TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE
The results of thermodynamic and hydraulic modeling technological variants of power and heat production by using in the geothermal circulation circuit using thermal, mechanical and chemical energy of the fluid of geothermal deposits with abnormally high formation pressure (AHFP) are presented. Geoth...
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/303 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103434926587904 |
|---|---|
| author | Morozov, Yu. Dubovskyi, S. |
| author_facet | Morozov, Yu. Dubovskyi, S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. Morozov",
"institution": "Institute of Renewable Energy of the National Academy of Sciences of Ukraine, 02094, 20А Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine."
},
{
"author": "S. Dubovskyi",
"institution": "Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine, 03057, 2А, M. Kapnist St., Kyiv, Ukraine."
}
] |
| 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 results of thermodynamic and hydraulic modeling technological variants of power and heat production by using in the geothermal circulation circuit using thermal, mechanical and chemical energy of the fluid of geothermal deposits with abnormally high formation pressure (AHFP) are presented. Geothermal deposits of this type are found at depths up to 4000 m and are characterized by a positive temperature anomaly, which determines the prospects for their use in geothermal energy. However, the use of AHFP deposits is complicated by the high fluid pressure on the surface, which leads to increased metal content of ground equipment and potential danger to the environment due to possible depressurization. The binary GeoTPP on the Rankine organic cycle under full pressure of geothermal fluid is accepted as the basic model. In addition, in order to reduce metal consumption and prevent the consequences of emergencies, GeoTPP technological schemes with preliminary pressure reduction using a Pelton turbine with separation and use of dissolved methane for electricity and heat production in a gas-piston cogeneration unit are considered. Comparative calculations of technological schemes were performed according to the AHFP geothermal field Mostytska, Ukraine with temperature up to 140oC, formation pressure over 500 bar and dissolved methane content 1 m3 / m3 at a depth of 3600 m. The results of mathematical modeling of hydrodynamics and heat transfer of fluid motion in wells, processes of pressure reduction in Pelton turbine, removal and use of dissolved methane in cogeneration unit, thermodynamic calculation of geothermal steam turbine cycle are presented, which allowed comparing the basic and alternative versions of technological schemes for the level of electric and thermal power. The obtained data are intended for further use in the technical and economic comparison of the considered technological schemes. Ref. 10, table 6,  fig.4. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2021.2(65).81-92 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:38:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© Ю.П. Морозов, С.В. Дубовський, 2021
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 81
УДК.621.482+621.565.58 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2021.2(65).81-92
ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ ГЕОТЕС НА ГЕОТЕРМАЛЬНИХ РОДОВИЩАХ З
АНОМАЛЬНО ВИСОКИМ ПЛАСТОВИМ ТИСКОМ
Ю.П. Морозов1, С.В. Дубовський2
1Інститут відновлюваної енергетики НАН України,
02094, вул. Г. Хоткевича, 20А, м. Київ, Україна.
2Інститут технічної теплофізики НАН України,
03057, вул. М. Капніст, 2А, м. Київ, Україна.
Представлені результати термодинамічного та гідравлічного моделювання технологічних варіантів виробництва
електричної енергії в геотермальному циркуляційному контурі з використанням теплової, механічної та хімічної енергії
флюїду геотермальних родовищ з аномально високим пластовим тиском (АВПТ). Геотермальні поклади такого типу
зустрічаються на глибинах до 4000 м і характеризуються позитивною температурною аномалією, що визначає
перспективність їх використання у геотермальній енергетиці. Однак використання покладів АВПТ ускладнює високий тиск
флюїду на поверхні, що зумовлює підвищену металоємність наземного обладнання та потенційну небезпеку для оточення
внаслідок можливої розгерметизації. Які базову модель прийнято бінарну ГеоТЕС на органічному циклі Рєнкіна під повним
тиском геотермального флюїду. Заразом, з метою зниження металоємності та попередження наслідків аварійних ситуацій,
розглянуто технологічні схеми ГеоТЕС з попереднім зниженням тиску за допомогою турбіни Пелтона із відділенням та
використанням розчиненого метану для виробництва електричної й теплової енергії у газопоршневій когенераційній
установці. Порівняльні розрахунки технологічних схем проводились за даними геотермального родовища АВПТ Мостицька,
Україна, з температурою до 140 оС, пластовим тиском 500 бар і вмістом розчиненого метану 1 м3/м3 на глибині 3600 м.
Наведено результати математичного моделювання гідродинаміки та теплообміну руху флюїду в свердловинах, процесів
зниження тиску в турбіні Пелтона, видалення та використання розчиненого метану в когенераційній установці,
термодинамічного розрахунку паротурбінного циклу ГеоТЕС, які дозволили провести порівняння базового й альтернативних
варіантів технологічних схем за рівнем електричної й теплової потужності. Одержані дані призначені для подальшого
використання у техніко-економічному зіставленні розглянутих технологічних схем. Бібл. 10, табл. 6., рис. 4.
Ключові слова: геотермальна енергетика, геотермальна свердловина, аномально високий пластовий тиск, турбіна Пелтона,
органічний цикл Рєнкіна.
TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH
ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE
Yu. Morozov1, S. Dubovskyi2
1Institute of renewable energy of NAS of Ukraine,
02094, 20А, G. Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine.
2Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine,
03057, 2А, M. Kapnist St., Kyiv, Ukraine.
The results of thermodynamic and hydraulic modeling technological variants of power and heat production by using in the geothermal
circulation circuit using thermal, mechanical and chemical energy of the fluid of geothermal deposits with abnormally high formation
pressure (AHFP) are presented. Geothermal deposits of this type are found at depths up to 4000 m and are characterized by a positive
temperature anomaly, which determines the prospects for their use in geothermal energy. However, the use of AHFP deposits is
complicated by the high fluid pressure on the surface, which leads to increased metal content of ground equipment and potential danger
to the environment due to possible depressurization. The binary GeoTPP on the Rankine organic cycle under full pressure of
geothermal fluid is accepted as the basic model. In addition, in order to reduce metal consumption and prevent the consequences of
emergencies, GeoTPP technological schemes with preliminary pressure reduction using a Pelton turbine with separation and use of
dissolved methane for electricity and heat production in a gas-piston cogeneration unit are considered. Comparative calculations of
technological schemes were performed according to the AHFP geothermal field Mostytska, Ukraine with temperature up to 140oC,
formation pressure over 500 bar and dissolved methane content 1 m3 / m3 at a depth of 3600 m. The results of mathematical modeling
of hydrodynamics and heat transfer of fluid motion in wells, processes of pressure reduction in Pelton turbine, removal and use of
dissolved methane in cogeneration unit, thermodynamic calculation of geothermal steam turbine cycle are presented, which allowed
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 82
comparing the basic and alternative versions of technological schemes for the level of electric and thermal power. The obtained data
are intended for further use in the technical and economic comparison of the considered technological schemes. Ref. 10, table 6, fig.4.
Keywords: geothermal energy, geothermal well, abnormally high formation pressure, Pelton turbine, organic Rankin cycle.
Ю.П. Морозов
Yu. Morozov
Відомості про автора: зав. відділу
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 190
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 190
ORCID: 0000-0003-1632-9735
Contacts: phone/fax: +38 (044) 206-28-09
e-mail: geotherm@ukr.net
С.В. Дубовський
S. Dubovskyi
Відомості про автора: провідний науковий
співробітник відділу теплофізичних основ
енергоощадних технологій Інституту
технічної теплофізики НАН України, доктор
технічних наук, старший науковий
співробітник
Освіта: Московський енергетичний
інститут. Інженер-теплоенергетик
Наукова сфера: Енергетичні системи і
комплекси, термодинамічний аналіз та
моделювання теплоенергетичних установок і
систем перетворення енергії, когенерація,
теплові насоси, енергоефективність
Публікації: Більше 200 друкованих праць, 4
монографії
ORCID:0000-0001-9418-2092
Контакти: тел.:+38(067)587-67-81
e-mail: s.w.dubovskoy@gmail.com
Author information: leading Researcher of the
Department of Thermophysical Foundations of
Energy Saving Technologies
Education: Moscow Power Engineering
Institute Heat power engineer
Research area: Thermodynamic analysis and
modeling of thermal power units and energy
conversion systems.Cogeneration, heat pumps,
energy efficiency
Publications: more than 200 publications, 4
monographs
ORCID: 0000-0001-9418-2092
Contacts: phone: +38(067)587-67-81
e-mail: s.w.dubovskoy@gmail.com
Перелік використаних позначень та скорочень:
Н – глибина свердловин, м;
α – коефіцієнт тепловіддачі від флюїду до стінки
обсадної труби, Вт/м2К;
λ1 – коефіцієнт теплопровідності стінки свердловини;
D – зовнішній діаметр обсадної труби, м;
d – внутрішній діаметр свердловини, м;
λ2, 𝑎2 – коефіцієнт теплопровідності та температуро-
провідності породи;
𝐹𝑜 = a2
𝑡
𝐷2. – критерій Фурьє;
w – середня швидкість води у свердловинах, м/с;
a, λ1, ν, 𝑐𝑣, ρ – коефіцієнт теплопровідності;
температуропровідності, кінематичної в’язкості,
ізохорна теплоємність та густина води;
Re =
wd
v
– число Рейдольдса;
Pr – критерій Прандтля;
Nu – число Нусельта;
po, p1, p2 – статичний тиск води у пласті та на гирлі
видобувної та закачувальної свердловин, відповідно;
To, T1, T2, T3 – температура води на вибої та гирлі
видобувної свердловини, на гирлі та вибої
закачувальної свердловини, відповідно;
Uo, U1 – температура породи в пласті та на поверхні,
відповідно;
p1, p2 – статичний тиск на гирлі видобувної та
закачувальної свердловин, відповідно;
ГеоТЕС – геотермальна теплова електрична станція;
ГПУ – газопоршнева установка;
ГЦК – геотермальний циркуляційний контур;
ЖЕН – живильний електронасос;
ККД – коефіцієнт корисної дії;
ПТУ – паротурбінна установка;
ЦН – циркуляційний насос системи охолодження
ГеоТЕС.
mailto:geotherm@ukr.net
mailto:geotherm@ukr.net
mailto:s.w.dubovskoy@gmail.com
mailto:chalaev@i.ua
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 83
Вступ. Аномально високим пластовим
тиском (АВПТ) у покладах води, нафти й газу
прийнято вважати тиск, який помітно – у півтора-
два рази й більше – перевищує умовний
гідростатичний тиск, що чинить стовп прісної
води, рівний за висотою глибині покладу,
рахуючи від поверхні родовища. Геологічні зони з
АВПТ часто супроводжуються позитивною
температурною аномалією, а отже, являють
інтерес для геотермальної енергетики [1]. Один з
таких покладів геотермальної води під АВПТ в
Україні виявлений за даними буріння пошуково-
розвідувальних свердловин на геотермальній
площі Мостиська. Тиск води цього родовища на
глибині 3660 м становить 525 бар, розрахункова
пластова температура вище 130 оС, інтервал
продуктивної підземної зони – 3610–3660 м [2].
Відомо, що для перетворення теплової
енергії флюїду з відповідною температурою на
електричну енергію традиційно використовують
бінарні ГеоТЕС на органічному циклі Рєнкіна
(ORC), які виключають потрапляння в оточуюче
середовище шкідливих компонентів
геотермального флюїду [3]. Однак високий тиск
флюїду на поверхні, що може сягати 150 бар і
вище, диктує необхідність використання
товстостінного теплообмінного обладнання,
трубопроводів та арматури, що істотно збільшує
капітальні витрати на спорудження ГеоТЕС. Крім
того, видобуток геотермального флюїду з АВПТ
нерідко супроводжується пульсаціями тиску [1],
які несуть загрозу розгерметизації наземного
обладнання з забрудненням довкілля.
У зв’язку з цим поряд з традиційною
можуть розглядатися й інші технологічні схеми
використання геотермальних покладів з АВПТ,
які передбачають зниження тиску флюїду перед
його використанням у циклі ГеоТЕС із повторним
збільшенням перед закачуванням у пласт.
Редукування і повторне збільшення тиску
геотермальної води неминуче знижує
ефективність виробництва електричної енергії,
однак цей недолік певною мірою компенсують
менші витрати на наземне обладнання. Водночас
редукція тиску геотермальної води дозволяє
вилучити й використати у циклі ГеоТЕС
газоподібні вуглеводні, які нерідко присутні у
пластовій воді під АВПТ у розчиненому вигляді,
що також дає можливість збільшити електричну
потужність ГеоТЕС.
Постановка завдань. Основна мета роботи
полягає у визначенні й порівнянні технічних
характеристик можливих технологічних схем
використання геотермальної води покладів з
АВПТ для виробництва електричної енергії на
основі теплових і гідравлічних розрахунків. Для
цього необхідно виконати такі завдання:
1. Розробити раціональні технологічні
схеми та зробити аналіз технологічних обмежень
на використання геотермальної води покладів під
АВПТ для виробництва електричної й теплової
енергії з застосуванням зниження тиску
геотермального флюїду та вилученням
розчинених горючих вуглеводнів та без них.
2. Визначити на основі теплових і
гідравлічних розрахунків технічні параметри
розроблених схемних рішень, необхідних для
подальшого проведення техніко-економічних
порівнянь.
Викладення основного матеріалу.
Робочий тиск є одним з основних факторів, що
суттєво впливають на металоємність і, відповідно,
вартісні показники енергетичного обладнання.
Кількісне уявлення щодо цього можна одержати з
рис. 1, на якому наведена залежність маси
стандартних сталевих виробів (трубопроводів та
арматури) різного умовного діаметру (DN) від
рівня робочого тиску за даними [4]. Як можна
бачити, підвищення внутрішнього тиску від 10 до
100–130 бар дається ціною зростання
металоємності обладнання, а відповідно й
вартості трубопроводів, арматури й
теплообмінних поверхонь ГеоТЕС на боці флюїду
в 4-5 разів.
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 84
Рис. 1. Залежність маси трубопровідної арматури від рівня робочого тиску [4]
Fig. 1. Weight of pipeline fittings depending on the working pressure level [4]
Зниження тиску флюїду з мінімальними
втратами енергії можливе на основі технології
адіабатного (миттєвого) скипання (single flesh);
гідропарових турбін; гідротурбін Пелтона [5].
Найпростіше було б використати
гідропарові турбіни, можливість створення яких
задеклароване у [6], а використання на ГеоТЕС –
у [7]. Однак ця технологія ще не набула рівня
промислових зразків і її властивості достеменно
не відомі.
Технологія адіабатного скипання
орієнтована на використання парових турбін на
водяній парі, що утворюється в результаті
миттєвого зниження тиску геотермальної води [1].
Ефективне використання цієї технології має місце
за температури геотермальної води понад 180 оС,
нижче якої парова турбіна буде перебувати під
вакуумом. Це ускладнює конструкцію ущільнень,
спричиняє зниження ефективності парових турбін
та зростання їх масогабаритних показників.
З огляду на це у даній роботі основну увагу
приділено технологічним схемам, що
передбачають редукування води в гідротурбіні
Пелтона з її наступним використанням у бінарній
ГеоТЕС на органічному циклі Рєнкіна. Якщо
флюїд містить помітну кількість розчиненого
метану, редукування тиску доповнюється
дегазацією води з видобутком горючих газів та їх
використанням для виробництва електричної й
теплової енергії в когенераційній установці.
Базовий варіант спорудження ГеоТЕС.
Як базову розглянуто традиційну технологічну
схему бінарної ГеоТЕС під повним тиском
геотермальної води (рис. 2).
Рис. 2. Спрощена схема бінарної ГеоТЕС без редукування надлишкового тиску
Fig. 2. Simplified scheme of binary GeoTES without reduction of excess pressure
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 2 4 6 8 10 12 14
В
ід
н
о
сн
а
м
ас
а
Умовний тиск, МПа
DN159
DN219
DN 273
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 85
Економайзер та парогенератор, наведені на
схемі, насправді об’єднані в єдиний
теплообмінний апарат поверхневого типу –
геотермальний теплообмінник, функцією якого є
передача теплоти у герметичний контур
циркуляції робочого тіла паротурбінної
установки. Як робоче тіло може
використовуватися і знесолена вода, й органічні
речовини – хладони. Основною перевагою
хладонів є можливість підтримки надлишкового
тиску (відносно атмосферного) у всіх точках
паротурбінного циклу, а також значно менші, ніж
для води, питомі об’єми пари, що визначає більшу
компактність парових турбін.
Тепловий і гідравлічний розрахунок
свердловин ГЦК. Температура і тиск флюїду на
гирлі видобувної свердловини, як і тиск на гирлі
свердловини закачування, визначалися на підставі
теплового й гідравлічного розрахунку течії
флюїду з урахуванням плинності умов теплової
взаємодії з оточуючими гірськими породами у
часі на основі аналітичної моделі [8], що
традиційно використовується в інженерних
розрахунках у нафтогазовій галузі. У цій роботі в
зазначеній моделі додатково враховуваний ефект
виділення теплоти внаслідок гідравлічних втрат,
що дозволило одержати наведені нижче формули
для розрахунку температур геотермальної води у
характерних точках ГЦК.
Температура на гирлі видобувної
свердловини:
𝑇1 = U1 + (θ + 𝑇o − U1) ∙
1−exp (−m)
m
(1)
Температура води свердловини
закачування, що повертається у пласт:
𝑇3 = 𝑇2 + (θ + 𝑚U1 − (Uo −
(2)
−U1))
1 − exp(−m)
𝑚
+ (Uo − U1 ),
де θ = σ
w2
2cv
∙
H
d
– адіабатичний нагрів флюїду
внаслідок виділення теплоти тертя, оС;
m =
КH
Gcv
, 𝐾 =
2𝜋
2
𝛼𝑑
+
𝐿𝑛(
𝐷
𝑑
)
𝜆1
+
𝐿𝑛(1+1,635√𝐹𝑜)
𝜆2
– коефіцієнт
теплопередачі.
Середній коефіцієнт тепловіддачі й
коефіцієнт гідравлічної втрати тиску на тертя
визначаються за формулами Міхеєва та Нікурадзе
для турбулентної течії в круглих трубах: α =
Nu
λ1
d
, Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 , σ =
1
(2lg(
d
∆
)+1,14)2
.
Ееквівалентна шорсткість ∆ стволів
свердловин приймається рівною 0,5 мм.
Теплофізичні властивості геотермальної води
приймалися за середніми значеннями
температури й тиску у відповідних свердловинах.
Статичний тиск на поверхні видобувної та
закачувальної свердловин визначалися за
формулами:
𝑝1 = 𝑝𝑜 − ∆𝑝т1 − 𝜌1𝑔𝐻, (3)
𝑝2 = 𝑝𝑜 + ∆𝑝т2 − 𝜌2𝑔𝐻. (4)
Основні результати розрахунку параметрів
флюїду на початку 3-го року експлуатації ГеоТЕС
наведено у табл. 1.
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 86
Таблиця 1. Результати термогідравлічного розрахунку видобувної та закачувальної свердловин
Table 1. The results of thermohydraulic calculation of production and injection wells
Показник Познака Розм.
Свердловина
Видобувна Закачувальна
Середньорічна температура на поверхні U1 оС 9
Глибина свердловини H М 3700
Внутрішній діаметр d М 0,2
Зовнішній діаметр D м 0,22
Статичний тиск у пласті po бар 500
Температура пласту Uo, To оС 140
Коефіцієнт теплопровідності породи λ2 Вт/мК 2,56
Коефіцієнт температуропровідності породи a2 м2/с 8,8510
-07
Час з початку експлуатації t років 2
Об’ємна витрата флюїду V м3/добу 6000,0 5650,1
Масова витрата флюїду G кг/с 65,3 65,3
Середня швидкість флюїду w м/с 2,2 2,1
Середня густина флюїду ρ м3/кг 939,7 997,9
Коефіцієнт гідравлічних втрат на тертя σ 0,0247 0,0248
Середня температура води у свердловинах Tmid оС 139,1 51,3
Температура на гирлі видобувної / на вибої
закачувальної свердловин
T1/T3 оС 137,3 53,71)
Гідравлічний опір на тертя Δpт бар 10,5 9,9
Гідростатичний тиск Δpг бар 340,7 361,8
Тиск на поверхні p1, p2 бар 148,8 148,1
При вибраному дебіті різниця тисків на
гирлі видобувної та закачувальної свердловин
практично відсутня внаслідок компенсації
гідравлічних втрат на тертя різницею статичних
тисків, що виникає внаслідок температурної
залежності густини води у свердловинах. Отже,
розрахунковий напір насосу закачування
визначається переважно гідравлічними втратами
наземного обладнання ГеоТЕС. Температура на
гирлі видобувної свердловини неістотно
відрізняється від температури пласту через дію
двох ефектів: поступового вирівнювання
температур флюїду та порід, що оточують
свердловину з плином часу, та самонагрівання
флюїду внаслідок виділення теплоти тертя. Як
показують розрахунки, рівноважне значення
температури флюїду на поверхні досягається
через два роки з початку експлуатації ГеоТЕС.
Вихідні параметри, що прийняті у
тепловому розрахунку паротурбінної установки
ГеоТЕС, наведено у табл. 2.
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 87
Таблиця 2. Вихідні параметри бінарної ГеоТЕС
Table 2. Initial parameters of binary GeoTPP
Показники Розм. Значення
Температура флюїду на вході оС 136
Тиск флюїду на вході бар 148,0
Витрата флюїду кг/с 65,0
Робоче тіло - R134a
Температура охолоджувальної води оС 15
Критичний натиск у парогенераторі оС 10
Нагрів у конденсаторі оС 9
Натиск у конденсаторі оС 8
Внутрішній відносний ККД турбіни - 0,85
Електромеханічний КПД турбоагрегату - 0,93
Електромеханічний ККД ЖЕН - 0,712
Електромеханічний ККД ЦН - 0,70
Термодинамічний розрахунок
паротурбінної установки на органічному
робочому тілі проводився за відомою методикою,
наведеною, зокрема, у [9] з використанням
програмного середовища REFPROP. Вихідні
параметри робочого циклу ГеоТЕС і результати
розрахунку, в яких враховані витрати електричної
енергії на власні потреби ПТУ (крім насосу
закачування) наведені у табл. 3 залежно від
заданої температури пари робочого тіла на вході
в турбіну.
Наведені дані показують, що характе-
ристики станції поліпшуються зі зростанням
початкової температури випаровування. Однак
при цьому зростає вологість пари в кінці процесу
розширення у паровій турбіні, що може
спричинитися до ерозійного зношення елементів
проточної частин турбіни поряд зі зниженням її
внутрішнього відносного ККД. Припустиму
вологість відпрацьованої пари звичайно
обмежують значенням 8-9 %, що відповідає
максимальному значенню початкової
температури пари на рівні 88–90 оС.
Таблиця 3. Розрахункові параметри бінарної ГеоТЕС залежно від температури випаровування робочого тіла
Table 3. Calculated parameters of binary GeoTPP depending on the evaporation temperature of the working fluid
Вхід у турбіну Температура
флюїду
на виході
Електрична
потужність
нетто
ККД
ПТУ
Питома
потужність
нетто
Вологість
пари на
вихлопі
Темпера
тура
Тиск
оС МПа оС кВт % кВт/(кг/с) %
88 3,104 58,816 1841,161 8,759 28,326 7,96
89 3,169 58,741 1860,273 8,841 28,620 8,39
90 3,234 58,562 1881,293 8,920 28,943 8,86
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 88
Технологічна схема ГеоТЕС з редукуванням тиску флюїду
Спрощену схему ГеоТЕС з редукуванням тиску флюїду наведено на рис. 3.
Рис. 3. Спрощена схема ГеоТЕС з редукуванням тиску
Fig. 3. Simplified geothermal circuit with pressure reduction
Флюїд з високим надлишковим тиском
подається на гідротурбіну ковшового типу
(турбіна Пелтона), де його тиск знижується до
тиску насичення. Надалі здійснюється видалення
з нього розчиненого метану в газовідділювачі.
Частково знегазований флюїд подається в
геотермальний теплообмінник, де віддає теплоту
робочому тілу паротурбінного циклу, після чого
насосом закачування нагнітається у пласт.
Одержаний горючий газ після очищення
подається на газопоршневу когенераційну
установку для виробництва електричної й
теплової енергії. Частина теплової енергії, що
міститься у високотемпературних вихлопних
газах газопоршневої установки, може
використовуватися для перегріву пари робочого
тіла в пароперегрівнику. Решта теплової енергії з
систем охолодження сорочки циліндрів та другого
ступеня, використовується для теплопостачання
станції та/або у зовнішніх споживачів.
Тепловий розрахунок ковшової
гідротурбіни Пелтона поданий у табл. 5.
Наведене у таблиці значення ККД турбіни
прийнято згідно з даними [5]. Зовнішній вигляд
гідротурбіни представлений на рис. 4, а.
Таблиця 4. Розрахунок гідротурбіни Пелтона
Table 4. Calculation of Pellton hydro turbine
Показник Розм. Значення
Масова витрата флюїду т/год 234,0
Температура флюїду на вході оС 137,3
Тиск флюїду на вході бар 148,8
Гідравлічний ККД гідротурбіни 0,85
Температура флюїду на виході оС 136,5
Ентальпія флюїду на виході кДж/кг 574,0
Густина флюїду на виході кг/м3 929,0
ККД генератора 0,95
Потужність електрична кВт 859,3
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 89
Відділення та використання паливного
газу. Видалення газоподібних вуглеводнів
(метану), розчинених у пластовій воді,
відбувається внаслідок зниження розчинності в
міру падіння тиску. Згідно з даними [6]
рівноважна концентрація розчиненого метану у
воді 𝑉𝐶𝐻4
(нм3/м3) залежно від тиску води p, бар, у
діапазоні тисків 1–120 бар та температур 100–
140 оС може бути описана апроксимаційною
залежністю:
𝑉𝐶𝐻4
= 0,18 + 0,0157𝑝, [нм3/м3]. (5)
Виділення метану, розчиненого у флюїді,
відбувається через зниження розчинності при
падінні тиску нижче рівноважного значення ро,
яке відповідає вихідній концентрації метану Vo у
пластовій воді:
𝑝𝑜 = 63,7 (𝑉𝑜 − 0,18). (6)
Для забезпечення ефективної роботи
турбіни Пелтона без утворення парової фази
важливо підтримувати тиск води p2 не нижчим,
ніж тиск насичення ps при температурі води перед
турбіною. Вихід метану з води після редукування
тиску в турбіні Пелтона може бути визначений за
формулою:
∆𝑉𝐶𝐻4
= 𝑉𝑜 − (0,18 + 0,0157𝑝2), [нм3/м3] (7)
𝑝𝑜 > 𝑝2 > 𝑝𝑠.
Результати розрахунку витрати метану, що
може бути видаленим з води, подано у табл. 5. У
цій же таблиці наведено дані серійної
газопоршневої когенераційної установки (ГПУ)
типу TCG 2016 V12C, що відповідає
розрахунковому обсягу одержання метану.
Зовнішній вигляд установки представлений на
рис. 4, б.
Таблиця 5. Розрахунок системи вилучення та використання розчиненого метану
Table 5. Calculation of extraction and use of methane dissolved
Показник Розм. Значення
Вихідна концентрація метану у воді нм3/м3 1,0
Рівноважний тиск бар 52,2
Тиск насичення бар 3,7
Залишкова концентрація метану нм3/м3 0,23809
Питомий вихід метану з води нм3/м3 0,76191
Розрахункова витрата метану тис. нм3/год 0,190478
Теплота згоряння паливного газу Гкал/1000м3 7,5
Теплова потужність ГПУ за паливом кВт 1428,6
Тип ГПУ - TCG 2016 V12C
ККД ГПУ % 42
Електрична потужність ГПУ кВт 600
Теплова потужність ГПУ, в т. ч.: кВт 693
- сорочки охолодження кВт 317
- інтеркулера 2 ст. кВт 39
- вихлопу (вихідна температура 120 оС) кВт 337
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 90
а б
Рис. 4. Загальний вигляд обладнання ГеоТЕС з редукуванням тиску: а – гідротурбіна Пелтона потужністю1000 кВт
[11]; б – газопоршнева когенераційна ГПУ потужністю 600 кВт [12]
Fig. 4. General view of GeoTPP equipment with pressure reduction: a - Pelton hydroturbine with a capacity of 1000 kW [11]; b -
gas-piston cogeneration unit with a capacity of 600 kW [12]
Узагальнені результати теплових і
гідравлічних розрахунків варіантів технологічних
схем ГеоТЕС на базі свердловини з АВПТ за
розглянутими варіантами технологічних схем
наведено у табл. 6, де прийняті такі позначення:
Варіант 1 (базовий) – використання бінарної
ПТУ на органічному робочому тілі під повним
тиском флюїду;
Варіант 2 – використання бінарної ПТУ на
органічному робочому тілі з попереднім
зниженням тиску флюїду без його дегазації;
Варіант 3 – використання бінарної ПТУ на
органічному робочому тілі з попереднім
зниженням тиску флюїду, виділенням
розчиненого метану та його використанням для
одержання електричної й теплової енергії за
допомогою когенераційної ГПУ.
Таблиця 6. Технічні показники варіантів технологічних схем ГеоТЕС
Table 6. Technical indicators of variants of technological schemes of GeoTPP
Показник Розм.
Варіанти*
1 2 3
Глибина свердловин м 3700 3700 3700
Температура у пласті оС 140 140 140
Вміст метану нм3/м3 0 0 1
Об’ємна витрата флюїду м3/год 250 250 250
Тиск на поверхні бар 148,7 148,7 148,7
Електрична потужність турбіни Пелтона кВт 0 859 859
Електрична потужність ГПУ кВт 0 0 600
Електрична потужність ПТУ кВт 2145 2145 2145
Електрична потужність насосу закачування кВт –200 –1273 –1284
Корисна електрична потужність ГеоТЕС кВт 1945 1731 2320
Теплова потужність ГеоТЕС кВт 0 0 690
Висновки. Використання гідротермальних
родовищ з АВПТ для виробництва електричної
енергії стикається з проблемою вибору
раціональних технологічних схем, типів і
параметрів технологічного обладнання, які б
забезпечили якомога повніше, безпечне та
економічно прийнятне перетворення енергії
геотермального флюїду. Високий тиск
геотермального флюїду на поверхні та його
можливі коливання при експлуатації родовища з
АВПТ зумовлюють високу металоємність і велику
вартість наземного технологічного й
протиаварійного обладнання. У зв’язку з цим у
роботі, поряд з базовим варіантом бінарної
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 91
ГеоТЕС під повним тиском води, розглянуті
альтернативні технології, що передбачають
зниження вихідного тиску геотермальної води
перед її використанням у наземному обладнанні з
його відновленням перед зворотним закачуванням
у пласт. На прикладі родовища з АВПТ
Мостицька (Закарпатська обл.) встановлено, що в
разі зниження тиску за допомогою ковшової
турбіни Пелтона корисна електрична потужність
ГеоТЕС зменшується на 11 %, а робочий тиск і
відповідно вартість наземної частини
геотермального контуру – приблизно у 4-5 разів
порівняно з ГеоТЕС під повним тиском
геотермального флюїду. Можливість виділення з
геотермальної води внаслідок зниження тиску
розчиненого в ній метану та його використання у
когенераційній газопоршневій установці дозволяє
одержати 600 кВт електричної потужності, або
30 % базового рівня та 690 кВт теплової
потужності при концентрації розчиненого метану
на рівні 1 нм3/м3 води. При більшій концентрації
метану додаткова потужність зростає
пропорційно. Одержані результати можуть бути
використані при проведенні техніко-економічних
обґрунтувань проєктів спорудження ГеоТЕС на
геотермальних родовищах з аномально високим
пластовим тиском.
1. Аникиев К.А. Аномально высокие пластовые
давления в нефтяных и газовых месторождениях. Л.
Изд. «Недра». 1964. 168 с.
2. Ладыженский Н.Р., Антипов В.И.
Геологическое строение и газонефтеносность
Советского Предкарпатья. Гостоптехиздат. Москва.
1961. 266 с.
3. Geothermal Handbook: Planning and Financing
Power Generation. The World Bank. Technical Report
002/12, 72828. Energy Sector Management Assistance
Program (ESMAP) [Електронний ресурс]. URL:
http://documents.worldbank.org/curated/
(en/396091468330258187/pdf/728280NWP0Box30k0TR
0020120Optimized.pdf (дата звернення: 01.06.2021)
4. Тройники штампованные из легированной
стали ТУ 1469-005-04834179-2004. [Електронний
ресурс]. URL: https://armtorg.ru/articles/item/2489/ (дата
звернення: 01.06.2021)
5. Справочник конструктора гидротурбин / Л.Я.
Бpoнштейн и др. Л. Изд. Машиностроение. 1971. 304 с.
6. Федоров В.А., Мильман О.О., Карышев А.К. и
др. Тепловое испытание гидропаровой турбины в
отопительной котельной. Теплоэнергетика. 2009. № 4.
С. 61–63.
7. Басок Б.И., Резакова Т.А., Чалаев Д.М.
Перспективные когенерационные теплонасосные
схемы геотермальной энергетики. Пром. теплотехника.
2006. Т. 28 № 2. С. 35–40.
8. Рузин Л.М. Разработка нефтяных месторождений
с применением теплового воздействия на пласт:
методические указания. Ухта: УГТУ. 2009. 39 с.
9. Алхасова Д.А., Алхасов Б.А. Использование
среднепотенциальных геотермальных ресурсов для
выработки электроэнергии. II Международная
конференция «Возобновляемая энергетика: Проблемы
и перспективы» Махачкала. 2010. С. 230–237. URL:
http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_Conf.
pdf (дата звернення: 04.06.2021).
10. Dotson C.R., Standing M.B. Pressure, Volume,
Temperature and Solubility Relations for Natural Gas-
Water Mixtures, Drill. & Prod. Prac. API (1944) 173.
URL: https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-
abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141
(дата звернення: 03.06.2021).
11. Гидрогенератор, водяная турбина pelton
turbina 1 МВт. [Електронний ресурс]. URL:
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-
generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw-
60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2d
a32634ld1KWm&s=p (дата звернення: 04.06.2021).
12. TCG 2016 C. Газопоршневая
когенерационная установка. Мощность: 400 – 800 кВт
эл. [Електронний ресурс]. URL:
https://www.roltrent.ru/upload/iblock/1fc/tcg2016.pdf
(дата звернення: 04.06.2021).
REFERENCES
1. Anikiyev K.A. Anomalno vysokiye plastovyye
davleniya v neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniyakh.
[Abnormally high reservoir pressures in oil and gas fields].
L. Nedra. 1964. 168 p. [in Russian].
2. Ladyzhenskiy N.R., Antipov V.I. Geologicheskoye
stroyeniye i gazoneftenosnost Sovetskogo Predkarpatia.
[Geological structure and oil and gas content of the Soviet
Ciscarpathian region]. Gostoptekhizdat. Moskva. 1961.
266 p. [in Russian].
3. Geothermal Handbook: Planning and Financing
Power Generation. The World Bank. Technical Report
002/12. 72828. Energy Sector Management Assistance
Program (ESMAP). [Electronic resource]. URL:
https://armtorg.ru/articles/item/2489/
http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_Conf.pdf
http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_Conf.pdf
https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141
https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw-60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw-60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw-60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw-60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://www.roltrent.ru/upload/iblock/1fc/tcg2016.pdf
ISSN 1819-8058 (Print)
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2021. № 2 92
http://documents.worldbank.org/curated/
en/396091468330258187/pdf/728280NWP0Box30k0TR0
020120Optimized.pdf. [in English].
4. Troyniki shtampovannyye iz legirovannoy stali
TU 1469-005-04834179-2004. [Tees stamped from
stainless steel TC 1469-005-04834179-2004]. [Electronic
resource]. URL: https://armtorg.ru/articles/item/2489/.
(Applying date: 01.06.2021). [in Russian].
5. Bponshteyn L.Ya., German A.H., Goldin V.E. et
al. Spravochnik konstruktora gidroturbin. [Handbook of the
designer of hydraulic turbines ] L. Izd. Mashinostroyeniye.
1971. 304 p. [in Russian].
6. Fedorov V.A., Milman O.O., Karyshev A.K. et
al. Teplovoye ispytaniye gidroparovoy turbiny v
otopitelnoy kotelnoy. [Thermal test of a hydro-steam
turbine in a heating boiler room]. Teploenergetika. 2009.
No. 4. Pp. 61-63.
URL: http://www.turboconkaluga.ru/science2.shtml
[in Russian].
7. Basok B.I., Rezakova T.A., Chalayev D.M.
Perspektivnyye kogeneratsionnyye teplonasosnyye
skhemy geotermalnoy energetiki. [Prospective
cogeneration heat pump schemes for geothermal energy].
Prom. teplotekhnika. 2006. T. 28. No. 2. Pp. 35–40.
URL: 06-Basok_Rezaova_ tepl_skhemy_GeoTES.pdf
[in Russian].
8. Ruzin L.M. Razrabotka neftyanykh
mestorozhdeniy s primeneniyem teplovogo vozdeystviya
na plast: metodicheskiye ukazaniya. [Development of oil
fields using thermal impact on the reservoir: guidelines].
Ukhta. UGTU. 2009. 39 p. [in Russian].
9. Alkhapova D.A., Alkhapov B.A. Ispolzovaniye
prednepotentpialnykh geotermalnykh repurpov dlya
vyrabotki elektroenergii. [Use of mid-potential
geothermal resources for power generation]. II
Mezhdunarodnaya konferentpiya «Vozobnovlyayemaya
energetika: Problemy i perppektivy». Makhachkala. 2010.
Pp. 230–237.
URL: http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_
Conf.pdf. (Applying date: 04.06.2021). [in Russian].
10. Dotson C.R. and Standing. M.B. Pressure.
Volume. Temperature and Solubility Relations for Natural
Gas-Water Mixtures.Drill. & Prod. Prac. API (1944) 173.
URL: https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-
abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141. (Applying
date: 03.06.2021). [in English].
11. Gidrogenerator, vodyanaya turbina pelton
turbina 1 MVt. [Hydro generator, water turbine Pelton
turbine 1 MW]. [Electronic resource].
URL: https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-
generator-water-pelton-turbine-turbina-1-
mw- 60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.
5.2da32634ld1KWm&s=p. (Applying date: 04.06.2021).
[in Russian].
12. TCG 2016 C. Gazoporshnevaya kogeneratsionnaya
ustanovka. Moshchnost: 400 – 800 kVt el. [Gas piston
cogeneration unit. Power: 400 - 800 kW el]. [Electronic
resource].URL: https://www.roltrent.ru/upload/iblock/1fc/tcg20
16.pdf (Applying date: 04.06.2021) [in Russian].
Стаття надійшла до редакції 23.03.21
Остаточна версія 11.06.21
https://armtorg.ru/articles/item/2489/
http://www.turboconkaluga.ru/science2.shtml
http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_Conf.pdf
http://www.ipgdncran.ru/files/file/BOOKS/2010_2_Conf.pdf
https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141%20(03.06.2021)
https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141%20(03.06.2021)
https://onepetro.org/APIDPP/proceedings-abstract/API44/All-API44/API-44-173/52141%20(03.06.2021)
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw- 60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw- 60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw- 60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://russian.alibaba.com/product-detail/hydro-generator-water-pelton-turbine-turbina-1-mw- 60823032176.html?spm=a2700.8699010.normalList.5.2da32634ld1KWm&s=p
https://www.roltrent.ru/upload/iblock/1fc/tcg2016.pdf
https://www.roltrent.ru/upload/iblock/1fc/tcg2016.pdf
|
| id | veorgua-article-303 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:08:09Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/b3/3833dc4b4cd19ba0f5933f93df8bb2b3.pdf |
| spelling | veorgua-article-3032026-07-18T06:32:15Z TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ ГЕОТЕС НА ГЕОТЕРМАЛЬНИХ РОДОВИЩАХ З АНОМАЛЬНО ВИСОКИМ ПЛАСТОВИМ ТИСКОМ Morozov, Yu. Dubovskyi, S. geothermal energy, geothermal well, abnormally high formation pressure, Pelton turbine, organic Rankin cycle. геотермальна енергетика, геотермальна свердловина, аномально високий пластовий тиск, турбіна Пелтона, органічний цикл Рєнкіна. The results of thermodynamic and hydraulic modeling technological variants of power and heat production by using in the geothermal circulation circuit using thermal, mechanical and chemical energy of the fluid of geothermal deposits with abnormally high formation pressure (AHFP) are presented. Geothermal deposits of this type are found at depths up to 4000 m and are characterized by a positive temperature anomaly, which determines the prospects for their use in geothermal energy. However, the use of AHFP deposits is complicated by the high fluid pressure on the surface, which leads to increased metal content of ground equipment and potential danger to the environment due to possible depressurization. The binary GeoTPP on the Rankine organic cycle under full pressure of geothermal fluid is accepted as the basic model. In addition, in order to reduce metal consumption and prevent the consequences of emergencies, GeoTPP technological schemes with preliminary pressure reduction using a Pelton turbine with separation and use of dissolved methane for electricity and heat production in a gas-piston cogeneration unit are considered. Comparative calculations of technological schemes were performed according to the AHFP geothermal field Mostytska, Ukraine with temperature up to 140oC, formation pressure over 500 bar and dissolved methane content 1 m3 / m3 at a depth of 3600 m. The results of mathematical modeling of hydrodynamics and heat transfer of fluid motion in wells, processes of pressure reduction in Pelton turbine, removal and use of dissolved methane in cogeneration unit, thermodynamic calculation of geothermal steam turbine cycle are presented, which allowed comparing the basic and alternative versions of technological schemes for the level of electric and thermal power. The obtained data are intended for further use in the technical and economic comparison of the considered technological schemes. Ref. 10, table 6,  fig.4. Представлені результати термодинамічного та гідравлічного моделювання технологічних варіантів виробництва електричної енергії в геотермальному циркуляційному контурі з використанням теплової, механічної та хімічної енергії флюїду геотермальних родовищ з аномально високим пластовим тиском (АВПТ). Геотермальні поклади такого типу зустрічаються на глибинах до 4000 м і характеризуються позитивною температурною аномалією, що визначає перспективність їх використання у геотермальній енергетиці. Однак використання покладів АВПТ ускладнює високий тиск флюїду на поверхні, що зумовлює підвищену металоємність наземного обладнання та потенційну небезпеку для оточення внаслідок можливої розгерметизації. Які базову модель прийнято бінарну ГеоТЕС на органічному циклі Рєнкіна під повним тиском геотермального флюїду. Заразом, з метою зниження металоємності та попередження наслідків аварійних ситуацій, розглянуто технологічні схеми ГеоТЕС з попереднім зниженням тиску за допомогою турбіни Пелтона із відділенням та використанням розчиненого метану для виробництва електричної й теплової енергії у газопоршневій когенераційній установці. Порівняльні розрахунки технологічних схем проводились за даними геотермального родовища АВПТ Мостицька, Україна, з температурою до 140 оС, пластовим тиском 500 бар і вмістом розчиненого метану 1 м3/м3 на глибині 3600 м. Наведено результати математичного моделювання гідродинаміки та теплообміну руху флюїду в свердловинах, процесів зниження тиску в турбіні Пелтона, видалення та використання розчиненого метану в когенераційній установці, термодинамічного розрахунку паротурбінного циклу ГеоТЕС, які дозволили провести порівняння базового й альтернативних варіантів технологічних схем за рівнем електричної й теплової потужності. Одержані дані призначені для подальшого використання у техніко-економічному зіставленні розглянутих технологічних схем. Бібл. 10,  табл. 6.,  рис. 4. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2021-06-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/303 10.36296/1819-8058.2021.2(65).81-92 Vidnovluvana energetika ; No. 2(65) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 81-92 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(65) (2021): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 81-92 Відновлювана енергетика; № 2(65) (2021): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 81-92 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2021.2(65) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/303/224 Copyright (c) 2021 Yu. Morozov, S. Dubovskyi https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | geothermal energy geothermal well abnormally high formation pressure Pelton turbine organic Rankin cycle. Morozov, Yu. Dubovskyi, S. TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title | TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title_alt | ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ ГЕОТЕС НА ГЕОТЕРМАЛЬНИХ РОДОВИЩАХ З АНОМАЛЬНО ВИСОКИМ ПЛАСТОВИМ ТИСКОМ |
| title_full | TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title_fullStr | TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title_full_unstemmed | TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title_short | TECHNOLOGICAL SCHEMES OF GEOTPP ON GEOTHERMAL DEPOSITS WITH ABNOMALLY HIGH LAYER PRESSURE |
| title_sort | technological schemes of geotpp on geothermal deposits with abnomally high layer pressure |
| topic | geothermal energy geothermal well abnormally high formation pressure Pelton turbine organic Rankin cycle. |
| topic_facet | geothermal energy geothermal well abnormally high formation pressure Pelton turbine organic Rankin cycle. геотермальна енергетика геотермальна свердловина аномально високий пластовий тиск турбіна Пелтона органічний цикл Рєнкіна. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/303 |
| work_keys_str_mv | AT morozovyu technologicalschemesofgeotppongeothermaldepositswithabnomallyhighlayerpressure AT dubovskyis technologicalschemesofgeotppongeothermaldepositswithabnomallyhighlayerpressure AT morozovyu tehnologíčníshemigeotesnageotermalʹnihrodoviŝahzanomalʹnovisokimplastovimtiskom AT dubovskyis tehnologíčníshemigeotesnageotermalʹnihrodoviŝahzanomalʹnovisokimplastovimtiskom |