ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Новые методы разведки

Этот раздел написан по материалам обзора новых методов раз­ведки геотермальных месторождений [17], дополненного некоторыми данными, опубликованными в трудах Второго симпозиума по освое­нию и использованию геотермальных ресурсов [6].

До недавних пор для выявления геотермальных месторождений применялось лишь бурение в районах с проявлением геотермальной активности в виде гейзеров, фумарол и термальных источников.

К сожалению, подобные поверхностные проявления не всегда соот­ветствуют действительным условиям под поверхностью земли [18], и во многих таких районах разработки геотермальной энергии оказы­ваются нецелесообразными. В то же время имеются районы, в кото­рых поверхностные проявления отсутствуют, а подповерхностные ус­ловия благоприятны для освоения и использования геотермальных ресурсов. Поэтому необходимо использовать более сложные методы разведки, которые дополняют или дают новую информацию к получае­мой лишь по поверхностным проявлениям.

Начальной стадией любой программы разведочных работ являет­ся геологическая рекогносцировка месторождения и составление со­ответствующей карты. Структурная геология особенно важна при оп­ределении геотермальных аномалий. Крупнопадающие смещения или смещения типа надвигов типичны для геотермальных месторож­дений и, по всей видимости, способствуют проникновению поверхност­ных вод на большие глубины [19]. Структурные впадины, такие как область озера Солтон-Си (шт. Калифорния) или район Рио-Гранде (шт. Нью-Мексико), являются подходящими крупномасштабными струк­турами для получения геотермальной энергии.

Фотографическое картирование, позволяющее быстро изучить большой район, используется для составления крупномасштабных геологических карт. Данные о структуре и литологии могут быть по­лучены непосредственно с помощью аэрофотосъемки, позволяющей так­же выявить тепловое состояние поверхности [20-22].

Очень близка к фотографическому картированию инфракрасная аэросъемка (включая космическую) [21, 22].Поскольку такая съемка чувствительна к теплоте, то она позволяет выявить районы с поверх­ностными и подповерхностными аномальными тепловыми потоками [23, 24]. ,

В последнее время установлено, что ценным критерием для вы­явления геотермальных месторождений могут служить определенные изменения растительности [25]. Некоторые типы растительности с изменением температуры меняют свои свойства. Внезапное измене­ние растительности может служить ориентиром изменения режима грунтовых вод.

Следующим этапом программы разведки является геохимический анализ подземных вод, включающий отбор проб и изучение испарений, а также перового конденсата термальных вод. Такой геохимический анализ должен обеспечивать получение трех важнейших показателей: температуры воды, времени пребывания ее в системе и содержания в ней хлоридов. Максимальная температура воды является указателем

Наиболее целесообразного места для извлечения геотермальной энер­гии. По поводу времени пребывания воды в системе в работе [19] сказано: "Если вода довольно долго находится в месторождении, то это свидетельствует о медленной его "перезарядке", т. е. о его ис­черпании и нецелесообразности его освоения".

В работе [26] предложен метод выявления различия между систе­мами с сухим и влажным паром. Системы с сухим паром характери­зуются наличием термальных источников, содержащих сульфаты и незначительное количество хлоридов. Системы с влажным паром от­личаются высоким содержанием хлоридов.

В настоящее время разрабатывается перспективный вид развед­ки, предусматривающий применение гидродинамики к системам с при­родным паром [19]. Этот метод позволяет количественно описать дви­жение подземных вод в пределах месторождения. Знание гидродинами­ки помогает определить время функционирования данного геотермаль­ного месторождения с начала его освоения. Другие методы региональ­ных исследований, связанные, например, с определением температуры и тепловых потоков, позволяют локализовать зоны с перегретой жид­костью.

Электрические методы разведки обеспечивают относительно быст­рую и полную рекогносцировку. Рост температуры подземных вод приводит к уменьшению электрического сопротивления формации. Из­менения последнего часто связаны с изменениями солености грунто­вых вод или геологической формации.

Новым методам разведки и полученным с их помощью результат там посвящено много работ, опубликованных в трудах Второго симпо­зиума ООН по освоению и использованию геотермальной энергии [6, т. 2]. В них сообщается о разведочных работах в шт. Невада, Монта­на Техас, Айдахо, Калифорния и на Гавайских островах. В юго-вос­точной части долины Импириал-Валли в 1974—1975 гг. проведена раз­ведка геотермальной аномалии Дьюнс [27]. Здесь с шагом ~»2 км бы - 4 ли размещены 22 теллурические станции, с помощью которых прове­дено картирование и электропрофилирование.

Согласно полученным результатам, электрические методы весь­ма перспективны, поскольку геотермальные области являются цент­рами высокой электропроводности. В теллурическом методе исполь­зуется естественное электромагнитное поле, образующееся при изме­нениях магнитного поля Земли, и возникающие при этом токи в земле. Как указано в работе [27], теллурический метод достаточно прост и дешев.

Геофизическое исследование месторождения в долине реки Рафт (шт. Айдахо), где в 1975 г. пробурена скважина глубиной 1526 м и по­лучена температура на ее забое 147°С, проводились с помощью раз­личных методов (магнитных, сейсмических и др.). В шт. Невада про­ведены измерения радиоактивности термальных вод и обнаружено, что их показатели отличаются от показателей для обычных холодных вод, причем последние оказываются выше.

В Новой Зеландии для разведки использовались сейсмические методы. При контакте подземных вод с источником тепла возникает сейсмический шум, который может быть использован для определе­ния размеров наиболее предпочтительного геотермального водонос­ного слоя [19, 28 , 29]. Для изучения подземных геологических струк­тур в Новой Зеландии использовались также сейсмические методы преломленных и отраженных волн.

Гравиметрическая и магнитная съемки являются двумя дополни­тельными методами разведки геотермальных месторождений [30,31]. Ослабление магнитного поля часто связано с гидротермальной актив­ностью. Гравиметрическая съемка также может быть использована для изучения глубинных подземных структур и для выявления питаю­щих каналов или характеристик месторождения.

Окончательным и наиболее важным этапом разведки является бурение, без которого невозможно определить запасы месторожде­ния. Кроме того, с помощью бурения определяются пористость и про­ницаемость породы, а также характеристики проникающей жидкости.

При разведке геотермальных месторождений всегда следует иметь в виду, что для различных геологических структур требуются различные методы разведки. Так как расходы на бурение могут ока­заться очень высокими, то прежде, чем его начинать, следует про­вести разнообразную, эффективную и самое главное недорогую про­грамму разведочных работ. /