SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS
The analysis of geothermal resources on the territory of Ukraine, which are contained in four large artesian basins, where it is possible to extract geothermal waters for their use in energy, agriculture, industry and housing and communal services. Based on the analysis of the actual data of the exi...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/293 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103411545440256 |
|---|---|
| author | Morozov, Yu. Barylo, А. |
| author_facet | Morozov, Yu. Barylo, А. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. Morozov",
"institution": "Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 02094, вул. Гната Хоткевича, 20А, м. Київ, Україна."
},
{
"author": "А. Barylo",
"institution": "Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 02094, вул. Гната Хоткевича 20А, м. Київ, Україна."
}
] |
| author_sort | Morozov, Yu. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:15Z |
| description | The analysis of geothermal resources on the territory of Ukraine, which are contained in four large artesian basins, where it is possible to extract geothermal waters for their use in energy, agriculture, industry and housing and communal services. Based on the analysis of the actual data of the existing well fund, it is established that aquifers are located at depths from 400 m to 7000 m. The most common formation temperatures in Ukraine are from 50 to 90 ° С. For most of the Ukrainian reservoir aquifers, which contain thermal waters, with a certain degree of probability, the following filtration scheme can be adopted: the productive horizon is infinite along the strike, homogeneous, anisotropic with averaged filtration and thermophysical parameters, pressure head and isolated from above and below by waterproof layers. To calculate the thermal potential within the geothermal field, operated in the absence of re-injection of the spent natural heat carrier, it is sufficient to solve only the hydrodynamic problem of the heat carrier filtration, since there are no inflows of heat or cold in the reservoir.
The most environmentally safe way to extract geothermal resources is geothermal circulation systems (GCS), which ensure the injection of spent geothermal coolant into the permeable underground thermal water collector. The thermal potential of hydrogeothermal deposits is calculated in a volumetric way, which consists of the heat contained in the reservoir geothermal water, in the solid skeleton of the productive horizon, as well as the heat coming from the surrounding permeable layer of the mountain massif. The magnitude of heat inflow from the mountain massif is the greatest difficulty in taking into account the thermal potential of the geothermal field. Based on the known analytical solution of the problem of heat transfer during the movement of liquid in the underground permeable layers, an equation is obtained that determines the operating time of the GCS at a constant temperature. Based on this equation, it is shown that the influence of the rock mass on the time of operation of the GCS until the temperature at the outlet of the GCS is for typical parameters of the GCS is not less than 5%. Based on these calculations, it is proved that the influence of heat inflows from the rock mass in the calculations of the thermal potential of water-bearing strata can be neglected. Ref. 8. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2021.1(64).81-86 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:38:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© Ю.П. Морозов, А.А. Барило, 2021
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 81
УДК 621.483 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.1(64).81-86
ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОГО ПОТЕНЦІАЛУ
ГЕОТЕРМІЧНИХ ПЛАСТОВИХ ПОКЛАДІВ
Ю.П. Морозов, д-р техн. наук, А.А. Барило, науковий співробітник
Інститут відновлюваної енергетики НАН України,
02094, вул. Гната Хоткевича 20А, м. Київ, Україна.
Проведено аналіз геотермальних ресурсів на території України, які утворюють чотири великі артезіанські басейни, де
можливо здійснити видобування геотермальних вод для їх використання в енергетиці, сільському господарстві,
промисловості і житлово-комунальному господарстві. На основі аналізу фактичних даних існуючого фонду свердловин
встановлено, що водоносні горизонти розташовані на глибинах від 400 до 7000 м. Пластові температури продуктивних
термоводоносних горизонтів на території України змінюються у діапазоні від 50 до 90 °С. Для більшості пластових
водоносних горизонтів України, які містять термальні води, з певним ступенем вірогідності можна прийняти таку
фільтраційну схему: продуктивний проникний пласт є нескінченним за простяганням, однорідний, анізотропний з
усередненими фільтраційними і теплофізичними параметрами, напірний і ізольований зверху і знизу водонепроникними
пластами. Для розрахунків теплового потенціалу в межах геотермального родовища, що експлуатується в режимі
відсутності зворотного закачування відпрацьованого природного теплоносія, достатньо вирішити тільки гідродинамічну
задачу фільтрації теплоносія, оскільки притоки теплоти або холоду в пласті відсутні.
Найбільш екологічно безпечним способом видобування геотермальних ресурсів є геотермальні циркуляційні системи (ГЦС),
що забезпечують закачування відпрацьованого геотермального теплоносія в проникний підземний колектор термальної
води. Тепловий потенціал гідрогеотермальних родовищ розраховується об’ємним способом, який складається з теплоти,
яка міститься в пластовій геотермальній воді, у твердому скелеті продуктивного горизонту, а також теплоти, яка
поступає з оточуючого проникний пласт гірського масиву. Величина теплопритоку з гірського масиву становить найбільші
труднощі під час врахування теплового потенціалу геотермального родовища. На підставі відомого аналітичного
розв’язку задачі теплообміну при русі рідини в підземних проникних шарах отримано рівняння, яке визначає час роботи
ГЦС в постійному температурному режимі. На підставі цього рівняння показано, що вплив гірського масиву на час роботи
ГЦС до моменту зниження температури на виході з ГЦС становить для типових параметрів ГЦС не менше 5 %. На
підставі цих розрахунків доведено, що впливом теплопритоків від гірського масиву при розрахунках теплового потенціалу
водовмісних пластів можна нехтувати. Бібл. 8.
Ключові слова: геотермальні ресурси, геотермальні родовища, спосіб видобутку, тепловий потенціал, гірський масив,
проникний пласт, теплоприток від гірського масиву, математична модель, теплообмін.
SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL
POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS
Yu. Morozov, doctor of technical sciences, A. Barylo, researcher
Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine,
02094, 20A Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine.
The analysis of geothermal resources on the territory of Ukraine, which are contained in four large artesian basins, where it is
possible to extract geothermal waters for their use in energy, agriculture, industry and housing and communal services. Based on the
analysis of the actual data of the existing well fund, it is established that aquifers are located at depths from 400 m to 7000 m. The
most common formation temperatures in Ukraine are from 50 to 90 ° С. For most of the Ukrainian reservoir aquifers, which contain
thermal waters, with a certain degree of probability, the following filtration scheme can be adopted: the productive horizon is infinite
along the strike, homogeneous, anisotropic with averaged filtration and thermophysical parameters, pressure head and isolated from
above and below by waterproof layers. To calculate the thermal potential within the geothermal field, operated in the absence of re-
injection of the spent natural heat carrier, it is sufficient to solve only the hydrodynamic problem of the heat carrier filtration, since
there are no inflows of heat or cold in the reservoir.
The most environmentally safe way to extract geothermal resources is geothermal circulation systems (GCS), which ensure the
injection of spent geothermal coolant into the permeable underground thermal water collector. The thermal potential of
hydrogeothermal deposits is calculated in a volumetric way, which consists of the heat contained in the reservoir geothermal water,
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.1(64).81-
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 82
in the solid skeleton of the productive horizon, as well as the heat coming from the surrounding permeable layer of the mountain
massif. The magnitude of heat inflow from the mountain massif is the greatest difficulty in taking into account the thermal potential
of the geothermal field. Based on the known analytical solution of the problem of heat transfer during the movement of liquid in the
underground permeable layers, an equation is obtained that determines the operating time of the GCS at a constant temperature.
Based on this equation, it is shown that the influence of the rock mass on the time of operation of the GCS until the temperature at
the outlet of the GCS is for typical parameters of the GCS is not less than 5%. Based on these calculations, it is proved that the
influence of heat inflows from the rock mass in the calculations of the thermal potential of water-bearing strata can be
neglected. Ref. 8.
Keywords: geothermal resources, geothermal deposits, method of extraction, thermal potential, mountain massif, permeable layer,
heat inflow from mountain massif, mathematical model, heat exchange.
Ю.П. Морозов
Yu. Morozov
Відомості про автора: зав. відділом
геотермальної енергетики Інституту
відновлюваної енергетики НАН України,
доктор технічних наук, старший науковий
співробітник
Освіта: Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інститут
імені Ігоря Сікорського»
Наукова сфера: відновлювана енергетика,
геотермальна енергетика, використання
тепла довкілля
Публікації: більше 160
ORCID: 0000-0003-1632-9735
Контакти: тел./факс: +38(044)206-28-09
e-mail: geotherm@ukr.net
Author information: Head of the Department
of Geothermal Energy of the Institute of
Renewable Energy of the National Academy of
Sciences of Ukraine, doctor of technical
sciences, senior researcher
Education: National Technical University of
Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic
Institute”
Research area: renewable energy, geothermal
energy, use of warm environment
Publications: more than 160
ORCID: 0000-0003-1632-9735
Contacts: phone/fax: +38(044)206-28-09
e-mail: geotherm@ukr.net
А.А. Барило
A. Barylo
Відомості про автора: науковий
співробітник відділу геотермальної
енергетики, Інститут відновлюваної
енергетики НАН України
Освіта: Київський національний університет
імені Тараса Шевченка за спеціальністю
гідрогеологія та інженерна геологія (1990 р)
Наукова сфера: геотермальні джерела
енергії
Публікації: більше 25, в тому числі 2
державних стандарти
ORCID: 0000-0001-7981-6464
Контакти: тел./факс: +38 (044) 206-28-09
e-mail: geotherm@ukr.net
Author information: Researcher at the
geothermal energy department, Renewable
Energy Institute of the NAS of Ukraine.
Education: Taras Shevchenko National
University of Kyiv, hydrogeologist and
engineering geologist (1990)
Research area: geothermal energy
Publications: more than 25 including 2 state
standards
ORCID: 0000-0001-7981-6464
Контакти: phone/fax: +38(044)206-28-09
e-mail: geotherm@ukr.net
Геотермальні ресурси – це частина
тепловмісту геотермальних джерел енергії, яку
можна добути з надр Землі і використати при
сучасному рівні розвитку техніки і технології.
На території України геотермальні ресурси
розповсюджені в межах великих артезіанських
басейнів платформного типу та артезіанських
басейнів міжгірських западин і передгірних
прогинів.
В областях водного живлення шари порід
цих басейнів виходять на поверхню, звідки
поступово, в напрямку середини басейну,
занурюються до глибин 5 км і більше. В межах
Дніпровсько-Донецької западини глибина
занурення водоносних горизонтів перевищує
12 км.
Представлені ці породи чергуванням
осадових водопроникних та водонепроникних
порід. Фільтруючись уздовж водопроникних
шарів порід від областей живлення, поверхневі
води поступово обігріваються за рахунок
кондуктивного теплового потоку, що надходить з
глибинних надр Землі, формуючи запаси
термальних вод артезіанських басейнів.
Найбільші показники глибинного теплового
mailto:geotherm@ukr.net
mailto:geotherm@ukr.net
mailto:geotherm@ukr.net
mailto:geotherm@ukr.net
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 83
потоку спостерігаються у Карпатському регіоні
та Криму (від 60 до 130 мВт/м2) [1].
В Україні існують чотири великих
артезіанських басейни, де можливо організувати
видобування термальних вод в промислових мас-
штабах. Це Закарпатський, Передкарпатський,
Дніпровсько-Донецький та Причорноморський
артезіанські басейни.
На основі аналізу фактичних даних
існуючого фонду свердловин встановлено, що
глибини залягання водоносних горизонтів
змінюються від 430 м (Велика Бакта № 22-Т,
Закарпатська область) до 7005 м (Шевченкове-1,
Івано-Франківська область). Найбільш
розповсюджені пластові температури, які
зафіксовані у геотермальних свердловинах,
змінюються від 50 до 90 ºС. За величиною
мінералізації термальні води можливо поділити
на дві групи: перша – мінералізація не перевищує
50 г/л і друга – величини мінералізації
коливаються від 100 до 200 г/л [2].
Система видобування геотермальних
ресурсів – це комплекс природних пластів або
штучних проникних зон та технічних і
технологічних засобів, які забезпечують
видобування геотермального теплоносія з надр
на земну поверхню, його трансформацію і
скидання або зворотне закачування
охолодженого геотермального теплоносія [3]. За
допомогою технологічних і технічних засобів
забезпечується раціональний видобуток
геотермальних ресурсів при оптимальній
теплопродуктивності і заданих гідрогеологічних
параметрах, а також термін експлуатації з
дотриманням умов охорони навколишнього
середовища і надр.
Підземна система видобутку геотермальної
теплоти містить один або кілька проникних
підземних шарів та прилеглого до них гірського
масиву в межах гідродинамічного і теплового
впливу нагнітальних і видобувних свердловин.
Способи видобутку геотермальних ресурсів
з використанням термальних вод поділяються на
фонтанний, з примусовим відкачуванням і зі
зворотним закачуванням. Найбільш поширеними
і екологічно безпечними є геотермальні
циркуляційні системи. ГЦС – це системи
видобутку глибинної теплоти Землі з проникних
підземних шарів шляхом примусового руху
геотермального теплоносія по замкнутому
контуру, який складається з однієї або декількох
підйомних свердловин, проміжного
теплообмінника і однієї або декількох
нагнітальних свердловин, що забезпечують
закачування відпрацьованого геотермального
теплоносія в той самий проникний підземний
колектор термальної води.
Для визначення теплового потенціалу
геотермального родовища насамперед необхідно
спростити реальні гідрогеологічні та геотермічні
умови і подати їх у вигляді формалізованої схеми
родовища. При цьому для більшості водоносних
горизонтів України, які містять термальні води, з
певним ступенем вірогідності можна прийняти
такі припущення: продуктивний проникний
пласт є нескінченним за простяганням,
однорідним і анізотропним з усередненими
фільтраційними і теплофізичними параметрами,
напірним і ізольованим зверху і знизу
водонепроникними пластами.
Для умов експлуатації геотермального
родовища без зворотного закачування
відпрацьованого теплоносія в продуктивний
горизонт природна система термальна вода–
скелет водовмісної породи–навколишній масив
перебувають у тепловій рівновазі, додаткових
припливів тепла й холоду не відбувається. Це
підтверджується досвідом експлуатації
геотермальних свердловин в Криму і Закарпатті:
в початковий період видобутку тривалістю від
0,5 до декількох діб спостерігається різке
підвищення гирлової температури теплоносія,
яке здійснюється за рахунок прогріву стовбура
свердловини. Далі коливання температури не
перевищують декількох градусів [4].
Таким чином, для оцінки теплового
потенціалу геотермального родовища без
зворотного закачування досить вирішити тільки
гідродинамічну задачу, яка має вигляд [5]:
τ
H
ay
H
x
H
1
2
2
2
2
; (1)
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 84
2
2
;M M
M
T T
a
z
1
пл ч в
C С m C m ;
В залежності від особливостей родовища
для розрахунку фільтрації підземних термальних
вод в напірному ізольованому в розрізі і
необмеженому в просторі пласті можуть бути
використані наступні граничні умови:
1-го роду: НГ = f(τ); НГ =const;
2-го роду: qГ = f(τ); qГ =const; (2)
3-го роду: qГ = f( HГ1 - HГ2).
Тепловий потенціал гідрогеотермального
родовища розраховувався об'ємним способом,
тобто визначалась кількість теплоти, яка
міститься в обсязі геотермального родовища. При
цьому тепловий потенціал складається з кількості
теплоти, яка міститься у пластовій воді, з теплоти
що міститься у скелеті продуктивного горизонту,
а також теплоти, яка надходить з гірського
масиву, що оточує продуктивний пласт. Остання
складова в розрахунках не враховувалась.
Відзначимо, що прийняте допущення занижує
фактичний потенціал родовища і дає додатковий
запас надійності та достовірності розрахунків.
Тепловий потенціал гідротермального
родовища з використанням геоциркуляційних
систем (ГЦС) визначався за формулою [6]:
,
Q k h S T T τ
τ м в
+S h C 1 m T -T S h C m T T
п п в п вв
(3)
де Q – тепловий потенціал родовища, Дж;
kτ – коефіцієнт нестаціонарного теплообміну;
S – площа родовища, м2; Tм – температура
гірського масиву, що оточує продуктивний
пласт, ºС; Tп – температура продуктивного
пласта, ºС; Tв – температура природного
теплоносія, ºС; τ – термін експлуатації, год;
h - сумарна товщина продуктивного пласта, м;
m – пористість продуктивного пласта;
Сп – об’ємна теплоємність продуктивного
пласта; Св – об’ємна теплоємність природного
теплоносія;
Вплив теплопритоків від покривальних і
підстільних непроникних гірських порід можна
оцінити на підставі розвʼязку задачі теплообміну
при русі теплоносія в підземному пласті, яка
відома як схема Ловерьє [7].
Особливістю формулювання цієї задачі
полягає в тому, що в ній не враховується
термічних опір проникного пористого пласта в
процесі руху в ньому геотермального теплоносія,
тобто вплив гірського масиву на теплообмін в
пласті максимальний із можливих.
Формулювання задачі за схемою
Ловерьє така:
(4)
h;z
z
T
h
λ
x
T
m
T
C MMпл
пл
п
в
;
2
C
(5)
(6)
Розв’язок цієї задачі такий:
0
.
2
ω
ω c
K χ
Θ erf
F K K χ
(7)
Де: ;
h
τa
F;
TT
TT
Θ M
внпп
вн
20
(8)
;
С
C
K;
h
χ
χ;
Cωh
λ
K
M
п
c
M
M
ω (9)
де TM – температура гірського масиву;
Tпл – температура підземного проникного пласта;
aM – коефіцієнт температуропровідності масиву;
Cп – теплоємність підземного проникного пласта;
Cп – теплоємність термальної води;
m – пористість пласта; λM – коефіцієнт
теплопровідності гірського масиву; h – половина
товщини проникного пласта; χ – відстань між
контуром нагнітання і видобування;
ω – швидкість руху термальної води.
Враховуючи розв’язок задачі (7),
безрозмірні вирази (8) та (9), а також ті
обставини, що при постійному температурному
режимі ГЦС Θ = 0,999 Ф = 4 де Ф – інтеграл
вірогідності Лапласа erf після алгебраїчних
перетворень і враховуючи:
2
,
G
h b
де b – ширина зони фільтрації, маємо:
2 2 2
2
,
256 2
пM M
в в
СC h b χ hbm
G C m C G
(10)
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 85
де τ – час роботи ГЦС в постійному
температурному режимі до початку зниження
температури геотермального теплоносія.
Рівняння (10) складається з двох додатків,
перший додаток характеризує тепловий вплив
гірського масиву на теплообмін в проникному
пласті, другий додаток – це відношення кількості
теплоти в проникному пласті до кількості
теплоти від відпрацьованого природного
теплоносія, що закачується в пласт, помножений
на час походження термальної води між
контуром нагнітання та видобування.
Порівняння кількісних показників кожного
з додатків рівняння (10) може характеризувати
показники впливу гірського масиву на процес
теплового пливу в загальному тепловому процесі
вилучення теплоти за допомогою ГСЦ.
Як приклад розглянемо типову ГСЦ з
такими показниками:
Відстань між контуром нагнітання і
добування χ = 500 м, h = 30 м, в = 300 м:
0 0
3 0 3 0
2 7 2
2500 2500
M
M ;n
Дж кДж
λ , ;
с м К год м К
кДж кДж
С ; С
м К м К
3
3 0
3 3
4190 100
0 1 .
в
кДж м
С ; G ;
м К год
m , м / м
Розрахунки за рівнянням (10) показують,
що складова теплоприпливу від гірського масиву
дорівнює менше 0,5 % від складової теплоти
проникного підземного пласта. Тобто час дії ГЦС
в постійному температурному режимі при
врахуванні двох складових рівняння і з
урахуванням тільки другої складової
відрізняються менше ніж 5 %.
Таким чином, вважаємо доведеним фактом,
що теплоприпливом від оточуючого проникний
пласт гірського масиву можна нехтувати.
Відстань між нагнітальною і добувною
свердловинами ГЦС, або між зоною нагнітання
та видобування в разі використання галерей
визначається за конкретних гідрогеологічних
умов, заданої теплової потужності та часу роботи
ГЦС у визначеному тепловому режимі. Методику
розрахунку відстані між свердловинами ГЦС
викладено в [3].
У наведеному вище прикладі відстань між
зоною нагнітання та видобування прийнято на
підставі досвіду досліджень ГЦС в Криму та
рекомендаціями інших джерел [3, 8].
Залежність (10) можна було використати
для визначення часу роботи ГЦС у режимі
знижуваної температури, яка задається
безрозмірною температурою Θ, але сама
математична модель значно спрощує теплові
процеси при теплообміні проникного пласта з
гірським масивом. Головне спрощення – це
неврахування процесу теплопровідності в
проникному пласті. Тому доцільно
використовувати цю залежність тільки для
оцінки часу роботи ГЦС до моменту знижуваної
температури геотермального теплоносія на
виході з ГЦС.
Висновки:
1. Тепловий потенціал геотермальних
родовищ пластового типу має складну структуру
і може бути розрахований за укрупненими
гідрогеологічними і геотермічними показниками.
2. Для більшості термоводоносних
горизонтів пластового типу з певним ступенем
вірогідності можна прийняти такі припущення:
продуктивний проникний пласт є нескінченним
за простяганням, однорідним і анізотропним з
усередненими фільтраційними і теплофізичними
параметрами, напірним і ізольованим зверху і
знизу водонепроникними пластами.
3. За екологічними вимогами практично
єдиним способом видобування гідро-
геотермальних ресурсів є створення
геотермальних циркуляційних систем (ГЦС).
4. На підставі відомого аналітичного
розв’язку задачі теплообміну при русі
геотермального теплоносія в підземних
проникних пластах показано, що припливом
теплоти від оточуючого пласт гірського масиву з
достатньою щодо підземних розрахунків
точністю можна нехтувати.
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 1 86
1. Жарнікова Р.С. Оцінка прогнозних ресурсів
термальних вод Закарпатської області за 1998–2007 рр. Звіт
Закарпатської геологорозвідувальної експедиції, фонди
Геоінформ України. 2007. 192 с.
2. Радько Н.И. Підземні води Закарпатського
внутрішнього прогину. Київ. Наукова думка. 1975. 185 с.
3. Морозов Ю.П. Добыча геотермальных ресурсов
и аккумулирование теплоты в подземных горизонтах.
монографія. Київ. Наукова думка. 2017. 197 с.
ISBN 978-966-00-1553-1
4. Жарнікова Р.С. Результаты детальной разведки
термальных вод Береговского месторождения для
плавательного бассейна учебно-спортивной базы
«Закарпатье» с подсчетом эксплуатационных запасов по
состоянию на 1.04.1989. Звіт Закарпатської
геологорозвідувальної експедиції, фонди Геоінформ
України. 1989. 95 с.
5. Бочевер Ф.М. Теория и практические методы
гидрогеологических расчетов эксплуатационных запасов
подземных вод. Москва. Недра. 1968. 323 с.
6. Атлас енергетичного потенціалу
відновлюваних джерел енергії України. За заг. ред.
С.О. Кудрі. Київ. Інститут відновлюваної енергетики НАН
України. 2020. 82 с. ISBN 978-966-999-034-1
7. Lauwerier H.А. The transport of heat in an oil
layer caused by the injection of hot fluid. Applied Scientific
Research. 1955. Sec. A. Vol. 5. № 2. Pp. 145–150.
8. Levelized Cost and Levelized Avoided Cost of
New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2018.
US Energy Information Administration. Annual Energy Outlook
2018. [Електронний ресурс].
URL: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generatio
n.pdf
REFERENCES
1. Zharnikova R.S. Otsinka prohnoznykh resursiv
termalnykh vod Zakarpatskoi oblasti za 1998-2007
rr.[Estimation of forecast resources of thermal waters of
Сarpathian region for 1998–2007]. Zvit Zakarpatskoi
heolohorozviduvalnoi ekspedytsii, fondy Heoinform Ukrainy.
2007. 192 p. [in Ukrainian].
2. Radko N.Y. Pidzemni vody Zakarpatskoho
vnutrishnoho prohynu. [Groundwater of the Transcarpathian
internal depression]. Kyiv. Naukova dumka. 1975. 185 p. [in
Ukrainian].
3. Morozov Yu.P. Dobycha geotermalnyh resursov i
akkumulirovanie teploty v podzemnyh gorizontah: monografiya.
[Production of geothermal resources and accumulation of heat in
underground horizons: monograph]. Kiyiv. Naukova dumka.
2017. 197 p. ISBN 978-966-00-1553-1[in Russian].
4. Zharnikova R.S. Rezultaty detalnoj razvedki
termalnyh vod Beregovskogo mestorozhdeniya dlya
plavatelnogo bassejna uchebno-sportivnoj bazy «Zakarpate» s
podschetom jekspluatacionnyh zapasov po sostoyaniyu na
1.04.1989. [Results of detailed exploration of thermal waters of
the Beregovsky field for the swimming pool of the educational
and sports base "Zakarpate" with the calculation of operational
reserves up to April 1, 1989.]. Zvit Zakarpatskoyi
geologorozviduvalnoyi ekspediciyi, fondy Geoinform Ukrayini.
1989. 95 p. [in Russian].
5. Bochever F.M. Teoriya i prakticheskie metody
gidrogeologicheskih raschetov jekspluatacionnyh zapasov
podzemnyh vod. [Theory and practical methods of
hydrogeological calculations of operational reserves of
groundwater]. Moskva. Nedra. 1968. 323 p. [in Russian].
6. Atlas enerhetychnoho potentsialu
vidnovlyuvanykh dzherel enerhiyi Ukrayiny. za zah. red.. [Atlas
of energy potential of renewable energy sources of Ukraine. For
general. ed. S. Kudri]. Kyiv. Instytut vidnovlyuvanoyi
enerhetyky NAN Ukrayiny. 2020. 82 р.
ISBN 978-966-999-034-1[in Ukrainian].
7. Lauwerier H.А. The transport of heat in an oil
layer caused by the injection of hot fluid. Applied Scientific
Research. 1955. Sec. A. Vol. 5. No. 2. Pp. 145–150. [in English].
8. Levelized Cost and Levelized Avoided Cost of
New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2018.
US Energy Information Administration. Annual Energy Outlook
2018. [Electronic resource].
URL: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generatio
n.pdf [in English].
Стаття надійшла до редакції 03.03.21
Остаточна версія 16.03.21
https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf
https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf
https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf
https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation.pdf
|
| id | veorgua-article-293 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:07:46Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/e2/1cd5224bb1d60a890ac3553a40a823e2.pdf |
| spelling | veorgua-article-2932026-07-18T06:32:15Z SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОГО ПОТЕНЦІАЛУ ГЕОТЕРМІЧНИХ ПЛАСТОВИХ ПОКЛАДІВ Morozov, Yu. Barylo, А. geothermal resources, geothermal deposits, method of extraction, thermal potential, mountain massif, permeable layer, heat inflow from mountain massif, mathematical model, heat exchange. геотермальні ресурси, геотермальні родовища, спосіб видобутку, тепловий потенціал, гірський масив, проникний пласт, теплоприток від гірського масиву, математична модель, теплообмін. The analysis of geothermal resources on the territory of Ukraine, which are contained in four large artesian basins, where it is possible to extract geothermal waters for their use in energy, agriculture, industry and housing and communal services. Based on the analysis of the actual data of the existing well fund, it is established that aquifers are located at depths from 400 m to 7000 m. The most common formation temperatures in Ukraine are from 50 to 90 ° С. For most of the Ukrainian reservoir aquifers, which contain thermal waters, with a certain degree of probability, the following filtration scheme can be adopted: the productive horizon is infinite along the strike, homogeneous, anisotropic with averaged filtration and thermophysical parameters, pressure head and isolated from above and below by waterproof layers. To calculate the thermal potential within the geothermal field, operated in the absence of re-injection of the spent natural heat carrier, it is sufficient to solve only the hydrodynamic problem of the heat carrier filtration, since there are no inflows of heat or cold in the reservoir. The most environmentally safe way to extract geothermal resources is geothermal circulation systems (GCS), which ensure the injection of spent geothermal coolant into the permeable underground thermal water collector. The thermal potential of hydrogeothermal deposits is calculated in a volumetric way, which consists of the heat contained in the reservoir geothermal water, in the solid skeleton of the productive horizon, as well as the heat coming from the surrounding permeable layer of the mountain massif. The magnitude of heat inflow from the mountain massif is the greatest difficulty in taking into account the thermal potential of the geothermal field. Based on the known analytical solution of the problem of heat transfer during the movement of liquid in the underground permeable layers, an equation is obtained that determines the operating time of the GCS at a constant temperature. Based on this equation, it is shown that the influence of the rock mass on the time of operation of the GCS until the temperature at the outlet of the GCS is for typical parameters of the GCS is not less than 5%. Based on these calculations, it is proved that the influence of heat inflows from the rock mass in the calculations of the thermal potential of water-bearing strata can be neglected. Ref. 8. Проведено аналіз геотермальних ресурсів на території України, які утворюють чотири великі артезіанські басейни, де можливо здійснити видобування геотермальних вод для їх використання в енергетиці, сільському господарстві, промисловості і житлово-комунальному господарстві. На основі аналізу фактичних даних існуючого фонду свердловин встановлено, що водоносні горизонти розташовані на глибинах від 400 до 7000 м. Пластові температури продуктивних термоводоносних горизонтів на території України змінюються у діапазоні від 50 до 90 °С. Для більшості пластових водоносних горизонтів України, які містять термальні води, з певним ступенем вірогідності можна прийняти таку фільтраційну схему: продуктивний проникний пласт є нескінченним за простяганням, однорідний, анізотропний з усередненими фільтраційними і теплофізичними параметрами, напірний і ізольований зверху і знизу водонепроникними пластами. Для розрахунків теплового потенціалу в межах геотермального родовища, що експлуатується в режимі відсутності зворотного закачування відпрацьованого природного теплоносія, достатньо вирішити тільки гідродинамічну задачу фільтрації теплоносія, оскільки притоки теплоти або холоду в пласті відсутні. Найбільш екологічно безпечним способом видобування геотермальних ресурсів є геотермальні циркуляційні системи (ГЦС), що забезпечують закачування відпрацьованого геотермального теплоносія в проникний підземний колектор термальної води. Тепловий потенціал гідрогеотермальних родовищ розраховується об’ємним способом, який складається з теплоти, яка міститься в пластовій геотермальній воді, у твердому скелеті продуктивного горизонту, а також теплоти, яка поступає з оточуючого проникний пласт гірського масиву. Величина теплопритоку з гірського масиву становить найбільші труднощі під час врахування теплового потенціалу геотермального родовища. На підставі відомого аналітичного розв’язку задачі теплообміну при русі рідини в підземних проникних шарах отримано рівняння, яке визначає час роботи ГЦС в постійному температурному режимі. На підставі цього рівняння показано, що вплив гірського масиву на час роботи ГЦС до моменту зниження температури на виході з ГЦС становить для типових параметрів ГЦС не менше 5 %. На підставі цих розрахунків доведено, що впливом теплопритоків від гірського масиву при розрахунках теплового потенціалу водовмісних пластів можна нехтувати. Бібл. 8. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2021-03-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/293 10.36296/1819-8058.2021.1(64).81-86 Vidnovluvana energetika ; No. 1(64) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 81-86 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1(64) (2021): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 81-86 Відновлювана енергетика; № 1(64) (2021): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 81-86 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2021.1(64) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/293/214 Copyright (c) 2021 Yu. Morozov, А. Barylo https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | geothermal resources geothermal deposits method of extraction thermal potential mountain massif permeable layer heat inflow from mountain massif mathematical model heat exchange. Morozov, Yu. Barylo, А. SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title | SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title_alt | ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОГО ПОТЕНЦІАЛУ ГЕОТЕРМІЧНИХ ПЛАСТОВИХ ПОКЛАДІВ |
| title_full | SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title_fullStr | SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title_full_unstemmed | SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title_short | SUBSTANTIATION OF THE METHOD OF DETERMINATION OF THERMAL POTENTIAL OF GEOTHERMAL LAYER DEPOSITS |
| title_sort | substantiation of the method of determination of thermal potential of geothermal layer deposits |
| topic | geothermal resources geothermal deposits method of extraction thermal potential mountain massif permeable layer heat inflow from mountain massif mathematical model heat exchange. |
| topic_facet | geothermal resources geothermal deposits method of extraction thermal potential mountain massif permeable layer heat inflow from mountain massif mathematical model heat exchange. геотермальні ресурси геотермальні родовища спосіб видобутку тепловий потенціал гірський масив проникний пласт теплоприток від гірського масиву математична модель теплообмін. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/293 |
| work_keys_str_mv | AT morozovyu substantiationofthemethodofdeterminationofthermalpotentialofgeothermallayerdeposits AT baryloa substantiationofthemethodofdeterminationofthermalpotentialofgeothermallayerdeposits AT morozovyu obgruntuvannâmetodikiviznačennâteplovogopotencíalugeotermíčnihplastovihpokladív AT baryloa obgruntuvannâmetodikiviznačennâteplovogopotencíalugeotermíčnihplastovihpokladív |