют в настоящее время рассматривать термальные воды республики в качестве заслуживающего внимания источника энергии.

На брестском предприятии в феврале 2010 г. запущена первая в Беларуси геотермальная станция.

Дан старт работе первой в стране геотермальной станции. Пилотный проект осуществлен тепличным комбинатом "Берестье". По сути это новое слово в использовании альтернативных источников энергии.

На территории комбината пробурили скважину глубиной 1520 метров, где температура воды превышает 40 градусов. Правда, объем источника оказался небольшой. В процессе дальнейшей работы было установлено, что на глубине 1000-1100 метров имеются очень мощные пласты достаточно теплой, около 30 градусов, воды, пригодной для промышленного использования. Она несоленая, высокого качества. Следующим этапом стала покупка тепловых насосов и другого специального оборудования.

Геотермальная станция - это электронно-механическая система, которая позволяет, условно говоря, из 1000 литров воды при температуре 30 градусов получить, например, 300 литров воды с температурой 65 градусов и 700 литров - с температурой 4 градуса. Горячая вода идет для обогрева теплиц. А холодная, согласно проекту, будет очищаться и поставляться в питьевую сеть города в пределах полутора тысяч тонн в сутки. Ее будут бутилировать и продавать.

Система пока обеспечивает 1,5 гектара теплиц и завязана в общий цикл с котельным хозяйством. Природное тепло распределяется на часть площадей, занятых цветами, салатной линией, огурцами и томатами. Сделано так, что, если температура воздуха резко снизится, сразу подключится центральная котельная. По расчетам, в год заменится 1 миллион кубических метров газа, а это экономия более 200 тысяч долларов. Для примера, сэкономленным топливом можно обогреть более полутора сотен двухэтажных коттеджей. Мощность станции - одна гигакалория в час. Станция дает тепла больше, чем рассчитано по проекту.

Вся система управления работает в автоматическом режиме, и все нужные параметры выводятся на монитор в центральную котельную.

Основная сложность была и еще остается в том, что практически нет специалистов по проектированию и наладке таких систем.

Бурение скважины производила Белгеология с целью поиска нефти, газа и других полезных ископаемых. Работы финансировало Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ. Два мощных тепловых насоса стоят около 100 тысяч евро. Помогал облисполком, использовали собственные средства. По большому счету, проект обошелся недорого. К тому же он должен окупиться за 5 лет.

Если вода откачивается из глубины, то там ни в коем случае не создается вакуум. Пласты песка, насыщенные водой, постоянно возобновляются. А обогрев идет за счет температуры земли.

Заключение

Геотермальные ресурсы - количество теплоты, содержащееся в литосфере или ее участках, до глубины, технически достижимой средствами бурения на прогнозируемый период.

Основными этапами изучения геотермальных ресурсов недр являются:

Региональное геологическое изучение недр;

Поиск геотермальных ресурсов недр и оценка месторождения;

Разведка геотермальных ресурсов недр (включая пробную эксплуатацию месторождений углеводородов или отдельных буровых скважин), подготовка месторождения для разработки.

Основными видами полевых работ являются: геолого-гидрологическая съемка, специальные съемки (геотермическая, газогидрохимическая и др.), рекогносцировачное обследование участка разведки, бурение и термогидродинамические исследования скважин, геофизические и гидрологические работы, стационарные наблюдения за естественным и нарушенным режимами термальных и холодных вод, обследование ранее пробуренных глубоких скважин и действующих водозаборных сооружений, отбор проб воды и кернового материала, специальные виды исследований (геофизические, гидрогеохимические, геотермические, изотопные, ядерно-физические и др.).

Температурные условия недр территории Республики Беларусь изучены недостаточно. Большая глубина залегания термальных вод, сравнительно низкая их температура, высокая минерализация и низкий дебет скважин (100-1150 куб.м/сутки) не позволяют в настоящее время рассматривать термальные воды республики в качестве заслуживающего внимания источника энергии.

Список используемой литературы

1. А.А.Шпак, И.М. Мелькановицкий, А.И. Сережников «Методы изучения и оценки геотермальных ресурсов». М.: Недра, 1992. - 316 с.

3. www.baltfriends.ru

4. www.news.tut.by

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие и структура геотермальных ресурсов как запасов глубинного тепла Земли, эксплуатация которых экономически целесообразна современными техническими средствами. Их источники и разновидности. Принципы и этапы утилизации "сухого" глубинного тепла.

презентация , добавлен 30.09.2014


Разработка и оценка эффективности мероприятий по усовершенствованию технологии производства йода (брома) из геотермальных и попутных промышленных вод нефтегазовых месторождений. Направления и значение упрощения механизма извлечения йода и брома.

статья , добавлен 30.11.2015


Стадийность геологоразведочных работ, определяемая степенью изученности объектов, которая оценивается категориями запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Сравнительный анализ геологического изучения недр Казахстана и мировой практики.

реферат , добавлен 01.11.2016


Распределение активных вулканов, геотермальных систем, районов землетрясений и известных векторов миграции плит. Вулканические породы и малоглубинные интрузии. Донные магнитные реверсные структуры. Химия первичных пород, диагностика главных разломов.

реферат , добавлен 06.08.2009


Разведка золотых месторождений. Максимальные изменения температуры и давлений. Флуктуации давлений и гидравлическое дробление, кипение и изменения гидрогеологических условий системы. Концентрации металлов в осадках из геотермальных скважин и источников.

реферат , добавлен 04.08.2009


Изучение угленосности осадочного чехла Беларуси. Анализ строения и состава палеоген-неогеновой угленосной формации. Характеристика разведанных месторождений неогенового возраста. Рассмотрение ресурсов и дальнейших перспектив использования бурых углей.

курсовая работа , добавлен 28.04.2014


Геотермальная энергетика: современное состояние и перспективы развития. Гидрогеотермические исследования; основные месторождения термальных и минеральных вод. Прогнозная оценка ресурсов Республики Дагестан, методы газонефтяных поисков и разведки.

курсовая работа , добавлен 15.01.2011


Общее представление о ресурсах и запасах нефти и газа. Экономические критерии в новой классификации запасов и прогнозных ресурсов. Пример переоценки запасов месторождений участков нераспределенного фонда недр Сибирской платформы по новой классификации.

реферат , добавлен 19.04.2011


Сферическое строение планеты по Э. Вихерту и Э. Зюссу. Современные программы изучения недр с помощью бурения сверхглубоких скважин и сейсмических волн. Особенности земной коры, литосферы, астеносферы, мантии и земного ядра, гравитационная дифференциация.

реферат , добавлен 20.05.2010


Методика изучения склонов и склоновых отложений. Схема описания оползней. Методика изучения флювиального рельефа и аллювиальных отложений. Овражный и балочный аллювий. Изучение надпойменных террас. методика изучения карстового рельефа местности.

Геотермальная энергетика России может обеспечивать население определенными ресурсами для коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных нужд.

В России и бывшем Советском Союзе на протяжении более 60 лет проводились буровые работы для получения горячей воды и пара из недр Земли. Сегодня практически вся территория страны хорошо изучена. Выяснилось, что многие регионы имеют запасы горячей воды и пара с температурой от 50 до 200 0 С на глубине от 200 до 3000 м.

Геотермальные источники в России

Центральный регион, Северный Кавказ, Дагестан, Сибирь, зона Байкальского рифта, Красноярский край, Чукотка, Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова имеют богатейшие ресурсы геотермальной энергии для производства до 2000 МВт электроэнергии и более 3000 МВт тепла для системы централизованного теплоснабжения. Использование геотермальных ресурсов в России особенно важно для снабжения северных территорий страны.

В России в связи с холодным климатом более 45% от общего объема энергетических ресурсов используются для теплоснабжения городов, населенных пунктов и производственных комплексов. До 30% этих энергетических ресурсов в отдельных районах может быть обеспечено при использовании тепла из недр Земли.

Использование геотермальной энергетики планируется провести в следующих регионах России: в Краснодарском крае (теплоснабжение города Лабинск, а также комплекс в поселке Розовый), Калининградской области и на Камчатке (теплоснабжение Елизовской и Паужетской электростанции мощностью 12 мВт и расширение существующей Мутновской Геоэс до 50 МВт, где используется вторичный пар для производства электроэнергии.

Экономические и политические изменения, которые произошли в России в значительной степени влияют на то, как электроэнергетика развивается.

Электроэнергия в России, в основном, базируется на использовании ископаемого топлива и эксплуатации атомных и гидроэлектростанций. В настоящее время геотермальная энергетика является сравнительно скромной, хотя страна обладает значительными ресурсами.

Современная экономическая ситуация в России зависит от развития своего энергетического потенциала. Трудности экономики делают проблему энергоснабжения существенной, особенно в северных и восточных регионах страны. Под эти обстоятельства, вполне естественно, что регионы должны стремиться к использованию собственных энергетических ресурсов и развития возобновляемых источников энергии. В регионах Дальнего Востока, Сахалина, Курил, на Камчатке, использование становится экономически целесообразным.

Есть несколько основных регионов, перспективных для “прямого” использования (теплоснабжения жилых домов и промышленных зданий, подогрева теплиц и почвы, в животноводстве, рыболовстве, в промышленном производстве, для добычи химических элементов, увеличения нефтеотдачи пластов, для плавления мерзлых пород, в бальнеологии и т. д.), а также для тепла с применением тепловых насосов и получения электроэнергии на Геоэс бинарного цикла (геотермальная электростанция).

Один из них регион (Камчатка и Курильские острова) находится в районе активных вулканов, наиболее перспективный район для “прямого” использования геотермальной энергетики и строительства Геоэс. До сих пор 66 скважин термальной воды и пара были изучены в России. Половина из них находится в эксплуатации, обеспечивая около 1,5 млн Гкал тепла в год, что равно почти 300 тысяч тонн условного топлива.

Южная часть России

Дагестан на Северном Кавказе является одним из крупнейших в области развития геотермальной энергетики. Общая сумма ресурсов на глубине 0,5-5,5 км позволяет получить примерно 4 млн. м 3 /сутки горячей воды. В настоящее время более 7,5 млн. м 3 /год воды температурой 50-110 0 C используется в Дагестане. Среди них 17% в качестве горячей; 43% для централизованного теплоснабжения; 20% для теплиц и 3% для бальнеологии и производства минеральной воды. В Дагестане около 180 скважин пробурено на глубине от 200 до 5500 м. Такие города, как Кизляр, Тарумовка и Южно-Сухокумск, обладают уникальными запасами горячей воды. Например, Таруморское месторождение имеет запасы горячих вод высокой минерализации (200 г/л) с температурой до 95 0 С шесть скважин были пробурены на глубину около 5500 м, самых глубоких скважин в России. Тесты указывают на высокую проницаемость пласта скважин между 7500 и 11000 м 3 /сутки и устьевое давление 140-150 бар.

На Кавказе и в Предкавказье термальные воды образовались за счет многослойных артезианских бассейнов в отложениях геологической эры Мезозоя и Кайнозоя.

Минерализация и температура этих вод существенно различается: на глубинах 1-2 км — от 0,5 до 65 г/кг и от 70 до 100 0 С соответственно, в то время как на Скифской платформе на глубинах 4-5 км – от 1 до 200 г/кг и от 50°С до 170°С.

В Дагестане общая сумма разведанных термальных запасов воды составляет 278 тыс. м3/сутки, а с использованием пласта воды – 400 тыс. м 3 /сутки. Тепловой потенциал здесь эквивалентен ежегодной замене 600 тыс. тонн условного топлива.

Геотермальная энергетика использует ресурсы при температуре от 40-107 0 С и минерализацию от 1,5-27 г/л находящиеся в Северном Дагестане. За последние 40 лет 12 крупных термальных вод были обнаружены и 130 скважин было пробурено и подготовлено к эксплуатации в данном регионе.

Однако в настоящее время используется только 15% потенциальных известных термальных запасов воды.

Краснодарский край также обладает значительными запасами геотермальной энергетики. Район имеет широкий опыт использования геотермальных источников энергии. Порядка 50 скважин находятся в эксплуатации, которые принимают воду в объеме до 10 млн. м 3 с температурой от 75 до 110 °C. Широкие области использования энергии в Краснодарском крае позволят обеспечить к 2020 году до 10% спроса всего тепла и до 3% всех энергетических потребностей региона. В совокупности тепловая мощность месторождений, находящихся в эксплуатации составляет 238 МВт.

Центральная часть России и Сибирь

Экономическая целесообразность использования геотермальных ресурсов для выработки тепла и производства электроэнергии становится более очевидной если ресурсы в основном доступны с температурой от 30 до 80 0 С (иногда даже до 100 0 С) на глубинах 1-2 км. Такие ресурсы находятся в центральной части средне-русского бассейна (Московская синеклиза (разрез)), которые включает в себя 8 районов: Вологодский, Ивановский, Костромской, Московский, Нижегородский,

Новгородский, Тверской и Ярославский. Есть также перспективные возможности для эффективного использования термальных вод в Ленинградской области и особенно в Калининградской области. Эффективность их использования может быть обеспечена за счет применения тепловых насосов и бинарных циркуляционных систем. Широкое использование геотермальной энергетики возможно в центре Европейской части России.

Сибирь также обладает запасами тепла из недр, которые могут использоваться для теплоснабжения и сельского хозяйства. Термальные воды платформы Западной Сибири имеют большой артезианский бассейн на площади почти 3 млн. км 2 . На глубинах до 3 км имеются тепловые ресурсы воды с температурой от 35 до 75 0 С и минерализацией от 1 до 25 г/кг и оцениваются в 180 м 3 /сек.

Высокая минерализация этих термальных вод требует их обратной закачки после использования теплового потенциала для предотвращения загрязнения среды.

Использование даже 5% своих резервов позволит производить 834 млн Гкал/год, что позволит сэкономить 119 млн. т условного топлива.

На Байкале и прилегающей территории есть множество термальных источников, энергия которых может достигать многих тысяч кубических метров в сутки с температурой от 30 до 80 0 С и выше. Обычно минерализация таких вод не превышает 0,6 г/л.

Если рассмотреть химический состав термальных вод, в основном, они имеют щелочную реакцию, сульфат или гидрокарбонат натрия. Большая часть этих ресурсов находится в Тункинской и Баргузинской полости и вдоль побережья озера Байкал.

Камчатка и Курильские острова

Курильские острова, в основном, питаются дизель-генераторами электроэнергии и отапливаются котельными работающими на привозном угле. В то же время Курильские острова богаты геотермальной энергетикой. Ожидается, что их мощность будет достигать 300 МВт. Геотермальная энергетика необходимой мощности может быть реализована в непосредственной близости от каждого крупного населенного пункта, действующих или планируемых объектов Курильских островов — на Кунашире, Итурупе, островах Парамушир и др.

Были изучены несколько источников геотермальной энергетики на упомянутых островах. Например, на острове Кунашир по данным геологоразведочных работ ожидается, что запасы геотермальных резервуаров оцениваются в 52 МВт. Ожидаемые запасы самого Северного острова Курильской гряды — Парамушир, рассчитанные с помощью различных методов, могут поддерживать работу геотермальных электростанций мощностью 15 — 100 мВт.

Прямое использование геотермальных ресурсов в основном развито в Курило-Камчатской области, Дагестане и Краснодарском крае, и в первую очередь для теплоснабжения и отопления теплиц. Развитие геотермальных ресурсов является достаточно перспективным в таких регионах, как Западная Сибирь, Байкал, Чукотка, Приморье, Сахалин.

Экономическая целесообразность использования геотермальных ресурсов при воде с температурой между 30 и 80/даже 100ºС на глубинах 1-2 км.

Природные ресурсы России

Россия, в отличие от многих других стран, обладает уникальными природными ресурсами.

Запасы ископаемого топлива огромны в России, и по сравнению с мировыми составляют: 35% газа, 33% для древесины, 12% на нефть, но в то же время обладают огромным количеством горячей воды из земли — тепла из недр.

Потенциальная энергия в 8-12 раз превышает энергетический потенциал углеводородного топлива, который может кардинально изменить энергетический баланс.

Резюмируя ситуацию с использованием геотермальной энергии в России в первую очередь надо еще раз отметить, что на Камчатке три геотермальные электростанции успешно работают: 12 МВт и 50 МВт (Верхне-Мутновская и Мутновская) и 11 МВт на Паужетской области. На Курильских островах (Кунашир и Итуруп) есть две небольшие Геотэс мощностью 3,6 МВт, которые также успешно работают.

Геотермамльный истомчник (греч. гбЯб -- земля и иесм -- тепло, жар) -- выход на поверхность подземных вод, нагретых выше 20 °C. Также существует определение, в соответствии с которым источник называется горячим, если имеет температуру выше среднегодовой температуры данной местности.

Большинство горячих источников питаются водой, которая подогревается магматическими интрузиями в районах активного вулканизма. Однако не все термальные источники привязаны к таким областям, вода также может подогреваться таким образом, что просачивающиеся вниз подземные воды достигают глубины около километра и более, где порода имеет более высокую температуру из-за геотермического градиента земной коры, составляющего около 30 °C на км первые 10 км.

Термальные минеральные источники подразделяются на тёплые (20-37 °C), горячие (37-50 °C) и очень горячие (50-100 °C).

Человеку просто не под силу исчерпать этот - строго говоря, невозобновляемый - внутренний ресурс планеты. В тех местах, где земная кора тонкая и к поверхности поступает магма, - это тепло можно использовать для превращения воды в пар, который крутит турбину и дает электричество.

По способу применения геотермальной энергии различают следующие три категории:

Прямое использование, при котором горячая вода и пар, направленные непосредственно к поверхности Земли, используются в системах отопления, садоводстве и производственных процессах;

Производство электроэнергии, при котором геотермальное тепло используется для приведения в движение турбины геотермальным паром или горячей водой; или

Тепловые насосы, которые работают благодаря перемещению тепла и используются для регулирования температуры зданий.

Способы прямого использования, такие как купание и приготовление пищи, не требуют передовых технологий и существуют уже на протяжении нескольких тысяч лет. В настоящее время способы прямого использования включают отопление зданий (и районов, а также целых деревень и городов), парниковое садоводство, сушку культур, аквакультуру, а также промышленные процессы, такие как пастеризация.

Термальные воды, как я уже говорила, используются для теплоснабжения и в качестве альтернативного источника электричества. Рейкьявик (столица Исландии) полностью обогревается теплом термальных вод. В Италии, Исландии, Мексике, России, США и Японии работает ряд электростанций на перегретых термальных водах с температурой свыше 100 °C.

Тепло подземных источников воды - это экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Технология добычи и преобразования геотермальной энергии в электрическую тоже безопасна с экологической точки зрения. Использование геотермальной энергии не приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ, копоти и дыма. В настоящее время тепло недр используют в 78 странах мира. Из них 24 страны научились вырабатывать электроэнергию за счет использования подземного пара. В Эстонии сейчас насчитывается около 5 тыс. геотермальных установок. В Швейцарии количество станций перевалило за 40 тыс. В Швеции их более 300 тыс.В США имеется около 200 тысяч теплонасосных установок, в Польше установлено 600 таких агрегатов.

Теоретически, геотермальных ресурсов Земли достаточно для удовлетворения человеческих потребностей в электроэнергии, однако лишь очень небольшая их часть может быть использована в действительности, потому что разведка и бурение глубокозалегающих ресурсов стоит очень дорого. Тем не менее, продолжающийся технический прогресс расширяет диапазон ресурсов.

Первый геотермальный генератор был запущен в Италии в 1904 году в районе Лардерелло, в Тоскане. Принц Пьеро Джинори зажег перед фотокамерами пять лампочек, а уже в 1911 году тосканцы запустили первую полноценную геотермальную станцию. Сегодня станция обеспечивает миллион домов в Тоскане - это четверть электричества в регионе. Геотермальные станции активно используются в Новой Зеландии и Исландии - землях с высокой вулканической активностью. Так в Исландии насчитывается более 7 тысяч геотермальных источников: самое большое количество на единицу площади в мире. Благодаря парникам, работающим на термальных источниках, в стране, где повсюду нет фруктовых деревьев, а на земле растут лишь картошка и капуста, множество не только своих овощей, но и цветов 85% исландцев живёт в домах, обогреваемых водами термальных источников. Горячая вода подаётся также в многочисленные теплицы и плавательные бассейны.

А как же остальной мир? Основные надежды связывают с глубоким бурением - от 3 до 10 км, - чтобы добраться до так называемой разогретой твердой породы. Только на территории США в ней содержится достаточно для обеспечения всего человечества энергией на 30 тысяч лет. Глубокое бурение стало уже привычной технологией. В скважину заливается вода, там она закипает, пар выходит наружу и крутит турбины генераторов. Проблема лишь в том, что вода убегает в подземные трещины и её нужно постоянно обновлять. С негативными последствиями применения такой технологии столкнулись в 1996 году в швейцарском Базеле: вскоре после закачки воды в скважину случилось небольшое землетрясение. Воду убрали, но толчки продолжались ещё некоторое время. Сделали вывод: в сейсмоопасных районах такой способ получения энергии может выйти боком. Могут ли истощиться геотермальные ресурсы? Это, конечно, исключено. Но локальное остужение источников вполне возможно, так в той же Тоскане максимальной мощности производство энергии достигло в 1958 году, с тех пор дело идёт на убыль. Мощности ГеоТЭС в мире концу 1990 - х годов из-за удорожания эксплуатации сократились почти вдвое.

На сегодняшний день мировыми лидерами в геотермальной электроэнергетике являются США, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия. Особенно ярким примером использования геотермальной энергии служит последнее государство. Остров Исландия появился на поверхности океана в результате вулканических извержений 17 миллионов лет назад, и теперь его жители пользуются своим привилегированным положением -- примерно 90% исландских домов обогревается подземной энергией. Что касается выработки электроэнергии, здесь работают пять ГеоТЭС общей мощностью 420 МВт, использующих горячий пар с глубины от 600 до 1000 метров. Таким образом, с помощью геотермальных источников производится 26,5% всей электроэнергии Исландии.

геотермальный минеральный электроэнергия

Топ-15 стран, использующих геотермальную энергию (данные на 2007г.)