Miten geoterminen laitos toimii?

Geotermiset resurssit

Ymmärtäminen maalämpö alkaa ymmärtämällä lähdetämä energia - maan sisäinen lämpö. Maapallon lämpötila nousee syvyydessä, ja keskilämpötila nousee yli 4200 ° C: een.

Osa tästä lämmöstä on planeetan muodostumisen jäänne noin 4,5 miljardia vuotta sitten, ja osa muodostuu jatkuvasta rappeutumisesta radioaktiivinen isotooppeja. Lämpö siirtyy luonnollisesti kuumemmasta kylmempiin alueisiin, joten maapallon lämpö virtaa sisäpuolelta kohti pintaa.

Koska geologiset prosessit tunnetaan nimellä levyTektoniikka, maan kuori on hajotettu 12 valtavaksi levyksi, jotka liikkuvat toisistaan ​​tai työnnetään yhteen millimetrejä vuodessa. Kun kaksi levyä törmää, yksi levy voi työntyä toisen alapuolelle ja tuottaa poikkeuksellisia ilmiöitä, kuten valtamerikaivoja tai voimakkaita maanjäristyksiä. Suuri syvyys, juuri alaspäin menevän levyn yläpuolella, lämpötilat muuttuvat riittävän suuriksi sulamaan kiviä ja muodostamaan magmaa.

Koska magma on vähemmän tiheä kuin ympäröivät kivet, se liikkuu ylös maan kuoria kohti ja kuljettaa lämpöä alhaalta. Joskus magma nousee pintaan ohuella tai murtuneella kuorella lavana.

Useimmat magmat jäävät kuitenkin maan kuoren alleja lämmittää ympäröivät kivet ja maanalainen vesi. Osa tästä vedestä nousee aina pintaan läpi hiekkahiekkojen halkeamista maan päällä kuumina lähteinä tai geysereinä

Nämä säiliöt ovat geotermisen energian lähteitä, joita voidaan mahdollisesti hyödyntää sähköntuotannossa tai suorassa käytössä.

Resurssien tunnistaminen

Geologiset, hydrogeologiset, geofysikaaliset jageokemiallisia tekniikoita käytetään geotermisten resurssien tunnistamiseen ja kvantifiointiin. Geologiset ja hydrogeologiset tutkimukset sisältävät mahdollisten kuumien lähteiden tai muiden pinnan lämpöominaisuuksien kartoittamisen ja suotuisten geologisten rakenteiden tunnistamisen. Näiden tutkimusten avulla suositellaan, missä tuotannon kaivot voidaan porata suurimmalla todennäköisyydellä päästä geotermiseen resurssiin.

Geofysikaaliset tutkimukset toteutetaan kuvion 5 kuvaamiseksisyvien geologisten rakenteiden muoto, koko, syvyys ja muut tärkeät ominaisuudet käyttämällä seuraavia parametreja: lämpötila (lämpökartoitus), sähkönjohtavuus (sähkö- ja sähkömagneettiset menetelmät), elastisten aaltojen etenemisnopeus (seisminen tutkimus), tiheys (gravitaatiotutkimus) ja magneettinen herkkyys (magneettinen tutkimus).

Geokemialliset tutkimukset (mukaan lukien isotooppi)geokemia) ovat hyödyllisiä keinoja sen määrittämiseksi, onko geoterminen järjestelmä vesi tai höyryä hallitseva, arvioimaan syvyydessä odotettavissa olevaa vähimmäislämpötilaa, arvioitaessa vesihuollon homogeenisyyttä ja määrittelemällä veden uudelleenlähde.

Geoterminen tutkimus kattaa ainakin yhdeksän tavoitetta:

1. Geotermisten ilmiöiden tunnistaminen
2. Varmistetaan, että on olemassa hyödyllinen geoterminen tuotanto -kenttä
3. Arvio resurssin koosta
4. Geotermisen kentän luokittelu
5. Tuotantoalueiden sijainti
6. Geotermisen kentän kaivojen poistamien nesteiden lämpöpitoisuuden määrittäminen
7. Tietojen kokoaminen, jota varten tulevan seurannan tuloksia voidaan tarkastella
8. Ympäristön kannalta arkaluonteisten parametrien käyttökelpoisten arvojen arviointi
9. Kaikkien ominaisuuksien määrittäminen, jotka saattavat aiheuttaa ongelmia kenttäkehityksen aikana

Poraus

Kun mahdolliset geotermiset resurssit ovat olleettunnistettu, tutkiva poraus tehdään resurssin kvantifioimiseksi. Geotermisten nesteiden korkean lämpötilan ja syövyttävän luonteen sekä geotermisissä ympäristöissä olevien säiliökivien kovan ja hankaavan luonteen vuoksi geoterminen poraus on paljon vaikeampaa ja kalliimpaa kuin tavanomainen öljynporaus. Kukin geoterminen kaivos maksaa 1–4 miljoonaa dollaria poraukseen, ja ikäiset muut kentät voivat koostua 10–100 kuopasta.

Poraus voi olla 30–50% geotermisen hankkeen kokonaiskustannuksista.

Tyypillisesti geotermiset kaivot porataan syvyyteenmatalien ja keskilämpötilojen järjestelmien syvyys 200–1 500 metriä ja korkean lämpötilan järjestelmien syvyys 700–3000 metriä. Kaivoja voidaan porata pystysuoraan tai kulmaan. Kaivot porataan portaiden sarjoissa, jolloin jokainen porras on halkaisijaltaan pienempi kuin edellisessä vaiheessa ja kukin on kiinnitetty teräskuoreilla, jotka on kiinnitetty paikalleen ennen seuraavan vaiheen poraamista.

Kaivon lopulliset valmistusosat käyttävät tiivistämätöntä rei'itettyä vuorausta, jolloin geoterminen neste pääsee putkeen.

Tämän vaiheen tavoitteena on todistaahyödynnettävissä olevan resurssin olemassaolo ja rajata resurssin laajuus ja ominaisuudet. Tutkimusporausohjelma voi sisältää matalat lämpötila-gradienttikaivot, "ohutreiän" etsintäkaivot ja tuotantokokoiset etsintä- / tuotanto-kaivot.

Lämpötila-asteen poraus porataan usein 2–200 metrin syvyydestä, joiden halkaisijat ovat 50–150 mm.

Ohuet reiät ovat yleensä porattu200 - 3000 metrin syvyydessä, alareunan halkaisijat 100 - 220 mm. Kehityksen koko ja tavoite määrittelevät koekäyttöön tarkoitettujen kaivojen lukumäärän ja tyypin.