№4-2022

PDF

https://doi.org/10.53939/15605655/2022_4_74

Мендебаев Т.Н.

Аннотация. Выработаны исходные предпосылки эффективного освоения геотермальных месторождений. Геологические –достоверные сведения о геологическом строении залежей термальных вод, составах, физико-механических свойствах горных пород в системе «вода-порода». Технические – средства сооружения скважин, конструктивными особенностями и технологическими
возможностями соответствующие условиям горной среды, обеспечением получения высокоинформативного геологического материала в виде керна, сохранением устойчивости стенок скважин от обрушения и осыпания. Разработаны и опробованы на практике бурения скважин серии алмазных буровых коронок с гидроструйным эффектом разрушения пород, соответствующие условиям вскрытия горячих источников. Предложена схема циркуляционной системы вскрытия и освоения геотермальных месторождений, состоящие из вертикально нагнетательной и наклонно восходящей скважины, связанные плавным изгибом промежуточным стволом. Идейная новизна схемы, отличная от всех известных схем разработки геотермальных месторождений в мире, предусмотрена возможность создания условий для проявления внутренней энергии недр земли и термального горизонта, направленная на повышение эффективности освоения геотермальных месторождений. Структурные особенности схемы заключаются в том, что вертикальная нагнетательная скважина обсаженная фильтровой колонной в разрезе термального горизонта выполнена со уступами, где при
подаче воды зарождаются ударные волны повышенного и пониженного давления, разделением потока воды на центральное ядро и боковые составляющие. В результате термальный горизонт испытывает воздействие знакопеременных гидроимпульсов, увеличением проницаемости пород и ускорением притока воды в скважину. При этом связкой системы скважин промежуточным стволом, и заложением восходящей скважины наклонно обсаженной фильтровой колонной, обеспечивается объемный охват термального горизонта, увеличением срока бесперебойной эксплуатации, где канал циркуляции от нижнего уступа до входа в емкость плавноизгибными соединениями выполнен одним диаметром. Тем самым исключаются местные потери напора. Шлифованием стенки промежуточного ствола с упрочнением горных пород, устраняются утечки воды и потери напора по длине канала циркуляции.
Значимость схемы циркуляции – извлечения горячих вод осуществляется принудительным самоизливом, без привлечения энергии извне.
Ключевые слова: геотермаль, схема, циркуляция, скважина, импульсы, энергия.

Список литературы
1 Зыков Е.А., Вальцева А.И., Вальцев Н.В. Геотермальная энергетика: история и перспективы развития // Международная научно-практическая конференция «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика. Даниловские чтения — 2020», г.Екатеринбург, 2020. [Zykov E.A., Valtseva A.I., Valtsev N.V. Geothermal energy: history and prospects of development //International Scientific and Practical conference “Energy and resource conservation. Energy supply. Non-traditional and renewable energy sources. Nuclear power engineering. Danilovsky Readings — 2020”, Yekaterinburg, 2020].
2 Жеваго В.С. Геотермия и термальные воды Казахстана //«Наука», 1972,-С.225. [Zhevago V.S. Geothermy and thermal waters of Kazakhstan //”Science”, 1972,-p.225].
3 Суксова С.А., Долкан А.А., Тимофеева Ю.В., Усольцева Л.А. Способы разработки геотермальной энергии //Вестник Евразийский науки, Том 12, №3, 2020, -С.1-9. [Suksova S.A., Dolkan A.A., Timofeeva Yu.V., Usoltseva L.A. Methods of geothermal energy development //Bulletin of Eurasian Science, Volume 12, No. 3, 2020, -pp.1-9].
4 Jan-Erik Rosberg, Mikael Erlström. Evaluation of deep geothermal exploration drillings in the crystalline basement of the Fennoscandian Shield Border Zone in south Sweden // Geothermal Energy 9, 20 (2021), https://doi.org/10.1186/s40517-021-00203-1.
5 Алишаев М.Г. Оценки показателей циркуляционной системы добычи геотермальной энергии в случае маломощного пласта //Известия Российской академии наук. Энергетика, 1. –С.140-158. https:// doi.org/10.1134/S0002331019010047. [Alishaev M.G. Estimates of the indicators of the circulation system of geothermal energy extraction in the case of a low-power reservoir //Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering, 1. – p.140-158].
6 Шулюпин А.Н., Варламова Н.Н. Современные тенденции в освоении геотермальных ресурсов //Научно-технический журнал «Георесурсы», Т.22, №4, 2020. –С.113-122. https://doi.org/10.18599/ grs.2020.4.113-122. [Shulyupin A.N., Varlamova N.N. Modern trends in the development of geothermal resources //Scientific and Technical Journal “Georesources”, vol.22, No.4, 2020. –pp.113-122].
7 Hejuan Liu, Qi Li, Yang Gou, Liwei Zhang, Wentao Feng, Jianxing Liao, Zhengwen Zhu, Hongwei Wang, Lei Zhou. Numerical modelling of the cooling effect in geothermal reservoirs induced by injection of CO2 and cooled geothermal water// Oil & Gas Science and Technology — Rev.IFP Energies nouvelles,Vol.75, 15(2020), https://doi.org/10.2516/ogst/2020005.
8 Гореликов В.Г. Конструктивные особенности алмазных коронок для бурения трещиноватых горных пород //Записки горного института. Санкт-Петербург, 2012, Т.197, -С.29-33. [Gorelikov V.G. Design features of diamond crowns for drilling fractured rocks //Notes of the Mining Institute. St. Petersburg, 2012, Vol.197, -p.29-33].
9 Мендебаев Т.Н., Изаков Б.К., Каламбаева А.С. Ресурсосберегающая технология бурения скважин забойной компоновкой с гидрораспределителем и тонкостенными алмазными коронками //Разведка и охрана недр, №3, 2018, Москва. -С.41-43. [Mendebaev T.N., Isakov B.K., Kalambaeva A.S. Resource-saving technology of drilling wells with a downhole layout with a hydraulic distributor and thin-walled diamond crowns //Exploration and Protection of Mineral Resources, No. 3, 2018, Moscow. -Pp.41-43].
10 A. Berle, V. Adestal. Advances in Instrumented Coring /European Association of Geoscientists&Engineers. 2018, Vol.2018, p.1-5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201801554.
11 Thomas Stoxreiter, Robert Wenighofer, Gary Portwood, Simone Pallesi, Alessandro Bertini, Robert Galler, Stephan Grafinder. Rock fracture initiation and propagation by mechanical and hydraulic impact //From the journal Open Geosciences, N0 14. 2019 https://doi.org/10.1515/geo-2019-0061.
12 Yabin Gao, Xin Xiang, Ziwen Li, Xiaoya Guo, Peizhuang Han. An experimental and simulation study of the flow pattern characteristics of water jet impingements in boreholes //Energy Exploration & Exploitation, 2021, Vol.40(6), pp.1-21 https://doi.org/10.1177/01445987211052063.
13 Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е. Перспективы развития гидроструйных технологий в горно-добывающей промышленности и подземном строительстве /Горные машины и автоматика, 2002, №5. – С.2-10 [Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Prospects for the development of hydrojet technologies in the mining industry and underground construction /Mining machines and automation, 2002, No.
5. – pp.2-10].
14 Бреннер В.А., Жабин А.Б., Пушкарев А.Е. Разрушение горных пород при помощи гидроструйных технологий /Научные работы Донецкого национального технического университета, выпуск 99, 2005 [Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Destruction of rocks using hydrojet technologies /Scientific works of Donetsk National Technical University, issue 99, 2005].
15 Мендебаев Т.Н., Смашов Н.Ж. Конструктивные особенности и технология изготовления алмазных породоразрушающих инструментов с раздельной системой промывочных каналов //Новости науки Казахстана, №4(142), 2019. –С.105-113. [Mendebaev T.N., Smashov N.J. Design features and manufacturing technology of diamond rock-breaking tools with a separate system of flushing channels //Kazakhstan Science News, №4(142), 2019. – Pp.105-113].
16 T. Mendebaev, N. Smashov. Design of diamond drill heads with a hydrojet effect of rock destruction//
“Eastern-European Journal of Enterprise Technologies”, 5/1(119) 2022, pp.36-43.
17 Реготунов А.С. О влиянии некоторых факторов на величину показателя энергоемкости разрушения горных пород в процессе шарошечного бурения взрывных скважин //Сетевое периодическое научное издание «Проблемы недропользования». №3, 2020. –С.41-51. DOI:10.25635/2313-1586.2020.03.041 [Regotunov A.S. On the influence of some factors on the value of the energy intensity index of rock destruction in the process of ball drilling of blast wells //Network periodical scientific publication “Problems of subsoil use”. No. 3, 2020. –pp.41-51].

References
1 Zy`kov E.A., Val`czeva A.I., Val`czev N.V. Geotermal`naya e`nergetika: istoriya i perspektivy` razvitiya // Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferencziya «E`nergo- i resursosberezhenie. E`nergoobespechenie. Netradiczionny`e i vozobnovlyaemy`e istochniki e`nergii. Atomnaya e`nergetika. Danilovskie chteniya — 2020», g.Ekaterinburg, 2020. [Zykov E.A., Valtseva A.I., Valtsev N.V. Geothermal energy: history and prospects of development //International Scientific and Practical conference “Energy and resource conservation. Energy supply. Non-traditional and renewable energy sources. Nuclear power engineering. Danilovsky Readings — 2020”, Yekaterinburg, 2020].
2 Zhevago V.S. Geotermiya i termal`ny`e vody` Kazakhstana //«Nauka», 1972,-S.225. [Zhevago V.S. Geothermy and thermal waters of Kazakhstan //”Science”, 1972,-p.225].
3 Suksova S.A., Dolkan A.A., Timofeeva Yu.V., Usol`czeva L.A. Sposoby` razrabotki geotermal`noj e`nergii //Vestnik Evrazijskij nauki, Tom 12, №3, 2020, -S.1-9. [Suksova S.A., Dolkan A.A., Timofeeva Yu.V., Usoltseva L.A. Methods of geothermal energy development //Bulletin of Eurasian Science, Volume 12, No. 3, 2020, -pp.1-9].
4 Jan-Erik Rosberg, Mikael Erlström. Evaluation of deep geothermal exploration drillings in the crystalline basement of the Fennoscandian Shield Border Zone in south Sweden // Geothermal Energy 9, 20 (2021), https://doi.org/10.1186/s40517-021-00203-1.
5 Alishaev M.G. Oczenki pokazatelej czirkulyaczionnoj sistemy` doby`chi geotermal`noj e`nergii v sluchae malomoshhnogo plasta //Izvestiya Rossijskoj akademii nauk. E`nergetika, 1. –S.140-158. https:// doi.org/10.1134/S0002331019010047. [Alishaev M.G. Estimates of the indicators of the circulation system of geothermal energy extraction in the case of a low-power reservoir //Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering, 1. – p.140-158].
6 Shulyupin A.N., Varlamova N.N. Sovremenny`e tendenczii v osvoenii geotermal`ny`kh resursov //Nauchno-tekhnicheskij zhurnal «Georesursy`», T.22, №4, 2020. –S.113-122. https://doi.org/10.18599/ grs.2020.4.113-122. [Shulyupin A.N., Varlamova N.N. Modern trends in the development of geothermal resources //Scientific and Technical Journal “Georesources”, vol.22, No.4, 2020. –pp.113-122].
7 Hejuan Liu, Qi Li, Yang Gou, Liwei Zhang, Wentao Feng, Jianxing Liao, Zhengwen Zhu, Hongwei Wang, Lei Zhou. Numerical modelling of the cooling effect in geothermal reservoirs induced by injection of CO2 and cooled geothermal water// Oil & Gas Science and Technology — Rev.IFP Energies nouvelles,Vol.75, 15(2020), https://doi.org/10.2516/ogst/2020005.
8 Gorelikov V.G. Konstruktivny`e osobennosti almazny`kh koronok dlya bureniya treshhinovaty`kh gorny`kh porod //Zapiski gornogo instituta. Sankt-Peterburg, 2012, T.197, -S.29-33. [Gorelikov V.G. Design features of diamond crowns for drilling fractured rocks //Notes of the Mining Institute. St. Petersburg, 2012, Vol.197, -p.29-33].
9 Mendebaev T.N., Izakov B.K., Kalambaeva A.S. Resursosberegayushhaya tekhnologiya bureniya skvazhin zabojnoj komponovkoj s gidroraspredelitelem i tonkostenny`mi almazny`mi koronkami //Razvedka i okhrana nedr, №3, 2018, Moskva. -S.41-43. [Mendebaev T.N., Isakov B.K., Kalambaeva A.S. Resource-saving technology of drilling wells with a downhole layout with a hydraulic distributor and thin-walled diamond crowns //Exploration and Protection of Mineral Resources, No. 3, 2018, Moscow. -Pp.41-43].
10 A. Berle, V. Adestal. Advances in Instrumented Coring /European Association of Geoscientists&Engineers. 2018, Vol.2018, p.1-5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201801554.
11 Thomas Stoxreiter, Robert Wenighofer, Gary Portwood, Simone Pallesi, Alessandro Bertini, Robert Galler, Stephan Grafinder. Rock fracture initiation and propagation by mechanical and hydraulic impact //From the journal Open Geosciences, N0 14. 2019 https://doi.org/10.1515/geo-2019-0061.
12 Yabin Gao, Xin Xiang, Ziwen Li, Xiaoya Guo, Peizhuang Han. An experimental and simulation study of the flow pattern characteristics of water jet impingements in boreholes //Energy Exploration & Exploitation, 2021, Vol.40(6), pp.1-21 https://doi.org/10.1177/01445987211052063.
13 Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Perspektivy` razvitiya gidrostrujny`kh tekhnologij v gorno-doby`vayushhej promy`shlennosti i podzemnom stroitel`stve /Gorny`e mashiny` i avtomatika, 2002, #5. – S.2-10 [Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Prospects for the development of hydrojet technologies in the mining industry and underground construction /Mining machines and automation, 2002, No.
5. – pp.2-10].
14 Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Razrushenie gorny`kh porod pri pomoshhi gidrostrujny`kh tekhnologij /Nauchny`e raboty` Doneczkogo naczional`nogo tekhnicheskogo universiteta, vy`pusk 99, 2005 [Brenner V.A., Zhabin A.B., Pushkarev A.E. Destruction of rocks using hydrojet technologies /Scientific works of Donetsk National Technical University, issue 99, 2005].
15 Mendebaev T.N., Smashov N.Zh. Konstruktivny`e osobennosti i tekhnologiya izgotovleniya almazny`kh porodorazrushayushhikh instrumentov s razdel`noj sistemoj promy`vochny`kh kanalov //Novosti nauki Kazakhstana, №4(142), 2019. –S.105-113. [Mendebaev T.N., Smashov N.J. Design features and manufacturing technology of diamond rock-breaking tools with a separate system of flushing channels //Kazakhstan Science News, №4(142), 2019. – Pp.105-113].
16 T. Mendebaev, N. Smashov. Design of diamond drill heads with a hydrojet effect of rock destruction//
“Eastern-European Journal of Enterprise Technologies”, 5/1(119) 2022, pp.36-43.
17 Regotunov A.S. O vliyanii nekotory`kh faktorov na velichinu pokazatelya e`nergoemkosti razrusheniya gorny`kh porod v proczesse sharoshechnogo bureniya vzry`vny`kh skvazhin //Setevoe periodicheskoe nauchnoe izdanie «Problemy` nedropol`zovaniya». №3, 2020. –S.41-51. DOI:10.25635/2313-1586.2020.03.041 [Regotunov A.S. On the influence of some factors on the value of the energy intensity index of rock destruction in the process of ball drilling of blast wells //Network periodical scientific publication “Problems of subsoil use”. No. 3, 2020. –pp.41-51].

Авторлар туралы мәліметтер
Мендебаев Тоқтамыс Нүсіпхұлұлы – техника ғылымдарының докторы, Қазақстан Республикасының еңбек сіңірген қайраткері және еңбек сіңірген өнертапқышы, «НЭК «Алмас» ЖШС бас ғылыми қызметкері, Алматы қ., Абай даңғылы, 153 ғимарат, 43-44, 8 (727) 394-34-36, 394 -31-91, e-mail: nvc_almas [at] mail [dot] ru

Сведения об авторах
Мендебаев Токтамыс Нусипхулович — доктор технических наук, заслуженный деятель и заслуженный изобретатель РК, главный научный сотрудник ТОО «НВЦ Алмас», г.Алматы, проспект Абая, дом 153, офис 43-44, 8 (727) 394-34-36, 394-31-91, e-mail: nvc_almas [at] mail [dot] ru

Information about the authors
Mendebaev Toktamys Nusipkhulovich — Doctor of Technical Sciences, Honored Worker and Honored Inventor of the Republic of Kazakhstan, Chief Researcher of NEC Almas LLP, Almaty, Abay Avenue, building 153, office 43-44, 8 (727) 394-34-36, 394 -31-91, e-mail: nvc_almas [at] mail [dot] ru