Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В связи с ростом энергопотребления и удорожания энергии.с ограниченностью топливных ресурсов и обострением экологических проблем становится более актуальной задача рационального использования традиционных и освоения новых источников энергии^ том числе и геотермальных.
Единственным реальным принципом освоения геотермальных ресурсов является извлечение из недр подвижных теплоносителеи.поэтому в основе любого варианта геотермальной технологии лежат процессы теп-ломассопереноса.Технология добычи геотермальной энергии сводится к способам и средствам обеспечения необходимой интенсивности и длительности этих процессов в геотермальных коллекторах зон теплоогбора и в скважинах геотермальных систем.
В зависимости от природно-технологических особенностей коллекторов и способов добычи теплоносителя условия развития процессов тен-ломассопереноса в геотермальных системах разных типов оказывается существенно различными.Уровень температуры.фазовый состав теплоносителя и их изменения по пути его движения и по времени в разных элементах геотермальной системы существенно зависят от ее параметров, количественные характеристики которых в общем случае отличаются неравномерностью пространственного распределения.сложиостью взаимных связей и значительными изменениями за период эксплуатации си-стем.Опнсание столь изменчивых исходных условий рассматриваемых термодинамических процессов невозможно без аппарата аппроксимирования.
Целевая задача геотермальной теплофизики сводится к обосновании' методики расчета основных показателей теплового режима гео-
термальных систем,обеспечивающей возможность их рационального проектирования и эксплуатации.т.е.правильно отражающей основные закономерности термодинамических процессов,имеющих значение для выбора технологических решений.оптимизации систем разработки и определения экономических показателей освоения геотермальной энергии в различных конкретных условиях.
Использование аппроксимирующих термодинамических моделей для оптимизации геотермальных систем позволяет на качественно новом уровне исследовать теплофизические процессы в этих системах,указать области наиболее предпочтительного варьирования параметров.с целью получения максимума тепловой энергии и повышения их энергетической эффективности.
Поэтому проблема разработки более эффективных методов освоения геотермальных ресурсов на основе термодинамических моделей геотермальных систем с использованием методов оптимизации является весьма актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствии с обшеакадемнческой программой фундаментальных исследований "Физико-технические проблемы энергетики", 1991 -2000гг.хрантом РФФИ N 96-02-16444.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.Исследование теплофизических процессов и разработка оптимизационных моделей освоения геотермальных ресурсов, для решения задач повышения эффективности эксплуатации геотермальных систем.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. 1 .Исследование теплофизических процессов в геотермальных коллекторах и термодинамический анализ эксплуатирующихся геотермальньи <;истем.
2.Созддннс количественных термодинамических моделей эксплуатации различных геотермальных систем для решения оптимизационных задач повышения их энергетической эффективности.
ЗРазработка методик расчета оптимальных параметров освоения геотермальных ресурсов, обеспечивающих добычу максимальной тепловой энергии.
Для исследования процессов ^епломассопереноса в геотермальных коллекторах и создании количественных термодинамических моделей геотермальных систем использопались:снстемы уравненнй.опнсывгющнг соотсстсгоуіощнг процессы в пористых средах; математически; ме-'-годылрименяемые при решении задач фнльтрац!Ш,уравпсннг теплового балзнсяДлл решения оптимизационных задач использовались методы теории оптимального управлешга.Прп разработке методик расчета оптимальных параметров использовался метод Ньютона (метод касательных).
I .Разработаны їязліічєспзсіпїьіс термодинамические модели:
а)п»тгрмгшъной циркуляционной системы (ГЦС);
б)процессз освоения геотермального месторевздения на базе ГЦС;
в)комбиннровагатй системы геотермального теплоснабжения с
пиковым догревом.
2Jrh основе теплового баланса для "гомогенной" модели геотермального коллектора установлена закономерность изменения по времени температуры теплоносителя в эксплуатирующейся ПДС .
З.На основе построенных термодинамических моделей с использованием методов теории оптимального управления разработаны методики расчета оптимальных режимов и параметров геотермальных си-
стемхеотермальной циркуляционной системы,комбинированной системы геотермального теплоснабжения .геотермального месторождения, позволяющие максимизировать получаемую тепловую энерпно, повысить их энергетическую эффективность.
1 .Предлагаемая методика расчета оптимальных режимов н параметров эксплуатации ГЦС может быть применена при разработке геотермального месторождения циркуляционными системами.
2.Разработанная термодинамическая модель комбинированной системы геотермального теплоснабжения с успехом может быть использована для повышения энергетической эффектнвносп1,создзЕзеь«.ых систем теплоснабжения,на. базе термальных вод.
З.Г >строенная термодинамическая кодгль освоєння геохершяьного месторождения может использоваться для изучения и выбора оптимальной стратегии и повышения эффективности разработки новых месторождений термальных вод.
4.Результаты настоящей работы могут послужить основой создания иміїтационньїх моделей эксплуатации геотермальных системдготорые по- . зволят на базе имеющейся теоретической и технической информации проводить серию управляемых эхеперимаггоз для качественной оцгихи их поведения и выбора наиболее Щершчппет&иыи областей варьирования управлений при имитации.
АПРОША1ШЙ РАБОТЫ. Основные полохання работы неоднократно докладывались и обсуждались на научных ссыинарал Отдела методов проектирования раз-вьшающлхся систем ВЦ РАН,на семинаре в ВЦЧИТЭКе.а также:
-на 12-й Всесоюзной конференции "Системы программного обес -
печения решения экономическихзадач"/і.Нарва Ыйэссуу,1992г. -на Международной конференции "Математические модели в гео-
термомеханике и технологии нефтегазодрбычи"л\Махачкала,1996г. -на Международном семинаре "Возобновляемые источники энергии" /г.Махачкала, 1997г.
ПУБЛИКАЦИИ-
>
По результатам исследования опубликовано 5 работу том числе препринт "Имитационная модель и задачи оптимизации разработки геотермального месторождения"-М.:ВЦ РАН, І994.-38с.( в соавторстве). СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения.четыоех глав,закпючения,списка литературы из 107 наименованийРабота изложена на 164 страницах, в том числе ІЗ рисунков.