Российские ученые проводят масштабные геофизические исследования на территории Камчатки, чтобы расширить возможности использования природного тепла для генерации электричества. Современные технологии позволяют преобразовывать энергию горячих источников, гейзеров и вулканов в ресурс для нужд региона. О ходе работ и применяемых методиках рассказал член-корреспондент РАН, профессор Сколтеха и главный научный сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН Иван Кулаков.
По словам эксперта, геофизические методы помогают точно определять зоны с высоким температурным градиентом, находить подземные резервуары с горячей водой или паром, а также очерчивать границы активных магматических камер. Понимание структуры водоносных слоев и глубинных источников тепла имеет критическое значение, так как позволяет существенно снизить финансовые затраты на этапе бурения скважин.
Специфика работы на Камчатке осложняется суровыми природными условиями и строгими экологическими нормами. Это делает невозможным использование традиционных методов активной сейсморазведки, предполагающих взрывы или работу мощных вибраторов, которые обычно применяются при поиске нефти и газа. В связи с этим специалисты разрабатывают и внедряют методы пассивной сейсмики. Эта технология базируется на регистрации естественных источников сигнала – землетрясений и фонового сейсмического шума.
Совместная группа исследователей из Сколтеха, ИНГГ СО РАН, Новосибирского госуниверситета и компании «ЗН Геотерм» успешно апробировала новые технологии на геотермальном месторождении в районе Больше-Банных источников. Для сбора данных специалисты установили сеть из 25 короткопериодных сейсмических станций, работавших в течение двух месяцев, и семи широкополосных станций, которые вели запись целый год.
Обработка полученной информации проводилась методом сейсмической интерферометрии, позволяющим выделять из природного шума полезные сигналы о глубинном строении недр. Дополнительно применялась сейсмическая томография на основе данных от землетрясений. Комплексный подход позволил создать концептуальную геолого-геофизическую модель района Больше-Банных источников, что в перспективе поможет использовать эту территорию для производства энергии.
Еще одним важным этапом стало исследование Мутновского геотермального поля, где функционирует крупнейшая в России геотермальная электростанция. На территории диаметром более 30 километров ученые разместили десятки приборов, собиравших данные около года. Метод шумовой томографии позволил определить форму питающего слоя гидротермального коллектора на глубине 1–1,5 километра, что подтвердилось результатами бурения. Более того, на глубине свыше 2,5 километра была обнаружена крупная аномалия, связанная с магматическим телом, которое служит основным источником тепла для месторождения.
Полученные сведения, опубликованные в международном научном журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth, имеют принципиальное значение для планируемого расширения Мутновской ГеоЭС. Как отмечает Иван Кулаков, сейчас геотермальные станции покрывают лишь 30% энергетических потребностей Камчатки, однако в будущем эта доля может вырасти до 80%. Такой переход станет экономически выгодным и благоприятным для экологии региона, но он невозможен без применения новейших технологий разведки для поиска резервуаров и планирования бурения.