В настоящее время принято выделять два 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; вторые - ту часть тепловой энергии недр, которая связана непосредственно со скелетом водовмещающих пород или с практически непроницаемыми горными породами. Освоение и практическое использование петрогеотермальных ресурсов массивов непроницаемых горных пород сопряжёно с необходимостью решения ряда сложных научно-технических проблем создания эффективных в гидродинамическом и теплофизическом отношениях подземных искусственных циркуляционных систем (тепловых котлов). Такие системы теоретически обоснованы и выполнены опытно-экспериментальные работы и исследования. Однако пока еще рано говорить о наличии промышленных технологий извлечения поистине колоссальных запасов тепла земных недр, приуроченных к непроницаемым массивам в различных геологических условиях.
Поэтому на современном этапе развития техники и технологии масштабы практического использования геотермальных ресурсов определяются в основном размерами запасов и ресурсов природные теплоносителей, т. е. величиной гидрогеотермальных ресурсов.
Под ресурсами обычно понимается количество полезного ископаемого как выявленное и доступное в настоящее время для промышленно-хозяйственного использования, так и то, которое по прогнозам может быть обнаружено и будет пригодно для рентабельной эксплуатации в обозримом будущем. Лучше изученное и относительно более достоверно установленное количество полезного ископаемого принято относить к запасам. Следует также подчеркнуть, что общепринятой классификации ресурсов и запасов геотермальной энергии в настоящее время не существует. Так, одна из распространенных классификаций в США дефинирует такие понятия как геотермальная ресурсная база и геотермальные ресурсы. Первое из них (по Л.Дж. П. Маффлеру, Д.Е. Уайту и Д.Л. Уильямсу) - это, по сути, теплосодержание земной коры до глубины 10 км, определенное для нижнего температурного предела, равного 15 °С.В этом понятии не находят отражения вопросы техники, технологии и экономики добычи. Геотермальные ресурсы, по мнению перечисленных выше авторов, представляют собой часть геотермальной ресурсной базы технически доступной для добычи, но не зависящей от требующихся для этого затрат. Для расчета ресурсов принимают обычно глубины от 3 до 10 км.
Геолого-экономические критерии начинают учитываться при более дробной классификации геотермальных ресурсов. Так, по мнению М. Натенсона и Л.Дж.П. Маффлера, выделяются следующие виды ресурсов:
- - субграничные - ресурсы, стоимость эксплуатации которых вдвое и более превышает стоимость эксплуатации конкурирующих видов энерго ресурсов;
- - приграничные - ресурсы, стоимость эксплуатации которых превышает указанный выше показатель не более чем вдвое;
- - запасы - установленные ресурсы, которые могут эксплуатироваться при современных экономических условиях, будучи конкурентоспособными по сравнению с традиционными видами энергоресурсов.
По определению, принятому па X Мировой энергетической конференции (Стамбул, 1977 г.) запасы - это часть геотермальных ресурсов, которые могут быть с экономической выгодой и с соблюдением правовых норм добыты в настоящее время или в недалеком будущем.
Имеющийся опыт теплотехнического и энергетического использования термальных вод позволяет классифицировать их запасы по показателям качества следующим образом.
За нижний предел температуры термальных вод целесообразно принять 20 °С с учетом возможного применения тепловых насосов и наличия во многих отраслях народного хозяйства потребности в субтермальных (низко-, слаботермальных, теплых - по классификациям различных авторов) теплоносителях с температурами 20-40° С.
Воды низкопотенциальные (с температурой 20-100° С), в составе которых целесообразно выделение подкласса вод с температурами 20-40° С. Эти воды могут потребляться для теплотехнических нужд в основном с применением тепловых насосов. Кроме того, их можно эффективно использовать для оттаивания мерзлых пород и промывки россыпей, интенсификации рыбоводства, обогрева открытого грунта, закачки в нефтеносные пласты, технологических процессов, требующих низкопотенциальных теплоносителей. Основное назначение низкопотенциальных вод - теплоснабжение промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.
Эффективность теплотехнического использования этих вод может быть существенно повышена при оборудовании объектов-теплопотребителей специальными системами отопления и вентиляции, оптимизированными для условий низко- и среднепотенциальных теплоносителей, включая комбинирование этих систем с тепловыми насосами.
Среднепотенциальные (100-150° 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 150 °С) воды могут эффективно применяться для выработки электроэнергии по прямому циклу. Это наиболее ценная часть геотермальных ресурсов, при этом ее нижняя температурная граница многими авторами определяется в 130 °С. С учетом возможных сфер практического использования высокопотенциальных вод, сложности бурения поисковых и разведочных скважин, специфики протекания тепло- и массообменных процессов в водонасыщенных породах, стволах скважин, фазового состояния добываемого теплоносителя в составе таких вод целесообразно выделять перегретые воды (150-250 °С), высокоперегретые (250-350 °С) и предельно перегретые (более 350 °С).
Из-за сложности практического использования природных теплоносителей (коррозия промыслового и технологического оборудования, возможные солеотложения, безопасный для окружающей среды сброс отработанных вод и др.) при оценке их запасов и картировании целесообразно выделить следующие классы термальных вод по минерализации (в г/л): менее 1; 1-3(5), 3(5)-10, 10-25, 25-50, 50-100, 100-200, более 200.
Качество термальных вод, предназначенных для лечебного использования (по температуре, минерализации, ионному и газовому составу, газонасыщенности, содержанию в водах фармакологически активных микроэлементов, радиоактивности, рН) должно оцениваться в соответствии со специальными требованиями к изучению и классификациями минеральных лечебных вод.
Оценка возможности извлечения из термальных вод полезных компонентов или их соединений сопряжена не только с их легальным геохимическим изучением по специальным программам, но и с проведением комплекса технологических исследований.
Помимо нефти и газа большой потенциал в энергетике имеют геотермальные ресурсы. Под ними понимают запасы тепла из недр планеты, образовавшиеся в итоге расщепления радионуклидов.
В Российской Федерации запасы этих ресурсов значительно больше, чем во многих странах мира. Используя тепло планеты Земля, можно получить до десяти процентов от всего теплоснабжения государства. На сегодняшний день известно более шестидесяти месторождений геотермальных ресурсов, для получения энергии создано свыше четырех тысяч скважин.
Наиболее перспективными регионами в отношении развития такой энергии являются полуостров Камчатка, Курилы, Сибирь и Кавказ.
Лучше всего сейчас исследованы месторождения на Северном Кавказе. Температура вод в артезианских бассейнах этого региона достигает ста восьмидесяти градусов. Залежи ресурсов располагаются на глубине в границах 300-5000 метров.
В Краснодарском крае известны месторождения с тепловым потенциалом до 3800 ГДж в год. В настоящее время только пять процентов этого потенциала реализованы.
Относительно сибирских термальных ресурсов известно, что они перспективны для использования.
Потенциал такого вида отопления заключается в том, что этот ресурс быстро возобновляется, является экологически чистым и дешевым.
Применение геотермальных ресурсов в народном хозяйстве возможно при отапливании помещений, теплиц, в рыбном хозяйстве – для выращивания мальков, также при разведении грибниц. В промышленности энергия нагретой до градуса кипения воды может использоваться для электрификации зданий. Водяной пар в таком случае будет подаваться на турбины.
Геотермальные ресурсы неоднородны. Специалисты выделяют петротермальные и гидротермальные.
Геотермальная энергетика России
Наиболее востребован данный вид ресурсов в Соединённых Штатах Америки, государстве, давно и активно использующем внутренние тепло планеты. Наша страна также рассматривает отрасль хозяйства как одну из самых перспективных.
Как правило, электростанции, работающие на термальных источниках энергии, располагаются в регионах с повышенной вулканической деятельностью. Объясняется такое их расположение тем, что раскаленная лава нагревает протекающие рядом воды. В местах разлома горной породы нагретая вода вырывается наружу. Таким образом создаются гейзеры и геотермальные озера. Если разломы отсутствуют, и нет возможности получить энергию из открытых источников, к термальной воде добираются посредством бурения скважин.
Хотя залежи геотермальных ресурсов в нашем государстве богаты, используются в хозяйстве только малая их часть. Электростанции, работающие на таком источнике, делятся на два типа: станции непрямого типа (встречаются наиболее часто) и станции смешанного типа. Последние считаются самыми щадящими для состояния экологии регионов.
Начало использования энергии источников подземных вод в Советском союзе относится к середине двадцатого века. Именно в шестидесятых годах на Камчатке появилась первая опытная геотермальная электростанция. Ее задачей стала выработка энергии для промышленных предприятий. Мощность станции не превышала 500 кВт.
Запуск станции позволил поставлять жителям полуострова электроэнергию по самым выгодным ценам. Это продолжалось долгие годы, пока резко не повысилась стоимость мазута. После подорожания топлива выше стала себестоимость электроэнергии, которая ранее была так дешева. Подорожание услуги стало причиной того, что, несмотря на перспективность геотермальной энергетики, эта отрасль на полуострове развивается не так активно и отстает от потребности территории в дешевых и экологически чистых источниках энергии.
По сравнению с прочими источниками геотермальные источники энергии обладают рядом преимуществ. Прежде всего, электростанции на термальной воде могут эффективно работать в любых климатических условиях в любое время года, при этом коэффициент использования будет не ниже девяноста процентов. Такие предприятия не вредят состоянию окружающей среды, вредные примеси, в том числе и углекислый газ, не выбрасываются в атмосферу. Обслуживание электростанции не нуждается в больших технических затратах. Себестоимость конечного продукта – электроэнергии – ниже, чем стоимость этого продукта, вырабатываемого электростанциями других типов.
В Российской Федерации функционируют пять станций, работающих на геотермальных ресурсах. В условиях севера или недостаточно заселенных территорий государства, где обеспечение населенных пунктов энергией через централизованную сеть электростанций нерентабельно, решить проблему помогут станции, работающие на геотермальной энергии.
Геотермальные электростанции России
Самой первой на территории нашего государства была открыта Паужетская электростанция в шестидесятых годах прошлого века. Строилась станция с целью обеспечить энергией жителей и предприятия, находящиеся в поселках рыбопереработчиков. Название станции дало наименование села, расположенного на берегу полуострова Камчатка. Рядом с ним располагаются два вулкана – Кошелев и Камбальный.
Паужетская ГеоЭС к запуску в эксплуатацию работала на мощности, равной 5 МВт. После подключения бинарного электроблока производственные мощности возросли до 17 МВт. Какой бы щадящей для окружающей среды ни была термальная ГЭС, негативное влияние на экологию ее работа оказывает. Сброс массива геотермальных вод в ближайшую реку приводит к тому, что нерест рыбы в Озерной становится невозможным. Повышение температуры воды в реке до 120 градусов также негативно сказывается на ее экологическом состоянии. На геотермальном носителе также негативно сказывается работа станции – происходит постоянная потеря теплового потенциала.
В конце девяностых годов на Камчатке была построена Верхне-Мутновская ГеоЭС. Спустя четыре года введена в эксплуатацию Муновская станция, крупнейшая в регионе. Питающий ее вулкан Мутновский, нагревает воды, поднятые с глубины не менее трехсот метров. Нагреваясь, вода превращается в пар, температура которого доходит до двухсот пятидесяти градусов. Паровым конденсатом отапливается поселок, расположенный неподалеку.
Энергетика полуострова Камчатка практически на двадцать пять процентов обеспечивает потребности жителей в электричестве за счет использования геотермальных источников.
В двухтысячных годах заработала Океанская станция. Располагается она в Сахалинской области на Итурупе – курильском острове. Через тринадцать лет на станции произошел ряд аварий, после чего электростанция подверглась консервации.
Другой остров Курильской гряды – Кунашир – имеет собственную станцию, которая выстроена недалеко от вулкана Менделеева. Строилась Менделеевская электростанция неполные десять лет. Целью строительства было обеспечение города Южно-Курильска электроэнергией и теплом. В настоящее время предприятие модернизируется на средства федерального бюджета. После модернизации мощность предприятия возрастет.
При несомненных плюсах геотермальной энергетики эта часть отрасли обладает рядом негативных сторон. Среди них:
- Вредные примеси в выбросах отработанного пара, загрязняющие воздух;
- Неэффективная утилизация отработанной воды, поднятой с большой глубины. Далеко не все сотрудники ГеоЭС соблюдают требования безопасности, в результате чего выбросы воды производятся в ближайшие водоемы;
- Возведение таких электростанций стоит довольно дорого;
- Стоимость оборудования неоправданно высока при достаточно низком получении энергии на выходе;
- Недостаточно высокие потенциалы теплоносителей;
- Полученный продукт невозможно транспортировать на большие расстояния;
- Сложности складирования.
Сказанное выше позволяет сделать следующие выводы. Российская Федерация располагает тремя геотермальными зонами, в каждой из которых особые типы и возможности применения геотермальной энергии.
Первая из них располагается на Дальнем Востоке – Камчатском полуострове и островах Курильской гряды. Вторая и третья – Прибайкалье и Северный Кавказ.
Строительство электростанций с использованием геотермальных ресурсов помогло решить множество важнейших проблем в удаленных регионах. Ученые страны защитили ряд патентов, имеют наработки в области добычи энергии.
Осталось только применить этот научный потенциал на практике для использования на благо государства.
С литосферой связаны ресурсы не только традиционных видов минерального топлива, но и такого альтернативного вида энергии, как тепло земных недр.
Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды (гидротермальные источники), пара (паротермальные источники) или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию подземные «котлы», откуда воду или пар можно добыть при помощи обычных буровых скважин. Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях.
В зависимости от температуры воды, пара или пароводяной смеси геотермальные источники подразделяют на низко– и среднетемпературные (с температурой до 130–150 °C) и высокотемпературные (свыше 150 °C). От температуры источника во многом зависит характер его использования.
Можно утверждать, что геотермальная энергия отличается четырьмя выгодными чертами.
Во-первых, ее ресурсы практически неисчерпаемы. К такому выводу можно прийти, несмотря на очень большие расхождения в имеющихся оценках. Так, по данным немецких специалистов, эти ресурсы достигают 140 трлн тут, а на сессии Мировой энергетической конференции в 1989 г. они были определены «всего» в 880 млрд тут. Даже если иметь в виду, что пригодные для хозяйственного использования ресурсы не превышают 1 % от общих, они составляют немалую величину. Большая часть этих ресурсов относится к низкотемпературным источникам.
Во-вторых, использование геотермальной энергии не требует значительных издержек, так как в этом случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии.
В-третьих, геотермальная энергия в экологическом отношении совершенно безвредна и не загрязняет окружающую среду.
В-четвертых, локализация геотермальных ресурсов определяет возможность использовать их для производства тепла и электроэнергии в отдаленных, необжитых районах.
Рис. 12. Геотермальные пояса Земли
Ресурсы геотермальной энергии довольно широко распространены в земной коре. Концентрация их связана в основном с поясами активной сейсмической и вулканической деятельности, которые занимают 1/10 площади Земли (рис. 12). В пределах этих поясов можно выделить отдельные наиболее перспективные «геотермальные» районы. Их примерами могут служить Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки.
В России основные запасы геотермальной энергии связаны с областями кайнозойской складчатости, а также четвертичного и современного вулканизма. К таким районам относятся, прежде всего, полуостров Камчатка, остров Сахалин, Курильские острова, Ставропольский край, Дагестан.
16. Мировой земельный фонд
Английскому экономисту XVII в. Уильяму Петти принадлежат слова «Труд есть отец богатства, а земля – его мать». Действительно, земля – универсальныйприродный ресурс, без которого практически не может существовать ни одна отрасль хозяйственной деятельности человека – ни промышленность, ни транспорт, ни тем более земледелие и животноводство. По сравнению с другими видами природных ресурсов земельные ресурсы обладают некоторыми особенностями. Во-первых, их практически нельзя перемещать с места на место. Во-вторых, они исчерпаемы и к тому же обычно ограничены пределами определенной территории (район, страна и т. д.). В-третьих, несмотря на широкий многоцелевой характер использования, в каждый определенный момент времени тот или иной участок земли может быть занят либо под застройку, либо под пашню, пастбище, рекреацию и т. д.
Особую ценность для людей представляет самый верхний слой земли – почва, которая обладает плодородием, способностью производить биомассу; к тому же это плодородие может быть не только естественным, но и искусственным, т. е. поддерживаемым людьми. Вот почему роль почвенного покрова планеты (педосферы) так высоко оценивали корифеи отечественной науки В. В. Докучаев, В. И. Вернадский и другие ученые, сформировавшие учение о почвах.
Таблица 19
РАЗМЕРЫ И СТРУКТУРА МИРОВОГО ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА
Первое и самое общее представление о земельных ресурсах дает понятие о земельном фонде. Под земельным фондом понимают совокупность всех земель в пределах той или иной территории (от небольшой по площади местности до всей земной суши), подразделяемую по типу хозяйственного использования. При более широком подходе весь земельный фонд планеты обычно оценивают в 149 млн км 2 , или 14,9 млрд га, что соответствует всей площади суши. Но в большинстве источников его оценивают в 130–135 млн км 2 , или 13–13,5 млрд га, вычитая из первого показателя площадь Антарктиды и Гренландии. Наиболее достоверные оценки такого рода принадлежат специализированному органу ООН – ФАО, по данным которого составлена таблица 19.
Анализ таблицы 19 дает возможность познакомиться не только с размерами, но и со структурой мирового земельного фонда. При этом можно сделать некоторые важные выводы.
Во-первых, вывод о том, что земли сельскохозяйственного назначения занимают всего 37 % мирового земельного фонда. В том числе на наиболее ценные земли под пашней и многолетними культурами, которые обеспечивают поставку 88 % необходимых людям продуктов питания, приходится лишь 11°%. Конечно, немалую роль играют и пастбища (к ним относят естественные и улучшенные пастбища и луга, посевы, используемые для выпаса). Однако при площади, почти в два с половиной раза превышающей площадь пашни, они дают только 10 % всей мировой сельскохозяйственной продукции.
Во-вторых, вывод о том, что лесные земли занимают почти 32 % всей площади мирового земельного фонда. Конечно, значение этих земель – прежде всего климатообразующее, водоохранное, лесохозяйственное – очень велико. Однако в снабжении населения продуктами питания (в результате охоты, рыболовства, выпаса скота, звероводства, сбора грибов, ягод и т. д.) роль их можно оценить как сугубо вспомогательную.
В-третьих, вывод о том, что прочие земли в структуре земельного фонда занимают почти такую же долю, как и лесные. Термин «прочие земли», применяемый ФАО, нуждается в некоторых разъяснениях, так как в данную категорию включаются земли самой различной продуктивности и столь же различного хозяйственного использования. В нее входят земли под жилой (городской и сельской) застройкой, под промышленными и инфраструктурными (дороги, каналы, аэропорты) сооружениями, горными выработками (карьеры, шахты, отвалы вскрышных пород) и др. В литературе встречаются различные оценки территорий, занятых такими техногенными образованиями, но преобладает цифра в 2,5–3 %. Она уже сама по себе свидетельствует о том, что подавляющая часть так называемых прочих земель приходится на какую-то другую категорию. В основном это малопродуктивные и непродуктивные земли– безлюдные пустыни, высокогорья, скальные обнажения, площади под ледниками и водными объектами и др.
Рис. 13. Структура мирового земельного фонда по крупным регионам (доля в %)
Для географических исследований большой интерес представляет изучение структуры земельного фонда не только всего мира, но и отдельных его крупных регионов. Показанная на рисунке 13 она дает богатый материал для сравнения. Вполне закономерно, например, что доля земель, занятых под жилую, промышленную, транспортную застройку, да и обрабатываемых земель наиболее велика в зарубежной Европе – одном из главных регионов мировой цивилизации. Также вполне естественно, что доля пастбищ особенно велика в структуре земельного фонда в Австралии, доля лесов– в Южной Америке, а доля малопродуктивных и непродуктивных земель – в Азии.
Разумеется, еще большие различия можно обнаружить при сравнении размеров и структуры земельного фонда отдельных стран. Наибольший интерес в этом отношении представляют пахотные земли. Страны, располагающие наибольшей площадью пахотных земель, показаны в таблице 20. Она же дает наглядное представление о том, сколь существенно эти страны различаются по показателю доли пашни в общем земельном фонде.
К числу стран-«рекордсменов» по второму из этих показателей, кроме Украины и Индии, относятся также Бангладеш и Дания, где распаханность достигает 56–57 %.
Таблица 20
ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО РАЗМЕРАМ ПЛОЩАДИ ПАШНИ
По площади пастбищ на мировом фоне особенно выделяются Австралия (414 млн га), Китай (400 млн), США (240 млн), Казахстан (187 млн), Бразилия (185 млн), Аргентина (142 млн га). Но в структуре земельного фонда доля пастбищ особенно велика в Казахстане (70 %), Австралии и Аргентине (50–55 %), а из стран, не попавших в первую десятку, – в Монголии (75 %).
По площади прочих земель внеконкурентное первое место в мире принадлежит России (700 млн га). За ней следуют Канада (355 млн га), Китай (307 млн), Алжир (195 млн), США (193 млн) и Ливия (159 млн га). Но по доле таких земель в земельном фонде впереди всех стоят расположенные в пределах Сахары Ливия (91 %) и Алжир (82 %).
С характеристикой структуры и размеров земельного фонда непосредственно связан еще один очень важный вопрос – об обеспеченности земельными ресурсами. Показатель такой обеспеченности рассчитывается в гектарах на душу населения.
Нетрудно подсчитать, что в 2007 г. при общей численности населения земного шара, превысившей 6,6 млрд человек, и мировом земельном фонде (округленно) в 13 млрд га, этот показатель составляет 2,0 га. Но при таком среднем показателе между отдельными крупными регионами, должны существовать различия. Статистика свидетельствует о том, что по душевой обеспеченности земельными ресурсами резко выделяется огромная по территории, но сравнительно малонаселенная Австралия (30 га на 1 человека). За ней следуют СНГ (8,0 га на 1 человека), Южная Америка (5,3), Северная Америка (4,5), Африка (1,25), зарубежная Европа (0,9) и зарубежная Азия (0,8 га на 1 человека). Из отдельных стран, помимо Австралии, наиболее высоким уровнем землеобеспеченности отличаются, например, Россия (11,4 га на 1 человека), Бразилия (5,2), Демократическая Республика Конго (4,8), США (3,4), Аргентина (3,1), Иран (2,3 га на 1 человека).
Однако при всей важности показателя удельной землеобеспеченности еще важнее показатель обеспеченности пахотными землями. Для всего мира он ныне составляет в среднем 0,20 га на 1 человека. Из отдельных регионов и по этому показателю выделяются Австралия и Океания (1,8 га на 1 человека), затем идут СНГ (0,8), Северная Америка (0,6), Южная Америка (0,35), зарубежная Европа (0,25), Африка (0,22) и зарубежная Азия (0,13 га на 1 человека). Что же касается отдельных стран, то различия между ними (на отдельных примерах) показывает таблица 21.
Таблица 21
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПАШНЕЙ В НЕКОТОРЫХ СТРАНАХ
Отдельно приведем некоторые данные о земельном фонде России. В целом он составляет 1709 млн га, из которых около 1100 млн га находятся в зоне вечной мерзлоты. В конце 1990-х гг. в структуре этого фонда на сельскохозяйственные угодья приходилось 13 % (в том числе на пашню– 7,5 %), на лесные– 61 %, на земли под жилой, промышленной и транспортной застройкой – 2,2 %.
На протяжении уже многих столетий, если не тысячелетий, человечество стремится увеличить площади обрабатываемых – прежде всего пахотных – земель, сводя для этого леса, распахивая луга и пастбища, орошая сухие степи и пустыни и т. д. Иными словами, ведется наступление на так называемые прочие земли. На этом пути есть немалые успехи. Так, только в 1900–1990 гг. общая площадь сельскохозяйственных земель в мире удвоилась. Однако численность населения растет быстрее, и это уже само по себе предопределяет тенденцию к сокращению удельной обеспеченности пахотными землями: если в 1950 г. мировой показатель ее составлял 0,48 га на 1 человека, в 1990 г. – 0,28, то в 2005 г. – около 0,20 га на 1 человека.
Но это только одна причина снижения обеспеченности из расчета на душу населения. Другая же заключается в растущей деградации земель, почвенного покрова.
Геотермальная энергетика, геотермальные ресурсы Дагестана
Введение
1. Геотермальная энергетика
2. Краткий обзор гидрогеотермических исследований
2.1 Основные месторождения термальных вод
2.2 Современное состояние и перспективы развития
геотермальной энергетики
3. Прогнозная оценка гидротермальных ресурсов Республики Дагестан
4. Перспективы комплексной переработки геотермальных минеральных вод РД
5. Геотермические методы поисков и разведки газонефтяных и геотермических месторождений
Заключение
Литература
Введение
По запасам термальных вод Дагестан занимает первое место в Российской Федерации. Дагестан является уникальной геотермальной провинцией России. Широкомасштабному развитию здесь геотермии способствуют благоприятные геотермические и гидрогеологические условия крупного термоводоносного бассейна многопластового типа.
По термической напряженности недр территория Дагестана превосходит все известные осадочные бассейны СНГ, за исключением районов современного вулканизма.
Температуры на глубинах 3-6км здесь зафиксированы в 140-210?С, что на 80-100?С выше, чем в Азербайджане, Астраханской и Ростовской областях. В Дагестане уже много лет успешно функционируют системы геотермального теплоснабжения в городах Махачкала, Кизляр и Избербаш.
В геологическом отношении Дагестан располагается на стыке двух крупнейших геолого-тектонических структур (Кавказской геосинклинали и Русской платформы) и занимает юго-восточную часть Восточного Предкавказья.
Анализ геолого-тектонических, гидродинамических, гидрогеологических, геотермических, сейсмических и других природных условий позволил выделить на территории Дагестана четыре гидрогеотермических района: Сланцевого, Известнякового, Предгорного и Платформенного, которые в свою очередь подразделяются на более мелкие гидрогеологические структуры.
Задачей данной работы является исследование источников потенциала геотермальной энергии в Республике Дагестан.
1. Геотермальная энергетика
Под геотермальной энергией понимают физическое тепло глубинных слоев земли, имеющих температуру, превышающую температуру воздуха на поверхности. В качестве носителей этой энергии могут выступать как жидкие флюиды (вода и/или пароводяная смесь), так и сухие горные породы, расположенные на соответствующей глубине. Из горячих недр Земли на ее поверхность постоянно поступает тепловой поток, интенсивность которого в среднем по земной поверхности составляет около 0,03Вт/мІ. Под воздействием этого потока, в зависимости от свойств горных пород, возникает градиент температуры - так называемая геотермальная ступень. В большинстве мест, геотермальная ступень составляет не более 2-3?С/100м.
Сегодня в качестве источников геотермальной энергии для получения тепла и/или для производства электроэнергии экономически целесообразно оказывается использовать лишь термальные воды и парогидротермы. Легкодоступных геотермальных месторождений с температурой более 100?С на земном шаре сравнительно немного.
Для производства электроэнергии с приемлемыми технико-экономическими показателями температура должна быть не ниже 100?С.
В настоящее время суммарная мощность действующих в мире геотермальных электростанций составляет около 10 ГВт(э). Суммарная мощность существующих геотермальных систем теплоснабжения оценивается примерно в 20 ГВт(э).
Основные проблемы геотермального теплоснабжения связаны с солеотложением и коррозионной стойкостью материалов и оборудования, работающих в условиях агрессивной среды.
С целью избегания загрязнения окружающей среды, рек и водоемов, извлекаемыми из недр земли минеральными соединениями современные технологии использования геотермальной энергии предусматривает обратную закачку отработавшего геотермального флюида в пласт.
Рис 1.Тепловая схема энергоустановки:
1-парогенератор? 2- накопитель пара? 3- турбина? 4- эжектор? 5- конденсатор? 6,7- насосы? ЭС- эксплуатационная скважина? НС- нагнетательная скважина.
2. Краткий обзор гидрогеотермических исследований
Гидрогеотермальные ресурсы наряду с солнечной, ветровой, приливно-отливной энергиями являются тем новым, возобновляемым источником энергии, который в перспективе реально может занять значительное место в топливно-энергетическом балансе ряда районов нашей страны.
Разнообразие природных условий и наличие естественных проявлений нефти, газа и многочисленных источников термальных минеральных вод с древнейших времен привлекало внимание естествоиспытателей к недрам Дагестана.
Одновременно местное население широко использовало термоминеральные источники не только для лечения недугов, но и для добычи поваренной соли, коммунальных нужд, выпечки хлеба и т.п. Широкой популярностью у местного населения пользовались Талгинские, Ахтынские, Каякентские, Каракайтагские, Рычальские, Истису, Ботлихские и многие другие термоминеральные источники.
Первые печатные сведения о термоминеральных водах Дагестана принадлежат русскому врачу И.Лериху, который дважды посещал Дагестан в начале ХVЙЙЙ в. Вслед за ним сведения о подземных водах Дагестана приводятся в трудах С.Г. Гмелина, Г.В. Абиха, И. Березина.
Особый толчок к изучению подземных вод дало получение нефтяных фонтанов в Берикее в 1894 году и Каякенте в 1898 г. Вслед за этим Дагестан посещают такие крупные геологи, как Н.И. Барбот-де-Марни, К.П. Лысенко, В.И. Меллер, А.М. Коншин, А.А. Булгаков, К.В. Харичков, И.Н. Стрижов и др., в трудах которых имеется ряд интересных сведений и мыслей о подземных водах Дагестана. Однако вся гидрогеологическая информация до 20-х годов ХХ в. Носит эпизодический, разрозненный характер.
Исследования в широком масштабе стали проводиться только после победы Октябрьской революции. Большое внимание в эти годы уделяется изучению минеральных вод, лечебных грязей и развитию на их базе курортного строительства. В этот период были изучены источники, заслуживающие особого внимания по своим природным и бальнеологическим факторам: Талгинские, Зурамакентские, Каякентские, Истису и рассольные йодо-бромные воды Берикейского, Дузлакского, Дагогнинского месторождений и др..
С выходом в 1963г. Постановления Совета Министров СССР "О развитии работ по использованию в народном хозяйстве глубинного тепла Земли" в г. Махачкале наступает качественно новый этап в освоении геотермальных ресурсов.
Новый промышленный этап освоения термальных вод вызвал на первых порах особенно высокий энтузиазм. Объясняется он тем, что с помощью ликвидированных скважин удалось без существенных затрат реализовать в значительных количествах термальные воды. Резко выросли объемы поисково-разведочных, буровых, ремонтно-восстановительных работ на газонефтяных скважинах, а также научных исследований по прогнозной оценке запасов, разработке методов против коррозии и солеотложений, комплексному использованию термальных вод в тепло-хладоснабжении, бальнеологии и т п.
Учитывая, что на территории Дагестана расположены геотермальные площади с разнообразными геологическими условиями, содержащими практически все типичные особенности равнинных и предгорных геотермальных месторождений СССР, имеющиеся предпосылки определяют возможности и позволяют организовать исследовательские и опытно-конструкторские работы в этом районе с наименьшими затратами.
2.1 Основные месторождения термальных вод
Из числа разведанных - наиболее значительные месторождения термальных вод в Дагестане приурочены к среднемиоценовым отложениям (Махачкала-Тернаирское, Избербашское, Кизлярское и др.).
Промышленная термоводоносность в ряде районов установлена также по плиоценовому (Кизляр, Хасавюрт) и мезозойскому (Талги, Ахты и др.) комплексам. Ниже приводится краткая характеристика основных месторождений термальных вод Дагестана.
Месторождение Махачкала-Тернаир
Находится в пределах г. Махачкала, приурочена к Махачкалинской антиклинальной складке и ее северо-западному переклинальному окончанию.
Геотермальное месторождение Махачкала-Тернаир по геологическим условиям относится к месторождениям пластового типа.
Промышленная термоводоносность приурочена к отложениям среднемиоценового возраста, водовмещающими являются песчаные свиты А+Б и В Чокракского горизонта, 1-я и 2-я песчаные пачки караганского горизонта.
На месторождении организовано два водозабора: Махачкалинский и Тернаирский.
Махачкалинский водозабор
Фонд эксплуатационных скважин Махачкалинского водозабора включает 32 скважины, из которых: 14 - эксплуатационные, 6 - наблюдательные, 12 - в бездействии, из них: 4 - в простое, 1 - в ожидании ремонта, 7 - в ожидании проведения изоляционно-ликвидационных работ.
Первая песчаная пачка караганского горизонта разрабатывается тремя скважинами(№№ 24 т, 25 т, 26 т), эксплуатационные дебиты 80-545 мі/сут, температура воды на устье скважин 52-60єС, минерализация 4,5-5,0 г/л, давление 4,2-2,8 атм., годовой отбор по пласту составляет 89150 мі.
Вторая песчаная пачка караганского горизонта разрабатывается двумя скважинами(№№ 160, 180), эксплуатационные дебиты 65-130 мі/сут, температура воды на устье 54-59єС, минерализация 3,69-8,30 г/л, давление 4,8-1,4 атм. Годовой отбор по пласту составляет 56290 мі. Из караганского термоводоносного горизонта за год добыто 145,4 тыс.мі термальной воды.
На свиту А+Б чокракского горизонта оборудовано шесть скважин(№№ 20т, 30, 36, 37, 63, 215), эксплуатационные дебиты 4-475 мі/сут, температура на устье 38-54єС, минерализация 6,16-7,78 г/л, давление на устье 1,2-4,8 атм. годовая добыча по свиту А+Б чокракского горизонта составляет 218,365 тыс. мі.
Годовая добыча по Махачкалинскому водозабору составляет 406,5 тыс.мі.
Основная часть добытой воды использована на горячее водоснабжение жилых массивов и промышленных предприятий, незначительная часть на отопление, на розлив лечебно-столовой воды (скв.29 т, 83), на бальнеопроцедуры (скв.30, 215).
Тернаирский водозабор
Фонд скважин состоит из 25 скважин, из которых 6 - эксплуатационные, 3 - наблюдательные, 9 - в простое, 7 - в ожидании изоляционно-ликвидационных работ.
В 1999-2001гг. водозабор функционировал круглогодично, основная разработка ведется в зимний период, когда за счет геотермального тепла отапливаются теплицы совхоза «Тепличный», служебные помещения Махачкалинского НГДУ и управления «Нефтесервис».
В летний период работают только две скважины 27 т и 38 т, термальной водой которых по двухконтурной системе подогревается питьевая вода, идущая на горячее водоснабжение жилмассива.
Основным продуктивным горизонтом является свита В2 чокракского горизонта, из которой поступает до 1,7 тыс.мі/сут, температура воды на устье 97-98єС, минерализация 21,99-22,03 г/л, давление на устье 8,8-9,2 атм. годовая добыча по свите В2 составляет 349,5 тыс.мі.
Годовая добыча термальной воды по месторождению Махачкала-Тернаир составляет 976,8 тыс. мі или 2,6 мі/сут.
Месторождение Манас
Расположено на берегу Каспийского моря, в пределах Карабудахкентского района Республики Дагестан, около сел. Манаскент, на территории санатория «Каспий» и включено в состав Центрального промыслового участка.
В 1966г. Поисковая скважина на термальную воду № 9т из отложений караганского возраста, залегающих на глубине 1414-1448м дала приток лечебной термоминеральной воды, которая используется на бальнеопроцедуры в санитарно-курортном комплексе «Каспий».
Отборы составляют в зависимости от сезона 16-30 мі/сут, температура 41єС, минерализация 69,18 г/л, давление 0,5 атм., годовая добыча составляет 7,7 тыс.мі.
Вода этой скважины относится к минеральным рассольным хлоридным, натриевым, йодо-бромным.
Годовая добыча термальной воды по Центральному промысловому участку, в состав которого входят Махачкалинский водозабор и Манасское месторождение составляет 414,3 мі/сут.
Месторождение Избербаш
Избербашское месторождение теплоэнергетических вод расположена в пределах г. Избербаш Республики Дагестан.
В геологическом отношении месторождение приурочена к Избербашской антиклинальной складке.
Водозабор Избербашского месторождения представляет 16 скважин, из которых 9- находятся в эксплуатации, 3-наблюдательные, 2-в простое и 2- в ожидании ликвидации.
Избербашский водозабор работает непрерывно на фонтанном режиме, геотермальные воды используются главным образом на горячее водоснабжение и розлив лечебно-столовой воды «Азиз». Эксплуатационные дебиты от 50 до 960 мі/сут, температура на устье 50-60єС, давление 0,6-3,6 атм., минерализация 2,02-5,52 г/л.
Сброс отработанных термальных вод осуществляется в городскую канализацию.
Месторождение Каякент
Расположено в пределах сел. Новокаякент Каякентского района Республики Дагестан. Водозабор представлен 4 скважинами, восстановленными из нефтяного фонда и давшими промышленные притоки термальной воды, которая однотипна и характеризуется слабой минерализацией 1,3-1,86 г/л, гидрокарбанатно-сульфатным натриевым составом, высокой термальностью(45-59єС).
В настоящее время термальная вода используется на хозяйственно-бытовые цели: баня, детский сад, водоснабжение жилого сектора.
Дебиты скважин составляют 50 мі/сут, работают они на фонтанном режиме, избыточные давления на устьях скважин 1,4-1,9 атм. Годовая добыча термальных вод по Каякентскому водозабору составляет 77,5 тыс.мі.
Месторождение Кизляр
Кизлярское месторождение высокопотенциальных термальных вод расположено в пределах города.
По геологическим условиям Кизлярское месторождение относится к типу пластовых с относительно простыми гидрогеотермическими условиями.
Воды высокотемпературные (отложения чокракского возраста), температура на устье скважин 100-104єС.
Кизлярский водозабор представлен 17-ю скважинами, из которых 7- добычных, 2-нагнетателбные, 4-наблюдательные, 4- в простое.
Чокракский водоносный горизонт-5 скважин (№№ 1т, 3т, 5т, 17т, 21т), эксплуатационные дебиты 1000-2500 мі/сут, температура 99-100єС, минерализация 1,83-9,2 г/л, избыточное давление на устье 7-14 атм.
Месторождение Кардоновка
Расположено в Кизлярском районе в 10км к юго-востоку от г. Кизляра, в пределах с. Кордоновка.
В эксплуатации находится одна скважина № 4т, подающая термальную воду из апшеронского горизонта. На базе этой скважины функционирует колхозная баня и организован розлив столовой воды, дебит до 25 мі/сут, температура воды на устье скважин 40єС, минерализация 2,18г/л, избыточное давление 6,0 атм.
Рис 2. Принципиальная интегрированная схема использования геотермальных вод:
1 - добывающая скважина? 2 - выработка электроэнергии? 3 - холодильные процессы? 4 - теплицы? 5 - тепловая насосная установка? 6 - промышленные процессы? 7 - лесопильные предприятия? 8 - производство продуктов питания? 9 - дегидратация? 10 - сушка зерна? 11 - корм скота? 12 - центральное отопление и горячее водоснабжение? 13 - обогрев почвы и полив сельхозугодий? 14 - рыборазведение? 15 - химическое производство? 16 - бальнеолечение и бассейны? 17 - нагнетательная скважина.
2.2 Современное состояние и перспективы развития геотермальной энергетики
Мировой потенциал изученных на сегодня(2006 год) геотермальных ресурсов составляет 0,2 ТВт электрической и 4,4 ТВт тепловой мощности. Примерно 70% этого потенциала приходится на месторождения с температурой флюида менее 130?С.
Последние годы характеризуются резким увеличением объемов и расширением областей использования геотермальных ресурсов.
Новейшие энергетические технологии с использованием геотермальных ресурсов отличаются экологической чистотой и по эффективности приближаются к традиционным.
На современных ГеоЭС коэффициент использования мощности достигает до 90%, что в 3-4 раза выше, чем для технологий с использованием других ВИЭ (солнечной, ветровой, приливной). На ГеоЭС, использующих ГЦС-технологию и бинарный цикл (БЭС), полностью исключаются выбросы диоксида углерода в атмосферу, что является важнейшим экологическим преимуществом таких энергетических установок.
В последние годы быстрыми темпами развиваются технологии прямого использования геотермальных ресурсов в теплоснабжении, За последние 15 лет суммарная тепловая мощность геотермальных систем теплоснабжения увеличилась более трех раз и достигла 28 ГВт.
В таких системах в качестве первичного источника тепла используется низкопотенциальная (Т=55єС) термальная вода и петротермальная энергия верхних слоев земной коры. Общая установленная мощность теплонасосных систем слставляет 15,723 ГВт, при годовой выработке тепла 86673 ТДж. Наибольшее развитие технологии теплонасосных систем получила в США, Германии, Канаде.
Россия располагает не только большими запасами органического топлива, но и также и геотермальными ресурсами, энергия которых на порядок превышает весь потенциал органического топлива. Использование тепла Земли в России может составить до 10% в общем балансе теплоснабжения, На территории России разведано 66 геотермальных месторождений с производительностью более 240 000 мі/сут термальных вод и более 105 000 мі/сут парогидротерм. Пробурено свыше 4000 скважин для использования геотермальных ресурсов.
В настоящее время проблемами использования тепла земли занимаются около 50 научных организаций, которые находятся в ведении Российской академии наук и ряда министров.
Чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность термальных вод необходимо максимально использовать тепловой потенциал, чего можно достигнуть при комплексном использовании этих вод. Примером комплексного использования термальных вод служит Мостовское месторождение в Краснодарском крае. Необходимо отметить, что эксплуатация большинства геотермальных месторождений ведется на достаточно низком уровне. Зачастую после потребителя, термальные воды сбрасываются с Т = 50-70єС. Полезно используется примерно 1/5 теплового потенциала термальной воды.
Из-за ошибочных технических решений (прямая подача потребителю воды, не соответствующей по химическому составу установленным нормам и т.д.) использование термальных вод во многих случаях было скомпрометировано.
Низкий уровень эксплуатации месторождений и огромная разница между значительными запасами геотермальной энергии и малой ее используемой частью объясняется некоторыми специфическими факторами, характеризующими эту энергию, а также технологией ее извлечения и использования.
Такими факторами являются:
* высокая стоимость скважин и низкие транспортабельные качества термальных вод;
* необходимость обратной закачки отработанных вод и значительные расходы на их подготовку;
* невозможность аккумулирования тепловой энергии на длительный период;
* коррозионно-агрессивные свойства;
* одноразовость использования термальных вод в системе теплоснабжения и сравнительная их температура.
В связи с этим возникают научно-технические и технологические проблемы геотермальной энергетики, основными из которых являются:
* освоение технологий строительства высокодебитных скважин с горизонтальными столами в продуктивном горизонте;
* перевод бездействующих скважин на выработанных нефтяных и газовых месторождениях для добычи геотермального флюида;
* широкое освоение ГЦС (геотермальных циркуляционных систем);
* разработка эффективных методов борьбы с коррозией и солеотложением;
* разработка эффективных технологий утилизации низкопотенциального геотермального тепла.
Области применения и эффективность использования геотермальных вод зависят от их энергетического потенциала, общего дебита и запаса скважин, химического состава, минерализации, агрессивных вод, наличия потребителя и т.д.
Наиболее эффективной областью применения геотермальных вод является отопление, горячее и техническое водоснабжение объектов различного назначения. Максимальный энергетический эффект достигается созданием специальных систем отопления с повышенным перепадом температур.
Сегодня используется 3,5% мирового геотермального потенциала для выработки электроэнергии и только 0,2% - для получения тепла.
В зависимости от температуры геотермальные ресурсы широко используются в электроэнергетике и теплофикации, промышленности, сельском хозяйстве, бальнеологии и других областях.
К началу 2005г. ГеоЭС работают в 24 странах мира, а суммарная установленная мощность их достигла 8910,7 МВт. Лидерами по установленной электрической мощности ГеоЭС являются США- 2544 МВт, Филиппины- 1931, Мексика- 953, Индонезия- 797, Италия- 790, Япония- 535, Новая Зеландия-435, Исландия- 200 МВт. Годовая выработка электроэнергии на ГеоЭС мира в 2004г. Составила 56 798 ГВт ч.
В последние годы активно развиваются геотермальные системы теплоснабжения на основе тепловых насосов.
Примерно 58% общей мощности геотермальных тепловых систем в мире приходится на теплонасосные системы. Общая установленная мощность теплонасосных систем составляет 15723 МВт, при годовой выработке тепла 86673 ТДж. Наибольшее развитие эти технологии получили в США, Германии, Канаде.
Благодаря переводу экономики на геотермальные ресурсы Исландия превратилась в развитую страну с высоким уровнем жизни. Более 87% теплоснабжения в Исландии осуществляется на геотермальном тепле, а в ближайшее время планируется довести до 92%. Примером успешной реализации крупного проекта является создание системы геотермального теплоснабжения г.Рейкьявика, которая обеспечивает около 99% потребностей в тепле. Данная система потребляет 2348л/с геотермальной горячей воды температурой 86…127?С (см. рис. 3).
Геотермальная энергетика в бывшем СССР стала развиваться с середины 60-х годов прошлого столетия, когда впервые были созданы Северокавказская разведочная экспедиция по бурению и реконструкции нефтегазовых скважин на термальные воды.
С 1970 по 1990 годы добыча термальной воды была увеличена в 9 раз, а природного пара в 3,2 раза. В 1990г. Было добыто 53млн.мі термальной воды и 413 тыс.т приридного пара.
Россия располагает большими геотермальными ресурсами, энергия которых на порядок превышает весь потенциал органического топлива.
На территории России разведано 66 геотермальных месторождений с производительностью более 240тыс.мі/сут термальных вод и более 105тыс.т/сут парогидротерм. Пробурено свыше 4000 скважин для использования геотермальных ресурсов.
Наиболее перспективными для освоения геотермальной энергии являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский и Северо-Кавказский регионы.
На Северном Кавказе хорошо изучены геотермальные месторождения, залегающие на глубинах от 300 до 5000 м.
Рис. 3. Принципиальная схема организации теплоснабжения в г. Рейкьявике: (1- добычные геотермальные скважины; 2- деаэраторы; 3- насосная станция; 4- аварийные (резервные) баки; 5- пиковая котельная; 6- потребители тепла; 7- нагнетательный канал).
Температура в глубоких резервуарах достигает до 180°С и выше. Эти месторождения способны обеспечить получение до 10000 тепловой и 200 МВт электрической мощности.
На Северном Кавказе около 500 тыс. человек используют геотермальные ресурсы для теплоснабжения в коммунально-бытовом секторе, сельском хозяйстве и промышленности.
Создание и пуск в эксплуатацию модульных геотермальных электрических и тепловых станций, а также создание ГеоЭС с комбинированным циклом вновь вводят Россию в число передовых стран в области геотермальной энергетики. На Мутновском геотермальном месторождении сегодня успешно работают 5 геотермальных энергоблоков. Общая установленная электрическая мощность ГеоЭС России составляет 73 МВт, а тепловая мощность энергоустановок прямого использования геотермального тепла 307 МВт.
При прямом использовании более половины добываемых ресурсов применяется для теплоснабжения жилых и промышленных помещений, треть? для обогрева теплиц, и около 13% для индустриальных процессов. Кроме того, термальные воды используются примерно на 150 курортах и 40 предприятиях по розливу минеральной воды.
Чокракский комплекс
В пределах Предгорного Дагестана Чокракские отложения, являющиеся источником тепловодоснабжения, распространены регионально, характеризуются выдержанностью мощностей и представлены чередованием мощных пачек высокопроницаемых равномернозернистых слабосцементированных песчаников и глин. По характеру распределения песчано-глинистых отложений в разрезе и гидрогеологическим особенностям чокракский водоносный комплекс подразделяется на верхнюю и нижнюю части.
Нижнечокракские отложения характеризуются региональной нефтегазоносностью, непостоянством мощностей, преобладанием глинистых разностей в разрезе.
Свита "Г" представлена мощной пачкой высокопроницаемых песчаников, довольно хорошо прослеживаемой в пределах всей территории Предгорного Дагестана. Наибольшее развитие свита имеет в районе г. Махачкалы, где мощность ее достигает 470м, а песчанистость 370м.
Свита "В" широко распространена в пределах всей территории Предгорного Дагестана. Литологически она представлена мощными пластами водонапорных песчаников, чередующихся с пачками глин. Мощность отдельных грубозернистых пластов достигает 20м.
Свита "Б" получила максимальное развитие в пределах Западной антиклинальной зоны, а также в районах Избербаша, Каякента. Представлена она массовым пластом песчаника, местами грубозернистого, с окатанной кварцевой галькой. Песчаники рыхлые, слабосцементированные и высокопроницаемые. Характерной особенностью свиты "Б" является региональная выдержанность песчаных пластов на значительные расстояния как по падению, так и по простиранию.
Свита "А" представлена кварцевыми песчаниками с прослоем глин. Песчаники мелко- и среднезернистые, слабосцементированные, отличаются плохой сортировкой обломочного материала по размерам, форме и степени окатанности. Наибольшая мощность свиты "А" отличается в Южном Дагестане, где она достигает 100м на площади Каякент, 55-60, реже 85м? в пределах Западной антиклинальной зоны. К северу мощность уменьшается: в Избербаше до 20м, Махачкале до 30м.
Общая мощность верхнего чокрака составляет 300-500м, при этом суммарная мощность песчаников изменяется незначительно, колеблется в пределах 150-200м, и лишь в Южном Дагестане в районах Дербента она снижается до 60м.
Караганский комплекс
Краткое описание караганских отложений дается согласно стратиграфической схеме Н.Б. Вассоевича, который подразделяет их на два отдела? верхний и нижний, каждый из которых в свою очередь делится по маркирующим горизонтам (верхний- на три, нижний- на четыре). Таким образом, снизу вверх выделяются семь подсвит, которые прослеживаются в пределах Терско-Дагестанской нефтегазоносной области.
Алистанджинская подсвита мощностью 25-60м представлена в основном глинами с прослоями мергелей и одной песчано-алевролитовой пачкой мощностью 10-16, местами до 30м.
Нижнекумская подсвита сложена песчано-алевролитовыми и глинистыми породами, в составе которой выделяются три песчано-алевролитовые пачки суммарной мощностью от 10 до 30м.
Верхнекумская подсвита представлена почти полностью глинами общей мощностью порядка 40м и не представляет определенного интереса в гидрологогеологическом отношении.
Ярыксуйскае подсвита в северной части Предгорного Дагестана составляет четвертую часть суммарной мощности карагана. Мощность подсвиты возрастает в восточном направлении и в долине р. Сулак составляет 110м, в с. Кумторкала 115м, лале уменьшается в районе г. Махачкала.
Ачисуйская подсвита представлена в основном песчано-алевролитовыми породами с прослоями глин. Общая мощность подсвиты в долине р. Аксай составляет 40-45м, а песчаного пласта S6 23м.
Белгатойская подсвита представлена переслаиванием глин с песчано-алевролитовыми породами, среди которых выделяются маломощные 1,5-10-метровые песчаные пласты S4 и S3.
Шауданская подсвита по мощности, составляющей обычно 50-60м, является регионально выдержанной в Предгорном Дагестане.
В последние годы термоводоносность караганских горизонтов изучена на ряде площадей: Махачкала, Тернаир, Кизляр, Каякент, Каспийск, Манас, Герга и т.д., что позволяет характеризовать их в целом как высокопродуктивные.
Дебиты скважин при самоизливе колеблются от 450мі/сут(Герга) до 2000(Махачкала) и 3500мі/сут(Кизляр), температура при самоизливе? от 0,3 до 1,4 МПа.
3. Прогнозная оценка гидротермальных ресурсов Дагестана
Степень изученности геотермальных ресурсов осадочной толщи Дагестана как по площади, так и по геологическому разрезу определяется числом, качеством и глубиной бурения газонефтяных термальных и артезианских скважин.
Водоносные комплексы I структурно-гидрогеотермического этажа паротермальных вод изучены бурением? около 1тыс. газонефтяных скважин на территории Прикумского вала и Предгорного Дагестана.
Миоценовый комплекс высокотермальных и термальных вод вскрыт более чем двумя тысячами газонефтяных и геотермальных скважин преимущественно в Прикумской зоне и Предгорном Дагестане.
Слаботермальные пресные воды плиоценового комплекса вскрыты более чем пятью тысячами артезианских, газонефтяных и геотермальных скважин изучены, в отличие от нижележащих комплексов, довольно равномерно на территории Платформенного и Предгорного Дагестана.
4. Перспективы комплексной переработки геотермальных минерализованных вод Республики Дагестан
В последнее время повышенное внимание уделяется природным минерализованным водам как перспективному источнику многих ценных химических продуктов. Экономическая целесообразность использования природных вод подтверждается многолетней практикой промышленного получения из них солей лития, натрия, калия, магния, бора, брома, йода и других элементов в США, Японии, ФРГ, Италии.
В России из подземных вод добывают только йод и бром, тогда как страна обладает огромными запасами минерализованных вод, в которых в ряде случаев концентрации ценных элементов превышает их концентрации в водах, эксплуатируемых месторождений зарубежных стран.
Разработана технология комплексной переработки редкометальных минерализованных вод хлоридно-натриево-кальциевого типа, предусматривающая получение не только товарной продукции, но и практически всех реагентов, необходимых для реализации технологии, из самой же перерабатываемой воды.
5. Геотермические методы поисков и разведки газонефтяных и геотермальных месторождений
Многоплановое изучение роли теплового потока в формировании тепловых аномалий различными видами полезных ископаемых послужило основой для разработки нового направления прикладной геофизики? теплоразведки методом вариаций теплового потока (МВТП).
Тепловой режим земли. Тепловое поле земной коры отличается значительными пространственными нерегулярностями, что является результатом сложного строения внешней твердой оболочки Земли. Влияние различных тектонических форм на распределение естественного теплового поля земной коры определяется порядком тектонической структуры.
Порядок структуры в то же время определяет и глубинность источников теплового поля. В пределах крупных тектонических структур, имеющих корни в верхней мантии, доминирующее влияние на их тепловой режим оказывают термодинамические процессы, протекающие в ней, в противоположность структурам осадочных толщ, которые лишь искажают глубинный тепловой поток.
Аппаратура для геотермической разведки. Громоздкость и сравнительно низкая точность стандартной термометрической аппаратуры делают ее малопригодной для использования в геотермической разведке. При конструировании термометра для терморазведки, рассчитанного на использование до глубин 150м, были учтены особенности измерения в этом интервале: короткая линия связи, малые пределы изменения температуры(2-3?С), небольшие давления и длительное пребывание (до 10 сут) прибора на забое необсаженных скважин, в процессе которого нередко происходят заплывание скважины и прихват снаряда. В качестве температурных датчиков используются термисторы, которые в сочетании с регистрирующей схемой, включающей мост постоянного тока с классом точности не ниже 0,005 и гальванометр, обеспечивают точность измерения до сотых долей градуса.
Для геотермических измерений до глубин 600м разработан термометр Т-600, в котором контроль за изменением сопротивления в линии связи осуществляется с помощью специального устройства, базирующегося на свойстве диода пропускать ток в одном направлении. Чувствительную часть термометра составляют два взаимоконтролирующих датчика, один из которых термисторный, другой - проволочный? термометр сопротивления Т-600 позволяет измерять высокочастотные изменения температуры(±0,005?С) и ее абсолютных величин с погрешностью, не более ±0,05?С.
Заключение
Геотермальные ресурсы представляют собой практически неисчерпаемый, возобновляемый и экологически чистый источник энергии, который будет играть существенную роль в энергетике будущего.
Так как во многих добываемых геотермальных водах растворены химические элементы, оказывающие губительное воздействие на трубопроводы (коррозия) и на здоровье потребителей, в настоящее время большое внимание уделяется на очистку этой воды и разделение из нее химических элементов.
Как одна из невозобновляемых источников энергии, геотермальная энергетика остается и останется на одном из ведущих мест в энергетики страны.
Литература
1. Гаджиев А.Г., Курбанов М.К., СуетновВ.В. "Проблемы геотермальной энергетики Дагестана". Москва. Издательство "Недра".
2. Мейланов Р.П., Алиев Р.М., Бойков А.М., Алхасов А.Б., Рамазанов М.М., Азизов Г.А. "Сборник статей Отдела энергетики и геотермомеханики ИПЦ ДНЦ РАН". Махачкала 2002. 107с.
3. "Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов". Махачкала. Издательство ООО "Деловой Мир". (Материалы школы молодых ученых).
Подобные документы
Основные месторождения мрамора в России и их характеристики. Методика поисков. Поисковые предпосылки и признаки. Система разведки месторождений. Подготовленность разведанных месторождений для промышленного освоения. Опробования месторождений мрамора.
реферат , добавлен 17.02.2008
Геолого-геофизическая изученность района. Литолого-стратиграфическая характеристика месторождения. Тектоническое строение, газоносность, и физико-гидродинамическая характеристика продуктивных пластов. Прогнозная оценка количества ресурсов горючих газов.
дипломная работа , добавлен 10.11.2015
Геологическое строение Масловского месторождения. Изменчивость параметров основной рудной залежи. Применение линейного кригинга блоков для анализа распределения запасов месторождения. Выбор технических средств для проведения дальнейшей разведки.
курсовая работа , добавлен 19.07.2015
Образование нефти и газа в недрах Земли. Физические свойства пластовых вод, залежей нефти, газа и вмещающих пород. Геофизические методы поисков и разведки углеводорода. Гравиразведка, магниторазведка, электроразведка, сейсморазведка, радиометрия.
курсовая работа , добавлен 07.05.2014
Общие сведения о районе Днепровского месторождения, его геолого-геофизическая характеристика. Методы разведки и разработки. Изучение коллекторских свойств продуктивных пластов месторождения. Состав пластовых флюидов. Этапы разработки месторождения.
дипломная работа , добавлен 10.11.2015
Геологическое строение месторождения Родниковое: стратиграфия, магматизм, тектоника. Геофизические исследования в скважинах. Технологические условия и цель бурения. Выбор конструкции скважины. Предупреждение и ликвидации аварий на месторождении.
дипломная работа , добавлен 24.11.2010
Анализ технологической пробы обогатимости бедной марганцевой руды Парнокского месторождения. Проведение элементного, химического, гранулометрического, минерального, рентгеноструктурного, микрорентгеновского и фазового эмиссионного спектрального анализа.
курсовая работа , добавлен 10.01.2016
Общие сведения о минеральных водах, их геохимические типы. Классификация и условия формирования термальных вод. Геохимическая оценка способности химических элементов к накоплению в подземных водах. Применение и способы использования промышленных вод.
реферат , добавлен 04.04.2015
Оценка характера и режима водоносных горизонтов для принятия действенных мер по дренированию горных выработок на основе анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчета показателей. Определение инженерно-геологических условий месторождения.
курсовая работа , добавлен 26.11.2009
Географо-экономическая характеристика работ: местонахождение месторождения, экономическое состояние региона. История геологической и гидрогеологической изученности. Оценка естественных ресурсов и запасов. Обоснование методики и этапы работ по бурению.
