alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2018.25-30.044-050alternative-1506Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGYВЛИЯНИЕ ТЕПЛОПРИТОКА ГОРНОГО МАССИВА НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫINFLUENCE OF HEAT TREATMENT OF MOUNTAIN MASSIVE ON TEMPERATURE MODE OF GEOTHERMAL CIRCULATION SYSTEMМорозовЮ. П.MorozovYu. P.

Юрий Петрович Морозов - доктор технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом геотермальной энергетики

д. 20А, ул. Г. Хоткевича, Киев, 02094

Yurii Morozov - D.Sc. in Engineering, Senior Researcher, Head of Geo thermal Energy Department

20A G.Khotkevych St., Kiev, 20294

geotherm@ukr.netИнститут возобновляемой энергетики, Национальная академия наук УкраиныУкраинаInstitute of Renewable Energy of NASUUkraine201807122018025-304450Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20182018Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1506

На основании решения задачи нестационарного теплообмена при движении жидкости в подземных проницаемых слоях получена зависимость для определения времени работы геотермальной циркуляционной системы (ГЦС) в режиме постоянной и падающей температуры. Установлено, что при толщине пласта Н < 4 м влияние теплопритоков при = 0,99 и = 0,5 практически одинаковое, но при толщине пласта Н > 5 м влияние теплопритоков существенно зависит от температуры. При толщине проницаемого пласта Н > 20 м теплоприток при = 0,99 практически не влияет на тепловые процессы в проницаемом пласте, однако при = 0,5 теплоприток в зависимости от скорости движения может составлять от 50 % до 90 %. Только при Н > 50 м влияние теплопритока значительно уменьшается и составляет, в зависимости от скорости фильтрации, от 50 % до 10 %. Установлено, что тепловое воздействие горного массива при толщине проницаемого слоя более 10 м, расстояние между контуром нагнетания и эксплуатации, а также скорость движения теплоносителя практически не влияют на определение времени работы ГЦС в режиме постоянной температуры. Определено, что во время работы ГЦС при безразмерной температуре теплоносителя = 0,5 существенной является скорость движения теплоносителя. При увеличении скорости движения теплоносителя в два раза погрешность изменяется в 1,5 раза.

Based on the solution of the problem of non-stationary heat transfer during fluid motion in underground permeable layers, dependence was obtained to determine the operating time of the geothermal circulation system in the regime of constant and falling temperatures. It has been established that for a thickness of the layer H <4 m, the influence of heat influxes at = 0.99 and = 0.5 is practically the same, but for a thickness of the layer H> 5 m, the influence of heat inflows depends significantly on temperature. At a thickness of the permeable formation H> 20 m, the heat transfer at = 0.99 has virtually no effect on the thermal processes in the permeable formation, but at = 0.5 the heat influx, depending on the speed of movement, can be from 50 to 90%. Only at H> 50 m, the effect of heat influx significantly decreases and amounts, depending on the filtration rate, from 50 to 10%. The thermal effect of the rock mass with its thickness of more than 10 m, the distance between the discharge circuit and operation, as well as the speed of the coolant have almost no effect on the determination of the operating time of the GCS in constant temperature mode. During operation of the GCS at a dimensionless coolant temperature = 0.5, the velocity of the coolant is significant. With an increase in the speed of the coolant in two times, the error changes by 1.5 times.

неизотермическая фильтрациягеотермальная циркуляционная системаподземный проницаемый пластгорный массивтемпература теплоносителяnon-isothermal filtrationgeothermal circulation systemunderground permeable reservoirmountain massifcoolant temperatureReferencesДядькин, Ю.Д. Геотермальная теплофизика / Ю.Д. Дядькин, С.Г. Гендлер, Н.Н. Смирнова. – С.Петербург: Наука, 1993. – 256 с.Dyadkin Yu.D., Gendler S.G., Smirnova N.N.Geothermal Thermal Physics (Geotermal'naya teplofizika). St. Petersburg: Science, 1993; 256 p. (in Russ.).Дворов, И.М. Геотермальная энергетика / И.М. Дворов. – М.: Наука, 1976. – 191 с.Dvorov I.M. Geothermal energy (Geotermal'naya energetika). Moscow: Nauka, 1976; 191 p. (in Russ.).Levarsen, A.I. Geology of Petroleum / A.I. Levarsen. – San-Francisco, 1958. – 234 p.Levarsen A.I. Geology of Petroleum. San Francisco, 1958; 234 p.Долинский, А. А. Процессы фильтрации геотермального теплоносителя в пористом слое / А.А. Долинский[и др.] // Промышленная теплотехника. – 2009. – № 5. – С. 69 – 75.Dolinsky A.A., Basok B.I., Avramenko A.A., et al. Processes of filtration of a geothermal heat carrier in a porous layer (Protsessy fil'tratsii geotermal'nogo teplonositelya v poristom sloye). Industrial heat engineering, 2009;(5):69–75. (in Russ.).Накорчевский, А.И. Теоретические и прикладные аспекты грунтового аккумулирования и извлечения теплоты / А.И. Накорчевский – К.: Наукова думка, 2008. – 150 с.Nakorchevsky A.I. Theoretical and applied aspects of soil accumulation and heat recovery (Teoreticheskiye i prikladnyye aspekty gruntovogo akkumulirovaniya i izvlecheniya teploty). Kiev: Naukova Dumka Publ., 2008; 150 p. (in Russ.).Шетлце, С. Аккумулирование тепловой энергии в водоносных горизонтах. Устройство и практическое применение / С. Шетлце [и др.]; пер. с англ под ред. канд. техн. наук В.Р. Котлера. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 208 с.Sheletz S., Brett S., Grabbes D., Sepponen M.Storage of thermal energy in aquifers. The device and practical application (Akkumulirovaniye teplovoy energii v vodonosnykh gorizontakh. Ustroystvo i prakticheskoye primeneniye). Moscow: Energoatomizdat Publ., 1984; 208 p. (in Russ.).Богуславский, Э. И. Освоение тепловой энергии недр / Э.И. Богуславский. – М.: Спутник, 2018. – 448 с.Boguslavsky E.I. The development of thermal energy of the subsoil (Osvoyeniye teplovoy energii nedr). Moscow: Sputnik Publ., 2018; 448 p. (in Russ.).Томаров, Г.В. Геотермальная энергетика / Г.В. Томаров [и др.]. – М.: Теплоэнергетик, 2015. – 303 с.Tomarov G.V., Nikolsky A.I., Semenov V.N., Shchipkov A.A.Geothermal energy (Geotermal'naya energetika). Moscow: Teploenergetik Publ., 2015; 303 p. (in Russ.).Бутузов, В.А. Геотермальное энергосбережение южного региона России. Ресурсы, использование, перспективы / В.А. Бутузов, Г.В. Томаров. – Saar-Brucken. Deutchland: Lambart Academie Publishing, 2012.Butuzov V.A., Tomarov G.V. Geothermal energy saving in the southern region of Russia. Resources, usage, perspectives (Geotermal'noye energosberezheniye yuzhnogo regiona Rossii. Resursy, ispol'zovaniye, perspektivy). Saar-Brucken. Deutchland: Lambart Academie Publishing, 2012 (in Russ.).Чекалюк, Э. Б. Термодинамика нефтяного пласта / Э.Б. Чекалюк– М.: Недра, 1965. – 238 с.Chekalyuk E.B. Thermodynamics of the oil reservoir (Termodinamika neftyanogo plasta). Moscow: Nedra, 1965; 238 p. (in Russ.).Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1964. – 488 с.Karslou G., Eger D.Thermal Conductivity of Solids (Teploprovodnost' tverdykh tel). Moscow: Science, Editorial Board of Physical and Mathematical Literature, 1964; 488 p. (in Russ.).Curtis, R. Ground Source Heat Pumps Geothermal Energy for Anyone, Anywhere: Current Worldwide Activity / R. Curtis [et al.] // Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24–29 April 2005. – Р. 175 – 177.Curtis R., Lund J., Sanner B., Rybach L. Ground Source Heat Pumps Geothermal Energy for Anyone, Anywhere: Current Worldwide Activity. Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 2429 April 2005; P. 175–177.Щербань, А.Н. Доброе дыхание Земли / А.Н. Щербань, О.А. Кремнев // Известия. – 1963. – № 125. – С. 3.Shcherban A.N., Kremnev O.A. Good Breath of the Earth (Dobroye dykhaniye Zemli). Izvestia, 1963, no. 125, p. 3 (in Russ.).Лялько, В.И. Исследование процессов переноса тепла и вещества в земной коре / В.И. Лялько, М.М. Митник. – К.: Наукова думка, 1978. – 152 с.Lyalko V.I., Mitnyk M.M. Investigation of the processes of transfer of heat and matter in the earth's crust (Issledovaniye protsessov perenosa tepla i veshchestva v zemnoy kore). Kiev: Scientific Opinion, 1978; 152 p. (in Russ.)Рубинштейн, Л.И. Температурные поля в нефтяных пластах / Л.И. Рубинштейн – М.: Недра, 1972. – 276 с.Rubinstein L.I. Temperature fields in oil reservoirs (Temperaturnyye polya v neftyanykh plastakh). Moscow: Nedra, 1972; 276 p. (in Russ.).Желтов, Ю. П. Механика нефтегазоносного пласта / Ю. П. Желтов – Москва.: Недра, 1975. – 216 с.Zheltov Yu.P. Mechanics of oil and gas reservoir (Mekhanika neftegazonosnogo plasta). Moscow.: Nedra, 1975; 216 p. (in Russ.).Нигматулин, Р. И. Основы механики гетерогенных сред / Р.И. Нигматулин – М.: Наука, 1978. – 336 с.Nigmatulin R.I. Fundamentals of Mechanics of heterogeneous media (Osnovy mekhaniki geterogennykh sred). Moscow: Nauka, 1978; 336 p. (in Russ.).Майдебор, В.Н. Влияние изменения температуры на пористость и проницаемость трещинной и пористой сред. Разработка нефтяных месторождений с трещинными коллекторами / В.Н. Майдебор – М.: Недра, 1967. – С. 94 – 97.Maydebor V.N. Influence of temperature change on porosity and permeability of cracked and porous media. Development of oilfields with fractal collectors (Vliyaniye izmeneniya temperatury na poristost' i pronitsayemost' treshchinnoy i poristoy sred. Razrabotka neftyanykh mestorozhdeniy s treshchinnymi kollektorami). Moscow: Nedra, 1967; pp. 94–97 (in Russ.).Пыхачев, Г.Б. Подземная гидравлика / Г.Б. Пыхачев. – М.: Гостоптехиздат, 1961. – 387 с.Pychachev G.B. Underground Hydraulics (Podzemnaya gidravlika). Moscow: Gostoptechizdat Publ., 1961; 387 p. (in Russ.).Алхасов, А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии / А.Б. Алхасов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 376 с. – ISBN 978-5-92210976-5.Alkhasov A.B. Geothermal energy: problems, resources, technologies (Geotermal'naya energetika: problemy, resursy, tekhnologii). Moscow: FIZMATLIT, 2008, 376 pp.; ISBN 978-5-9221-0976-5 (in Russ.).Lauwerier, H. A. The transport of heat in an oil layer caused by the injection of hot fluid / H.A. Lauwerier // Applied Scientific Research. – 1955. – Sec. A, Vol. 5, № 2. – P. 145 – 150.Lauwerier H.A. The transport of heat in an oil layer caused by the injection of hot fluid. Applied Scientific Research, 1955;5(2):145–150.Справочник по специальным функциям. – М.: Издательство «Наука», Главная редакция физ.мат. литературы, 1979 г. – 832 с.Handbook of special functions (Spravochnik po spetsial'nym funktsiyam). Moscow: “Science” Publishing House, Main edition of Phys. -Mat. Literature, 1979; 832 p. (in Russ.).Морозов, Ю.П. Добыча геотермальных ресурсов и аккумулирование в подземных горизонтах / Ю.П. Морозов. – К.: Наукова думка, 2017. – 197 с.Morozov Yu.P. Extraction of geothermal resources and accumulation in underground horizons (Dobycha geotermal'nykh resursov i akkumulirovaniye v podzemnykh gorizontakh ). Kiev: Scientific Opinion, 2017; 197 p. (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.