Введение
1. Анализ проблемы обоснования рациональных параметров теплопереноса и фильтрации двухфазного теплоносителя при освоении геотермальных месторождений Камчатки 18
1.1. Моделирование теплопереноса при фильтрации с учетом капиллярных сил 18
1.2. Процесс быстрой декомпрессии проницаемой среды 28
1.3. Проблема установления параметров теплопереноса в породах магмагеотермальных систем 29
1.3.1. Численное моделирование магмагеотермальных систем 29
1.3.2. Характеристика Мутновской магмагеотермальной системы 34
1.3.3. Существующие концептуальные модели Мутновской магмагеотермальной системы 38
1.4. Направления освоения тепловых ресурсов близповерхностных магматических очагов 41
1.4.1. Извлечение тепловой энергии из магмы 41
1.4.2. Добыча теплоты горных пород с помощью геотермальных циркуляционных систем 43
1.4.3. Добыча геотермального теплоносителя высоких параметров из глубокозалегающих геотермальных коллекторов 48
1.5. Постановка задач исследования 53
2. Теоретические основы моделирования теплопереноса при фильтрации двухфазного потока в продуктивных зонах геотермальных месторождений 55
2.1. Теоремы осреднения по межфазной поверхности в системе «двухфазный (жидкость-пар) геотермальный теплоноситель-порода». 55
2.2. Метод учета капиллярных эффектов в модели фильтрации двухфазного потока в продуктивных зонах геотермальных месторождений 77
2.2.1. Новая система уравнений 77
2.2.2. Сравнение существующих и предлагаемой модели 78
2.2.3. Уравнения сохранения импульсов 79
2.2.4. Градиент насыщенности как функция кривизны межфазной поверхности 83
2.3. Преодоление гидростатических парадоксов в геотермальных коллекторах 87
3. Экспериментальное и численное исследование процесса быстрой декомпрессии неподвижной газонасыщенной пористой среды 94
3.1. Эксперименты в лабораторных условиях 94
3.2. Численные эксперименты 101
3.3. Сопоставление результатов лабораторных и численных экспериментов 121
3.3.1. Характер и темп снижения давления газа 121
3.3.2. Скорость волны разрежения 124
4. Методы и средства управления гидрогазотермодинамическими процессами в стволе добычных скважин геотермальных месторождений 127
4.1. Анализ режима эксплуатации Малкинского геотермального месторождения 127
4.2. Технологические решения по реконструкции промысла на Малкинском геотермальном месторождении 130
4.3. Способ эксплуатации слабогазирующей добычной геотермальной скважины в режиме самоизлива 131
4.4. Способ эксплуатации слабогазирующей добычной геотермальной скважины с динамическим понижением уровня в затрубном пространстве 138
4.5. Технологический режим и схема автоматизации геотермального промысла 143
4.6. Выводы к главе 4 145
5. Численное термогидродинамическое моделирование Мутновского месторождения парогидротерм 147
5.1. Краткие сведения о месторождении 147
5.2. Разработка концептуальной и численной модели месторождения 153
5.3. Результаты моделирования 165
5.3.1. Моделирование естественного состояния месторождения 165
5.3.2. Моделирование эксплуатации 172
5.3.3. Калибровка модели эксплуатации месторождения 177
6. Численное моделирование теплопереноса в породах магмагеотермальных систем 187
6.1. Концептуальная и численная модель Мутновской магмагеотермальной системы 187
6.2. Численные эксперименты по установлению параметров теплопереноса 199
6.2.1. Остывающий магматический очаг в отсутствии дегазации 201
6.2.2. Конвектирующий дегазирующий очаг 206
6.2.3. Конвектирующий дегазирующий очаг, варьирование давления дегазации 212
6.2.4. Конвектирующий дегазирующий очаг при постоянной начальной температуре в породах 218
6.2.5. Метод оценки глубины залегания очага Мутновской магмагеотермальной системы по геотермическим данным 223
6.2.6. Динамика паровых зон в породах Мутновской магмагеотермальной системы 226
6.3. Кондуктивный теплоперенос в магмагеотермальной системе вулкана Авачинский 231
6.4. Теплоперенос в породах Кальдеры Медвежья и вулкана Кудрявый 233
7. Технологические параметры и технико-экономическая оценка эффективности геотермальной циркуляционной системы при освоении ресурсов магматического очага 243
7.1. Зависимость параметров циркуляционной системы от относительной глубины нагнетательной скважины 243
7.2. Динамика параметров продуктивной зоны в ходе эксплуатации 252
7.3. Влияние дебита, проницаемости продуктивной зоны и геометрии системы скважин на технологические параметры 260
7.4. Влияние геометрических параметров системы на выработку тепловой энергии 265
7.5. Технико-экономическая оценка эффективности освоения тепловых ресурсов близповерхностных магматических очагов 268
Заключение 271
Литература 275
Список публикаций автора по теме диссертации 299
