Введение к работе
Актуальность теми. Современное состояние анергетического комплекса.связанное с конечностью запасов основного топливного сырья, всэ возрастающие требования к экологичности внеpro- н теп-лопроизводства настоятельно требуют развития геотермальной теплоэнергетики - нетрадиционного возобновляемого и экологически чистого источника энергии и сырья.
несмотря на очевидные преимущества, связанные с повсеместностью распространения, экологической чистотой, практической неисчерпаемостью, приближенностью и легкой приспособляемостью к потребителю, сравнительно низкой капиталоемкостью и безотход-ностью, масштабы и темпы интегрированного освоения геотермальной энергии в СНГ во многом недостаточны. Действует одна геотермальная электростанция (ГеоТЭС) установленной мощностью 11 мВт, добывается 60 млн.м3/год термальных вод, что равнозначно экономии 0.5 млн тонн условного топлива (т.у.т.) (1990г).
В то ке время в мира за последнее десятилетие происходит еаегодный прирост установленных .мощностей ГеоТЭС на 15-20* и к 1990т они достигли 5000 МВт. Еще более масштабно используются термальные воды для твплоснабкения в различных формах. Мощность геотермальных тепловых установок только в США к 1990т достигла 16000 МВт (т).
На наш взгляд данное отставание связано с недостаточной разработанностью научных основ геотермии, неполным осознанием того факта, что этап "фонтанной геотермии" уже прошел и что геотермия - ато интегрированная наука, требующая органичного сочетания научных и технических основ, выработанных в соответствую ших областях знаний, строгих количественных оценок. Необходима интеграция научных исследований и разработок механиков и горных инженеров, физиков и химиков, информатиков и энергетиков на базо научно-технических основ геотермальной теплоэнергетики с учетом сложившейся социально-экономической ситуации. Только комплексное рассмотрение всего цикла геотермальной теплоэнергетики, учет наиболее значимых и важных процессов позволит улучшить сложившуюся ситуацию.
Для'освоения, геотермальной энергии необходимо разработать методы первичного проектирования и прогнозирования систем ГНС и ГеоТЭС, комплексно в реально существуют я взаимосвязи изучать
основные технолоютеские процессы, разработать методы управления ими.
Диссертационная работа выполнялась в рамках п и m научных направлений Института Проблем Геотермии ДНЦ РАН "Теплофизика и гидродинамика систем геотермальной энергетики" и "Научно-технические основы освоения и извлечения геотермальных ресурсов", которые находятся в полном соответствии с программой ОФТПЭ РАН "Системы энергоснабжения на базе нетрадиционных возобновляемых источников энергии".
Цель работы - поиск и разработка эффективных методов расчета, технологических приемов и материалов для освоения геотермальных месторождений, создание информационной базы, алгоритмов и программ для первичной автоматизированной оценки геотермальных циркуляционных систем (ГЦС) и ГеоТЭО.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые»
на базе современных информациогашх моделей разработан интегрированный банк технологической информации для автоматизированного проектирования ГЦС и ГеоТЭО с понятийным аппаратом энергоресурс-ной сущности|
разработаны автоматизированные штоды предварительной оценки тепловой мощности ГеоТЭО и визуализации ЩО,
исследованы закономерности термомэханических процессов при -работе ГЦС и созданы эффективные методы их расчета, учитывающие стационарное и нестационарное функционирование пространственного объекта пласт-сквакинаї
рассмотрены основные технологические процессы строительства геотермальных скважин, сформулированы их особенности,, предложены технологические приемы и материалы, повышающие их качество и надежность!
изучены физико-технологические основы фазовых переходов в там-понажном материале, заполняющем заколонное пространство геотермальных скважин, в условиях микрогравитации!
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Методика создания интегрированного банка данных для решения задач геотермальной теплоэнергетики, как базы для создания САПР "Геотермия".
-
Технологические приемы,материалы и расчетные формулы позволяющие путем управления процессами строительства и эксплуатации геотермальных скезкйн прЕусить-эффективность работа ГноТЭС.
3. Методика математического моделирования и расчета пространственной схемы геотермальних циркуляционных систем.
Практичоская ценость и реализация результатов работы.
Результаты исследований позволили рекомендовать новую технологию и материалы, позволяющие повысить качество строительства и долговечность подземной части ГЦС, что подвергается А.С. на буферную жидкость для разделения бурового и тампонажного растворов и способ химической-обработки цементных тампонажних растворов. По разработашшм автором рекомендациям приготовлено было 4400т там-понажной смеси,экономическая эффективность от использования которой превысит 1 млн.руб. (1991 г). Разработанные пакеты прикладных программ используются при оценке предлагаемых ГЦС и ГьоТЭС. Апробация работы и публикация ее результатов.
Основные положения-и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на іv- Всесоюзной конференции по формированию и работе тампонажного камня в скважине (Краснодар, 1987);Всесоюз -ном Совещании "Стандартизация геотермических исследований! измерение, модели, интерпретация" (Махачкала, 1987)) международном семинаре -Банки данных при региональных исследованиях" (Махачкала, 1987>|U Всесоюзной конференции -Системы баз данных и знаний" (Львов, і99П| їх Теплофизической конференции СНГ (Махачкала, 1992); по теме диосертации опубликовано 45 научных работ из них 1 монография,1 обзорная информация, 2 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации.
