CC BY
19
© Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач, К.А. Павлов, 2015
УЛК 550.8.02
Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач, К.А. Павлов
ОПЫТ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ НА АВАЧИНСКОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
Приведен опыт организации и проведения термометрической съемки на Авачинской геотермальной системы в зимне-весенний период 2015 г.
Ключевые слова: геотермальная система, скважина, термометрическая съемка, термометрическая труба, термометрический регистратор.
В рамках выполнения научно-исследовательских работ по изучению тепловых ресурсов Авачинской геотермальной системы [1] в соответствии с техническим заданием было необходимо выполнить термометрическую съемку [2] в течение не менее 120 дней.
Буровые работы выполнялись на площади работ (южный сектор Авачинской геотермальной системы) в период 06.02.15 г. -18.04.15 г. Было пробурено 25 термометрических скважин, глубиной 10 м каждая [3]. Расположение скважин показано на рис. 1 (см. стр. 305). Бурение выполнялось с поверхности снегового покрова, на некоторых участках высота снега составляла до 2 метров. Обсадка скважин производилась полипропиленовыми и полиэтиленовыми трубами Ду50 и Ду40. Длина обсадной колонны превышала глубину скважины на высоту снегового покрова. В скважинах были установлены термометрические регистраторы с возможностью записи данных температуры на глубинах 5 и 10 метров относительно устья скважины [4].
Успешное выполнение предусмотренных заданием работ по установке термометрических регистраторов в скважины зависит от уровня организации исследовательской партии, подбора сотрудников соответствующей квалификации, наличия необходимого оборудования, соответствующего снаряжения и надежного транспорта [5]. Полевые работы по установке термометрических регистраторов включали в себя транспортировку термометрических трубок с регистраторами к скважине, работы по
расчистке снега вручную до поверхности земли в районе скважины. Высота снегового покрова в точках расположенных в распадках и ольховом стланике достигала 2 м. После этого производилось измерение глубины скважины градуированной полипропиленовой трубкой Ду 20, подгонка длины обсадной колонны по длине термометрической трубки и кабеля регистратора путем обрезки колонны ножницами для пластиковых труб BO/CU-075, спайка сварочным аппаратом полипропиленовой трубы и муфтового резьбового соединения для крепления защитного колпака скважины. Затем в колонну устанавливалась изготовленная в лабораторных условиях термометрическая трубка длиной более 10 м с регистратором, состоящая из трех свинчиваемых звеньев для удобства транспортировки [4]. Далее выполнялась синхронизация часов регистратора, запуск режима записи, сборка, теплоизолирование оголовка скважины и установка защитной конструкции для предотвращения повреждения оголовка снеговой нагрузкой. Работы выполнялись при температуре атмосферного воздуха от - 15 до 0°С, иногда в сложных метеорологических условиях снегопада и дождя.
Для обеспечения надежных условий считывания данных, оголовки всех скважин были оборудованы завинчивающимися защитными колпаками (рис. 2 (см. стр. 333)).
Установка термометрической трубки с регистратором в первую скважину (№4_12) осуществлялась группой из 3 человек, в качестве транспортного средства использовался гусеничный двухсекционный вездеход BV-206 «Лось» (рис. 3 (см. стр. 333)). Дальнейшая практика полевых работ по установке регистраторов показала возможность решения полного комплекса задач отрядом из двух человек. Достаточно надежным транспортом для выполнения работ в зимних условиях южного сектора Ава-чинской геотермальной системы (абсолютные отметки от 250 до 900 м., предгорный пересеченный рельеф, заросли ольхового и кедрового стланика) оказался утилитарный снегоход Arctic Cat Bearcat 570 xt в сцепке с нартой, приспособленной для перевозки полипропиленовых труб длиной до 4 метров (рис. 4 (см. стр. 334)). В комплект оборудования должны входить: бензиновый генератор, набор инструментов и оборудования для спайки полипропиленовых труб, шанцевый инструмент для расчистки снегового покрова и подготовки в грунте карманов для монтажа муфт у
поверхности земли, маркированных вертикальных указателей высотой до 3-х метров для обозначения точек расположения скважин и упрощения поиска, в том числе, после снегопадов, при последующем сборе данных с регистраторов.
В НИГТЦ ДВО РАН было разработано и использовалось 3 схемы обустройства скважин [4]. В каждую обсадную колонну была установлена термометрическая трубка с автономным измерителем-регистратором температуры с датчиками температуры по длине кабеля регистратора 5 и 10 м, что позволило регистрировать значения геотермического градиента в каждой скважине. Таким образом, количество точек измерения составило 50 (25х2).
Для исключения влияния конвекции воздуха, в термометрических трубках и в пространстве между ними и обсадными трубами помещались ограничивающие движение воздуха полипропиленовые диски, данная конструкция соответствует требованиям ГОСТ 25358—2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры» [6]. Конструкция термометрической трубки проста в компоновке, надежна, выполняется методом спайки широко распространенных типовых полипропиленовых труб Ду20 и типовых муфтовых соединений к ним [4].
Использованные для измерений двухканальные автономные регистраторы температуры ЕС1егк-М-2Р1:-Н с термопреобразователем сопротивления РИ000 с температурным коэффициентом 0,00385оС-1 по ГОСТ 6651-2009 были разработаны ООО НПК «Рэлсиб», г. Новосибирск по специальному заказу НИГТЦ ДВО РАН. Пределы абсолютной погрешности регистраторов в диапазоне от 0 до 20оС не более 0,06оС, разрешающая способность 0,03оС. В начале эксплуатации было обнаружено истощение ресурса литиевых элементов питания ЕИ14250М, 1/2АА 3,6 В на нескольких регистраторах. Для повышения надежности работы перед установкой были обновлены элементы питания на всех регистраторах.
Эксплуатация регистратора допустима при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 70оС, относительной влажности до 95 %. Программный комплекс обеспечивает настройку (конфигурирование), запуск/остановку измерений, сохранение/чтение данных из прибора в файл, экспорт данных в формате Ехсе1, Регистрация с помощью ЕС1егк-М-2Р1:-Н произво-
лилась с дискретностью записи 1 мин. Периодически осуществлялись выезды на участок работ на снегоходе и в полевых условиях данные измерения температур с регистраторов переносились в память ноутбука для последующей обработки (рис. 5) см. стр. 334).
Одна исследовательская группа в составе двух человек при соответствующей технической оснащенности может произвести сбор термометрических данных с 10 скважин за один зимний рабочий день. Количество ежедневно отрабатываемых точек в период февраль-март с учетом района работ (высота 700-900 м над уровнем моря) зависит от погодных условий и количества осадков, а в период апрель-май от осложнения подъездных путей к скважинам. В этот период интенсивно тает снег и возникают трудности преодоления поднимающегося из снега ольхового и кедрового стланика. По результатам работ по проведению термометрических измерений на декабрь 2015 года из 25 установленных в скважинах регистраторов температуры EClerk-M-2Pt-H вышло из строя 4 шт., они были заменены на регистраторы Onset Tidbit v2 Temp и DS1922L#F50.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пашкевич Р.И. и др. Отчет о научно-исследовательской работе: «Исследование геотермальных ресурсов Авачинской группы вулканов, полуостров Камчатка, Камчатский край». Фонды НИГТЦ ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2015, в 3-х тт., 787 с.
2. Пашкевич Р.И., Горбач В.А., Павлов К.А., Шадрин A.B. Термометрическая съемка участка Авачинской геотермальной системы // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, С. 24-34.
3. Пашкевич Р.И. Опыт проведения буровых работ для термометрической съемки на Авачинской геотермальной системе // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, С. 121-123.
4. Пашкевич Р.И., Горбач В.А., Павлов К.А., Иодис В.А. Способ обустройства скважин для термометрической съемки геотермальных систем // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, С. 40-54.
5. Чекалюк Э.Б., Федорцов И.М., Осадчий В.Г. Полевая геотермическая съемка. Наукова думка, Киев, 1974.
6. ГОСТ 25358-2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры». ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Пашкевич Роман Игнатьевич - доктор технических наук, директор, pashkevich@kscnet.ru,
Горбач Владимир Александрович - кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе, vgorbach@kscnet.ru, Павлов Кирилл Алексеевич - научный сотрудник, nigtc@kscnet.ru, Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук.
UDC 550.8.02
THE EXPERIENCE OF THERMOMETRIC SURVEY CARRYING OUT AT AVACHA GEOTHERMAL SYSTEM
Pashkevich R.I., Doctor of Technical Sciences, Director, pashkevich@kscnet.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,
Gorbach V.A., Candidate of Technical Sciences, Deputy Director for Science, vgor-bach@kscnet.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,
Pavlov K.A., Research scientist, nigtc@kscnet.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia.
The experience to organize and carry out thermometrical survey of Avacha geothermal system during winter and spring of 2015 is presented.
Key words: geothermal system, well, thermometrical survey, thermometrical pipe, thermometrical register. REFERENCES
1. Pashkevich R.I i dr. Otchet o nauchno issledovatelskoj rabote: «Issledovanie geo-termalnyh resursov Avachinskoj gruppy vulkanov, poluostrov Kamchatka, Kamchatskij kraj» (Report on research work: "Investigation of geothermal resources of the Avachinsky group of volcanoes, Kamchatka Peninsula, Kamchatka Krai") fondy NIGTC DVO RAN, Petropav-lovsk-Kamchatskij, 2015, v 3-h t., 787 p.
2. Pashkevich R.I., Gorbach V.A., Pavlov K.A., Shadrin A.V. Termometricheskaya semka uchastka Avachinskoy geotermalnoy sistemy (Thermometric survey of the area of the Avacha geothermal system) // GIAB No 11, Specialnyj vypusk No 63 «Kamchatka-2», 2015. pp. 24-34.
3. Pashkevich R.I Opyt provedeniya burovyh rabot dlya termometricheskoj semki na Avachinskoj geotermalnoj sisteme (Experience of carrying out drilling operations for thermometric shooting Avachinsky geothermal system) // GIAB No 11, Specialnyj vypusk No 63 «Kamchatka-2», 2015. pp. 121-123.
4. Pashkevich R.I., Gorbach V.A. Pavlov K.A., Iodis V.A. Sposob obustrojstva skvazhin dlya termometricheskoj semki geotermalnyh system (Method of arrangement of wells for geothermal heat shooting systems) // GIAB No 11, Specialnyj vypusk No 63 «Kamchatka-2», 2015. pp. 40-54.
5. Chekalyuk E.B., Fedorcov I.M., Osadchiy V.G. Polevaya geotermicheskaya semka (Geothermal field shooting). Naukova dumka, Kiev, 1974.
6. GOST 25358-2012 «Grunty. Metod polevogo opredeleniya temperatury».
