О способности использования глубочайших скважин для теплообеспечения и жаркого водоснабжения в Рф

Законченные бурением глубочайшие скважины в Рф могут быть применены для извлечения геотермального тепла методом разных технологий: фонтнной, циркуляционной и односкважинной (с замкнутым контуром). 1-ые две их их получили достаточное обсуждение, к примеру, в работе /1/. Последняя разработка обоснована поиском способов теплоотбора, которые могут быть реализованы в критериях отсутствия геотермального флюида и при любом расположении скважин.

За рубежом (Германия, Швейцария и др.) одиночные скважины в ближайшее время стали использовать для извлечения тепла по способу глубинного (1 v 4 км) скважинного теплообменника (100), встраиваемого в разные схемы теплоснабжения /2 v 5/. Технико-экономическая значимость таких систем оценивается довольно высоко, так как при извлекаемой мощности 100 v 500 кВт и выше они обеспечивают теплоснабжение большого объекта либо маленького поселка. При всем этом финансовложения в систему теплосбора ограничены реконструкцией скважины методом установки повдоль ее центральной оси колонны для подъема теплоносителя (воды) и оборудования скважины насосом для его циркуляции через межтрубное место, колонну и отопительный контур потребителя (либо наземный теплообменник). В отдельных случаях реконструкция включает добуривание начальной скважины до рациональной глубины /2/.

В итоге практически 100-летнего опыта геологоразведочного бурения в Рф накоплен большой фонд скважин, выведенных из эксплуатации и не нашедших неизменного внедрения (приемущественно, на нефте- газопоисковых площадках). Часть из их характеризуется завышенными значениями геотермального градиента (Кавказ, Предуралье, Западная Сибирь и др.). Потому, актуальность односкважинной концепции теплоснабжения, которая могла бы быть оценена применительно к разным регионам Рф, не вызывает колебаний. Но ее развитие сдерживается отсутствием адекватного методологического обеспечения для научно-обоснованного выбора вариантов действенного извлечения тепла, отражающего нестационарное термическое поведение окружающих горных пород при движении теплоносителя через глубокую скважину со ступенчато меняющимся поперечным сечением мультислойной конструкции, с учетом рассредотачивания пород по глубине и термического воздействия встречающихся водоносных горизонтов.

Имеющиеся методики расчета, к примеру, разработанные для маленьких 100, не применимы для выбора технологии и проектирования глубинных 100 из-за значимой различия вероятных устройств теплопереноса. Не считая того, для строительства конкурентоспособных односкважинных систем теплоснабжения особенное значение получают экономические аспекты, связанные с оценкой цены рациональной глубины добуривания скважин, предельных значений расстояния до потребителя с учетом теплопотерь на участках меж скважиной и потребителем, также необходимости теплонасосной схемы эксплуатации скважин для определенных регионов, в критериях сохраняющихся цен на термические насосы.

В докладе приводятся результаты оценки термических черт внедрения технологии теплоотбора при помощи глубинного 100 в Рф, на примере 2-ух типовых скважин, одна из которых (Тюменская) размещена в критериях завышенного геотермального градиента (Западная Сибирь), где температура на глубине 3,0 v 3,5 км составляет 100 v 120¦С. Другая (Медягинская) находится в европейской части Рф, в критериях умеренного градиента температур (температура на глубине 2,0 v 2,5 км около 50 — 55¦С).

Для оценки термических способностей скважин, основой для которой являются способы расчета выходной температуры теплоносителя и извлекаемой мощности в 100 коаксиального типа (к примеру, /5/), применены аналитические зависимости, связанные с вычислением коэффициента нестационарного термообмена /6 — 8/, и элементы численного способа, разработанного швейцарскими исследователями и прошедшего успешную экспериментальную проверку на скважинах в Веггисе и Вайсбаде, Швейцария /3, 4/.

Результаты контрольных расчетов, на примере Тюменской скважины (с установкой внутренней колонны до глубины 3,0 v 3,5 км, при общей глубине скважины v 7502 м), проявили, что для критерий Западной Сибири нужный перепад температур меж входом и выходом 100 и величина извлекаемой термический мощности, при входной температуре воды 5¦С и расходе 10 куб.м/ч, могут составить, соответственно, 35 — 45¦С и 420 — 500 кВт. Для критерий Центральной Рф, на примере Медягинской скважины в Ярославской области, способности извлечения тепла, при имеющейся глубине скважины 2250 м и тех же входных параметрах воды, значительно меньше: по температурному перепаду 12 v 14¦С, а по извлекаемой мощности 140 v 150 кВт. Но, при теплонасосной термотрансформации извлеченной при всем этом термический энергии, могут быть получены достаточные мощности теплоснабжения. Последние результаты протестированы при помощи численного способа /4/, в Федеральном техническом институте ETH, Швейцария.

С учетом полного срабатывания приобретенного термического потенциала (полезного перепада температур) при помощи термических насосов (ТН), при вероятных и подтвержденных практикой забугорных исследовательских работ величинах среднесезонных рабочих коэффициентов преобразования 3,5 v 4,0 /4/, расчетная термическая мощность ТН с внедрением глубинных 100, на примере рассмотренных скважин, составит от 200 до 700 кВт. Так как эта геотермальная составляющая, обычно, прибыльно употребляется в схемах теплоснабжения для обеспечения базисной термический нагрузки, то общая мощность теплогенерирующей установки при геотермальном вкладе 0,2 v 0,7 МВт с пиковым догревом может составить от 0,5 до 2,5 МВт. При всем этом стоимость отпускаемой термический энергии, по данным германского рынка /9/, при сопоставлении с геотермальными установками другого типа, в обозначенном спектре мощностей, будет ниже (на 30% — по сопоставлению с технологией, использующей маленькие 100, и на 20% — по сопоставлению с технологией на базе геотермальной циркуляционной системы).

Таким макаром, законченные бурением скважины в Рф могут быть довольно отлично использованы для извлечения тепла. Так внедрение одной скважины (средняя мощность установки v 1 МВт) обеспечит теплом приблизительно 1000 обитателей либо жаркой водой v около 3000 человек, и, как вариант промышленного внедрения, сумеет обслужить теплицы площадью 1600 м2.

Для предстоящей технико-экономической оценки целенаправлено провести ревизию скважин, которые находятся поблизости возможных потребителей, оценить способности добычи тепла с их внедрением и произвести расчеты характеристик разных схем теплоснабжения на определенного потребителя.

Перечень использованных источников

1. Богуславский Э. И., Певзнер Л. А., Хахаев Б. Н. Перспективы развития геотермальной технологии. // Разведка и охрана недр. v 2000. — ¦ 7 v 8. v С. 43 v 48.

2. Ehrenfriedersdorf und Prenzlau v zwei ungewohnliche Proekte. // Geothermishe Energie. v 1996. — ¦ 13. v S. 39 v 42.

3. Rybach L., Hopkirk R. Shallow and Deep Borehole Heat Exchangers-Achievements and Prospects. // Proceedings of the World Geothermal Congress. v Florence, Italy, 1995. v P. 2133 v 2137.

4. Kohl T., Salton M., Rybach L. Data Analysis of the Deep Borehole Heat Exchanger Plant Weissbad (Switzerland) // Proc. World Geothermal Congress 2000. v Kyushu v Tohoku, Japan, May 28 v June 10, 2000. v Japan, 2000. v P. 3459 v 3464.

5. Kujawa T., Nowak W. Shallow and Deep Vertical Geothermal Heat Exchangers as Low Temperature Sources for Heat Pumps // Proc. World Geothermal Congress 2000. — Kyushu v Tohoku, Japan, May 28 v June 10, 2000. v Japan, 2000. v P.3477 v 3479.

6. Есьман Б. И. Термогидравлика при бурении скважин. v М.: Недра. 1982. v 247 с.

7. Системы извлечения тепла земной коры и способы их расчета. / А. Н. Щербань, А. С. Цирульников, Э. М. Мерзляков, И. А. Рыженко. v Киев: Наукова Думка, 1986. v 240 с.

8. Дядькин Ю. Д., Гендлер С. Г. Процессы тепломассопереноса при извлечении геотермальной энергии. Л.: Изд-во Ври, 1985. v 93 с.

9. Ratzesberger R., Kaltschmitt M., Huenges E. Markteinfuhrung von Anlagen zur Erdwarmenutzung // Geothermische Energie. v 1996. —   18. v S. 7 v 10.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru