Обзор формул.
Начало разработки и соответствующих работ невозможно без предварительной оценки теплового потенциала перспективного геотермального месторождения. Эта оценка является важнейшей задачей, которая определяет обоснованность и целесообразность разработки месторождения. Чтобы решить данную задачу, необходимо использовать различные математические модели, с помощью которых можно описать физические процессы высокой сложности, имеющие место в недрах Земли.
Общие потенциальные геотермальные ресурсы (валовый потенциал) в стационарном случае следует оценивать с учётом следующего допущения: массив при добыче тепловой энергии может быть охлажден до температуры окружающей среды. Теоретически это допустимо, однако на практике это представляется маловероятным. Расчетная формула записывается следующим образом:
,
где
получаемое
тепло;
коэффициент
перехода от тепловой энергии к условному
топливу;
объемная
теплоемкость породы, усредненная по
разрезу, ккал/(м
);
площадь
участка, района, региона,
;
прогнозируемая
глубина бурения, м;
глубина
нейтрального слоя, м;
средняя
температура массива в границах намеченной
глубины бурения (средняя изотерма):
,
;
температура
нейтрального слоя,
;
температура
пород на прогнозируемой глубине бурения,
;
температура
окружающей среды,
;
усредненный
по разрезу геотермический градиент.
Для того, чтобы учесть изменения по времени, следует прибегнуть к использованию дифференциальных уравнений.
Проекция суммарного теплового потока на вертикальную ось с учетом двух механизмов распространения тепла – кондуктивный перенос и конвективный перенос, можно выразить формулой
где
коэффициент
теплопроводности водонасыщенной породы,
c
теплоемкость воды,
проекция скорости на вертикальную ось.
В случае учета только конвекции при установившемся режиме уравнение теплопроводности имеет вид обыкновенного
дифференциального уравнения
Его аналитическое решение является стандартной задачей и приводит к определению объемов выноса тепла.
В общем случае теплоперенос в водонапорных системах описывается
уравнением
где
проекции
теплового потока на координатные оси,
проекции
скорости фильтрации на координатные
оси,
интенсивность
источников тепла.
Скорость фильтрации определяется из уравнения фильтрации флюида
[8],
[14], [15].
Список литературы.
[1] Хуторской М.Д., Керимов В.Ю., Косьянов В.А. – Возобновляемая и нетрадиционная энергетика - мировые и отечественные тенденции развития. – М.: Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе, 2021. -175 с.:ил.
[2] Свалова В.Б. – Геотермальные ресурсы России и их комплексное использование- https://cyberleninka.ru/article/n/geotermalnye-resursy-rossii-i-ih-kompleksnoe-ispolzovanie Дата обращения: 10.01.2024
[3] А.Б. Алхасов, Д.А. Алхасова – Перспективы освоения геотермальных ресурсов Восточного Предкавказья – Юг России, развитие №3 – 2013
https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-osvoeniya-geotermalnyh-resursov-vostochnogo-predkavkazya/viewer Дата обращения: 10.01.2024
[4] А.В. Кирюхин – Численное моделирование геотермальных процессов в связи с оценкой эксплуатационных запасов геотермальных месторождений.
https://cyberleninka.ru/article/n/chislennoe-modelirovanie-geotermalnyh-protsessov-v-svyazi-s-otsenkoy-ekspluatatsionnyh-zapasov-geotermalnyh-mestorozhdeniy/viewer
Дата обращения: 09.01.2024
[5] В.А. Горбач – Проблемы утилизации отработанных геотермальных растворов
https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-utilizatsii-otrabotannyh-geotermalnyh-rastvorov
Дата обращения: 11.01.2024
[6] Бутузов В.А. – Российская геотермальная энергетика: анализ столетнего развития научных и инженерных концепций
https://cyberleninka.ru/article/n/rossiyskaya-geotermalnaya-energetika-analiz-stoletnego-razvitiya-nauchnyh-i-inzhenernyh-kontseptsiy
Дата обращения: 11.01.2024
[7] Гареев А.М., Фархутдинов А.М., Фархутдинов И.М., Черкасов С.В. –
Современное состояние и перспективы использования теплоэнергетических вод Российской Федерации (на примере Ханкальского месторождения)
https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennoe-sostoyanie-i-perspektivy-ispolzovaniya-teploenergeticheskih-vod-rossiyskoy-federatsii-na-primere-hankalskogo
Дата обращения: 11.01.2024
[8] Богуславский Э.И. Технико-экономическая оценка освоения тепловых ресурсов недр. Л.:ЛГУ, 1984
[9] Фархутдинов А.М., Исмагилов Р.А., Фархутдинов И.М., Черкасов С.В, М.Ш.Минцаев – Перспективы использования теплоэнергетических вод Чеченской Республики на базе опыта аналогичных работ во Франции (Парижский бассейн)
https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-teploenergeticheskih-vod-chechenskoy-respubliki-na-baze-opyta-analogichnyh-rabot-vo-frantsii-parizhskiy
Дата обращения: 11.01.2024
[10] Фархутдинов А.М - Геотермальные воды: экологические аспекты эксплуатации Ханкальского месторождения (предкавказская горная зона)
https://cyberleninka.ru/article/n/geotermalnye-vody-ekologicheskie-aspekty-ekspluatatsii-hankalskogo-mestorozhdeniya-predkavkazskaya-gornaya-zona
Дата обращения: 11.01.2024
[11] Фархутдинов А.М., Фархутдинов И.М., Исмагилов Р.А., Черкасов С.В Перспективы использования геотермальных вод в Предкавказской предгорной зоне (Ханкальское месторождение)
https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-geotermalnyh-vod-v-predkavkazskoy-predgornoy-zone-hankalskoe-mestorozhdenie
Дата обращения: 11.01.2024
[12]https://vsegei.ru/ru/public/sprav/geodictionary/article.php?ELEMENT_ID=90801
Дата обращения: 11.01.2024
[13] Алхасов А. Б. Возобновляемая энергетика. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. — 256 с.
[14] Лялько В.И., Митник М.М. Исследование процессов переноса тепла и вещества в земной коре. Киев: Наукова Думка, 1978
[15] Любимова Е.А., Люсова Л.Н. Фирсов Ф.В. Основы определения теплового потока из земных недр и результаты определений. – В кн. Геотермические исследования М., 1964, с.115-174