№81-22

Моделювання оптимального розміщення геотермальних станцій в ізотропних та зсувно-ізотропних пористих водоносних пластах

М.В. Лубков¹

¹Полтавська гравіметрична обсерваторія Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Полтава, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 81:222–231

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Дослідити оптимальне розміщення геотермальних станцій в ізотропних та зсувно-ізотропних пористих водоносних пластах для ефективного використання.

Метод досліджень. Чисельне моделювання розподілу тиску навколо добувних та нагнітальних свердловини в ізотропних та зсувно-ізотропних пористих водоносних пластах здійснюється за допомогою комбінованого скінчено-елементно-різницевого методу.

Результати. Аналіз отриманих результатів показує, що найбільш ефективне використання геотермальних станцій можливе у проникних пластах. У слабопроникних пластах технічні можливості використання станцій значно скорочуються. При цьому наявність зсувної ізотропії пластів у всіх випадках призводить до погіршення фільтраційних властивостей. Для слабо або надзвичайно слабопроникних пластів найбільш оптимальним є діагонально-хрестоподібне розташування геотермальних станцій відносно їх головних осей анізотропії, в якому чергуються добувні та нагнітальні свердловини.

Наукова новизна. Вперше на основі чисельного моделювання за допомогою комбінованого скінчено-елементно-різницевого методу були встановлені оптимальні конфігурації розміщення геотермальних станцій в ізотропних та зсувно-ізотропних пластах. Показано, що у слабопроникних пластах можливе розміщення обмеженої кількості геотермальних станцій, коли відстані між добувними та нагнітальними станціями не перевищують 25 м. При цьому найбільш оптимальним у слабопроникних пластах є діагонально-хрестоподібне розташування геотермальних станцій відносно їх головних осей анізотропії, в яких чергуються добувні та нагнітальні свердловини.

Практична значимість. Результати дослідження показали, що інтенсивність процесів фільтрації навколо геотермальних станцій суттєво залежить від їх взаємного розташування у слабопроникних ізотропних та зсувно-ізотропних пластах.При цьому найбільш оптимальним є діагонально-хрестоподібне розташування станцій відносно головних осей анізотропії пласта. Представлений комбінований скінчено-елементно-різницевий метод може бути застосований для розв’язання різних практичних завдань щодо оптимального розташування геотермальних станцій.

Ключові слова: комп’ютерне моделювання, комбінований скінчено-елементно-різницевий метод, фільтраційні процеси, геотермальні станції.

Перелік посилань

1. Войтюк, С.Д. (2010). Питання екології відновлювальних джерел енергії. Науковий вісник НУБПУ, 144(1), 117–125.

2.Карпенко, В.М., Стасенко, В.М., & Карпенко, О.В. (2013). Геотермальні ресурси України. Геоінформатика, 2, 39–47.

3. Кудря, С.О., Головко, В.М., & Яценко, Л.В.(2010). Використання енергії відновлювальних джерел в агропромисловому комплексі України. Науковий вісник НУБПУ, 153,93–99.

4. Палійчук, У.Ю. (2012) Використання геотермальної енергії в Україні: можливості та перспективи. Науковий вісник ІФНТУНГ, 32(2), 37–40.

5. Basniev, K. S., Dmitriev, N. M., & Rozenberg, G. D. (2003).Oil and Gas Hydromechanics: A Textbook for Universities.In-t komp'jut. issled.

6. Mishhenko, I.T. (2015). Well oil production.Izdatel'skij centr RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina.

7. Aziz, H., & Settari, Je. (2004).Mathematical modeling of reservoir systems.In-t komp'jut. issled.

8. Kanevskaja, R. D. (2003). Mathematical modeling of hydrocarbon deposit development.In-t komp'jut. issled.

9. Сhen, Z., Huan, G., & Ma, Y. (2006).Computational methods for multiphase flows in porous media. Society for Industrial and Applied Mathematics.

10. Ertekin,T., Abou-Kassem, J. H., & King, G. R. (2001). Basic applied reservoir simulation. Richardson.

11. Лубков, М. В.,&Захарчук, О. О. (2021). Моделювання процесів витіснення нафтової фази у неоднорідних анізотропних пластах.Геофізичний журнал, 43(3), 170–180.