Значение петротермальной энергии в современном мире

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗНАЧЕНИЕ ПЕТРОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ

Габдрахманова К.Ф.,

Шамсутдинова Г.Ф.

На сегодняшний день население планеты сильно растёт, уровень жизни людей, следовательно, увеличивается и потребность в энергетических ресурсах. Основное количество энергии мы получаем из традиционных ресурсов, таких как газ, нефть и уголь и во многих странах уже начали активно использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Несомненно, что помимо добычи минеральных природных ресурсов становится необходимым и актуальным развитие отрасли альтернативной энергетики на основе ВИЭ. Одним из перспективных направлений в этой области является петротермальная энергия, так как ее запасы имеются практически по всей планете и они постоянны и удобны для использования в отличие от солнечной и ветровой энергии, которые отличаются прерывистым характером поступления.

Как и в любой отрасли промышленности, главной целью нефтегазодобывающих предприятий является выполнение рабочих планов по производству продукции и получение выгоды. Для увеличения энергетической эффективности, экономии ресурсов и экологические мероприятия у организаций, как правило, не хватает времени и материальных ресурсов. Следствием этого является увеличение количества масштабных экологических задач, поднимающихся уже не только перед самими нефтегазодобывающими компаниями, но и перед каждой страной и обществом в целом. На наш взгляд, таковыми, т.е. глобальными, сейчас как раз и являются проблемы энергосбережения и охраны окружающей среды. Особенно важными эти вопросы являются для месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, когда себестоимость добычи нефти становится высокой и накопленные неэксплуатируемые технические объекты, например, скважины, а также экологический ущерб и опасные отходы, требуют огромных затрат. Соответственно, решить такие глобальные задачи можно только сообща, объединяя усилия бизнеса (НГДП), государства и науки (научно-технических центров, научно-исследовательских институтов и вузов). Предлагаемый нами способ решения энергоснабжения удаленных нефтедобывающих объектов возможно реализовать именно при таком взаимовыгодном сотрудничестве, при котором все стороны найдут взаимопонимание, и вместе придут к положительному результату.

Анализируя данные разных источников пришли к следующим выводам: проблемы и способы уменьшения энергетических затрат на объектах нефтедобычи исследуются и решаются двумя главными способами:

- автоматизация технологических процессов на объектах добычи нефти и регулирование режима добычи, например, попеременная эксплуатация скважин, а также усовершенствование технических характеристик используемых двигателей, насосов и других технических узлов [1, С. 20; 2, С. 7];

- использование малых, мобильных электростанций или электростанций малой мощности работающих на разных видах топлива: попутный нефтяной газ (ПНГ), природный газ, нефть, мазут, дизельное топливо [2, С. 9; 3, С. 25].

Выше указанные методы не дают возможность хорошо решить данную задачу, так как они лишь переводят затраты ресурсов из одной отрасли в другую, и являются экологически небезопасными. Они влекут за собой загрязнение экологии, посредством выбросов в воздух от сжигания горючего, формирования немалого объема отходов и сточных вод, требующих обезвреживания и утилизации. Кроме того все перечисленные способы очень дороги по цене. Так, например, зачастую затраты на обустройство нефтяных месторождений газотурбинными установками (ГТУ) не окупаются, а нефтедобывающие компании (опять же в виду отсутствия научно обоснованного подхода к выбору способа утилизации ПНГ) были вынуждены поставить ГТУ, чтобы не нарушать природоохранное законодательство и не платить штрафы. Другой пример с дизельными установками для энергоснабжения промысла: использование таких генераторов энергии мы считаем экономически нецелесообразным, т.к. для их работы требуется постоянный расход большого количества горючего. Это топливо еще нужно регулярно доставлять к потребителю, что также весьма затруднительно и дорого обходится из-за отдаленности таких объектов и нередко отсутствия транспортных линий. По нашим расчетам вышло, что обеспечение топливом дизельной установки мощностью равной 100 кВт с расходом топлива от 12 до 25 л/ч обходится в 2, 7-5, 5 млн рублей в год при цене самой установки от 450 до 900 тысяч рублей в зависимости от производителя, технических характеристик и комплектации.

Хорошо изучив данную задачу, мы предлагаем следующее решение: применять имеющийся на месторождении фонд скважин, заброшенных, неэксплуатируемых или законсервированных в качестве источников петротермальной энергии. Интересно то, что в других странах, например в Китае [4, С. 85-89] и США [5, С. 63], ученые уже несколько лет изучают решение этой задачи. Возможно, это связано с тем, что таким образом можно значительно снизить затраты на разведку, строительство и обустройство скважин и одновременно решается ряд других не мало важных задач, связанных с экологической безопасностью заброшенных скважин, и как оказалось, необходимостью периодического исследования их состояния. Необходимо заметить тот факт, что в мире есть несколько пертотермальных станций, которые построены в сейсмически неактивных регионах, где отсутствуют температурные аномалии в геологических средах. Примером могут служить петротермальные станции в Германии и Франции [6, С. 113], которые уже на протяжении 20 лет успешно функционируют. Хорошее значение имеет опыт г.Кретей, где продуктивная наклонно пробуренная скважина глубиной 1800 м с температурой на устье 77 °С, расходом - 270 м³, давлением 0.6 МПа обеспечивает работу тепловой станции мощностью 10 МВт (8, 6 Гкал/ч). Кроме того во Франции уже на 2008 год эксплуатировалось более 30 петротермальных систем теплоснабжения и в результате было замещено 130 тыс.т у.т. (условного топлива) [6, С. 120]. Для петротермальных месторождений этого региона характерна хорошая минерализация и коррозионная активность теплоносителя, поэтому все трубопроводы и остальные конструктивные детали выполнены из нержавеющей стали. Стоимость энергии, вырабатываемой на этих станциях составляет примерно 35 евро/МВт·ч (1770 руб./Гкал).

Изучив данные НПЦ «Недра», выяснилось, что геологоразведочных скважин на нефть и газ на территории нашей страны, России, насчитывается более 130 тысяч. По оценкам экспертов за время разведки и эксплуатации недр глубоким бурением на нефть и газ было пробурено около 1 500 тысяч скважин, в том числе “геологоразведочных” и эксплуатационных. На сегодняшний день аварийное состояние законсервированных и ликвидированных скважин представляет собой опасность для экологии окружающей среды (ОС). Как показывает опыт, причиной потери герметичности скважины может стать разрушение цементных мостов, коррозия устьевого оборудования и самой колонны, в следствии чего и появляются разливы рассолов, нефти, а иногда может возникнуть и открытый фонтан. Ночью 15 мая 2013 года на скважине №249 в промышленном районе хутора Ханьков Анастасиевского сельского поселения в Краснодарском крае произошел такой случай. Из-за срыва запорной арматуры в конструкции скважины произошел выброс газо-грязевой смеси. Промышленная скважина принадлежит ОАО “Роснефть-Краснодарнефтегаз”. 17 мая рабочие продолжили монтаж новой запорной арматуры на устье скважины.

По данному примеру можем сказать, что такое расположение дел в государстве будет причиной загрязнения природы, также приведет к большим непредвиденным денежным затратам и потере ценных минеральных ресурсов. К сожалению ситуация практически не меняется, в виду отсутствия и у государства и у нефтедобывающих компаний целевых средств на решение проблем с такими скважинами, а также и интереса к решению этих задач.

Применение гидроразрыва пласта (ГРП) при извлечении энергии горячих низкопроницаемых горных пород взяло основу на технологии хорошо используемой в нефтегазовой сфере промышленности. Этот способ применяется для увеличения проницаемости и трещиноватости низкопроницаемых, а иногда даже непроницаемых пластов для повышения дебита добывающих скважин и интенсивного роста нефтеотдачи при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Анализируя результаты многочисленного применения ГРП, а также теоретические исследования позволяют сделать вывод о том, что ГРП более эффективен не как средство интенсификации добычи нефти из отдельных скважин, а как элемент, неотъемлемая часть разработки месторождений. Совершенствование технологии проведения ГРП позволяет использовать его как инструмент регулирования разработки. Проектирование разработки с использованием ГРП особенно эффективно на начальной стадии эксплуатации месторождения.

Уже в начале XX века наши отечественные ученые, а именно Э.К.Циалковский и В.А.Обручев, предложили возможность об извлечении основных петротермальных ресурсов, которые непосредственно заключены в недрах Земли в твердых низкопроницаемых горных породах.

Исходя из опыта проделанной работы ученых во многих странах мира [1, С. 45], можно сказать, что в весьма благоприятных условиях использование петротермальных теплоносителей оказываются 3-6 выгоднее и экономичнее, чем тепловые и атомные электростанции.

Несомненно, внутренняя энергия недр Земли представляет собой колоссальный неиссякаемый энергоресурс, при целесообразном освоение которого население планеты в реальности ощутила б снижение цен на все виды энергии по сравнению с нынешней топливной энергетикой. Также неисчерпаемыми являются энергия солнечных и термоядерных приборов, но они обходятся на много дороже топливных. Если учитывать ущерб, нанесенный литосфере, гидросфере и биосфере, то самым дорогостоящим является освоение гидроэлектростанций на многоводных реках, ветровые генераторы, поток волн, ветра и изменения температуры в океане. И конечно же, возможные ресурсы всех выше перечисленных разных видов источников энергии, за исключением последнего, на много ниже петротермальных ресурсов.

Петротермальная энергия - весьма стабильный, большой и неиссякаемый ресурс нашей планеты. Он является одним из главных, важных, и занимает первое место среди нетрадиционных источников энергии. Постоянная генерация внутренней энергии земли за счет долгоживущих изотопов, которые подвергаются радиоактивному распаду, а также непосредственный переход энергии гравитационной дифференциации в глубинных оболочках горных пород планеты, в тепловую энергию, восполняет его наружные утраты.

Достатком петротермального источника энергии являются: их распространённость повсюду, неиссякаемость, приспособляемость к потребителю и близкое расположение к нему, сравнительно низкая цена, относительно малая трудоемкость, безотходность, хорошая безопасность при эксплуатации, отсутствие экологических нарушений окружающей среды.

К минусам следует отнести - не транспортабельность, невозможность накапливания, значительно не высокий потенциал на небольших глубинах до 3000 метров, а в нашей стране РФ, отсутствие необходимого промышленного опыта в этом направлении промышленности[5, С. 47].

Неисчерпаемая тепловая энергия Земли - дала основу дальнейшему развитию энергетики.

Для любой страны мира она может стать стабильным, надежным источником обеспечения дешевыми и доступными электроэнергией и теплом при использовании новейших, экологически чистых технологий по ее извлечению из недр Земли и поставки потребителю. Петротермальная энергетика является фундаментом обеспечения безопасности нашей страны, её будущего и интенсивного экономического развития различных сферах промышленной деятельности, сельского хозяйства, транспорта и коммунально-бытовой сферы в отдаленных от больших развитых городов России и плохо освоенных районах страны, нуждающихся в дешевой и постоянной энергетике.

Таким образом, с помощью принципиально новых решений создание теплоэнергетики на базе применения тепла горячих горных пород Земли позволяет обеспечить страну дешевой электрической и тепловой энергией при устранении существующих вредных выбросов, негативно воздействующих на здоровье людей и окружающую среду. Возможность практически неограниченного размещения петроэнергетических станций позволяет их сооружать вблизи объектов потребления энергии и, тем самым, сократить издержки в дальний автотранспорт горючего и электроэнергии на данные цели. Практическое овладение петротермальных ресурсов Земли будет оказывать всестороннее влияние на развитие отечественной экономики. Развитие такого неиссточаемого источника энергии в наше время крайне необходимо. Кроме экологического и экономического эффектов от реализации таких проектов в нефтегазодобывающих компаниях можно получить еще и социальные выгоды, которые будут выражаться в создании новых рабочих мест, а для месторождений, находящихся на заключительной стадии разработки даст возможность переориентироваться на энергетическую отрасль и занять там свою нишу. Еще одним положительным результатом этих работ несомненно будет появление новых современных технологий в данной отрасли и в целом по стране это позволит развивать и расширять использование ВИЭ и энергосберегающих технологий.

В направлении применения ВИЭ и в том числе геотермальной энергии Россия значительно отстает от развитых стран и поэтому проблема весьма актуальна и значима. Предполагаемые результаты от реализации данной программы позволят распространить разработанные технологии извлечения геотермальной энергии практически по территории всей России, где имеются законсервированные нефтяные и газовые, а также возможно и другие разведочные или поисковые скважины.

Список литературы

петротермальный энергия недра теплоноситель

1. Рыженков В.А. О возможности использования тепла глубинных пород Земли для электро- и теплоснабжения обособленных потребителей [Текст] / В.А.Рыженков, Н.Е. Кутько // Энергосбережение и водоподготовка. - 2009. - № 1.

2. Геотермальные разработки месторождений. Семинар по геотермальной энергии ICS-ЮНИДО, Триест, 2008.

3. Геотермальные электростанции: Принципы, приложения, тематические исследования и воздействия на окружающую среду. Второе издание. Северный Дартмут, штат Массачусетс. DiPippo, Рональд. 2008.

4. Стоянов Н.И. Математическое моделирование температурного поля петротермальной скважины [Текст] / Н.И. Стоянов, Р.А. Гейбатов // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - 2012. - №4 (33). - с. 85 - 89.

5. Месторождения на заключительной стадии разработки. Пути решения проблемы высоких энергозатрат. - “Oil@Gas Journal. Russia / http://www.ogjrussia.com/science/mestorozhdeniya-na-zaklyuchitelnoy-stadii-razrabotki/ - октябрь, 2013 г.

6. Габдрахманова К.Ф. Численные методы в задачах в нефтегазовой отрасли/ К.Ф.Габдрахманова // Уфа: 2015. - 136 с.

Размещено на Allbest.ru