Неустойчивость течения в добычной скважине на месторождении парогидротерм
- д-р техн. наук заместитель директора Институт горного дела ДВО РАН
Аннотация
Представлены теоретические основы для прогноза неустойчивости режима работы добычных скважин на месторождениях парогидротерм. Рассматриваемая тема приобретает актуальность в связи с новыми усло-виями развития геотермальной энергетики, которые требует бережного использования фонда скважин. Рассмотрен механизм неустойчивости: повышение расхода увеличивает обеспечивающую движение силу, что вызывает еще большее повышение расхода. Увеличение силы происходит за счет снижения гравитационной составляющей, противодействующей движению, в результате снижения плотности пароводяной смеси. Показано, что в связи со спецификой развития такой неустойчивости в геотермальной скважине реакция забойного давления на изменение расхода не может эффективно влиять на устойчивость, а реакция устьевого давления может быть стабилизирующим фактором. Отмечены принципиальные недостатки ранее принятых представлений об устойчивости течения в пароводяных скважинах. Условием устойчивого течения рекомендуется считать положительное значение производной внутреннего забойного давления, определяемого как сумма устьевого и внутреннего перепада давления, по расходу.
Финансирование
Автор благодарит В.А.Дрознина и И.И.Чернева за обсуждение вопросов устойчивости течения в пароводяных геотермальных скважинах. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No16-05-00398 а
Литература
- Дрознин В.А. Гидродинамика пароводяных скважин // Вулканизм и глубины Земли. М.: Наука, 1971. С.262-265.
- Дрознин В.А. О природе гейзерного режима // Гидротермальный процесс в областях тектоно-магматической активности. М.: Наука, 1971. С.96-103.
- Дрознин В.А. Физическая модель вулканического процесса. М.: Наука, 1980. 92 с.
- Ентов В.М. О нестационарных процессах при фонтанировании скважин // Известия АН СССР. Сер. Механика и машиностроение. 1964. № 2. С.31-40.
- Колесников Д.В. Проблемы эксплуатации ГеоЭС Камчатки / Д.В.Колесников, А.А.Любин, А.Н.Шулюпин // Электрические станции. 2015. № 4. С.16-19. DOI: 10.1007/s10749-015-0601-7.
- Озеров А.Ю. Механизм базальтовых взрывов (Экспериментальное моделирование) // Вулканология и сейсмология. 2010. № 5. С. 3-19. DOI: 10.1134/S0742046310050015.
- Шулюпин А.Н. Пароводяное течение в геотермальной скважине / А.Н.Шулюпин, А.А.Чермошенцева // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т.22. № 4. С.493-499. DOI: 10.1134/S0869864315040083.
- Шулюпин А.Н. Специфика гидравлического расчета транспортировки пароводяного теплоносителя на геотермальных месторождениях // Вулканология и сейсмология. 2013. № 3. С.15-24. DOI: 10.1134/S0742046313030068.
- Шулюпин А.Н. Устойчивость режима работы добычной скважины на месторождении парогидротерм // Записки Горного института. 2015. Т.215. С.57-64.
- An overview of a high energy stimulation technique for geothermal applications / M.C.Grubelich, D.King, S.Knudsen, D.Blankenship, S.Bane, P.Venkatesh // Proceedings, World Geothermal Congress, 2015. Melbourne, Australia. N 31070. 6 p.
- Bertani R. Geothermal power generation in the world 2010-2014 update report // Geothermics. 2016. Vol.60. P.31-43. DOI: 10.1016/j.geothermics.2015.11.003.
- Experimental thermal stimulation of the Rotokawa Andesite / P.Siratovich, J.Cole, M.Heap, M.Villeneuve, T.Reuschle, K.Swanson, B.Kennedy, D.Gravley, Y.Lavallee // Proceedings, World Geothermal Congress, 2015. Melbourne, Australia. N 22044. 6 p.
- Ledinegg M. Instability in Flow during Natural and Forced Circulation // Die-Warme. 1938. Vol.61. N°48. P.891-898.
- Lund J.W. Direct utilization of geothermal energy 2015 worldwide review / J.W.Lund, T.L.Boyd // Geothermics. 2016. Vol.60. P.66-93. DOI: 10.1016/j.geothermics.2015.11.004.
- March A. Modelling a geothermal steam fields to evaluate well capacities and assist operational decisions // Proceedings, World Geothermal Congress, 2015. Melbourne, Australia. N 25008. 9 p.
- On M.D.G. Evaluation of hydraulic stimulation-induced permeability enhancement / M.D.G.On, R.P.Andrino // Proceedings, World Geothermal Congress, 2015. Melbourne, Australia. N 22094. 8 p.
- Pashkevich R.I. Film condensation in a large diameter tube with upward steam flow / R.I.Pashkevich, P.V.Murativ // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. Vol.81. P.804-810. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.11.001
- Ruspini L.C. Two-phase flow instabilities: A review / L.C.Ruspini, C.P.Marcel, A.Clausse // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. Vol.71. P.521-548. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.12.047.
- Shulyupin A.N. Some methods for reducing of steam deficit at geothermal power plants exploitation: Experience of Kamchatka (Russia) / A.N.Shulyupin, I.I.Chernev // Geothermal Energy. 2015. Vol.3. N 23, p.1-11. DOI: 10.1186/s40517-015-0042-4.
- Well Stimulation Techniques Applied at the Salak Geothermal Field / R.G.Pasikki, F.Libert, K.Yoshioka, R.Leonard // Proceedings of the World Geothermal Congress, 2010. Bali, Indonesia. N 2274. 11 p.