Цивилизация
Российские ученые из Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН создали трехмерную модель месторождения горячих подземных вод, которое обеспечивает теплом Петропавловск-Камчатский и ближайшие населенные пункты. Согласно прогнозам, с нынешней технологией добычи месторождение будет эксплуатироваться до 2040 года. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Полученные результаты опубликованы в журнале Geothermics.
Геотермальные месторождения содержат запасы горячих подземных вод, которые находятся в естественных подземных пустотах в горных породах. Паратунское геотермальное месторождение (Камчатский край) эксплуатируется уже более 50 лет для отопления теплиц и жилых домов, а также для лечения минеральными водами в пос. Паратунка. Согласно расчетам, за последние полвека из месторождения извлечено более 321 миллиона тонн теплой воды.
Месторождение эксплуатируется в режиме самоизлива. Это значит, что вода сама истекает из пробуренной скважины, и для ее перекачки в трубы центрального отопления используют наземные насосы при давлении не более 1 атмосферы. Ученые проанализировали гидрогеологические условия Паратунских месторождений (Паратунского и Верхне-Паратунского) и создали их 3D-модель.
Cотрудники ИВиС ДВО РАН проанализировали изотопный состав воды в Паратунском месторождении и выяснили, что областью его питания является снеговая шапка Вилючинского вулкана, расположенного в 25 км от Паратунских месторождений. Холодная вода проходит через потухший вулкан и сквозь трещины в его фундаменте достигает глубин 4-5 км. Затем вода перемещается по ослабленным зонам и постепенно нагревается под воздействием местных магматических систем до 80–100 °С. Благодаря избыточному давлению нагретая вода по трещинам в земной коре поступает в резервуары геотермальных месторождений.
Численная 3D-модель включает в себя сведения о распределении температуры в пределах геотермального Паратунского месторождения, учитывает проницаемость вмещающих пород, различие в химическом составе воды и скорости ее циркуляции. Благодаря всем собранным результатам была создана модель разработки месторождения на 20 лет вперед.
«Если у месторождения высокая проницаемость, как в случае Паратунских месторождений, то мы сможем намного увеличить его производительность за счет использования погружных насосов. По предварительным расчетам, тепловая потребность Петропавловска-Камчатского и расположенных рядом поселений (Елизово, Вилючинск) может быть закрыта за счет ресурсов этих месторождений», ‒ сообщил автор работы, заведующий лабораторией тепломассопереноса ИВиС ДВО РАН Алексей Кирюхин.
Погружная технология подразумевает использование более мощных насосов, которые опускают непосредственно в пробуренную скважину большего диаметра, чем при самоизливе.
«На данный момент мы смоделировали эксплуатацию месторождения в условиях самоизлива до 2040 года и показали, что эксплуатация в действующем режиме не приведет к большому понижению давления воды в резервуаре. В планах у нас моделирование насосной технологии добычи», ‒ пояснил Алексей Кирюхин.
