Научная статья на тему 'ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ'

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
108
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЯ / ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ / СКВАЖИННАЯ ГИДРОДОБЫЧА / ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ / ПОДЗЕМНАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ / ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ / ПОДЗЕМНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ / ПОДЗЕМНОЕ РАСТВОРЕНИЕ / ДОБЫЧА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Сурин С.Д.

«колеи», определяющим работу по уже известным лекалам. Определены перспективные направления научного поиска для повышения эффективности отдельных направлений и основные инженерные задачи, решение которых позволит существенно упростить внедрение технологии добычи полезных ископаемых методами физико-химической геотехнологии. Существующий опыт показывает, что перспективными путям развития ФХГ можно считать разработку методов эффективного вскрытия месторождений с помощью скважин или оптимизацию затрат в уже существующих вариантах. Утверждается, что необходима оптимизация конструкции действующего оборудования и режимов его работы, что позволит увеличить производительность. Важным моментом является внедрение цифровых методов контроля параметров добычи в реальном времени и точный прогноз изменчивости технологических и геологических факторов, влияющих на разработку продуктивного пласта. Отдельно стоит отметить проблемы влияния горного дела на экологическую среду и правовое регулирование процессов добычи полезных ископаемых.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Сурин С.Д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROSPECTS FOR THE PHYSICOCHEMICAL GEOTECHNOLOGY IN RUSSIA

The article defines the physicochemical geotechnology and identifies the research challenges. The actual problems of mining engineering are conditioned by stagnation in managerial decision-making, timing of introduction of new and promising trends in mineral mining and by the wheel track phenomenon which governs operation by the known patterns. The promising areas of research toward enhanced technical efficiency and the key engineering objects are determined in order to simplify introduction of the physicochemical geotechnology in mineral mining. The actual experience shows that advance in the physicochemical geotechnology is possible through effective access to mineral resources using boreholes and via cost optimization in the methods currently in use. It is confirmed that the operating equipment design and duty require optimization, which can improve productiveness of the equipment. The keystone is introduction of real-time digital control for mineral mining as well as exact prediction of variation in the technology and geology factors which can affect productive stratum development. Furthermore, there are problems connected with the environmental impact of mining and with legal regulation of mineral production.

Текст научной работы на тему «ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ»

ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2021;(3-1):6—16 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER

УДК 622.277 DOI: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_6

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ

С. Д. Сурин

1 ООО «Газпром геотехнологии», Москва, Россия

Аннотация: Дано определение физико-химической геотехнологии, представлены основные вызовы, стоящие перед исследователями. Текущее состояние горного дела имеет ряд проблем, обусловленных инертностью принятия управленческих решений, сроками внедрения новых перспективных направлений добычи полезных ископаемых и эффектом «колеи», определяющим работу по уже известным лекалам. Определены перспективные направления научного поиска для повышения эффективности отдельных направлений и основные инженерные задачи, решение которых позволит существенно упростить внедрение технологии добычи полезных ископаемых методами физико-химической геотехнологии. Существующий опыт показывает, что перспективными путям развития ФХГ можно считать разработку методов эффективного вскрытия месторождений с помощью скважин или оптимизацию затрат в уже существующих вариантах. Утверждается, что необходима оптимизация конструкции действующего оборудования и режимов его работы, что позволит увеличить производительность. Важным моментом является внедрение цифровых методов контроля параметров добычи в реальном времени и точный прогноз изменчивости технологических и геологических факторов, влияющих на разработку продуктивного пласта. Отдельно стоит отметить проблемы влияния горного дела на экологическую среду и правовое регулирование процессов добычи полезных ископаемых.

Ключевые слова: Физико-химическая геотехнология, перспективы развития, скважин-ная гидродобыча, подземное выщелачивание металлов, подземная газификация, геотермальные скважины, подземные резервуары, подземное растворение, добыча полезных ископаемых.

Для цитирования: Сурин С. Д. Перспективы развития физико-химической геотехнологии в России // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3-1. — С. 6-16. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_6.

Prospects for the physicochemical geotechnology in Russia

S. D. Surin

1 Gazprom Geotechnology LLC, Moscow, Russia

Abstract: The article defines the physicochemical geotechnology and identifies the research challenges. The actual problems of mining engineering are conditioned by stagnation in managerial decision-making, timing of introduction of new and promising trends in mineral mining and by the wheel track phenomenon which governs operation by the known patterns. The promising areas of research toward enhanced technical efficiency and the key

© C. fl. CypMH. 2021

engineering objects are determined in order to simplify introduction of the physicochemical geotechnology in mineral mining. The actual experience shows that advance in the physicochemical geotechnology is possible through effective access to mineral resources using boreholes and via cost optimization in the methods currently in use. It is confirmed that the operating equipment design and duty require optimization, which can improve productiveness of the equipment. The keystone is introduction of real-time digital control for mineral mining as well as exact prediction of variation in the technology and geology factors which can affect productive stratum development. Furthermore, there are problems connected with the environmental impact of mining and with legal regulation of mineral production.

Key words: physicochemical geotechnology, development prospects, hydraulic borehole mining, in-situ metal leaching, in-mine gasification, geothermal boreholes, underground storage cavities, underground dissolving, mineral mining.

For citation: Surin S. D. Prospects for the physicochemical geotechnology in Russia. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021;(3-1):6—16. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_6.

Введение

При современных темпах роста человеческой популяции население Земли к 2050 году будет составлять 9 — 10 миллиардов человек (https://www. un.org/en/desa). Существуют исследования [1, 2], подтверждающие невозможность покрытия возрастающих потребностей человечества на текущем уровне потребления, в том числе при осуществляемом переходе на возобновляемые источники энергии. В настоящее время можно говорить о следующих глобальных проблемах, стоящих перед обществом: продовольственная, сырьевая, энергетическая и охрана окружающей среды. Горное дело напрямую затрагивает все сферы деятельности человека и участвует в решении всех перечисленных проблем, т. к. является инструментом добычи энергоносителей, источником сырья при производстве удобрений, материалов для промышленности, а также напрямую воздействует на среду обитания человека как в процессе добычи полезных ископаемых, так и при создании сопутствующей инфраструктуры. Таким образом, развитие горного дела позволяет повысить выживаемость человечества как биологического вида в целом, что тре-

бует обоснованного перехода к рациональному природопользованию, заключающемуся в эффективном освоении подземного пространства без ущерба для поверхностной инфраструктуры и окружающей среды.

Горное дело обладает рядом актуальных вызовов, исторически обуславливающих темпы и направления его развития:

- возрастающая сложность добычи полезных ископаемых, связанная с увеличением глубины неосвоенных горизонтов, усложнением геологических условий и понижением содержания полезных ископаемых в породе;

- эффект «колеи», заключающийся в принятии управляющих решений по устоявшимся шаблонам без учета любых способов, альтернативным уже внедренным на производстве;

- большая инерция внедрения инноваций. Инновационные решения в горном деле могут интегрироваться в производство в течение десятков лет даже при очевидном положительном результате от их внедрения;

- влияние на экологию, причем не только от объектов добычи полезных ископаемых, но и от объектов инфраструктуры, обеспечивающей доставку

и вывоз оборудования, проживание персонала, складирование материалов и т. д.;

- низкая квалификация персонала. В производственном цикле функции рабочего должны стремиться к функциям оператора оборудования. В горном деле до сих пор некоторые технологические операции осуществляются с помощью ручного труда, что явно требует переосмысления принципов работы горных инженеров.

Развитие технического прогресса и растущая социальная активность людей не позволяют вести варварское освоение территории, т. к. любое нарушение в кратчайшие сроки фиксируется на камеру, выкладывается в сеть и распространяется по ней. Таким образом, недропользователи вынуждены осуществлять свою деятельность строго в рамках законодательства с максимальным контролем технологических процессов, при нарушении которых приходится расплачиваться огромными штрафами (как, например, группа компаний «Норильский никель» за разлив нефтепродуктов на Крайнем Севере летом 2020 года).

Методы физико-химической

геотехнологии

Очевидно, что в современном мире требуются решения, обеспечивающие эффективность производства с минимизацией воздействия на окружающую среду, например с помощью методов физико-химической технологии. В настоящее время под физико-химической технологией (далее ФХГ) как отдельной наукой понимают средства и способы разработки полезных ископаемых путем перевода их на месте залегания в подвижное состояние посредством физических или химических воздействий, что позволяет добывать их через скважины без веде-

ния вскрышных и горнопроходческих работ. ФХГ в качестве отдельной научной дисциплины сформировалась во второй половине XX века [3] и является логичным путем развития горного дела, обеспечивающим возможность эффективного освоения подземного пространства в местах, где вскрыша продуктивного пласта или его разработка с помощью шахтного метода экономически не эффективна или физически невозможна.

Методы ФХГ как одной из ветвей горного дела в настоящее время достаточно актуальны по ряду причин. Во-первых, они обладают меньшим риском воздействия на окружающую среду по сравнению с традиционными методами добычи полезных ископаемых. Во-вторых, конкуренция с традиционными методами незначительна, т. к. границы применимости и экономическая целесообразность подходов сильно отличаются. Наконец, у методов ФХГ существуют перспективы, которые в принципе отсутствуют у традиционных.

К ФХГ можно отнести следующие крупные направления науки и техники:

- скважинная гидродобыча [4];

- подземное выщелачивание металлов [5];

- подземное растворение солей;

- подземная выплавка;

- создание подземных резервуаров;

- подземная газификация;

- извлечение глубинного тепла Земли.

У каждого направления существуют свои специфические проблемы и области применения, обусловленные особенностями генезиса и залегания полезных ископаемых в породном массиве, физическими и химическими свойствами. Каждое направление ФХГ необходимо исследовать по трем основным параметрам, определяющим

возможность перевода полезного ископаемого в подвижное состояние: геологическим условиям среды, позволяющим осуществлять добычу полезных ископаемых; изменению самого ископаемого при физическом и химическом воздействии; способам добычи и переработки полученных продуктов.

Сведения о геологическом строении породного массива включают в себя данные о продуктивном пласте, его мощности, генезисе, составе; составе и свойствах покрывающих и подстилающих пород; гидрогеологических условий со сведениями о водоносных горизонтах, их глубинах залегания, дебитах, химическом составе вод, напорах и распространении. В случае расположения исследуемого участка в областях распространения многолет-немерзлых пород необходимы данные о мощности мерзлой толщи, льдисто-сти пород, распределении температуры по глубине, наличии талых зон в разрезе и т. п.

Свойства самих полезных ископаемых определяются с точки зрения возможности их перевода в подвижное состояние: газ, жидкость, раствор и т. п. Например, металлы при выщелачивании могут входить в хорошо растворимые химически устойчивые соединения; при подземном сжигании угля образуется смесь газов, обладающая большой подвижностью; при сква-жинной гидродобыче породы, содержащие полезные ископаемые, переводятся в пульпу — водно-грунтовую смесь. Наиболее важными свойствами полезных ископаемых с точки зрения их добычи являются следующие: растворимость, температура фазовых переходов, выборочность взаимодействия с какими-либо химическими агентами, возможность катализа и т. д.

Исследование способов добычи и переработки заключается в определе-

нии эффективного и безопасного способа извлечения полезных ископаемых из технических жидкостей после их подъема на поверхность.

Перспективные направления

исследований

Описанные направления развития носят общий характер для любой отрасли физико-химической геотехнологии. Однако каждая отрасль обладает рядом уникальных особенностей, обусловленных технологическим процессом. Так, при добыче полезных ископаемых основной проблемой является подъем максимально возможного объема ископаемого, а при строительстве подземных резервуаров упор делается не на полноте выемки продуктивного пласта, а на управляемости процессом создания выработки-емкости. С точки зрения существующего опыта развития методов ФХГ существуют следующие перспективные направления:

1. Создание техники и технологий эффективного вскрытия месторождений полезных ископаемых для их дальнейшей разработки скважинным методом.

2. Разработка новых методов подготовки месторождений к отработке и снижение затрат уже известных, для чего необходима разработка эффективных конструкций оборудования и теоретических основ его применения.

3. Обоснование новых методов обеспечения оптимальных режимов работы оборудования для выдачи на земную поверхность рабочих флюидов.

4. Создание цифровых двойников месторождений для контроля процесса добычи в онлайн-режиме, оперативного прогноза изменения технологических параметров, а также принятия управляющих решений в сложных ситуациях.

5. Разработка и внедрение математических основ и программных средств

для решения научно-исследовательских и производственных задач, связанных с обработкой продуктивного пласта методами ФХГ.

6. Комплексная экологическая защита недр и территории при добыче полезных ископаемых методами ФХГ.

7. Правовое регулирование. Например, субсидирование на государственном уровне или снижение процентных ставок налога на добычу полезных ископаемых методами ФХГ.

Даже незначительный шаг в любом из этих направлений подразумевает повышение эффективности ФХГ в целом. Ниже приводятся основные цели и задачи перспективных исследований, направленных на совершенствование отдельных отраслей физико-химической технологии.

При скважинной гидродобыче разработка продуктивного пласта может вестись в затопленных или незато-пленных условиях. Однако существует ограничение на дальность воздействия гидромониторной струи за счет потери ее энергии на преодоление вязкости среды. Перспективным направлением с точки зрения развития технологии может являться разработка гидромониторных снарядов с выдвижными рукавами для сближения точки подачи воды и непосредственного места воздействия на породный массив.

Очевидно, что работа гидромонитора в незатопленных условиях позволяет более эффективно разрушать породный массив. Однако в случае залегания над продуктивным пластом неустойчивых пород вероятно развитие вывалов, просадок поверхности или обрушение кровли подземной выработки. Таким образом, необходимо создание геомеханических моделей, предусматривающих осложнения, связанные с процессом разрушения породного массива.

Затопление пласта при его разработке влияет на способ подъема разрушенной породы. В затопленных условиях возможен подъем разрушаемой породы с помощью эрлифта, что придает гибкость в процессе выбора технологической схемы. В незатопленных условиях работа эрлифта существенно осложняется и требует решений по созданию избыточного давления в выработке.

Методы скважинной гидродобычи ограничивают крупность поднимаемых частиц в зависимости от конструкции скважинного снаряда и параметров технологии. В связи с этим необходима разработка комплекса решений, исключающих накопление грубообломоч-ного материала на забое технологической скважины, что затрудняет подъем полезного ископаемого на поверхность [6, 7].

Необходимо отметить, что методами скважинной гидродобычи тяжело отработать весь продуктивный пласт из-за необходимости сохранения целиков между соседними выработками для обеспечения устойчивости породного массива. Перспективным направлением можно считать создание моделей разработки месторождений, обеспечивающих минимизацию целиков, а также отработку технологии закладки выработанного пространства для снижения экологического воздействия и обеспечения возможности отработки всего продуктивного пласта в целом.

При подземном растворении солей основной акцент делается не только на скорости отработки продуктивного пласта, но и на управлении процессом растворения, т. к. образовавшиеся выработки-емкости могут быть использованы для хранения газов или жидких углеводородов. Оптимально совмещение добычи соли с созданием подзем-

ного резервуара объемом в несколько сотен тысяч кубических метров [8]. Для этого уровень воды, используемой в процессе растворения, поддерживается на заданных отметках с помощью закачки в образующуюся выработку нерастворителя, обладающего плотностью меньше 1000 кг/м3.

Желательно не допускать потерь объема образующегося подземного резервуара за счет осаждения нерастворимых включений на его дне. С этой целью требуется совершенствование технологии подъема грунтового материала с больших глубин (до 1000 м и более). Перспективными технологиями в этом направлении считается эрлифт и его комбинации с гидроэлеватором.

Для сохранения устойчивости выработки необходимо обосновать и разработать актуальную геомеханическую модель подземного резервуара, учитывающего свойства породного массива и изменение с течением времени их и напряженно-деформированного состояния породного массива при длительной эксплуатации подземных хранилищ [9].

Создание подземных резервуаров возможно и в многолетнемерзлых породах методами скважинной гидродобычи [10]. Формирование подземной выработки происходит за счет оттаивания мерзлого грунта и его подъема на поверхность. Строительство ведется через скважину с помощью подачи воды и пара, а подъем грунта осуществляется эрлифтом в виде пульпы. Подземные резервуары в многолетнемерзлых породах используются для хранения жидких углеводородов или захоронения промышленных отходов [11].

Строительство подземных резервуаров в мерзлых породах — сложный процесс, требующий учета множества факторов: разницы в скоростях раз-

рушения грунтов различного состава, а также комплексного влияния на формообразование технологических параметров строительства.

Перед технологией строительства подземных резервуаров стоят следующие вызовы: расширение географии использования технологии за счет освоения районов распространения вялой мерзлоты; оптимизация процессов формообразования выработки за счет уменьшения сроков строительства и улучшения способов разрушения массива; расширение сезона строительства с переходом на круглогодичный цикл; расширение сферы применения подземных резервуаров для хранения сжиженных газов или газогидратов, технических жидкостей, буферного объема воды для противопожарных нужд т. п.

В настоящее время подземное выщелачивание металлов реализуется в промышленности при добыче урана, золота, меди, хромитов и т. д. [12]. В этих отраслях добычи основными проблемами являются доставка рабочего агента в массив, его равномерное распределение по глубине и площади с последующим сбором и подъемом на поверхность флюида, содержащего полезное ископаемое, а также селективное взаимодействие полезного ископаемого с рабочим агентом. Например, при кислотном выщелачивании рабочий флюид активно взаимодействует не только с требуемым металлом, но и с карбонатами, содержащимися в массиве. В этом случае возможные потери рабочего агента могут сделать его применение для подземного выщелачивания невозможным в принципе.

Отдельно необходимо отметить влияние технологии выщелачивания на окружающую среду. Выщелачивание относится к «грязным» технологиям и крайне негативно воздействует

на биоту. Это делает актуальной задачу по исключению попадания рабочих агентов в горизонты подземных вод и требует дополнительных мероприятий по проведению экологического и технологического мониторинга.

Очевидно, что для эффективной добычи требуется совершенствование технологии гидроразрыва пласта для создания возможности фильтрации через массив, подбор добавок к рабочим агентам, снижающим вероятность кольматации массива, а также катализаторов, ускоряющих процесс химического взаимодействия полезного ископаемого и рабочего агента, или ингибиторов, замедляющих воздействие рабочего агента с породным массивом.

Помимо очевидных задач существует несколько перспективных направлений, повышающих эффективность подземного выщелачивания металлов. По мнению Аренса В. Ж. [3], наиболее перспективными является воздействие на массив горных пород с помощью физических полей (нагрев рабочего флюида, электрическое, высокочастотное электромагнитное, ультразвук, вибрации и т. п.) и применение бактерий в качестве катализатора процесса.

Полезные ископаемые, снижающие свою вязкость при тепловом воздействии, могут быть добыты с помощью подземной выплавки. Подземная выплавка полезных ископаемых позволяет существенно снизить капитальные затраты на освоение месторождения по сравнению с наземным способом, особенно при залегании продуктивного пласта на больших глубинах, т. к. стоимость бурения и оборудования эксплуатационной скважины не сопоставима с проходкой открытой выработки или шахты. В связи с этим перспективным направлением для дальнейшего

развития поземной выплавки является разработка оптимальной конструкции скважинного снаряда, обеспечивающего эффективную добычу полезных ископаемых.

При подземной выплавке основными проблемами являются обеспечение притока полезного ископаемого к скважине и выдача его на поверхность. Например, подземная выплавка серы требует разработки технических решений по отработке слабопроницаемых серосодержащих руд. Решение этой задачи позволит снизить себестоимость отработки серных месторождений на 10—20 % и более [3].

Подземная газификация угля — это переход от открытой добычи угля и дальнейшего его сжигания к производству теплоносителя непосредственно в местах залегания угольных пластов. Такой подход позволяет реализовать более «чистую» версию технологии за счет отсутствия выхода в атмосферу летучих компонентов, сопутствующих сжиганию угля на поверхности [13].

Подземная газификация угля включает в себя следующие критически важные моменты, разработка и улучшение которых являются основными перспективными путями развития: розжиг и гидроразрыв пласта, огненная сбойка скважин.

Розжиг пласта является начальным этапом реализации всего проекта. Разработка технического решения, позволяющего осуществлять стабильный запуск процесса в скважине, позволит повысить стабильность реализации технологии.

Следующим процессом после розжига угольного пласта является огневая сбойка скважин. Процесс сбойки необходим для создания устойчивого канала между нагнетательной и газо-отводящей скважинами, по которому

будет осуществляться подъем полезных продуктов. Основной проблемой на данном этапе является контролируемая отработка продуктивного пласта по известному азимуту.

Началу розжига может предшествовать процесс гидроразрыва пласта, проводимого с целью создания каналов газификации между несколькими скважинами. Основной проблемой гидроразыва является плохая управляемость процессом, т. к. разрыв осуществляется по слабым зонам продуктивного пласта и может проводиться в отличных от требуемого азимута направлениях [14].

Дальнейшее развитие технологии подземной газификации возможно при решении следующих задач: снижение вероятности загрязнения подземных вод летучими компонентами, образующимися в технологическом процессе; внедрении средств управления процессом газификации с целью обеспечения устойчивости породного пласта; обеспечение устойчивого очага горения для пластов с повышенной влажностью; снижение вероятности кольматации массива угля летучими компонентами; повышении безопасности самого процесса за счет исключения неконтролируемых выходов газов на поверхность.

Методы подземной газификации могут быть адаптированы к добыче углеводородного сырья, например, при перегонке горючих сланцев или разработке газогидратных залежей [15]. Технология разрушения газогидратов подразумевает подачу через скважины в продуктивный пласт дутья, содержащего кислород для поддержания горения. Необходимая температура поддерживается за счет экзотермических реакций внутри в залежи. Перегонка сланцев осуществляется, наоборот, без доступа воздуха с поддержанием тем-

пературы в залежи за счет нагретого нейтрального теплоносителя.

Е. В. Крейнин к перспективным направлениям подземной газификации относит использование получаемого газообразного энергоносителя не только для энергетических целей, но и для производства синтетических углеводородов [14].

С глубиной температура породного массива повышается и может достигать нескольких сотен градусов. Это обуславливает возможность освоения глубинного тепла Земли с целью получения энергии [16] от извлеченных на поверхность теплоносителей (горячей воды, пара или рассолов).

По методу получения энергии выделяют две группы источников: фонтанные и циркуляционные. Фонтанные представляют собой гидрогеотермальные источники, выходящие на поверхность, и активно используются на территории Исландии, Италии, Китая, России. Циркуляционные источники представляют собой замкнутый контур с искусственно созданными коллекторами. Опытно-промышленные испытания циркуляционных способов извлечения геотермальных ресурсов проведены в Фэнтон-Хилл (США), Баден-Вюрттемберг (Германия), Хид-жиори (Япония), Тырнауз (Россия) и т. д.

Современное состояние науки и техники позволяет использовать геотермическую энергию исключительно в районах ее добычи. Однако полученные геотермальные ресурсы позволяют обеспечить теплом и электроэнергией труднодоступные или неосвоенные регионы. В настоящее время промышленная эксплуатация геотермальных коллекторов осуществляется на территории ряда развитых стран с экономическими показателями, в 5 — 10 раз превышающими традиционные способы

получения тепловой и электрической энергии.

К перспективам развития технологии можно отнести решение следующих задач: снижение теплопо-терь при транспорте теплоносителя к поверхности; совершенствование способов создания искусственных коллекторов заданной геометрии с помощью гидроразрыва слабопроницаемых пластов; увеличение КПД тепловых машин, перерабатывающих тепловую энергию в электричество [17]. Также отдельно можно выделить комплекс задач по детальному районированию территории с точки зрения перспектив освоения геотерм.

Заключение

Горнодобывающая промышленность очень инерционна. Выполнение работ по внедрению новых технологий, материалов и оборудования, экономически приемлемых технических решений и создание под эти решения материальной базы ведется в течение десятилетий. Поэтому для эффективного

развития перспективных направлений в будущем уже в настоящее время необходимо начать решение поставленных задач.

Цели развития ФХГ должны исходить из прогноза потребностей в редких элементах и сложных для добычи полезных ископаемых. Цели необходимо постоянно корректировать в связи с прогнозируемым спросом полезных ископаемых на рынке. При постоянном снижении разведанных объемов полезных ископаемых и увеличивающейся трудности их разработки методы ФХГ позволят дольше оставаться на рынке компаниям, занимающимся добычей полезных ископаемых, и, как следствие, обеспечить работоспособность зависящих от них предприятий. Как видится автору данной статьи, ФХГ в длительной перспективе должна изменить свой вектор развития от вспомогательной функции и выделиться в отдельную отрасль науки и техники, обеспечивающую добычу полезных ископаемых в тех случаях, где применяемые традиционные методы уже бессильны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Dudin M. N., Frolova E. E., Artemieva J. A., Bezbah V. V., Kirsanov A. N. Problems and Perspectives of BRICS Countries Transfer to "Green Economy" and Law-carbon Energy Industry. International Journal of Energy Economics and Policy, 2016, 6(4), 714—720.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Connoly D., Lund H., Mathiesena B. V., Smart energy Europe: The technical and economic impact of the potential 100 % renewable energy scenario for the European Union. Renewable and Sustainable Energy Reveiws, (2016), 60, 1634 — 1653.

3. Аренс В. Ж. и др. Физико-химическая геотехнология. — М.: Горная книга, 2010. — 575с.

4. Аренс В. Ж., Бабичев Н. И., Башкатов А. Д., Гоидин О. М., Хрулев А. С., Хчеян Г. Х. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых. — М.: Горная Книга, 2007. — 295 с.

5. Фазлуллин М. И. Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. т.1 и т.2. — М.: Изд. «Руда и металлы», 2005.

6. Хрулев А. С. Способы и средства подъема гидросмеси при скважинной гидродобыче. Горный информационно-аналитический бюллетень. — № 2. — 1999. — С. 112 — 116.

7. Bagazeev V., Valiev N., Startsev V. Justification of borehole hydraulic mining from thawed placers. Eurasian mining. 2017. No. 1. pp. 17-20.

8. Казарян В. А. Подземное хранение газа и жидкостей. т.1 и т.2 — М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2019.

9. Sun J., Wang J., Zheng D., Xu H., Li C., Zhao K., Rong Zhong. Regional Scale 3D Geomechanical Modeling For Evaluating Caprock Integrity And Fault Leakage Potential During Underground Gas Storage Operations In A Produced Field. SPE Reservoir Characterisation and Simulation Conference and Exhibition, 8-10 May, Abu Dhabi, UAE, 2017.

10. Кузьмин Г. П., Яковлев А. В. Подземные резервуары в мерзлых грунтах. Якутск: Институт мерзлотоведения СО РАН, 1992. — 152 с.

11. Аксютин О. Е., Казарян В. А. и др. Строительство и эксплуатация резервуаров в многолетнемерзлых осадочных породах — М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. — 432с.

12. Suchhanda Ghosh, Paul A. K. Heterotrophic leaching of metals from Indian chromite mining overburden. International Journal of Mining, Reclamation and Environment. Volume 31, 2017 — Issue 1.

13. LIU Shuqin, ZHANG Shangjun, NIU Maofei, YU Li. Technology process and application prospect of underground coal gasification. China. Earth Science Frontiers. 2016 — Issue 03.

14. Крейнин Е. В. Подземная газификация углей: основы теории и практики, инновации. — М., 2010. — 400с.

15. Zhiyong Cheng. Prospect Analysis of Underground Gasification in Deep Oilfield for Natural Gas Exploitation Enterprises. 2019 3rd International Conference on Economics, Management Engineering and Education Technology (ICEMEET 2019).

16. Sani Aliyu, Garba M. M. Review on Current Global Geothermal Energy Potentials and the Future Prospects. International Journal of Advances in Scientific Research and Engineering (ijasre). Volume 5, Issue 4 April — 2019.

17. Sanner B. Ground Source Heat Pumps-history, development, current status, and future prospects. — 12th IEA Heat Pump Conference, 2017. Г¥тгглэ

REFERENCES

1. Dudin M. N., Frolova E. E., Artemieva J. A., Bezbah V. V., Kirsanov A. N. Problems and Perspectives of BRICS Countries Transfer to "Green Economy" and Law-carbon Energy Industry. International Journal of Energy Economics and Policy, 2016, 6(4), 714—720.

2. Connoly D., Lund H., Mathiesena B. V., Smart energy Europe: The technical and economic impact of the potential 100 % renewable energy scenario for the European Union. Renewable and Sustainable Energy Reveiws, (2016), 60, 1634—1653.

3. Arens V. Zh. i dr. Fiziko-himicheskaya geotekhnologiya [Physical-chemical geotechnoogy]. Moscow: Gornaya kniga, 2010. 575 p. [In Russ]

4. Arens V. Zh., Babichev N. I., Bashkatov A. D., Gridin O. M., Hrulev A. S., Hcheyan G. H. Skvazhinnaya gidrodobycha poleznyh iskopaemyh [Borehole mining]. Moscow: Gornaya Kniga, 2007. 295 p. [In Russ]

5. Fazlullin M. I. Podzemnoe i kuchnoe vyshchelachivanie urana, zolota i drugih metallov [Underground and heap leaching uranium, aurum and others metalls]. t.1 i t.2. Moscow: Izd. «Ruda i metally», 2005. [In Russ]

6. Hrulev A. S. Pulp egress ways and means during borehole mining. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 1999. no. 2, pp. 112 — 116. [In Russ]

7. Bagazeev V., Valiev N., Startsev V. Justification of borehole hydraulic mining from thawed placers. Eurasian mining. 2017. no. 1. pp. 17-20.

8. Kazaryan V. A. Podzemnoe hranenie gaza i zhidkostej [Underground gaz and fluid storage]. t.1 i t.2 Moscow-Izhevsk: Institut komp'yuternyh issledovanij, 2019. [In Russ]

9. Sun J., Wang J., Zheng D., Xu H., Li C., Zhao K., Rong Zhong. Regional Scale 3D Geomechanical Modeling For Evaluating Caprock Integrity And Fault Leakage Potential During Underground Gas Storage Operations In A Produced Field. SPE Reservoir Characterisation and Simulation Conference and Exhibition, 8-10 May, Abu Dhabi, UAE, 2017.

10. Kuz'min G. P., Yakovlev A. V. Podzemnye rezervuary v merzlyh gruntah [Underground storages in permafrost grounds]. Yakutsk: Institut merzlotovedeniya SO RAN, 1992 152 p. [In Russ]

11. Aksyutin O. E., Kazaryan V. A. i dr. Stroitel'stvo i ekspluataciya rezervuarov v mnogoletnemerzlyh osadochnyh porodah [Construction and operation of reservoirs in permafrost sedimentary rocks]. Moscow-Izhevsk: Institut komp'yuternyh issledovanij, 2013. 432 p. [In Russ]

12. Suchhanda Ghosh, Paul A. K. Heterotrophic leaching of metals from Indian chromite mining overburden. International Journal ofMining, Reclamation and Environment. Volume 31, 2017 Issue 1.

13. LIU Shuqin, ZHANG Shangjun, NIU Maofei, YU Li. Technology process and application prospect of underground coal gasification. China. Earth Science Frontiers. 2016 Issue 03.

14. Krejnin E. V. Podzemnaya gazifikaciya uglej: osnovy teorii i praktiki, innovacii [Underground coal gasification: theoretical and practical foundations, innoations]. Moscow, 2010. 400 p. [In Russ]

15. Zhiyong Cheng. Prospect Analysis of Underground Gasification in Deep Oilfield for Natural Gas Exploitation Enterprises. 2019 3rd International Conference on Economics, Management Engineering and Education Technology (ICEMEET 2019).

16. Sani Aliyu, Garba M. M. Review on Current Global Geothermal Energy Potentials and the Future Prospects. International Journal of Advances in Scientific Research and Engineering (ijasre). Volume 5, Issue 4 April 2019.

17. Sanner B. Ground Source Heat Pumps-history, development, current status, and future prospects. 12th IEA Heat Pump Conference, 2017.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРE

Сурин Степан Дмитриевич — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник ООО «Газпром геотехнологии», Москва, Россия.

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

Surin S. D., Cand. Sci. (Eng.), leading research worker, Gazprom Geotechnology LLC, Moscow, Russia.

Получена редакцией 16.11.2020; получена после рецензии 26.01.2021; принята к печати 10.02.2021. Received by the editors 16.11.2020; received after the review 26.01.2021; accepted for printing 10.02.2021.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.