ON ONE OF THE WAYS OF GEOTHERMAL ENERGY PRODUCTION
Authors: Габдрахманова К.Ф. , Измайлова Г.Р. , Ларин П.А. 
Published: July 2024

В статье приводится короткий обзор о состоянии геотермальной энергетики во всем мире. На сегодняшний день тепло, получаемое с недр Земли в геотермальных станциях, используется во многих странах, в качестве электроэнергии или тепловой энергии. Огромный потенциал тепла Земли раскрывает перспективу развития данного вида энергии во многих отраслях. По этой причине возникает необходимость развития теоретических исследований в данной области. Одним из способов добычи геотермальной энергии, рассмотренных в данной статье, является способ нагрева жидкости в двухтрубной одноствольной скважине. Вода закачивается в межтрубное пространство между НКТ и обсадной колонной. Двигаясь вниз к забою, жидкость нагревается от стенки обсадной колонны за счет конвективной и кондуктивной теплопроводности, которая граничит с окружающими породами. Тепло к окружающим породам поступает с недр Земли. Поток тепла в среднем равен 50 мВт/м2, может различаться в зависимости от региона. Нагретая уже к забою вода поднимается обратно к поверхности через НКТ. Чтобы минимизировать потери тепла при подъеме, НКТ должна быть изготовлена из теплоизоляционного материала. В работе приведена математическая модель нагрева жидкости в скважине за счет кондуктивного переноса тепла от окружающих скважину пород. Рассматриваются различные глубины скважин, геотермические градиенты пород и скорость движения жидкости по трубе. На основании построенных графиков зависимости температуры жидкости на выходе от времени, скорости закачки, глубины скважины, температурного градиента сделан вывод о прогнозировании использования данного метода в конкретном регионе. Приведены графики распределения температурного поля вокруг скважины в различные моменты времени, по которым можно судить о динамике «остывания» грунта за счет кондуктивного переноса тепла к скважине. Сделаны соответствующие выводы о возможности использования данного метода съема геотермальной энергии в различных регионах

This paper reviews the state of geothermal energy sector in the world. Today, geothermal heat generated at geothermal stations is used in many countries as electric or thermal energy. Huge potential of geothermal heat provides prospects for further development of this kind of energy in many industries. This entails the necessity in theoretical studies. One of the ways of geothermal energy production discussed in this paper is heating of liquid in a two-string well. Water is injected into the tubing-casing annulus. When moving downward, water is heated by the casing string walls due to convection and conduction. Heat from the earth depths is transferred to the surrounding rock. Average heat stream is 50 mW/m2 varying from region to region. Heated water goes to the surface via the tubing string. The tubing string should be heat-insulated to minimize heat losses. This paper presents mathematical model of water heating in a wellbore due to conductive transfer of heat from the surrounding rock. Various well depths, rock temperature gradients and rates of flow are discussed. Based on diagrams of outlet liquid temperature vs time, injection rate, and temperature gradient, application of this technology in a certain region has been analyzed. This paper also presents temperature patterns near the wellbore at various time points, which can be used to analyze rock cooling due to conductive transfer of heat to the wellbore. Conclusions have been drawn concerning the possibility of using this method to capture geothermal energy in various regions.