Благодаря современным технологиям, энергию, содержащуюся в горячих источниках, гейзерах и вулканах, можно применять для производства электроэнергии и тепла. Многомасштабные геофизические исследования помогают определить потенциальные геотермальные ресурсы.
Значительные усилия в этой области развернуты на Камчатке – ключевом геотермальном регионе Российской Федерации. О достоинствах подхода и достигнутых результатах сообщил член-корреспондент РАН Иван Юрьевич Кулаков, профессор Сколтеха и ведущий научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН.
И.Ю. Кулаков отмечает, что геофизические исследования способны выявить области с аномально высоким температурным градиентом, обнаружить скопления высокотемпературных жидкостей (воды, пара) или очертить границы действующих магматических очагов.
– Иван Юрьевич подчеркнул, что понимание устройства водоносных горизонтов, водоупорных слоев и расположения глубоких источников тепла позволяет сократить расходы на бурение.
Ученые применяют различные методы, такие как сейсморазведка, магнитотеллурическое зондирование, электротомография, гравиметрическая и магниторазведка, термометрия и другие.
Неблагоприятные природные условия и строгие экологические требования, действующие на Камчатке, не дают возможности использовать обычные способы сейсморазведки, основанные на активных источниках, таких как взрывы или вибраторы, которые успешно применяются при поиске нефтяных и газовых месторождений. В связи с этим, разрабатываются методы пассивной сейсморазведки, основанные на использовании природных источников сигнала – землетрясениях и фоновом сейсмическом шуме. Новые технологии пассивной сейсмологии были испытаны на геотермальном участке вблизи Больше-Банных источников на Камчатке совместной группой специалистов из Сколтеха, Института геофизики им. Н.И. Буденного СО РАН, Новосибирского государственного университета и компании «ЗН Геотерм.
На данном участке было развернуто 25 сейсмических станций с небольшим периодом регистрации, которые осуществляли запись данных в течение двух месяцев, а также семь широкополосных станций, функционировавших в течение года. Для обработки данных применялся метод сейсмической интерферометрии, позволяющий выделять поверхностные сейсмические волны из естественного шума и получать сведения о строении недр на глубине. В дополнение к этому, использовались методы сейсмической томографии, основанные на данных о землетрясениях, что дало возможность расширить информацию о структуре геотермального месторождения. Собранные данные позволили разработать концептуальную геолого-геофизическую модель строения района Больше-Банных источников, которая в дальнейшем будет использована для производства электроэнергии и тепла.
Благодаря сотрудничеству научных и производственных организаций стало возможным получить значимые сведения о геологическом строении Мутновского геотермального поля. Этот район характеризуется интенсивными проявлениями геотермальной активности, такими как фумаролы, сольфатары и горячие источники, а также здесь расположена крупнейшая в России геотермальная электростанция. Для изучения территории площадью свыше 30 километров было установлено несколько десятков сейсмических приборов, которые работали в течение приблизительно года.
Применение метода шумовой томографии дало возможность установить форму питающего слоя гидротермального коллектора на глубине примерно 1-1.5 км, что нашло подтверждение в результатах бурения. Также, значительная аномалия с пониженными сейсмическими скоростями, выявленная на глубинах свыше 2.5 км, указывает на присутствие крупного магматического тела, выступающего в роли первичного источника тепла для Мутновского месторождения. Полученные сведения имеют существенное значение для реализации проектов по увеличению мощности Мутновской ГеоЭС, запланированных на ближайшее время. Материалы исследования были опубликованы в авторитетном международном научном издании Journal of Geophysical Research, Solid Earth.
По мнению И.Ю. Кулакова, геотермальные электростанции в настоящее время обеспечивают около 30% энергетических нужд Камчатки. Ожидается, что в будущем доля геотермальной энергетики на полуострове увеличится до 80%, что станет экономически целесообразным и экологически безопасным решением. Для достижения этой цели необходимо внедрение инновационных технологий геофизической разведки, которые помогут выявлять геотермальные источники и эффективно планировать бурение скважин.
В дальнейшем российские исследователи планируют продолжить поиск геотермальных источников на Камчатке.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИНГГ СО РАН