Способы обустройства скважин для термометрической съемки геотермальных систем Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач, К.А. Павлов, В.А. Иодис, 2015

УЛК 550.83

Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач, К.А. Павлов, В.А. Иодис

СПОСОБЫ ОБУСТРОЙСТВА СКВАЖИН ДЛЯ ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

Представлены способы обустройства скважин для проведения термометрической съемки на Авачинской геотермальной системе. Ключевые слова: геотермальная система, скважина, термометрическая съемка, термометрическая трубка, термометрические датчики.

В рамках выполнения научно-исследовательских работ по изучению тепловых ресурсов Авачинской геотермальной системы [1] выполнялась термометрическая съемка [2]. Для проведения работ было пробурено 25 скважин [3]. Обсадка скважин производилась полипропиленовыми и полиэтиленовыми трубами Ду50 и Ду40. В НИГТЦ ДВО РАН было разработано и использовалось 3 схемы обустройства скважин (рис. 1.1-3.2, табл. 1-3). В каждую скважину помешались полипропиленовые термометрические трубки с регистраторами. Для исключения влияния конвекции воздуха, в термометрических трубках и в пространстве между ними и обсадными трубами, помешались ограничиваюшие движение воздуха полипропиленовые диски. Данная конструкция соответствует требованиям ГОСТ 25358—2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры». Обсадная колонна скважины выходила на поверхность земли на 0 - 20 см и заканчивалась резьбовым соединением для крепления зашитного колпака. Данные схемы обустройства были апробированы в ходе длительных термометрических работ, в том числе, в зимне-весенний период [4] и показали надежность и высокие эксплуатационные характеристики.

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

Рис. 1.1. Схема обустройства термометрической скважины. Вариант 1

Рис 1.2. Конструкция термометрической трубки. Вариант 1

Рис. 2.1. Схема обустройства термометрической скважины. Вариант 2

Таблица 1

Спецификация к конструкции термометрической трубки. Вариант 1

Поз. Наименование Кол. Примечание

Сборочные единицы

1 Обсадная труба 4 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 ГОСТ Р 52134-2003 5048,4, 50x5 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

2 Термометрическая трубка 3 Полипропилен гомополимер РР-Н\А/ РИ20 КО 9001:2008 А529 20x3,4 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

3 Автономный измеритель-регистра-тор температуры двухканальный 1 ЕС1егк-М-01-2РЖ

4 Кабель 1 МКЭШ, 4x0,75 мм2

5 Чувствительный элемент 2 И1000 - термопреобразователь сопротивления с температурным коэффициентом 0,00035°С1 По ГОСТ 6651-2009, размер 2,5x2,5x1,0 мм, установлен в гильзе, заполненной А1203

Детали

6 Муфта с наружной резьбой 3 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

7 2) Муфта с внутренней резьбой 5 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

8 Муфта переходная 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

9 Уплотнительный диск наружный 21 Пенополиэтилен, толщина 3 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К

10 Стяжка нейлоновая 42 Нейлон 6,6 (6,6 - аминундекановой кислоты) Теплопроводность 0,214 Вт/м-К

11 Уплотнительный диск внутренний 21 Пенополиэтилен, толщина 3,5 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К закреплен на кабеле поливинилхлоридной пленкой ГОСТ 16214-86

12 Муфта соединительная резьбовая 2 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

1&. 05

Таблица 2

Спецификация к конструкции термометрической трубки. Вариант 2

Зона Поз. Наименование Кол. Примечание

Сборочные единицы

1 Обсадная труба 4 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 ГОСТ Р 52134-2003 50x8,4 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

2 Термометрическая трубка 3 Полипропилен гомополимер РР-Н\А/ РИ20 КО 9001:2008 А529 20x3,4 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

3 Автономный измеритель-регистратор температуры двухканальный 1 ЕС1егк-М-01-2РЖ

4 Кабель 1 МКЭШ, 4x0,75 мм2

5 Чувствительный элемент 2 РПООО - термопреобразователь сопротивления с температурным коэффициентом 0,00035°С1 По ГОСТ 6651-2009, размер 2,5x2,5x1,0 мм, установлен в гильзе, заполненной А1203

Детали

6 Муфта прямая 2 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на клей ЬэсШе 4090

7 Муфта с наружной резьбой 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

8 Муфта с внутренней резьбой 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20

установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

9 Муфта переходная 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

10 Уплотнительный диск наружный 21 Пенополиэтилен, толщина 3 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К

11 Стяжка нейлоновая 42 Нейлон 6,6 (6,6 - аминундекановой кислоты) Теплопроводность 0,214 Вт/м-К

12 Уплотнительный диск внутренний 21 Пенополиэтилен, толщина 3,5 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К закреплен на кабеле поливинилхлоридной пленкой ГОСТ 16214-86

13 Муфта соединительная резьбовая 2 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

Стандартные изделия

14 Саморез с пресс-шайбой острый 8 М1,4*18 ТУ 7811-7355 Ст.З цинк-ламельное покрытие

Муфта прямая /поз. 6/

|=(— ! _ 'Ч £ 1„

050

065

Муфта с наружной резьбой /поз 71

0(5>

1 71

¡¡и

050

Муфта с Внутренней резьдой /поз 8)

055 I

Ш> 1 1 1

111111111 кя !=э

1 ^ \

Муфта переходная /поз 9]

Муфта соединительная резьдоВа> /паз 13)

Рис. 2.2. Конструкция

термометрической трубки. Вариант 2

Рис. 3.1. Схема обустройства термометрической скважины. Вариант 3

о Таблица 3

Спецификация к конструкции термометрической трубки. Вариант 3

Зона Поз. Наименование Кол. Примечание

Сборочные единицы

1 Обсадная труба 4 Полиэтилен БОИ 17 ГОСТ 18599-2001 40x3 Теплопроводность 0,41 Вт/м-К

2 Термометрическая трубка 3 Полипропилен гомополимер РР-Н\А/ РИ20 1БО 9001:2008 А529 20x3,4 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

3 Автономный измеритель-регистратор температуры двухканальный 1 ЕС1егк-М-01-2РЖ

4 Кабель 1 МКЭШ, 4x0,75 мм2

5 Чувствительный элемент 2 ГЧЮОО - термопреобразователь сопротивления с температурным коэффициентом 0,00035°С1 По ГОСТ 6651-2009, размер 2,5x2,5x1,0 мм, установлен в гильзе, заполненной А1203

Детали

6 Муфта с наружной резьбой 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

7 Муфта с внутренней резьбой 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 установлена на ленте ФУМ («ФУМ-В»)

8 Муфта переходная 1 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

9 Уплотнительный диск наружный 21 Пенополиэтилен, толщина 3 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К

10 Стяжка нейлоновая 42 Нейлон 6,6 (6,6 - аминундекановой кислоты) Теплопроводность 0,214 Вт/м-К

11 Уплотнительный диск внутренний 21 Пенополиэтилен, толщина 3,5 мм Теплопроводность 0,038 Вт/м-К

закреплен на кабеле поливинилхлоридной пленкой ГОСТ 16214-86

12 Муфта соединительная резьбовая 2 Полипропилен рандом сополимер РР-И РИ20 Теплопроводность 0,24 Вт/м-К

Рис 3.2. Конструкция термометрической трубки. Вариант 3

ООО НПК «Рэлсиб», г. Новосибирск по специальному заказу НИГТЦ ДВО РАН. Пределы абсолютной погрешности регистраторов в диапазоне от 0 до 20°С - не более 0,06°С, разрешающая способность - 0,03оС. Период регистрации отсчетов -от 1 секунды до 24 часа, с шагом 1 секунда. Емкость памяти -260 тыс. пар значений двух каналов температуры при одной сессии регистрации. Точность хода часов реального времени -не хуже 1 с/сут. Допустима эксплуатация регистратора 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, просмотр и фильтрацию данных в таблице, создание отчета для печати, проведение юстировки, просмотр графиков. Каждый температурный датчик в каждом регистраторе проходил индивидуальную заводскую калибровку. Регистрация с помощью EC1erk-M-2Pt-H производилась с дискретностью записи 1 мин [4].

Разработанные способы обустройства термометрических скважин можно рекомендовать при крупномасштабной термометрической съемке геотермальных систем.

- 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. Опыт выполнения термометрической съемки на Авачинской геотермальной системе // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, с. 239-243.

5. ГОСТ 25358-2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры». шиз

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,

Иодис Валентин Алексеевич - кандидат технических наук, ученый секретарь,

nigtc@kscnet.ru,

Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук.

UDC 550.83

METHODS OF WELLS INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT FOR THER-MOMETRIC SURVEY OF GEOTHERMAL SYSTEMS

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, vgorbach@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,

Iodis V.A., Candidate of Technical Sciences, Scientific Secretary, nigtc@kscnet.ru, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia.

Methods of wells infrastructure development for thermometric survey of Avacha geo-thermal system heat flow are developed.

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 about scientifically-research work: "Investigation of geothermal resources of the Ava-chinsky group of volcanoes, Kamchatka Peninsula, Kamchatka Krai). fondy NIGTC DVO RAN, Petropavlovsk-Kamchatskij, 2015, v 3-h t., 787 p.

2. Pashkevich R.I., Gorbach V.A., Pavlov K.A., Shadrin A.V. Termometricheskaya sjemka uchastka Avachinskoy geotermalnoy sistemy (Thermometric survey of the area of the Avacha geothermal system) // GIAB №№11, «Kamchatka-2» (special issue) № 63. 2015. pp. 24-34.

3. Pashkevich R.I. Opyt provedeniya burovyh rabot dlya termometricheskoj sjemki na Avachinskoj geotermalnoj sisteme (Experience of carrying out drilling operations for thermometric shooting at Avachinsky geothermal system) // GIAB No 11, «Kamchatka-2» (special issue) No 63. 2015. pp. 121-123.

4. Pashkevich R.I., Gorbach V.A., Pavlov K.A. Opyt vipolneniya termometricheskoy sjemki na Avachinskoy geotermalnoy sisteme (Experience of implementation of thermometric shooting at Avachinsky geothermal system) GIAB No 11, «Kamchatka-2» (special issue) No 63. 2015. pp. 239-243.

5. GOST 25358-2012 «Grunty. Metod polevogo opredeleniya temperatury».