Aspecte Legate DE Calitatea Si Cantitatea Apei Geotermale

CUPRINS

INTRODUCERE

CAPITOLUL I

ASPECTE LEGATE DE CALITATEA ȘI CANTITATEA APEI GEOTERMALE

I.1 CONSIDERAȚII HIDROGEOLOGICE

I.2 CONSIDERAȚII HIDROCHIMICE

I.3 CONSIDERAȚII GEOTERMICE

I.4 ESTIMAREA RESURSELOR ENERGETICE

I.5 UTILIZARE A APEI GEOTERMALE

CAPITOLUL II

METODA UTILIZATA DE FORARE

II.1 PROIECT DE EXECUȚIE SONDA DE REINJECȚIE

II.2 Constructia de principiu a forajului de reinjectie – bazin Beius

CAPITOLUL III

TESTE DE EFICACITATE

III.1 Test de eficacitate F 3001 Beiuș

III.2 Test de eficacitate F 3003 Beiuș

III.3 Modelarea hidrodinamică și evaluarea rezervorului geotermal Beiuș

Anexe

INTRODUCERE

Energia geotermică este o formă de energie regenerabilă obținută din căldura aflată în interiorul Pamântului. Apa fierbinte și aburii, captați în zonele cu activitate vulcanică și tectonică, sunt utilizați pentru încălzirea locuințelor și pentru producerea electricității.

România este semnatara protocolului de la Kyoto, privind reducerea emisiei de gaze, cu efect de sera în atmosfera, implicit a dioxidului de carbon, prin urmare utilizarea energiilor neconvenționale paralel cu reducerea emisiilor actuale ar însemna un pas important în cazul acțiunilor susținute privind eliminarea factorilor generatori ai modificărilor climatice.

Depresiunea Panonică, care include vestul tări noastre , este bogată în zăcăminte geotermale. In județele Timiș, Arad și Bihor  există apă termală care poate ajunge la temperaturi de până la 80 de grade Celsius.

Harta geotermală a României marchează două tipuri de resurse, conform distribuției temperaturii în funcție de adâncime:

resurse care pot fi folosite pentru energia termică (temperaturi de 60 – 120 de grade Celsius) Câmpia de Vest, Banat, Bihor, dar și în Hunedoara;

resurse care pot fi folosite pentru obținerea de energie electrică (apa are temperatură peste 140 de grade, la peste 3000 metri adâncime) zonele Oaș – Gutâi – Țibleș, Călimani – Gurghiu – Harghita.

În acest sens o adevărată bogăție naturală a muncipiului Beiuș este reprezentată de zăcământul de apă geotermală.

Din punct de vedere geografic Beiușul este situat în partea de SE a județului Bihor, la o altitudine de cca +180 +200 m. Bazinul este încadrat de unități montane, munții Bihor la E și SE și munții Codru Momala V și SW,cu înălțimi cuprinse între 1000-1800m. Beiușul se află în bazinul hidrografic al Crișului Negru care colectează toți afluenții de pe ramă. Clima este temperat continentală moderată cu temperaturi medii anuale de 10-12° C și cu rata precipitațiilor de 700-800 nm/mp/an. Accesul în zonă se face pe drumul DN 76 Oradea-Deva.

Beiușul este centrul administrativ social important în zonă cu o populație de cca. 12000 de locuitori.

În anexa 1 este prezentat amplasamentul geografic al orașului Beiuș, cât și amplasamentul celor două foraje de producție (F3001 și F3003) cât și a forajului de reinjecție a apei uzate termic (F3004).

Zona a fost cercetată prin forajul 3001 Beiuș, foraj de referință amplasat în extremitatea de sud-est a orașului Beiuș în raza anomaliei geotermice de 16, 90 °C determinată în urma cercetărilor de geotermie din 1982. (S. Vehiciu și L. Diaconu )

Astfel între 1993- municipiul Beius s-a forat un foraj de producție F 3001 la adâncimea de 2.576 m și între 2003-2005 s-a forat al doilea foraj de producție F 3003 la 2.380 m, care au intersectat un rezervor geotermal cu temperatura apei de la 70 la și un debit cumulat de 80 l/s. Ca urmare s-a creat posibilitatea utilizării agentului termic la încălzirea locuințelor și prepararea apei calde menajere în sistemul centralizat al cartierelor de blocuri din municipiu, a unor instituții, agenți economici și chiar gospodării particulare.

Forajul de reinjectie a fost executat până la adâncimea de 2.750 metri, până în zona calcarelor dolomitice fisurate (anexa 2), astfel încât să se asigure circulația normală a apei subterane, prin injectarea apei uzate termic mai jos de talpa celor două sonde de productie (3001, 3003), fapt ce va duce la încălzirea apei geotermale produse și la marirea debitului prin evitarea gradientului negativ. Cele două foraje de producție sunt executate la adâncimi mai mici decât cel de reinjecție. Forajul de producție 3001 este executat la adâncimea de 2.575 m si forajul de producție 3003 este executat la adâncimea de 2.380 m.

Distanța dintre cele 3 foraje este de peste 1000 ml, respectându-se recomandările tehnice privind neintersectia curbelor de gradient, neexistând interferente între cele 3 sonde. Pentru mărirea capacitații de producție a celor doua foraje (F 3001, F 3003) si pentru asigurarea funcționării în limite optime a sistemului geotermala fost nevoie stringentă de forajul de reinjecție.

La finalizarea lucrărilor, sa facut conexiunea cu conducta de colectare a apei uzate termic, având două roluri importante:

Primul rol este legat de colectarea apei uzate termic care va fi reinjectată în stratul acvifer geotermal (se va face o protecție reală a mediului, pentru că această apă nu se mai deversează în râul care străbate municipiul Beius, mai ales că există o cantitate de fenol puțin peste limita maximă admisă)

Al doilea rol este cel legat de creșterea volumului de apa geotermală extrasă care va duce la reducerea valorii facturii la abonații casnici si a agenților economici de pana la 20% din prețul facturii existente, creșterea confortului termic al abonaților și reducerea taxei de deversare a apelor uzate în mediul natural.

Municipiul Beius a avut un sistem de încălzire pentru cvartalele de blocuri si agenți economici inclusiv instituții bugetare bazat pe arderea combustibilului lichid ușor tip 3.

Datorită creșterii continue a prețurilor la combustibili, a scăderii randamentelor termice a centralelor termice de cvartal s-a impus găsirea unor soluții care să rezolve în modul cel mai avantajos problema încălzirii și a producerii de apă caldă menajeră, municipiul Beiuș fiind un oraș în continuă dezvoltare.

Cantitatea totală necesară asigurării unui confort termic (temperatura 22–24 C) si asigurării distributției continue a apei calde de consum era de 2300 tone combustibil lichid usor (CLU)/an.

Prin folosirea celor 2300 tone de CLU se preconiza distribuirea către populație a unei cantități de 18.450 de Gcal/an. Datorită randamentului scăzut al centralelor termice și a pierderilor pe rețeaua de distribuție (vechime, neizolări) beneficiarii primeau real doar 7.920 de Gcal/an reprezentând doar 43% din energia produsă.

Prețul reactualizat în 2007 ar fi de minim 170,5 lei/Gal care prin luarea în considerare a randamentelor mai sus amintite ar ajunge la o valoare reală de 396,5 lei/Gcal.

Utilizarea de CLU a generat totodată și o poluare accentuată a aerului, urmare a evacuării în atmosferă a gazelor de ardere cu conținut ridicat de C02 și S02 după cum urmează:

8399, 6 kg de C02 /an,

16284 kg de S02 /an.

Folosirea energiei geotermale a schimbat radical atât valorile fizice, cantitatea de agent termic ajunsă la beneficiar cît și finaciare prin prețul Gcal.

Prețul gigacaloriei (Gcal) a fost în 2007 de 77, 56 lei/Gcal (cu TVA inclus). Din datele enumerate mai sus rezultă că utilizarea energiei geotermale ca si energie termică este insuficient folosită având în vedere zăcămantul geotermal existent cît și cantitatea de apă geotermală extrasă.

Dezvoltarea economică și socială cuprinsă în strategia de dezvoltare a municipiului Beiuș pe perioada 2007-2013-2020 prevede extinderea distribuției agentului termic la toate zonele rezidențiale, agenți economici și instituții prin suplimentarea debitului din cele două foraje de la 80 l/s la 120 l/s, realizându-se o creștere a debitului de peste 48%.

CAPITOLUL I

ASPECTE LEGATE DE CALITATEA ȘI CANTITATEA APEI GEOTERMALE

Cele două foraje de producție (F 3001, F 3003) nu au un debit artezian, apa geotermală fiind extrasă cu pompe. Debitul extras în prezent este de 120 l/s. Dupa montarea unei pompe la forajul de productie 3003 cu un debit de 60 l/s si executarea forajului de reinjectie debitul extras a crescut la 120 l/s (60 litri/secundă pentru F 3001 și 60 de litri/secundă pentru F 3003), făcând absolut necesară reinjecția unui debit de minim 50 l/s apă uzată termic. Extinderea distribuției agentului termic la zonele rezidențiale, agenți economici și instituții, prin suplimentarea debitului din cele două foraje de la 80 l/s la 120 l/s, înseamnă o creștere a debitului de peste 48%.

Acest lucru a dus la: reducerea debitului de apă geotermală deversată în emisar, în vederea protecției florei și faunei acvatice, menținerea nivelului stratului acvifer la cotele normale și implicit creșterea debitului extras la cele două sonde de producție, fapt ce va duce la reducerea costurilor de producție.

Temperatura de fund:

Sonda de productie F 3001: 88 Grade Celsius.

Sonda de productie F 3003: 80 Grade Celsius.

Temperatura la gura putului:

Sonda de productie F 3001: 80 Grade Celsius.

Sonda de productie F 3003: 70 Grade Celsius.

Gradul de mineralizare a apei si procesele de tratare a acesteia.

Conform buletinelor de analiza chimica nu este necesara tratarea apei geotermale extrasa din cele doua foraje de productie.

Greutate specifică 980 kgf/m3;

Aspect limpede.

Energie consumată în procesul de reinjecție (KWh/tona).

100 KWh/180 tone apa geotermală reinjectată = 0,55 KWh/tonă.

Pentru procesul de reinjectie se vor consuma 0,55 KWh/tonă de apa reinjectată.

I.1 CONSIDERAȚII HIDROGEOLOGICE

Acviferul principal din zona Beiușului este cantonat în dolomitele, calcare dolomitice fisurate. Probele de producție s-au executat prin următoarele metode: pistonare, liftare și pompare.

Pentru îmbunătățirea receptivității stratelor colectoare s-a aplicat metoda stimulării acide cu soluție de acid clorhidric de slabă concentrație.

Rezultatele obținute prin pompare cu pompă submersibilă HBT-EP-65xlO lansată la 53,5 m.

Qpomp = 12 l/s;

T – 74°C,

N0= -9m;

Ns = – 19,80 m.

Total apă extrasă în timpul probelor de producție 27518,45 m3 .

I.2 CONSIDERAȚII HIDROCHIMICE

Trăsăturile hidrochimice ale apei termale exploatate prin sonda 3001 Beiuș, relevă următoarele:

tipul apei: bicarbonato-sulfato-sodică;

mineralizație: 0,625 g/l;

substanțe organice: 122,75 mg/l;

fenoli: 3,12 mg/l;

duritate: 6,73 °G;

radioactivitate: α = 14,79 pci/1

β= 38,37 pci/1

Ra=(226)= 10,8 pci/1;

Conținut uraniu natural 5,545µg/l

substanțe petroliere extractibile în eter: 0,21 mg/l.

Deși apele au elemente nocive (substanțe organice, fenoli) peste limitele admise, toxicitatea lor este redusă, neridicând probleme de deversare avându-se în vedere o diluție corespunzătoare.

Din punct de vedere al radioactivității, se recomandă ca apa geotermală să fie folosită ca agent termic.

Având în vedere recomandările instituțiilor de specialitate, pentru ca apa să poată fi utilizată în terapia balneară se impune să fie luate toate măsurile necesare pentru încadrarea în parametrii chimici prevăzuți în standardele în vigoare.

Analizele chimice arată că nu există pericolul depunerii de silice , iar depunerea de carbonați este scăzută , deci apa poate fi utilizată direct fără schimbător de căldură .

Denivelarea în sondă atinge un echilibru după aproximativ 3 săptămâni de producție constantă , ceea ce înseamnă că rezervorul are o realimentare bună , atât din profunzime prin faliile intersectate cât și din munții din partea vestici a orașului.

Compoziția chimică a apei arată că există posibilitatea utilizării acesteia ca apa minerală și pentru scopuri fizioterapeutice , dar în cadrul proiectului nu s-au făcut determinări de specialitate în acest sens.

Specialiștii germani au făcut o comparație cu un bazin geotermal din nordul Germaniei unde apa geotermală are caracteristici foarte asemănătoare cu bazinul geotermal Beiuș , și au concluzionat că există mari șanse de dezvoltare a unui sistem balnear și aici la Beiuș , cu implicații majore asupra dezvoltării economice a zonei.

În anexa 3 regăsim atașate buletinele de analiză chimică a apei pentru forajele F3001 și F3003,

I.3 CONSIDERAȚII GEOTERMICE

În cuprinsul Depresiunii Beiușului au fost investigate emergente geotermale la Corbești, Ceica, Ogești, Coșdeni, Finiș și Răbăgani. Debitele variază între 0,17 l/s și 1 l/s cu temperaturi cuprinse între 12,4°C și 25°C.

Temperatura de echilibru a silicei indică valori între (52,8+64,1)°C.

Informații importante asupra apelor de adâncime au fost furnizate prin punerea în producție a sondei 4008 Cotiglet, săpată pe rama NE a depresiunii Beiușului.

Temperatura la adâncimea de 3000 m a fost de 90°C.

Valoarea "normală" a temperaturii stabilită pentru depresiunea Beiușului la adâncimea de 40 m este de 11,5°C.

S-au evidențiat pentru depresiunea Beiușului șapte anomalii pozitive de temperatură, dintre care cea mai importantă este Tărcăița-Sebiș-Budureasa-Beiuș-Finiș, cu amplitudinea maximă de 16,9°C, cu o suprafață totală de circa 64 km2. Sursa anomaliei geotermice poate fi pusă în legătură cu acviferele termale din fundamentul bazinului.

Date importante despre geotermalismul formațiunilor au fost furnizate de sonda 3001 Beiuș.

Pin rezultatele măsurătorilor de fund s-au obținut:

gradierul geotermic in zona neafectată de curgerea apei este de circa 0,021125°C/m;

temperatura la adâncimea de 2460 m = + 88°C.

I.4 ESTIMAREA RESURSELOR ENERGETICE

Informațiile reduse cu caracter hidrogeologic de care se dispune până în prezent au condus la determinarea rezervelor de căldură după metodologia elaborată de un grup de experți ai Comunității Europene și care a fost utilizată la elaborarea "Atlasului resurselor geotermale din Comunitatea Europeană 1988".

Rezerva geologică de bilanț neomologată pentru perimetrul Beiuș este estimată la:

6,3 x 108 GJ = 1,5 x 108 Gcal.

I.5 UTILIZARE A APEI GEOTERMALE

Pentru a evita pierderile de căldură pe traseul rețelei de transport a apei geotermale de la sondă la punctele de consum, rețeaua sa executat din conducte de oțel preizolate termic cu spumă poliuretanică rigidă protejată mecanic la exterior cu tub de polietilenă de înaltă densitate, montate îngropat direct în pământ. Pentru acestea sau folosit conducte termice preizolate și fitinguri din oțel tip IZOTEROM în sistem legat, montate direct în pământ.

Fiecare punct de consum este echipat cu un minipunct termic realizat din schimbătoare de căldură cu plăci inox tip ICPIAF Cluj atât pentru prepararea apei calde menajere cât și pentru prepararea agentului termic pentru încălzire.

Centralele existente vor fi trecute în conservare ca rezervă rece putând fi reactivate și puse în funcțiune în paralel sau serie cu sistemul nou creat, asupra lor nefâcându-se nici o modificare.

Pentru acoperirea vârfurilor de consum pentru apă caldă menajeră se vor utiliza acumulatoare de tip recipient hidrofor, verticale fără serpentină.

Întrucât presiunea apei reci în sistemul de distribuție al orașului Beiuș atinge doar valoarea de 2 bar, pentru circuitele de apă caldă menajeră, în vederea asigurării tuturor punctelor la consumul de vârf s-au prevăzut pompe de presiune care absorb apa dintr-un recipient închis tip hidrofor vertical păstrând presiunea din rețea și asigurând un debit tampon.

Circulația apei în rețeaua de apă geotermală se face cu ajutorul unui grup de pompe funcționând în cascadă (după necesitățile consumatorului), grup amplasat într-o încăpere realizată lângă sonda 3001 Beiuș.

Apa geotermală extrasă din sondă va fi înmagazinată în acumulatoare de unde se vor alimenta pompele de circulație apă geotermală. Principiul de funcționare a instalației se găsește în anexa 4.

Agentul termic primar, apă geotermală cu t= + 78°C intră din distribuitor în schimbătorul de căldură pentru preparat agent termic pentru încălzire, apă caldă + 68 °C.

După ce-și cedă căldura în schimbătorul cu plăci apa geotermală iese cu temperatura de + 45°C.

Pentru a recupera și mai mult din căldura acumulată în apa geotermală partea care iese din schimbătorul de căldură pentru prepararea agentului termic pentru încălzire este introdusă la temperatura de + 45°C în schimbătorul de căldură treapta I legat în serie, schimbător care preîncălzește apa rece pentru preparat apă caldă menajeră de la temperatura de +6°C la + 35°C după care apa geotermală cu temperatura de + 18°C este evacuată în instalația de colectare.

Apa rece pentru preparat apă caldă menajeră intră apoi în schimbătorul de căldură treapta a II-a cu temperatura de +35°C unde pe seama căldurii cedate de apa geotermală de la temperatura + 78°C se prepară apă caldă menajeră la temperatura de + 60°C . Schimbătorul de căldură treapta a Il-a este legat în paralel cu schimbătorul de căldură pentru preparat agent termic pentru încălzire. Apa geotermală iese din schimbătorul treapta a II-a cu temperatura de + 30°C unde în amestec cu cea de ieșire din schimbătorul treapta I-a de 18°C este evacuată la o temperatură medie de + 24°C.

Pentru perioada de vară, când încălzirea nu funcționează, agentul termic, apa geotermală rezultată din schimbătorul de căldură pentru prepararea apei calde menajere treapta II-a iese cu (30-35)°C și este introdusă în schimbătorul de căldură treapta I-a pentru preîncălzire apă rece pentru preparat apă caldă menajeră, de unde este evacuată apoi la o temperatură de + 18°C.

Circuitul de apă caldă menajeră este prevăzut cu pompă de circulație a apei care acoperă toate pierderile liniare și locale de presiune cauzate la preparare, distribuție și utilizare, tip GRUNDFOS prevăzute cu clapete de sens, pompe care absorb apa rece dintr-un rezervor tampon închis de tip recipient hidrofor vertical. S-a adoptat această soluție întrucât ascesiunea apei reci în sistemul de distribuție al orașului Beiuș este în medie de 2 bar, iar la vârfurile de consum etajele III și IV nu beneficiază de apă caldă menajeră.

CAPITOLUL II

METODA UTILIZATA DE FORARE

II.1 PROIECT DE EXECUȚIE SONDA DE REINJECȚIE

Amplasamentul si adâncimea proiectata : Sonda 3004, perimetrul Beiuș-Finiș, jud. Bihor; adâncimea proiectată 2750 m.

Instalația de foraj: F 125 – 2 DH (acționare termică).

Date Geologo-Tehnice:

Tabelul II.1 Programul de construcție a găuri de sonda.

Coloana de burlane tubată va fi echipată cu sistemul de suspendare, cu scaun inelar și piesa sprijin după cum urmează:

coloana de ancoraj (13 3/8 in), mufă de suspendare 13 3/8 in x 9 5/8 in, fixată la circa950m;

coloana tehnică intermediară (9 5/8 in), mufa de suspendare 9 5/8 in x 7 in, fixată la circa 1950 m;

coloana de exploatare (7 in), cu șlituri pe intervalul 2050 – 2750 m;

Observații:

Desi s-a prevăzut tubarea și cimentarea coloanei de ghidaj 20 in, pe intervalul 0-60 m, pentru izolarea formațiunilor de terasa, săparea sondei se va executa inițial cu sapa 17 1/2 in (444,5 mm). Dacă în timpul săpatului, la adincimea de 20 m, nu se materializează dificultățile prevăzute pentru acest interval, se va continua forajul cu acest diametru de sapa, pîna la adincimea de 1000 m.

Burlanele coloanelor de ancoraj 11 3/8 in , și a coloanei tehnico-intermediare (liner) 9 5/8 in, permit utilizarea sistemului de suspendare „ cu scaun inelar".

În funcție de rezultatele obținute in timpul forarii, a măsurătorilor geofizice executate și a testelor efectuate pe gaura libera, se va stabili oportunitatea tubarii coloanei de exploatare – liner 7 in, prevăzuta cu filtre simple tip sah.

Fluidul de foraj:

Tipul fluidului de foraj:

Tabelul II.2 Tipul fluidului de foraj.

Caracteristicile reologo – coloidale

Tabelul II.3 Caracteristicile reologo – coloidale

Sonda de reinjecție este amplasată în partea de sud a municipiului Beiuș, la 500 m amonte de Uzina de apă.

Sonda de reinjecție va fi executată la adâncimea de 2.750 metri in zona calcarelor dolomitice fisurate, astfel încât să se asigure circulația normală a apei subterane, prin injectarea apei uzate termic mai jos de talpa celor două sonde de productie (3001, 3003), fapt care va duce la încălzirea apei geotermale produse și la marirea debitului, prin evitarea gradientului negativ.

Stația de reinjecție va cuprinde ansamblul de clădiri, echipamente, accesorii cu rolul de a reinjecta apa geotermala uzată termic. Capacitatea stației de reinjecție va fi de 180 mc/h.

Componentele stației de reinjecție:

Foraj de reinjectie;

Cabina cap foraj + cabina stație pompe reinjecție

Rezervor acumulare V = 50 mc

Grup pompare statie de reinjectie Q 180 mc/h, pmin = 10 bari;

Pompa dozatoare solutie acida;

Lucrările de foraj s-au executat după cum urmează :

Intervalul 0-60m.

– Săparea găurii de sondă, pe intervalul formațiunilor de cuvertură,cu diametrul de 660,4 mm.

– Tubarea și cimentarea coloanei de ghidaj (0-60m, coloană 500mm)

Intervalul 60-1000m.

– Săparea găurii de sondă, pe intervalul formațiunilor de cuvertură, cu diametrul 444,5mm.

– Carotaj geofizic electric și radioactiv, cavernometrie, deviație.

– Tubarea și cimentarea coloanei de ancoraj (0-1000, coloană 13 3/8 inch). Rolul acestei coloane este să izoleze formațiunile de cuvertură.

Intervalul 1000-2000m.

– Săparea găurii de sondă, pe intervalul formațiunilor de fundament, cu diametrul de 311,2mm.

– Carotaj geofizic electric și radioactiv, cavernometrie, deviație.

– Tubarea și cimentarea coloanei tehnică-intermediară (950-2.000 m, coloană liner 9 5/8 inch).

Intervalul 2.000-2.750m.

– Săparea găurii de sondă, pe intervalul formațiunilor de fundament, cu diametrul de 215,9 mm.

– Carotaj geofizic electric și radioactiv, deviație.

– Tubarea la nivelul colectorului triasic a coloanei filtrante șlițuită (1.950-2.750m, coloană liner 7 inch).

Construcție foraj :

Tabelul II.4 Contrucția forajului de reinjecție.

Reinjecția este un mod de utilizare care crește potențialul rezervorului geotermal, prin recuperarea presiunii care s-ar putea folosi pentu creșterea debitului de pompare în forajele de producție. Prin modelul folosit, producția unui foraj din care se extrag 40 – 60 l/s, poate crește cu cca 33%, respectiv 18% prin reinjecție cu un debit de 50 l/s, într-un foraj aflat la o distanță de cca 1.100-1.600 m. Reinjcția va fi mai eficientă dacă se vor folosi pompe cu presiunea de cca 5. bari.

Figura II.1 Schema de principiu a forajului de reinjecție.

Observație:

Structura fundamentului din bazinul Beius se caracterizează prin existența

unor blocuri tectonice coborâte si ridicate, adâncimea acestuia modificindu-se pe

arealul bazinului.

Grup pompare stație de reinjecție

Capacitate: Qstatie de reinjectie = 180 mc/h = 50 l/s.

Se utilizea-ză un grup de pompare tip Wilo – Comfort COR – 6 MVI 3205/CC.(anexa5)

Grupul de pompare compact este compus din 6 pompe cu ax vertical, de inalta presiune, cu rotoare, difuzoare si toate partile in contact cu apa geotermala uzata termic realizate din elemente de otel inoxidabil – seria MVI. Etansarea este de tip mecanic bidirectionala.

Fiecare pompa este prevazută cu robineti sferici pe aspiratie si pe refulare, clapeta de retinere pe refulare, rezervor sub presiune cu membrana de 8 l, armaturi conform DIN 4807, manometre si traductor de presiune (4-20 mA).

Statia de hidrofor realizată cu tubulatura din otel inox montata pe un cadru metalic zincat cu amortizoare de vibratii.

Pentru dozarea solutiei acide necesare decolmatarii straturilor receptoare, in momentul in care presiunea de reinjectie la capul sondei creste peste presiunea admisibila de 5 bari, s-a prevazut o pompa dozatoare GRUNDFOS DMS 12-3, care se va monta in cabina cap foraj. Pompa va fi racordata pe conducta de aspiratie si va fi alimentata de la un rezervor din PVC cu capacitatea de 1 mc. Solutia va fi distribuita pe conducta de reinjectie.

Tabelul II.5 Compoziția soluției acide.

CAPITOLUL III

TESTE DE EFICACITATE

Sistemul acvifer geotermal are o extindere mare în suprafață, practic pe întreaga suprafață a bazinului Beiuș. Domeniile de alimentare sînt constituite din zonele de ramă,circulația apei facându-se pe sistemele de fisuri și de falii.

Tipul de acvifer este acvifer sub presiune cu nivele piezometrice negative (- 18,48m F3001 Beiuș și (- 29m nestabilizat F 3003 Beiuș) sau arteziene ( 3002 H Ștei), funcție de poziția blocului tectonic in care se află.

Calculul parametrilor hidrogeologici s-a făcut prin prelucrarea datelor din testele de eficacitate și performață și prin măsurătorile de fund.

În forajul F 3001 , echipat cu pompă cu ax lung de mare capacitate (Qmax= 60 l/s) calculul parametrilor hidrogeologici s-a făcut prin prelucrarea datelor din testele de eficacitate și performață și prin măsurătorile de fund. S-au calculat următorii parametrii:

Nivel hidrostatic stabilizat NH = – 18,5m

Transmisivitate T= 137,77 mc/m/zi

Coeficient de filtrare K=0,197 m/zi

Presiune medie statică pe zăcămînt Ps=196,73 at

Capacitatea de curgere kh=47 Darcy/m.

Eficiența hidraulică a forajului F 3001 E=81,79%.

Valorile parametrilor indică un potențial bun al acviferului. Temperatura de fund măsurată la adîncimea de 2460m este de 88°C iar tempetatura la capul de exploatare este de 80°C.

În forajul F 3003 , echipat cu pompă cu ax lung de mare capacitate (Qmax= 60/s) calculul parametrilor hidrogeologici s-a făcut prin prelucrarea datelor din testele de eficacitate și performață.

S-au calculat următorii parametrii:

Nivel hidrostatic nestabilizat NH = – 29 m

Transmisivitate T= l88,72 mc/m/zi

Coeficient de filtrare K=0,27 m/zi

Eficiența hidraulică a forajului F 3003 E= 73,75%.

Valorile parametrilor indică un potențial bun al acviferului .

III.1 Test de eficacitate F 3001 Beiuș

Datele pompării: Pompă cu ax vertical, lansată la adâncimea de 150 m.

Tabelul III.1 Caracteristicile pompări.

Nivel Hidrostatic NH = -18,48 m

Senzorul de presiune fixat la adâncimea de 149 m . Presiunea citita p (bar);

ND = 149 – p/0,095 (m) S = ND –NH (m)

Figura III.1 Sonda exploatare F 3001.

Diagramele de indicație:

Tabelul III.2 Tabel de indicație debit funcție de denivelare.

Figura III.2 Diagrama de indicație debit funcție de denivelare.

Tabelul III.3 Tabel de indicație debit specific funcție de denivelare.

Figura III.3 Diagrama de indicație debit specific funcție de denivelare.

Tabelul III.4 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Figura III.4 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Tabelul III.5 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Figura III.5 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Valori măsurate ale testului de eficacitate

Tabelul III.6 Valori măsurate ale testului de eficacitate

Extrapolări din ecuația curbei de tendință s= f(Q)

Tabelul III.7 Extrapolări din ecuația curbei de tendință s= f(Q)

Figura III.6 Variația polinomială a denivelării fucție de debit

Tabelul III.8 Parametri hidrogeologici sonda F3001.

Concluzii:

Valorile parametrilor hidrogeologici calculați – transmisivitate și coeficient – indică un potențial bun al acviferelor deschise în foraj.

Acviferul este o formațiune geologică reprezentată de un strat subteran destul de poros de roci încât să poată stoca apă și suficient de permeabil încât apa să poată circula liber prin el.

III.2 Test de eficacitate F 3003 Beiuș

Datele pompării: Pompă cu ax vertical, lansată la adâncimea de 86 m

Tabelul III.9 Caracteristicile pompării

Nivel Hidrostatic NH = – 29 m interferenta cu 3001 Q = 42 l/s

Presiune azot mas la adincimea de 85m

Presiunea citită p(bar); Gr. Specifică a apei la 70ºC = 0,98 kg/dm3.

ND = 85 – p/0,098 (m) s = ND –NH (m)

Figura III.7 Sonda exploatare F 3003.

Diagramele de indicație

Tabelul III.10 Tabel de indicație debit funcție de denivelare.

Figura III.8 Diagrama de indicație debit funcție de denivelare.

Tabelul III.11 Tabel de indicație debit specific funcție de denivelare.

Figura III.9 Diagrama de indicație debit specific funcție de denivelare.

Tabelul III.12 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Figura III.10 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Tabelul III.13 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Figura III.11 Variația denivelări specifice funcție de debit.

Tabelul III.14 Caracteristicile pompării

Alura curbelor de indicație Q=f(s) și q=f(s) indică un foraj corect pus în producție.

Valori măsurate ale testului de eficacitate

Tabelul III.15 Valori măsurate ale testului de eficacitate

Extrapolări din ecuația curbei de tendință s= f(Q)

Tabelul III.16 Extrapolări din ecuația curbei de tendință s= f(Q)

Figura III.12 Variația polinomială a denivelării fucție de debit

Tabelul III.17 Parametri hidrogeologici sonda F3003.

Concluzie:

Valorile parametrilor hidrogeologici calculați: transmisivitate și coeficient de filtrare, indică un potențial acvifer bun al colectorului deschis de foraj

Valorile parametrilor hidrogeologici calculați în sondele 3001 și 3003 au aceași ordin de mărime, confirmândi-se și din acest punct de vedere ca a fost deschis același colector cu ambele sonde.

Tabelul III.18 Valorile parametrilor hidrogeologici calculați: transmisivitate și coeficient de filtrare

Tabelul III.19 Tabel evoluție Nd în raport cu creșterea Q.

Figura III.13 Diagrama evoluției Nd în raport cu creșterea Q.

Temperatura de fund măsurata la adîncimea de 2300m este de 80ºC iar temperatura la capul de exploatare este de 70°C la un debit de exploatare de 18,5 l/s

Trebuie precizat faptul că forajul 3003 H, aflat la o distanța de 2km față de 3001 H, întră în raza acestuia de influiența la debite de exploatare mai mari de 30 l/s. Astfel se explică nivelul hidrostatic mai coborît (- 29m) în forajul F 3003. Pe de altă parte nivelul mai coborît poate fi cauzat și de temperatura mai mică a apei (70ºC) respectiv o greutate specifica mai mare

III.3 Modelarea hidrodinamică și evaluarea rezervorului geotermal Beiuș

Rezultatele testelor din sonda F 3001 , care deschide același colector ca sonda F 3003, au fost prelucrate de firma VAG Islanda și completate prin simulare de de firma GEOTHERMIE -NEUBRANDEMBURG Germania.

S-au executat grafice de variație a parametrilor determinați după cum urmează:

Debit funcție de timp;

Nivel dinamic funcție de timp;

Nivel dinamic funcție de debit.

În timpul evaluării rezervorului geotermal Beiuș accentul s-a pus pe estimarea potențialului pe termen lung al acviferelor deschise cu forajul 3001H Beiuș ,pe de o parte și elaborarea unui model de rezervor ,pe de altă parte.

Modelul a fost folosit pentru a estima interferența între sonde, potențialul sistemului acvifer geotermal din zona Beiuș, precum și efectul injecției. Principalele rezultate ale evaluării au fost următoarele:

Primul aspect important al testării este ca denivelarea în forajul 3001 atinge un echilibru după cca 3 săptămîni de producție constantă. Cauza poate fi legătura rezervorului cu un sistem hidrologic care menține presiunea constantă.Comform modelului conceptual există zone de realimentare atît din zonele de ramă ale bazinului cât și din profunzirne, pe fracturile fundamentului.

Potențialul de producție pe termen lung din forajul 3001 se estimează la un debit de 60 l/s și 90 l/s, pentru adâncimi de lansare a pompelor de 150m respectiv 250m.

Permeabilitatea colectorului a fost estimată la cea 15 Darcy/m. S-a folosit un model simplu de rezervor acvifer orizontalcu o grosime statică de zăcâmîmt constantă pentru simularea realimentării și un contact staționar pentru estimarea potonțialului de producție combinat cu mai multe foraje de producție. Rezultatele arată că 3 foraje de producție aflate la distanțe de 1-2,5 km ar putea să aibă un potențial de producție combinat de ordinul 1201/s sau 200l/s, pentru adâncimi de lansare a pompelor de 150 m respectiv 250 m.

Reinjecția este un mod de utilizare care crește potețialul rezervorului geotermal, prin recuperarea presiuni, care s-ar putea folosi pentru creșterea debitului de pompare în forajele de producție.Modelul folosit indică că producția unui foraj din care se extrag 40l/s /60l/s ar putea crește cu cca. 33%, respectiv 18% prin reinjecție cu debit de 50l/s, într-un foraj aflat la o distanță de cca. 1100-1600 m.În cazul a 3 foraje de producție care ar produce un debit total de 120l/s, reinjecția cu 50l/s va crește producția lor combinată cu un debit de cca. 40l/s. Potențialul de producție a 3 foraje de producție, cu pompe lansate la adâncimea de 250 m și un foraj de reinjecție care primește 50l/s poate crește până la un debit de 230l/s.Reinjecția va fi mai eficientă dacă se vor folosi pompe de cca. 10 bari.

Analizele chimice a probelor de apă recoltate din forajul 3001 indică că nu există pericolul depunerilor de cruste.Din punct de vedere termic nu s-a constatat nici o modificare în timpul productiei pe termen lung, respectiv eventuale legături hidrodinamice cu sisteme acvifere de ape reci.

În baza analizei datelor obținute cu lucrările de cercetare regională coroborate cu cele obținute din forajele executate în zonă pentru apă geotermală (3001, 3003 Beiuș) reiese că în zona perimetrului Beiuș-Finiș există premise favorabile pentru interceptarea acviferului geotermal pe intervalul 2000-2700m.

Testarea hidrodinamică cuprinde un test de eficacitate și un test de performanță. Testul de eficacitate cuprinde 3 trepte crescătoare de debit pe durate de cîte 12h.Se măsoară debitele, nivelele dinamice respectiv denivelările, temperaturile.Se vor calcula debitele specifice și denivelările specifice. Se întocmesc graficele curbelor de indicație Q = f(s), q = f(s), debit funcție de denivelare și debit specific funcție de denivelare și graficele curbelor de variație a denivelării specifice funcție de debit S/Q = f(Q).

CONCLUZII

Pământului reprezintă o sursă regenerabilă de energie care a fost neglijeată în secolul XX, dar care trebuie exploatată într-o măsură cât mai mare. Energia geotermală este reprezentată de căldura acumulată în rocile și fluidele din scoarța pământului.

Datorită scăderi dramatice în ultimile deceni a cantităților de combustibili fosili: carbunii, petrolul si gazele naturale, colaborat cu cererea din ce în ce mai mare de energie, omenirea și-a îndreptat atenția spre resursele alternative de energie: (energia solară, energia geotermală, hidroenergia, biomasa, energia eoliană.)

Era energiei conventionale, spun specialistii, se apropie cu pasi repezi de sfarsit, aspect demostrat prin faptul că tot mai multe state caută și investesc în energii regenerabile. Acestă tentință este prezentă grafic în anexa 6.

În România, procentul de valorificare a surselor de energie de origine geotermala este destul de redus, cauza principală fiind determinată de lipsa unui suport financiar corespunzător, dezvoltarea acestui sector energetic presupune eforturi financiare superioare.

În același timp utilizarea energiei provenite din apă geotermală constituie o optiune viabilă atunci cand agentul extras la suprafață asigură o alimentare a sistemului la debit constant, și la o temperatură constantă.

Vizita în Romania a ministrului de externe Islandez, Ossur Skarpheoinsson în 2012, finalizată cu semnarea unui acord între cele două state a unui acord de colaborare în domeniul resuserselor geotermale arată deschiderea țări noastre pentru a dezvolta și valorifica aceste resurse.

Energia geotermală produsă în prezent în România se folosește pentru încălzirea locuințelor,instituțiilor, pentru agricultură (sere), în procese industriale și, într-un procent mai mic, în diverse alte scopuri.

Ca toate sursele de energie disponibile și energia geotermală prezintă avantaje: este regenerabilă, eco friendly, nu este afectată de condițiile atmosferice, ciclul anotimpurilor, ciclul noapte/zi, este mai ieftină decat energia rezultată din combustibili fosili. Ca dezavantaje se pot aminti instabilitatea solulul, și răcirea zăcamintelor după ani de exploatare în cazul exploatări necorespunzătoare.

Beiușul este singurul oraș din România care funcționează în prezent cu ajutorul resurselor geotermale pentru încălzirea locuințelor. Vechiul sistem centralizat de energie termică, nu mai putea să asigure deloc pretențiile consumatorilor (cantitatea optimă, calitatea, temperatura), și în nici un caz nu era viabil pentru posibili alți abonați. Mediul înconjurător este supus unor presiuni imense, tot mai mulți abonați se debranșează de la vechiul sistem centralizat, tocmai pentru că pierderile de energie din sistemul de distribuție sunt foarte mari, prețul facturii era foarte mare, calitatea agentului termic uneori este de foarte slabă calitate.

Anual, în Beiuș se consumă peste 25.000 Gcal, produse numai din sursa geotermică, la prețul de aproximativ 80 RON/Gcal , cel mai mic preț din Romania.

Prin realizarea celor doua foraje de producție F 3001 și F3003, avand un debit cumulat de 120 l/s, la o temeratura medie de 80 ºC, precum și a forajului de reinjecție F3004 care reintroduce in circuit 50l/s apă uzată termic, putem spune ca Beiușsul a devenit un oraș independent din punct de vedere energetic în ce priveste încălzirea spatiilor, și a furnizări apei calde către populație.

Ca urmare a acestor investiții progresive energia geotermală livrată consumatorilor a crescut exponețial în ultimi ani de la 2000 MWh în 2001 la peste 30000 MWh în anul 2012.(anexa 7).

Execuția forajelor și a instalațiilor sa făcut prin utilizarea tehnologiilor moderne, respectând cerințele de calitate în fiecare etapa de săpare, tubare, cimentare și exploatare. Deasemenea buletinele de analiza a apei indică o toxicitate redusă, neridicând probleme ecologice.

Ca urmare a testelor de speciliatate sa constatat ca sistemul acvifer geotermal are o suprafață mare, ce cuprinde intreg bazinul Beiușului.Acviferul este sub presiune cu niveluri piezometrice negative. ( – 18,48m F3001 și -29m F3003)

Valorile calculate ai următorilor parametri: nivel hidrostatic, transmisivitate, coeficient de filtare, presiune, capacitate de curgere, eficientă hidraulică a forajului indică un potențial bun al acviferului.

Datorită nivelului hidrostatic negativ a celor doua foraje de producție , pentru extragerea apei se utilizează pompe de adâncime lansate la 150 respectiv 86m. Testele de eficacitate au aratat efectul benefic al reinjecției precum și un potențial pe termen lung al acviferelor deschise prin forajele F3001, respectiv F3003.

Reinjecția creste potențialul rezervorului geotermal prin recuperarea presiuni, care duce la creșterea debitului de pompare. Testele au aratat ca debitului unui foraj de producție din care se extrag 50 l/s poate crește cu 25% în cazul reinjecției unui debit de 50l/s.

Pe viitor potențialul de producție combinat poate sa ajungă la un devit de 200 l/s prin lansarea pompelor la o adancime de 250m, sau chiar prin forarea celui de-al treilea foraj de de producție.

În cadrul studiului de fezabilitate, în care s-a realizat această analiză rezultă că potențialul energetic a resursei regenerabile existente în acviferul geotermal Beiuș, la 200 l/s extracție de apa geotermala este de aproximativ de 124.000 gigacalorii/an).

În concluzie, valorificarea energiei geotermale, trebuie luata serios în seamă, oriunde exista acest potențial datorită beneficiilor: sociale, materiale, economice, ecologice pe care le aduce.

BIBLIOGRAFIE

[1] S.C. TRANGEX S.A. – Proiect de execuție sonda reinjecție, perimetrul Beius.

[2] S.C. EDILCONS S.R.L. ORADEA – „BEIUȘ ORAȘ GEOTERMAL” – extindere, modernizare, securizare a siste-mului de încălzire cu apă geotermală în municipiul Beiuș.

[3]STUDIU DE FEZABILITATE – „BEIUȘ ORAȘ GEOTERMAL”

[4] Ing. Ionel-Mutiu-Termoficare-geotermala-in-Romania , http://geodh.eu/wp content/uploads/2013/05/GeoDH-P3-RGS-Ionel-Mutiu-Termoficare-geotermala-in-Romania.pdf

[5] http://totb.ro/energie-verde-romania-a-treia-tara-cu-potential-geotermal-din-europa/

[6] 2013 GEOTHERMAL POWER: INTERNATIONAL MARKET OVERVIEW , http://geo-energy.org/events/2013%20International%20Report%20Final.pdf

[7] http://ro.wikipedia.org/wiki/Acvifer

[8] http://www.bgs.ac.uk/research/energy/geothermal/

[9] http://wilo.cadprofi.com/product/COR-6-MVI-5205-2524989.html

[10] https://greenjobs.com/resources/industry/geothermal

[11] http://www.earth-policy.org/plan_b_updates/2011/update98

[12] VAG Ltd, Islanda și GTN Geothermie, Neubranderburg Gmbh, Germania. – Studiul de fezabilitate din proiectul INCO-COPERNICUS nr.ICOP-DEMO-4012-98.

Anexe

Anexa 1

Amplasamentul geografic al orașului Beiuș

Amplasamentul celor două foraje de producție (F3001 și F3003) și a forajului de reinjecție a apei uzate termic (F3004)

Anexa 2

Anexa 3

Sonda F3001

Sonda F3003

Anexa 4

Sistemul de încălzire ce utilizează energia geotermală – schemă simplificată.

Sistemul de încălzire ce utilizează energia geotermală – schemă detaliată.

Anexa 5

Grup de pompare tip Wilo – Comfort COR – 6 MVI 3205/CC. Imagine de amsamblu + secțiune.

Anexa 6

Creșterea producție de energie geotermlă

Anexa 7

Energie Geotermală livrata în perioada 2001– 2012, Beius.

BIBLIOGRAFIE

[1] S.C. TRANGEX S.A. – Proiect de execuție sonda reinjecție, perimetrul Beius.

[2] S.C. EDILCONS S.R.L. ORADEA – „BEIUȘ ORAȘ GEOTERMAL” – extindere, modernizare, securizare a siste-mului de încălzire cu apă geotermală în municipiul Beiuș.

[3]STUDIU DE FEZABILITATE – „BEIUȘ ORAȘ GEOTERMAL”

[4] Ing. Ionel-Mutiu-Termoficare-geotermala-in-Romania , http://geodh.eu/wp content/uploads/2013/05/GeoDH-P3-RGS-Ionel-Mutiu-Termoficare-geotermala-in-Romania.pdf

[5] http://totb.ro/energie-verde-romania-a-treia-tara-cu-potential-geotermal-din-europa/

[6] 2013 GEOTHERMAL POWER: INTERNATIONAL MARKET OVERVIEW , http://geo-energy.org/events/2013%20International%20Report%20Final.pdf

[7] http://ro.wikipedia.org/wiki/Acvifer

[8] http://www.bgs.ac.uk/research/energy/geothermal/

[9] http://wilo.cadprofi.com/product/COR-6-MVI-5205-2524989.html

[10] https://greenjobs.com/resources/industry/geothermal

[11] http://www.earth-policy.org/plan_b_updates/2011/update98

[12] VAG Ltd, Islanda și GTN Geothermie, Neubranderburg Gmbh, Germania. – Studiul de fezabilitate din proiectul INCO-COPERNICUS nr.ICOP-DEMO-4012-98.