Условия формирования и прогноз эксплуатации Мутновского геотермального месторождения (Камчатка) по данным численного термогидродинамического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.07, кандидат геолого-минералогических наук Вереина, Ольга Борисовна

• Вереина, Ольга Борисовна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Вереина, Ольга Борисовна

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕПЛОВОЕ ПИТАНИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ И ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ОБЛАСТЯХ СОВРЕМЕННОГО ВУЛКАНИЗМА.

1.1. Освоение геотермальных ресурсов (состояние проблемы).

1.2. Источники тепла в гидротермальных системах.

1.3. Модели высокотемпературных гидротермальных систем.

1.3.1. Общие положения.

1.3.2. Вододоминирующие системы.

1.3.3. Пародоминирующие системы.

ГЛАВА 2. МУТНОВСКОЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ (ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ)

2.1. Гидротермальные ресурсы Камчатки.

2.2. Общая характеристика Мутновского месторождения.

2.2.1. Тектоническая позиция и геологическое строение.

2.2.2. Естественные теплопотери.

2.2.3. Гидрогеологические условия.

2.3. Концептуальная модель Мутновского гидротермального резервуара.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В МУТНОВСКОМ ГЕОТЕРМАЛЬНОМ РЕЗЕРВУАРЕ.

3.1. Численное моделирование тепломассопереноса с помощью программы TOUGH2.

3.2. Мутновское геотермальное месторождение: моделирование естественного состояния.

3.2.1. Новая численная термогидродинамическая модель (Вереина, 2003, 2004, 2005, 2007).,.

3.2.2. Численная термогидродинамическая модель (Кирюхин - Вереина, 2005 -2009).

3.3. Мутновское геотермальное месторождение: моделирование эксплуатации (Кирюхин — Вереина, 2005 - 2009).

3.3.1. Задание на модели динамики взаимодействия «резервуар -скважина».

3.3.2. Моделирование условий обеспечения теплоносителем Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Условия формирования и прогноз эксплуатации Мутновского геотермального месторождения (Камчатка) по данным численного термогидродинамического моделирования»

Внутреннее тепло Земли, так ярко проявляющееся в вулканической и гидротермальной деятельности, является не только движущей силой геологических процессов, но и источником экологически чистой энергии, которая находит разнообразное практическое применение. Одно из важнейших направлений освоения глубинного тепла - его использование для создания геотермальных электростанций (ГеоЭС), что особенно актуально в областях современного вулканизма. Для строительства ГеоЭС необходимо всестороннее углубленное изучение гидрогеотермальных резервуаров и создание их корректных математических моделей, которые позволяют оптимально организовать бурение для добычи природного теплоносителя и распределение нагрузки эксплуатационных скважин. Это предопределило актуальность исследований, составивших предмет данной диссертации и крайне важных для Курило-Камчатского региона России, обладающего значительными геотермальными ресурсами и в то же время находящегося в зависимости от импорта энергоносителей.

Цель работы:

Исследование высокотемпературной гидрогеотермальной системы (ГТС) как области циркуляции глубинного теплоносителя и источника энергии для многоцелевого практического использования, оценка источников и условий теплового и водного питания системы для оптимизации ее эксплуатации (на примере Мутновского месторождения).

Основные задачи исследования:

1. Исследование структуры теплового питания высокотемпературных гидротермальных систем.

2. Сравнительный анализ концептуальных гидрогеологических моделей Мутновского геотермального месторождения.

3. Изучение условий формирования и оценка гидрогеологических характеристик Мутновского геотермального месторождения на численной термогидродинамической модели (включающей Дачный, Верхне-Мутновский и Вулканный участки).

4. Анализ условий эксплуатации Дачного участка Мутновского геотермального месторождения на детализированной численной термогидродинамической модели, включающей продуктивную зону и массив вмещающих горных пород.

Методы исследований - численное моделирование геотермального резервуара осуществлялось с помощью программы TOUGH2 (National Lawrence Berkeley Laboratory, США) и препроцессора PetraSim, разработанных для моделирования тепломассопереноса в высокотемпературных гидротермальных резервуарах и прогноза их эксплуатации.

Фактическая основа исследований:

В основу моделирования положены материалы предварительной разведки на участке Дачный Мутновского месторождения парогидротерм для обоснования проекта строительства первой очереди ГеоЭС, а также опубликованные данные по эксплуатации Мутновского геотермального месторождения в период 1999-2005 гг. и результаты личных наблюдений автора во время полевых работ на Мутновском месторождении в 2004 г.

Научная новизна:

1. Впервые рассмотрено не только геотермальное месторождение, но и прилегающая область (Мутновский геотермальный район) в рамках единой численной модели. Построена трехмерная численная термогидродинамическая модель Мутновского геотермального района, включающая участки Дачный, Верхне-Мутновский и Вулканный. На модели обосновано положение зон восходящих потоков глубинного теплоносителя, выполнены оценки их расходов и теплосодержания в южной части месторождения.

2. Детализирована численная термогидродинамическая модель гидротермального резервуара участка Дачный Мутновского геотермального месторождения. Модель учитывает тепломассобмен между продуктивной зоной и вмещающим массивом горных пород.

3. Выполнено прогнозное численное моделирование эксплуатации продуктивной зоны «Основная» на участке Дачный для обеспечения теплоносителем Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт эл. в течение 15 лет, с оценкой различных схем реинжекции и анализом условий формирования эксплуатационных запасов.

Защищаемые положения:

1. Численное моделирование естественного состояния высокотемпературных гидротермальных резервуаров позволяет оценить параметры, их теплового и водного питания - энтальпию и расход восходящего потока глубинного теплоносителя. В связи с решением этой задачи нет необходимости в выяснении геометрии и состояния питающих магматических систем.

2. Обоснована региональная численная термогидродинамическая модель Мутновского геотермального района. С помощью TOUGH2-моделирования уточнено пространственное положение и параметры зон притока глубинного теплоносителя в южной части субмеридиональной Северо-Мутновской вулканотектонической зоны.

3. Обоснована численная термогидродинамическая модель высокотемпературного гидротермального резервуара Дачный Мутновского месторождения, учитывающая теплообмен продуктивной зоны с вмещающим массивом горных пород. С помощью ТОиОН2-моделирования установлен существенный приток инфильтрационных вод (60 кг/с) в резервуар в процессе его эксплуатации; обоснован возможный режим подключения дополнительных скважин для обеспечения теплоносителем Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт в течение 15-летней эксплуатации. Определено влияние реинжекции на параметры добычных скважин.

Практическая ценность работы:

Результаты прогнозного численного моделирования показывают возможность обеспечения в течение 15-ти лет Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт теплоносителем с центрального блока участка Дачный путем бурения дополнительных эксплуатационных скважин в юго-восточном секторе зоны «Основная» и повышения эффективности эксплуатации при различных схемах реинжекции и условии ликвидации притоков инфильт-рационных вод.

Реализация и внедрение результатов работы:

Тестирование численной термогидродинамической Т01ЮН2-модели участка Дачный Мутновского геотермального месторождения, включающей продуктивную зону «Основная» и массив вмещающих горных пород, осуществлялось в связи с реализацией хоз. договора ИВиС ДВО РАН с ОАО «Геотерм» №30.

Апробация работы:

Результаты исследований докладывались на Международном геотермальном семинаре «Тепло и свет из недр Земли», (г. Петропавловск-Камчатский, 9-15 августа 2004 г.); VII международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, апрель 2005 г.); Международном Геотермическом Конгрессе WGC-2005 (г. Анталия, Турция, 24-29 апреля 2005 г.); 30-м и 32-м Международных геотермальных семинарах (г. Стэн-форд, США, 2005, 2007).

Публикации — по теме диссертации автор имеет 9 публикаций.

Работа выполнена в 2004-2009 гг. в лаборатории тепломассопереноса Геологического института Российской Академии наук. Автор очень обязан В.И.Кононову и М.Д. Хуторскому за поддержку этого исследования и ценные советы и своему научному руководителю А.В. Кирюхину (ИВиС ДВО РАН) за постоянную помощь и консультации при его выполнении. Автор глубоко благодарен АО «Геотерм» и АО «Наука» за предоставление необходимых материалов. Он очень признателен Г. Бьорнссону и А. Хьартар-сону (UNU GTP, Исландия) за ценные рекомендации в процессе исследования, а также В.М. Сугробову (ИВиС ДВО РАН) за конструктивную критику рукописи.

Заключение диссертации по теме «Гидрогеология», Вереина, Ольга Борисовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема энергетической безопасности стала сегодня ключевой в экономическом развитии практически всех стран мира. Путь ее решения -оптимизация потребления энергии и максимальное использование всех ее источников. Одним из таких практически неисчерпаемых и экологически чистых источников энергии являются геотермальные ресурсы, которые уже сейчас эффективно используются более чем в 60 странах мира. Геотермальные ресурсы подразделяются на гидротермальные (тепло, аккумулированное в подземных водах) и петротермальные (тепло, заключенное в «сухих» горных породах). Самые мощные, многодебитные и высокотемпературные гидротермальные системы распространены в зонах активного вулканизма.

В России высокотемпературные гидротермальные системы встречаются только в Курило-Камчатском регионе. По оценке В.М. Сугробова [Sugrobov, 1995; Сугробов и др., 2004, 2005], все гидротермы Камчатки выносят в атмосферу около 2314 МВтт тепловой энергии, из которых эффект разгрузки высокотемпературных гидротермальных систем составляет 1782 Мвтт (77%). На базе одной из них - Паужетской, разведка которой началась еще в 1957 г., с 1967 г. функционирует ГеоЭС установленной мощностью 11 МВт. Разведочное бурение проводилось на Больше-Банной и Нижне-Кошелевской системах. Северо-Мутновская гидротермальная система отличается наибольшим естественным выносом тепла - 675 Мвтт [Sugrobov, 1995; Сугробов и др., 2004, 2005]. Вместе с активным Мутновским вулканом она входит в Мутновский геотермальный район и включает Мутновское геотермального месторождение, разведанное бурением и частично уже освоенное двумя ГеоЭС: Мутновской с установленной мощностью 50 МВт и Верхне-Мутновской (12 МВт).

Термогидродинамическое моделирование Мутновского месторождения являлось предметом данного исследования. Ему предшествовала разработка концептуальной гидрогеологической модели месторождения - его качественного описания, которое характеризует морфологию резервуара, его тепловое питание, зоны питания, транзита и разгрузки флюида и его фазовое состояние. Предложенная концептуальная модель синтезирует результаты разносторонних геологических, геофизических, и гидрогеологических исследований, в которых участвовали Е.А. Вакин, Ю.А. Краевой, Г.Ф. Пилипенко, Г.М., Н.П. и С.Г. Асауловы, В.М. Сугробов, Ю.А. Таран, А.В. Кирюхин, С.В. Остапенко и др.

Численное термогидродинамическое моделирование используется в данной работе в качестве критерия проверки правильности представлений о процессах, протекающих в гидротермальной системе. Основные результаты, проведенного автором лично [Vereina, 2003, 2004, 2005, 2007] и в соавторстве [Kiryukhin, Vereina, 2005; Kiryukhin, Asaulova, Polyakov, Vereina (в печати)] термогидродинамического моделирования Мутновской высокотемпературной гидротермальной системы и ее эксплуатируемых участков заключаются в следующем.

1. Численное моделирование естественного состояния высокотемпературной гидротермальной системы позволило оценить параметры ее теплового и водного питания - расход восходящего потока глубинного теплоносителя и его энтальпию. При этом нет необходимости в детальном выяснении геометрии и состояния питающих магматических систем, что в большинстве случаев представляет собой неразрешимую задачу.

2. На участках Мутновского геотермального месторождения Дачный и Верхне-Мутновский выявлены зоны притока глубинного теплоносителя с температурой выше 300 °С. Согласно распределению температуры и давления в Мутновском резервуаре, основной приток флюида идет с юга вдоль субмеридиональной Северо-Мутновской вулкано-тектонической зоны, а сток - вдоль зоны северо-восточного простирания.

3. Детализирована численная термогидродинамическая модель резервуара на участке Дачный. Модель описывает вскрытую скважинами продуктивную зону с учетом тепломассобмена между продуктивной зоной и вмещающим ее массивом. Результаты многовариантного моделирования эксплуатации позволяют уточнить условия ввода дополнительных скважин для обеспечения теплоносителем Мутновской ГеоЭС 50 МВт эл. на участке Дачный в течение 15 лет эксплуатации. На модели показано:

• реинжекция на Северном полигоне (150 кг/с, 700 кДж/кг) не оказывает существенного влияния на характеристики добычных скважин;

• эффект реинжекции на Южном полигоне (150 кг/с, 700 кДж/кг) неоднозначен - глубокие скважины повышают производительность, неглубокие скважины пароконденсатной зоны выходят из эксплуатации;

• эксплуатация месторождения синхронизирована с притоком в гидротермальный резервуар сверху инфильтрационных вод метеорного происхождения с расходом около 60 кг/с.

В ходе дальнейших исследований предполагается выяснить, возможен ли рост мощности теплового питания месторождения при его эксплуатации, в частности, за счет энергетического потенциала Мутновского вулкана. Опыт термогидродинамического моделирования, суммированный в работе, можно применить к анализу материалов изучения, разведки и эксплуатации высокотемпературных Паужетской и Нижне-Кошелевской гидротермальных систем на Камчатке, что позволит оптимизировать их дальнейшее освоение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Вереина, Ольга Борисовна, 2010 год

1. Аверьев В.В. (1964): О соотношении между гидротермальной и вулканической деятельностью // Проблемы вулканизма (М-лы ко 2-му Всесоюзн. вулканол. совещанию, 3-17 сентября 1964 г.), Петропавловск-Камч.: Дальневост. книжн. изд-во. С. 251-257.

2. Аверьев В.В. (1966): Гидротермальный процесс в вулканических областях и его связь с вулканической деятельностью // Современный вулканизм (Труды 2-го Всесоюзн. вулканол. совещания, 3-17 сентября 1964 г., т.2), М.: Наука. С. 118-128.

3. Апрелков С.Е., Ольшанская О.Н. (1989): Тектоническое районирование Центральной и Южной Камчатки по геологическим и геофизическим данным // Тихоокеанская геология, 1960, №1. С. 53-66.

4. Белоусов В.И., Сугробов В.М. (1976): Геологическая и гидрогеотермическая обстановка геотермальных районов и гидротермальных систем Камчатки // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки, Владивосток: ДДВНЦ АН СССР. С. 522.

5. Богуславский Э.И., Вайнблат А.Б., Дядькин Ю.Д., Смыслов А.А., Певзнер JI.A., Самхан И.И., Хахаев Б.Н. (1996): Ресурсы геотермального теплоснабжения // Разведка и охрана недр, 1996, № 7. С. 32-37.

6. Вакин Е.А. (1968): Гидрогеология современных вулканических структур и гидротермальные системы юго-востока Камчатки // Автореф-т канд. дисс., ГИН АН СССР, 28 с.

7. Вакин Е.А., Кирсанов И.Т., Кирсанова Т.П. (1976): Термальные поля и горячие источники Мутновского вулканического района // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки, Владивосток: ДДВНЦ АН СССР. С. 85-114.

8. Вакин Е.А., Кирсанов И.Т., Пронин А.А. (1966): Активная воронка Мутновского вулкана II Бюлл. вулканол. ст., 1966, №40. С.23-25.

9. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф. (1979): Мутновский геотермальный район на Камчатке // Изучение и использование геотермальных ресурсов в вулканических областях, М.: Наука. С. 36-46.

10. Вакин Е.А., Пилипенко Г.Ф., Сугробов В.М. (1986): Общая характеристика Мутновского месторождения и прогнозная оценка ресурсов // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм (отв. ред. В.М. Сугробов), М.: Наука. С. 6-40.

11. Вакин Е.А., Поляк Б.Г., Сугробов В.М. (1971): Основные проблемы геотермии вулканических областей // Вулканизм и глубины Земли. М.: Наука. С. 197-201.

12. Вереина О.Б. (2007): Термогидродинамическое моделирование естественного состояния Мутновского геотермального резервуара (Камчатка) // Литология и полезные ископаемые, 2007, №6. С.583-593.

13. Волынец О.Н., Ермаков В.А., Кирсанов И.Т., Дубик Ю.М. (1976): Петрохимические типы четвертичных базальтов Камчатки и их геологическое положение // Бюлл вул-канол. ст., 1976,№52.С. 115-126.

14. Выморков Б.М., Путник Н.П. (1960): Геотермические ресурсы и их энергетическое использование. М.: Госэнергноиздат, 168 с.

15. Геология СССР, т. XXXI: Камчатка, Курильские и Командорские острова. Ч. I (геологическое описание). М.: Наука, 1964, 734 с.

16. Дрознин В.А., Дубровская И.К. (1986): Инфрарасная аэрофотосъемка, методика и результаты // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм (отв. ред. В.М. Сугробов), М.: Наука. С. 63-77.

17. Дддькин Ю.Д. (1990): Геотермальная энергия И Природа, 1990, № 11. С. 27-28.

18. Дядькин Ю.Д., Парийский Ю.М. (1977): Извлечение и использование тепла Земли. JL: Изд-во ЛГИ, 1977, 175 с.

19. Зеленский М.Е., Овсянников А.А., Гавриленко М.М., Сенюков С.Л. (2002): Извержение вулкана Мутновский (Камчатка) 17 марта 2000 г. // Вулканология и сейсмология, 2002, № 6. С. 25-28.

20. Иванов В.В. (1961): Основные генетические типы термальных вод и их распространение в СССР // Проблемы геотермии и практического использования тепла Земли, т. 2. М.: Изд-во АН СССР. С. 21-32.

21. Иванов В.В. (1977): Генетическая классификация минерализованных вод земной коры // Вопросы гидрогеологии минеральных вод (Труды ЦНИИКиФ, т. 34). М., 1977. С. 3-58.

22. Ильин В.А. (1977): Исследование энергетического баланса современных геотермальных систем. М.: Наука, 1977, 105 с.

23. Кейльгак К. (1935): Подземные воды. М.: ОНТИ, 1935, 499 с.

24. Кирюхин А.В. (1984): Теплогидродинамическая модель: гидротермальная система -неглубоко залегающий магматический очаг // Вулканология и сейсмология, № 3, 1984. С. 25-34.

25. Кирюхин А.В. (1993): Моделирование естественного состояния и эксплуатации высокотемпературного гидротермального резервуара Дачный Мутновского геотермального месторождения // Вулканология и сейсмология, 1993, №3. С.3-23.

26. Кирюхин А.В. (2002): Моделирование эксплуатации геотермальных месторождений. Владивосток: Дальнаука, 216 с.

27. Кирюхин А.В. Блукке П.П. Демченко А.А. Первеев С.Л. Гусев Д.Н. (1991): Реконструкция трехмерных температурных полей в геотермальных резервуарах на основе сплайн-аппроксимации формулы Грина // Вулканология и сейсмология, 1991, №3. С.37-48

28. Кирюхин А.В., Делемень И.Ф., Гусев Д.Н. (1991): Высокотемпературные гидротермальные резервуары. М.: Наука, 160 с.

29. Кирюхин А.В., Москалев Л.К. (2005): Оценка влияния реинжекции на эксплуатацию Мутновского геотермального месторождения (Дачный участок) // Проблемы водных ресурсов, геотермии и геоэкологии, т.1, Минск, 2005. С.309-323.

30. Кирюхин А.В., Сугробов В.М. (1987): Модели тсплопереноса в гидротермальных системах Камчатки. М.: Наука, 152 с.

31. Кононов В.И. (1965): Влияние искусственных и естественных очагов тепла на формирование химического состава подземных вод. М.: Наука, 1965, 147 с.

32. Кононов В.И. (1978): Гидрогеология Исландии // Изв. АН СССР, сер. геол., 1978, №4. С. 128-143. '

33. Кононов В.И. (1983): Геохимия термальных вод областей современного вулканизма // Труды ГИН АН СССР, вып. 379, М.: Наука, 215 с.

34. Кононов В.И. (2002): Геотермальные ресурсы России и их использование // Литология и полезные ископаемые, 2002, № 2. С.115-125.

35. Кононов В.И., Сугробов В.М. (1997): Геотермальные ресурсы Камчатки, использование и перспективы развития // Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: изд-во РУДН, 1997. С. 11-16.

36. Краевой Ю.А., Охапкин В.Г., Сережников А.И. (1976): Результаты гидрогеологических и гидрохимических исследований Больше-Банной и Карымчинской гидротермальных систем // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки, Владивосток. С. 179-211.

37. Лебедев М.М., Апрелков С.Е., Ежов Б.В. и др. (1979): Системы островных дуг Коряк-ско-Камчатской складчатости // Вулканология и сейсмология, 1979, № 5. С. 30-36.

38. Леонов В.Л., (1986): Методика и результаты крупномасштабного геокартирования // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм (отв. ред. В.М. Сугробов). М.: Наука. С. 41-62.

39. Мальцева К.И., Асаулова Н.П., Козлов А.Е., и др. (2001): Проект опытно- промышленной разработки Дачного участка Мутновского месторождения парогидротерм. АО Геотерм АО Аква, Елизово, Камчатская обл.

40. Манухин Ю.Ф., Ворожейкина J1.A. (1976): Гидрогеология Паратунской системы и условия ее формирования // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки, Владивосток. С. 179-211.

41. Мелекесцев И.В., Брайцева O.K., Пономарева В.В. (1987): Динамика активности вулканов Мутновский и Горелый в голоцене и вулканическая опасность для прилегающих районов // Вулканология и сейсмология, 1987, № 3. С. 3-18.

42. Муравьев А.В., Поляк Б.Г., Турков В.П., Козловцева С.В. (1983): Повторная оценка тепловой мощности фумарольной деятельности вулкана Мутновского (Камчатка) // Вулканология и сейсмологгы, 1983, № 5. С. 51-63.

43. Овчинников A.M. (1947): Минеральные воды. М.: Госгеолиздат, 242 с.

44. Пашкевич Р.И. (2009): Научно-техническое обоснование рациональных параметров те-плопереноса и фильтрации двухфазного теплоносителя при освоении геотермальных месторождений Камчатки // Автореф-т докт. дисс Хабаровск, Ин-т горного дела ДВО РАН, 39 с.

45. Пашкевич Р.И., Чернев И.И., Шадрин А.В. (2009): Термогидродинамическое моделирование Мутновского геотермального месторождения // Разведка и охрана недр, 2009, №7. С. 37-43.

46. Поляк Б.Г. (1965): Тепловая мощность межпароксизмальной стадии активности Мутновского вулкана II Доклады АН СССР, т. 162, № 3. С.643-646.

47. Поляк Б.Г., Мелекесцев И.В., Кирсанова Т.П. (2004): Энергетический режим вулкана Мутновского (Камчатка) И Тезисы Международного геотермального семинара МГС-2004 (IGW-2004) «Тепло и свет из недр Земли», Петропавловск-Камчатский, 9-15 августа 2004 г.

48. Поляк Б.Г., Безух Б.А., Кафтан В.И. и др. (1985): Опыт наземной ИК-съемки для оценки температуры и теплоизлучения термальных полей вулкана Мутновского (Камчатка) // Вулканология и сейсмология, 1985, № 3. С. 54-63.

49. Поляк Б.Г., Кононов В.И., Гавлина Г.Б. (1984): Взаимосвязь современной геотермальной и тектонической активности территории СССР // Современная тектоническая активность территории СССР, М: Наука, 1984. С. 66-73.

50. Поляк Б.Г., Прасолов Э.М., Буачидзе Г.И. и др. (1979): Изотопный состав Не и Аг в термальных флюидах Альпийско-Апеннинского региона и его связь с вулканизмом II Доклады АН СССР, 1979, т.247. С.1220-1225.

51. Поляк Б.Г., Смирнов Я.Б. (1966): Тепловой поток на континентах II Доклады АН СССР, 168, № 1.С. 170-172.

52. Поляк Б.Г., Смирнов Я.Б. (1968): Связь глубинного теплового потока с тектоническим строением континентов II Геотектоника, № 4. С. 3-19.

53. Святловский А.Е. (1967): Очерк истории четвертичного вулканизма и тектоники Камчатки. М., Наука, 1967.

54. Смирнов Я.Б. (1980): Тепловое поле территории СССР. М., ГУГК СМ СССР, 150 с.

55. Смирнов Я.Б., Сугробов В.М., Яновский Ф.А. (1991): Тепловой поток на Камчатке // Вулканология и сейсмология, 1991, №2. С.41-65.

56. Сугробов В.М. (1970): Современные гидротермальные системы // Тепловой режим недр СССР. Труды, вып. 218. М.: Наука. С. 181-198.

57. Сугробов В.М. (1982): Геотермальные ресурсы Курило-Камчатского региона // Энергетические ресурсы Тихоокеанского региона (ред. А.А. Геодекян и В.В. Иванов), М.: Наука, 1982. С. 93-107.

58. Сугробов В.М., Кононов В.И., Вереина О.Б. (2004): Перспективы использования геотермальных ресурсов Камчатки // Тр. Международного Геотермального Семинара 2004, Петропавловск-Камчатский, Россия, 9-15 августа 2004.

59. Сугробов В.М., Кононов В.И., Вереина О.Б. (2005): Перспективы использования геотермальных ресурсов Камчатки // Энергосбережение, 2005, № 2. С. 98-102. № 3. С. 7678.

60. Сугробов В.М., Яновский. Ф.А. (1986): Измерение теплового потока в субповерхностных условиях // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм (отв. ред. В.М. Сугробов), М., Наука. С. 126-139.

61. Тепловой режим недр СССР (1970): Труды Геологического института АН СССР, вып. 218., М: Наука, 224 с.

62. Таран Ю.А., Пилипенко В.П., Рожков A.M. (1986): Геохимия гидротермальных растворов и газов Мутновской гидротермальной системы // Геотермические и геохимические исследования высокотемпературных гидротерм (отв. ред. В.М. Сугробов), М., Наука. С. 140-188.

63. Трухин Ю.П., Петрова В.В. (1977): Некоторые закономерности современного гидротермального процесса. М. Наука, 178 с.

64. Шпак А.А., Боревский Л.В., Остапенко С.В., Отман Н.С. (1989): Парогидротермы: проблемы изучения и промышленного освоения // Советская геология, 1989, № 11. С. 111-116.

65. Эллис А. (1965): Химия некоторых исследованных гидротермальных систем // Геохимия современных поствулканических процессов, М.: Мир, 1965. С. 272-298.

66. Эрлих Э.Н. (1973): Современная структура и четвертичный вулканизм западной части Тихоокеанского кольца. Новосибирск, Наука.

67. Arason, Т., Bjornsson, G., Axelsson, G., Bjarnason, J.O., and Helgason, P. (2003): The Geo-thermal reservoir Engineering software package Icebox, User's manual: Orkustofnun, Draft report prepared for the UNU, G.T.P., Iceland, 2003.

68. Assaulov, S.G. (1994): A conceptual model and reservoir assessment for the Mutnovsky geo-thermal field, Kamchatka, Russia. Report 1 И Geothermal Training in Iceland 1994. UNU G.T.P., Iceland. Pp. 1-30.

69. Assaulov, S.G., and Assaulova, N.P. (2000): Mutnovsky geothermal field DATABASE // Drilling and reservoir development. Mutnovsky Independent Power Project, internal documentation.

70. Axelsson, G. (2003): Basics of Reservoir Physics. UNU-GTP (Reykjavik, Iceland), unpubl. lecture notes.

71. Bertani, R. (2005): World Geothermal Generation 2001-2005: State of the Art // Proceed. World Geothermal Congress 2005 (Antalya, Turkey, 24-29 April 2005).

72. Bjornsson, A., Saemundsson, K., Einarsson, P. et al. (1977): Current rifting episode in North Iceland // Nature, 1977, vol. 266. Pp. 318-323.

73. Bjornsson, G. (2003): Numerical modelling I and II with special emphasis on the TOUGH code. UNU G.T.P., Iceland, unpubl. lecture notes.

74. Bodvarsson, G. (1961): Physical characteristics of natural heat resource in Iceland // UN Conf. on New Sources of Energy, Rome, 1961. Pp. 1-19.

75. Bodvarsson, G.S., and Witherspoon, P. A. (1989): Geothermal Reservoir Engineering Part 1 I I Geotherm. Sci. & Tech., vol.2, no.l. Pp. 1-68.

76. D'Amore, F., and Truesdell, A.H. (1979): Models for steam chemistry at Larderello and the Geysers // Stanford 5. Pp. 283-297.

77. Einarsson, T. (1942): The nature of the springs of Iceland // Rit. Visind Isl. 1942. N 26. P. 192.

78. Fridleifsson, I.B. (2005): Geothermal Energy amongst the World's Energy Sources // Proceed. World Geothermal Congress 2005 (Antalya, Turkey, 24-29 April 2005).

79. Haukwa, C. (1998): AMESH, a mesh creating program for the integral finite difference method: A User's Manual. Lawrence Berkeley National Laboratory, report LBNL-45284, 53 pp.

80. James, R. (1968): Wairakei and Larderello: Geothermal power systems compared // N.Z.J. Sci. Technol., no.ll, 1968. Pp. 706-719.

81. Kiryukhin, A. V. (1992): Progress Report on Modeling Studies of the Mutnovsky Geothermal Field, Kamchatka, Russia//LBL-32729. 1992.21 pp.

82. Kiryukhin, A.V. (1993): High-temperature fluid flows in the Dachny field of the Mutnovsky hydrothermal system, Russia// Geothermics, vol.22, no.l, 1993. Pp.49-64.

83. Kiryukhin, A.V. (1996): Modelling Studies: Dachny Geothermal Reservoir, Kamchatka, Russia // Geothermics, vol.26, no.l, 1996. Pp.63-90.

84. Kiryukhin, A.V. (2003): Modeling of the Exploitation of the Mutnovsky Geothermal Field in Relation to 50 MWe PP steam supply // Int. Geothermal Workshop "Energy without Smoke", Sochi, Russia, 6-10 October 2003. Pp. 91.

85. Kiryukhin, A.V. (2005): Modelling of the Dachny Site Mutnovsky Geothermal Field (Kamchatka, Russia) in Connection with the Problem of Steam Supply for 50 MWe Power Plant // Proceed. World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005.

86. Kiryukhin, A.V., Asaulova, N.P., and Finsterle, S. (2008): Inverse Modeling and Forecasting for the Exploitation of the Pauzhetsky Geothermal Field, Kamchatka, Russia // Geo-thermics, 2008, Volume 37, Issue 5. Pp. 540-562.

87. Muffler, L.J.P. (Ed.). (1979): Assessment of Geothermal Reseurces of the United States, 1978 // Geol. Surv. Circ., 1979, v. 790, 163 pp.

88. Muffler, L.J.P. and Cataldi, R. (1978): Methods for regional assessment of geothermal resources // Geothermics, vol.7. Pp.53-89.

89. Pruess, K., Oldenburg, C., and Moridis, G. (1999): TOUGH2, user's guide version 2.0. Lawrence Berkeley National Laboratory, 197 pp.

90. Pruess, K. (2002): Mathematical modeling of fluid flow and heat transfer in geothermal systems an introduction in five lectures. UNU G.T.P., Iceland, 84 pp.

91. Sclater, J., Francheteau, J. (1970): The implication of terrestrial heat flow observations on current tectonics and geochemical models of the crust and upper mantle of the earth // Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 20, no. 5. Pp. 509-542.

92. Stefansson, V. (1981): The Krafla geothermal field, Northeast Iceland // Geothermal Systems: Principles and Case Histories (L. Rybach and L.J.P. Muffler, eds). N.Y.: Pergamon Press. Pp. 271-294.

93. Stefansson, V. (1998): Estimate of the world geothermal potential // Geothermal Training in Iceland 20th Anniversary Workshop, UNU G.T.P, Reykjavik, 1998. Pp. 111-120.

94. Stefansson, V. (2005): World Geothermal Assessment // Proceed. World Geothermal Congress 2005 (Antalya, Turkey, 24-29 April 2005).

95. Steingrimsson, В. (2003): Geothermal Reservoir Engineering. UNU-GTP (Reykjavik, Iceland), unpubl. lecture notes.

96. Sugrobov, V.M. (1995): Utilization of geothermal resources of Kamchatka, prognostic and future development//Proceed. World Geothermal Congress 1995 (Florence, Italy, 18-31 May 1995), vol. 3. Pp. 1549-1554.

97. Survey of Energy Resources. (1980): Proceed. 11th World Energy Conf., Munich, 103 pp.

98. Thomas, R.P., Chapman, R.H., Dykstra, H. (1981): A reservoir assessment of the Geysers geothermal field. Sacramento, 1981, 60 pp.

99. Vereina, O.B. (2003): Natural state modeling of the Mutnovsky geothermal field, Kamchatka, Russia. Report 21 // Geothermal training in Iceland 2003. UNU G.T.P., Iceland. Pp. 505526.

100. Vereina, O.B. (2005): Numerical modelling of the natural state of the Mutnovsky geothermal reservoir (Kamchatka, Russia) // Proceed. World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005.

101. White, D. E. (1957): Thermal waters of volcanic origin // Bull. Geol. Soc. ofAmer., 1957, vol. 68, no. 12. Pp.1637-1657.

102. White, D. E. (1967): Some principles of geyser activity, mainly from Steamboat Springs, Nevada IIAmer. J. Sci., 1967, vol. 265, no. 8. Pp. 641-684.

103. White, D.E., Muffler L.J., and Truesdell A.H. (1971): Vapor-dominated hydrothermal systems compared with hot-water systems //Econ. Geol., 1971, no. 66 (1). Pp. 75-97.

104. Wooding, R.A. (1978): Large-scale geothermal field parameters and convection theory // N.Z.J.Sci. 21. Pp. 219-228.1. ПЕРЕЧЕНЬ РИСУНКОВ

105. Рис. 1.1. Распределение высокотемпературных гидротермальных систем на земномшаре (по Muffler, 1975 Кирюхин и др., 1991.19

106. Рис. 1.2. Схема процессов, происходящих в геотермальной системе в процессеэксплуатации (по Bodvarsson, Witherspoon. 1989; Steingrimsson, 2003.). .23

107. Рис. 1.3. Простая модель двухфазной системы (по Steingrimsson, 2003.).26

108. Рис. 1.4. Модель циркуляции флюида в вододоминирующей гидротермальной системе в естественном состоянии (по White, 1967.).26

109. Рис. 1.5. Концептуальные модели ГТС Серро-Прието, Мексика а) по (С. Меркадо, 1968 Lipman, 1980.), б) по (С. Меркадо, 1976 [Lipman, 1982]), по А.В. Кирюхину, В.М. Сугробову [1987].27

110. Рис. 1.6. Концептуальные модели ГТС Крафла, Исландия (по Stefansson, 1981., А.В.

111. Кирюхину, В.М. Сугробову 1987.).28

112. Рис. 1.7. Концептуальные модели гидротермальных систем: а) Паратунской (по

113. Манухин, Ворожейкина, 1976.), б) Болыпе-Банной-Карымчинской (по Краевой и др., 1976]).29

114. Рис. 1.8. Концептуальная модель циркуляции флюида в пародоминирующем резервуаре в естественном состоянии (по White et al., 1971.).30

115. Рис. 1.9. Концептуальная модель естественного состояния пародоминирующегорезервуара (по D'Amore and Truesdell, 1979.).31

116. Рис. 1.10. Концептуальная модель ГТС Гейзеры, США (по Thomas et al., 1981., А.В.

117. Кирюхину, В.М. Сугробову, 1987.).32

118. Рис 2.1. Геотермальные провинции и термопроявления Камчатки (по Сугробов и др., 2004,2005.).38

119. Рис. 2.2. Вулкан Мутновский, вид с СЗ (фото И.Т. Кирсанова, 1960).42

120. Рис. 2.3. Схема поверхности мелового фундамента (по Федотов и др., 2001 .).44

121. Рис. 2.4. Схема геологического строения и термопроявлений Мутновскогогеотермального района (по Вакин и др., 1986.).45

122. Рис. 2.5. Схематическая геологическая карта участка Дачный Мутновскогоместорождения (по Леонов, 1986.).48

123. Рис. 2.6. Стратиграфическая колонка отложений, вскрытых на Дачном участке

124. Мутновского геотермального месторождения (по Леонов, 1986.).50

125. Рис. 2.7. Геологические разрезы участка Дачный Мутновского месторождения (по1. Леонов, 1986.).53

126. Рис. 2.8. Диаграмма трещиниоватости, развитой на Дачном участке Мутновскогоместорождения (по Леонов, 1986.).54

127. Рис. 2.9. Мутновское геотермальное месторождение: положение месторожденияотносительно активных вулканов и основных разломных зон (по Вакин и др., 1986; Федотов и др., 2001.).56

128. Рис. 2.10. Схема распределения субповерхностного теплового потока по даннымбурения зондировочных скважин (по Сугробов, Яновский, 1986.).60

129. Рис. 2.11. Мутновское геотермальное месторождение: расположение скважин иосновных участков в изученной области месторождения (по Мальцева и др., 2001.).66

130. Рис. 2.12. Геолого-гидрогеологическая карта Мутновского месторожденияпарогидротерм (по Мальцева и др., 2001.).67

131. Рис. 2.13. Гидрогеологический разрез по линии скважин №020 №030 (по Мальцева и др., 2001.).68

132. Рис. 2.14. Гидротермальная и магматическая активность и распределение температуры в Мутновской гидротермальной системе в плане и в разрезе (по Кирюхин, Сугробов, 1987.).70

133. Рис. 2.15. Распределение температур в пределах участка Дачный Мутновскогогеотермального месторождения в плане (на абс. отм. -400, -800, -1200), в меридиональном и широтном разрезах (по Кирюхин и др., 1991.).71

134. Рис. 2.16. Концептуальная модель Мутновской геотермальной системы (по С.Г.1. Асаулову 1994.).72

135. Рис. 2.17. Концептуальная модель Мутновской геотермальной системы (по С.А.1. Федотову и др. 2001.).72

136. Рис. 2.18. Распределение температуры (оС) в Мутновском резервуаре показаноизолиниями Vereina, 2003, 2004, 2005, 2007.: а) на абс. отм. -250 м; б) вдоль разломной зоны СВ простирания.74

137. Рис. 2.19. Распределение давления (бар) в Мутновском резервуаре показаноизолиниями Vereina, 2003, 2004, 2005, 2007.: а) на абс. отм. -250 м; б) вдоль разломной зоны СВ простирания.75

138. Рис.3.1. Дискретизация пространства при численном моделировании (по Pruess, 2002.) .79

139. Рис.3.2. Расчетная термогидродинамическая модель Мутновской системы по

140. Кирюхин, Сугробов, 1987.81

141. Рис.3.3. Мутновское геотермальное месторождениев контурах модели Kiryukhin, 1996;1. Кирюхин, 2002.82

142. Рис. 3.4. Геометрия 3-D (трехмерной ) вычислительной сетки . показывающаяразличные слой модели Kiryukhin, 1996; Кирюхин, 2002.83

143. Рис. 3.5. Вычислительная сетка для моделирования естественного состояния: а)вычислительная сетка по отношению к геометрии исследуемой области;б) зонирование слоя В (абс. отм. -250 м) на домены с различной проницаемостью.85

144. Рис. 3.6. Результаты Т01ГСН2-моделирования: оценка распределения температуры (°С) и давления (бар) в слое В (-250 м абс. отм.). Вариант V-1.89

145. Рис. 3.7. Результаты TOUGH2-моделирования: оценка распределения температуры (оС) и давления (бар) в слое В (-250 м абс. отм.). Вариант V-2.90

146. Рис. 3.8. Результаты Т01ЮН2-моделирования: оценка распределения температуры (оС) и давления (бар) в слое В (-250 м абс. отм.). Вариант V-3.90

147. Рис. 3.9. Блок-схема Северо-Мутновской вулкано-тектонической зоны с вырезом вплоскости продуктивной зоны «Основная» (по Кирюхин и др., 2005.).93

148. Рис. 3.10. Геометрия 3-D численной модели продуктивной зоны «Основная» участка Дачный Мутновского геотермального месторождения Kiryukhin, Vereina, 2005.95

149. Рис. 3.13. Данные по суммарному расходу пара, отсепарированной воды и давлениюсепарата на Мутновской ГеоЭС (данные ОАО «Геотерм» 2004).101

150. Рис. 3.14. Прогноз суммарной паропроизводительности группы скважин (016, 26, Е4, 029W, Е5) при заданном устьевом давлении и давления в резервуаре (элемент A3) по результатам моделирования (вариант ЕХЗ).104

151. Рис. 3.16. Прогнозное моделирование суммарной и индивидуальнойпаропроизводительности скважин (группы существующих 016, 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант ЕХЗА).110

152. Рис. 3.17. Прогнозное моделирование суммарной производительности пара и пароводяной смеси (существующих 016. 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант ЕХЗА).110

153. Рис. 3.18. Прогнозное моделирование суммарной и индивидуальнойпаропроизводительности скважин (группы существующих 016, 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант ЕХЗС).111

154. Рис. 3.19. Прогнозное моделирование суммарной производительности пара и пароводяной смеси (существующих 016, 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант ЕХЗС).111

155. Рис. 3.20. Прогнозное моделирование суммарной и индивидуальнойпаропроизводительности скважин (группы существующих 016, 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант EX3F).112

156. Рис. 3.21. Прогнозное моделирование суммарной производительности пара и пароводяной смеси (существующих 016, 26, Е4, 029W, Е5 и дополнительных F-скважин) на участке Дачный Мутновского геотермального месторождения (вариант EX3F).1121. ПЕРЕЧЕНЬ ТАБЛИЦ