Термометрическая съемка участка Авачинской геотермальной системы Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

--© Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач,

К.А. Павлов, А.В. Шадрин, 2015

УДК 550.83

Р.И. Пашкевич, В.А. Горбач, К.А. Павлов, A.B. Шадрин

ТЕРМОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА УЧАСТКА АВАЧИНСКОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Представлены результаты термометрической съемки в южном секторе Авачинской геотермальной системы.

Ключевые слова: геотермальная система, скважина, термометрическая съемка, термометрическая трубка, термометрические датчики.

Входе исследований Авачинской геотермальной системы в 2014-2015 гг. [1], на площади работ в южном секторе Авачинской геотермальной системы в период 06.02.15 г. — 18.04.15 г. было пробурено 25 термометрических скважин, глубиной 10 м каждая [2]. Расположение скважин показано на рис. 1 (см. стр. 305).

Девять скважин были пробурены буровой установкой УБШМ-15, остальные скважины пробурены буровыми установками УГБ-1ВС и УГБ-50М на базе ГТТ. В ходе бурения из скважин, пробуренных установкой УБШМ-15, были отобраны пробы грунта (керн) с глубин 5 и 10 м. Из скважин, пробуренных установками УГБ-1ВС и УГБ-50М были отобраны пробы с глубин 5, 10 м и дополнительно на других глубинах, где встречался крепкий грунт. Пробы исследовались в НИГТЦ ДВО РАН на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV с целью определения минерального состава [3]. По всем образцам керна были также исследованы тепловые свойства пород [4].

В скважины были установлены регистраторы с датчиками температуры на глубинах 5 и 10 м, что позволило регистрировать значения геотермического градиента в каждой скважине [5]. Количество точек измерения составило 50 (25х2) и соответствовало требованиям технического задания [1]. Обсадка скважин производилась полипропиленовыми и полиэтиленовыми трубами Ду50 и Ду40. В НИГТЦ ДВО РАН было разработано и использовалось 3 схемы обустройства скважин [6].

Силами НИГТЦ ДВО РАН в каждую скважину были установлены термометрические трубки и регистраторы температуры. В каждую скважину помешались полипропиленовые термометрические трубки с кабелем и датчиками. Для исключения влияния конвекции воздуха, в термометрических трубках и в пространстве между ними и обсадными трубами помешались ограничиваюшие движение воздуха диски. Разработанные НИГТЦ ДВО РАН конструкции скважин и термометрических трубок [6] удовлетворяли требованиям ГОСТ 25358—2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры». Использованные для измерений двухканальные автономные регистраторы температуры EClerk-M-2Pt-H с термопреобразователем сопротивления Pt1000 с температурным коэффициентом 0,00385оС-1 по ГОСТ 6651-2009 были разработаны ООО НПК «Рэлсиб», г.Новосибирск по специальному заказу НИГТЦ ДВО РАН: пределы допускаемой абсолютной погрешности регистраторов в диапазоне от 0 до 20оС не более 0,06оС, разрешаюшая способность 0,03оС. Погрешность удовлетворяла требованиям ГОСТ 25358-2012 «Грунты. Метод полевого определения температуры». 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. Программный комплекс обеспечивает настройку (конфигурирование), запуск/ остановка 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. До момента поставки указанных регистраторов, в целях получения более длительного периода наблюдения температур, в скважины №№ 4_21, 4_15, 4_12, 4_9, 4_3 и 4А_02, после окончания бурения и обсадки, были установлены другие регистраторы: Onset Tidbit v2 Temp и DS1922L#F50. Регистрация с помошью EC1erk-M-2Pt-H производилась с дискретностью записи 1 мин. Периодически осу-шествлялись выезды на участок работ и в часто тяжелых полевых

8

S 5

X

ro G

Гемперэтура, UC

X ro

X n

0)

-1 ro

ta ta

С n

о\ H

s I го 0) со ta ro

СП X

tr

s ta

0)

о X

s I tr

ro

0)

H 0) S Ы S ro

го 13

ro

0) о X s 5<

£

го H H ro

X S

tr

St ro 13

-1 D>

TS H

с

ta 13

S tr

ГО

X со

H n

H ?!

ro СО

s 0)

ta О СО S M X

ta 0) X X tr ro

s

. w 0\ S С ro ?! 13

£ 3

M S

о о

ta

ГО

£ ^ S 0)

5 H E S

ro ^ S< n

a

o\ ro э

CI) S

S s s 3

— T3

СП о

" со

T 3

ВГ

Температура, "С

пературы. Из графиков видно, что температурный режим на глубине 5 м в течение периода наблюдений не являлся стационарным, температура снижалась вследствие влияния движения грунтовых вод в начале интенсивного таяния снега, начиная с июня-месяца.

ттмтттттттттттш^^

?'в'а*«1

тЫШШШШШШШШШШШ/ШМ

Рис. 2 (продолжение). Температура и градиент температуры в скважине 4 21

¡ааааааазаааааааааа888888888888888888888888888

^ ^ .^У ^ ^

штт§**

штшаштшшшШШШФШШа

Рис. 2 (продолжение). Температура и градиент температуры в скважине 4 15

г г" ? г' г' г г' г я а" ^ г' ¿т« ? г а <г г 5'« « а з а' а а' э" а аг <

? 8 ? 5 ^ « ^ г 8 и -? ^ ? №8 0 й' Я V Я 8 6;$ ¡3 9

Температура и градиент температуры в

Рис. 2 (продолжение). скважине 4 12

Рис. 2 (окончание). Температура и градиент температуры в скважине 4 03

Рис. 3. Расположение геотермических профилей

Наиболее ярко указанное влияние прослеживается по графикам температур в скважинах №№ 4А_02, 4_07, 4_05, 1, 1PR, 3_05, 3_07, 3PR, 01, 2А_03, 6 и 5. На глубине 10 м сезонные изменения температуры выражены слабее. В скважинах №№ 4_21, 4_12, 4_09, 4А_02, 4_03, 4_07, 4_05, 2PR, 3_02, 3_05, 3PR, 01, 2_03W, 2_06W, 2А_03, 6, 2 и 3 температура на глубине 10 м была практически стабильна с начала мая, причем в скважинах №№ 2PR, 3PR, 3_02, 2А_03 и 2 она в этот период даже незначительно повышалась, но не более чем на 0,2°С.

Интерполяция поля температур и построения карт, представленных на рис. 5-7 (см. стр. 306-308) производилась на базе программного комплекса Rockware Rockworks 2006. Выбрана прямоугольная сетка 70 х100 ячеек. Использовался алгоритм взвешивания обратно расстоянию (Inverse Distance Weighted), заключающийся во взвешивании значений в точках таким образом, что влияние известного значения точки затухает с увеличением расстояния до неизвестной точки, значение температуры в которой нужно определить. Значение коэффициента «Exponent» было установлено равным 5. Использовался весь ряд данных при назначении узлов (PointSelection=All).

Из рис. 4-7 можно сделать вывод, что наиболее прогретыми участками на глубинах 5 и 10 м, являются окрестности скважин 4_21, 4_15, 4_12, и 3_07.

На рис. 3 и 4 представлены соответственно схема расположения и геотермические профили, построенные по замерам температур на глубине 10 м, 05.06.15 г. и 01.09.15 г. Из рис. 4 видно, что вдоль профиля I - I выявляется аномалия распределения температур по площади участка работ. Указанная аномалия,

Рис. 4 (начало). Геотермические профили. Замеры на глубине 10 м, 01.09.2015 г.

у-у1

4_09

/ ч . / ^^ oзw од\л/

/ ■ 2А 03 —

/

/

-

О 1000 2000 3000 4000 5000 БООО 7000

Расстояние, м

Рис. 4 (продолжение). Геотермические профили. Замеры на глубине 10 м, 01.09.2015 г.

Vll-W

OL 2А_03

эта 1РЯ

2

о ш sua заоо ioao «по «па тага впа яка кип liooc uooo

Рнстояние, нг

Рис. 4 (окончание). Геотермические профили. Замеры на глубине 10 м, 01.09.2015 г.

вероятно, связана с разломом по р.Сухая речка и «Лавовой пади». Представленные здесь данные являются предварительными. Окончательно локализация аномалии температур будет установлена по получению годового цикла замеров температур на глубинах 5 и 10 м.

- 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. Опыт проведения буровых работ для термометрической съемки на Авачинской геотермальной системе // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, с. 121-123.

3. Пашкевич Р.И., Таранов С.Р., Кунгурова В.Е. Состав пород участка Авачинской геотермальной системы // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, с. 86-107.

4. Пашкевич Р.И., Попов Е.Ю., Савельев Е.Г., Ромушкевич P.A., Павлов К.А. Экспериментальные исследования тепловых свойств пород Авачин-

ской геотермальной системы, Камчатка // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, с. 7-23.

5. 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.

6. Пашкевич Р.И., Горбач В.А., Павлов К.А., Иодис В.А. Способы обустройства скважин для термометрической съемки геотермальных систем // ГИАБ № 11, Специальный выпуск № 63 «Камчатка-2», 2015, с. 40-54. FTT^i

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Пашкевич Роман Игнатьевич - доктор технических наук, директор, [email protected],

Горбач Владимир Александрович - кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе, [email protected], Павлов Кирилл Алексеевич - научный сотрудник, [email protected], Шадрин Александр Витальевич - младший научный сотрудник, [email protected], Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения РАН.

UDC 550.83

THERMOMETRIC SURVEY OF AVACHA GEOTHERMAL SYSTEM AREA

Pashkevich R.I., Doctor of Technical Sciences, Director, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,

Gorbach V.A., Candidate of Technical Sciences, Deputy Director for Science, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,

Pavlov K.A., Research scientist, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia,

Shadrin A.V., Junior research scientist, [email protected], Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Russia.

The results of thermometry survey in the south area of Avacha geothermal system are presented.

Key words: geothermal system, well, thermometric survey, thermometric tube, ther-mometric logger.

REFERENCES

1. Pashkevich R.I i dr. Otchet o nauchno issledovatelskoj rabote: «Issiedovanie geo-termainyh resursov Avachinskoj gruppy vuikanov, poiuostrov 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. Opyt provedeniya burovyh rabot diya termometricheskoj sjemki na Avachinskoj geotermainoj 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.

3. Pashkevich R.I., Taranov S.R., Kungurova V.E. Sostav porod uchastka Avachin-skoy geotermainoy sistemy (Composition of the rocks of Avachinsky area of the geothermal system) // GIAB No 11, «Kamchatka-2» (special issue) No 63. 2015, pp. 86-107.

4. Pashkevich R.I., Popov E.Yu., Savelyev E.G., Romushkevich R.A., Pavlov K.A. Eksperimentainiye issiedovaniya tepiovyh svoistv porod Avachinskoy geotermainoy sistemy (Experimental investigation of thermal properties of rocks of the geothermal system) // GIAB No 11, «Kamchatka-2» (special issue) No 63. 2015, pp. 7-23.

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

6. Pashkevich R.I., Gorbach V.A., Pavlov K.A., Iodis V.A. Sposoby obustroystva skvazhin diya termometricheskoy sjemki geotermainykh system (Ways of arrangement of wells for geothermal heat shooting systems) // GIAB No 11, «Kamchatka-2» (special issue) No 63. 2015, pp. 40-54.