Henryk BIERNAT

Przedsiêbiorstwo Geologiczne POLGEOL S.A

03-908 Warszawa, ul. Berezyñska 39

e-mail: [e-mail]

Stanis³aw KULIK

Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o.

74-200 Pyrzyce, ul. Ciep³ownicza 27

e-mail: [e-mail]

Bogdan NOGA

Politechnika Radomska

Instytut Mechaniki Stosowanej i Energetyki

26-600 Radom, ul. Krasickiego 54

e-mail: [e-mail]

Technika Poszukiwañ Geologicznych

Geotermia, Zrównowa¿ony Rozwój nr 1–2/2010

PROBLEMY ZWI¥ZANE Z EKSPLOATACJ¥ CIEP£OWNI

GEOTERMALNYCH WYKORZYSTUJ¥CYCH WODY TERMALNE

Z KOLEKTORÓW POROWYCH

STRESZCZENIE

W artykule przedstawione zosta³y problemy zwi¹zane z postêpuj¹cym spadkiem wydajnoœci i efektywnoœci

zat³aczania oraz postêpuj¹c¹ korozj¹ w otworach zat³aczaj¹cych. Wydaje siê, ¿e procesu inkrustacji obecnie nie da
siê ca³kowicie wyeliminowaæ przy zat³aczaniu wód do kolektorów porowych. Po ograniczeniu lub wrêcz wyeli-
minowaniu korozji w Ciep³owni Geotermalnej w Pyrzycach, aby ograniczyæ przytykanie strefy przyodwiertowej
zwi¹zkami chemicznymi, zastosowano miêkkie kwasowanie, a obecnie prowadzone s¹ prace zwi¹zane z wdro-
¿eniem super miêkkiego kwasowania.

S£OWA KLUCZOWE

Geotermia, zat³aczanie, korozja, kwasowanie, inkrustacja

* * *

17

Recenzowa³ prof. dr hab. in¿. Stanis³aw Nagy

Artyku³ wp³yn¹³ do Redakcji 10.08.2009 r., zaakceptowano do druku 05.10.2010 r.

WPROWADZENIE

Obecnie prawie wszystkie zak³ady geotermalne w mniejszym lub wiêkszym stopniu

borykaj¹ siê z trudnoœciami zwi¹zanymi z zat³aczaniem sch³odzonej wody termalnej do
warstw macierzystych. Jak wykaza³y przeprowadzone badania, mo¿liwoœci ch³onne otwo-
rów ju¿ na etapie ich dokumentowania s¹ o oko³o jedn¹ trzeci¹ mniejsze ni¿ mo¿liwoœci
eksploatacyjne (przy stosowanych obecnie konstrukcjach otworów eksploatacyjnych). We
wszystkich dzia³aj¹cych obecnie zak³adach geotermalnych obserwuje siê równie¿ wystê-
powanie w mniejszym lub wiêkszym stopniu zjawiska korozji metali w kontakcie z wod¹
termaln¹. Na podstawie wykonanych pomiarów geofizycznych zjawisko korozji obserwuje
siê g³ównie w otworach zat³aczaj¹cych i w napowierzchniowych ruroci¹gach t³ocznych.
Obecnie istnieje mo¿liwoœæ wyeliminowania b¹dŸ ograniczenia wp³ywu korozji na kol-
matacjê strefy z³o¿owej w otworach zat³aczaj¹cych. Pozostaje jednak nadal bardzo powa¿ny
problem inkrustacji strefy przyodwiertowej zwi¹zkami chemicznymi wytr¹caj¹cymi siê
z wysoko zmineralizowanych wód na skutek zmian warunków fizykochemicznych spowo-
dowanych eksploatacj¹. Problem inkrustacji mo¿na znacz¹co ograniczyæ poprzez zasto-
sowanie super miêkkiego kwasowania, które wymaga jeszcze dalszych badañ.

1. PROBLEMY Z ZAT£ACZANIEM WYDOBYTYCH WÓD TERMALNYCH

Problemy z zat³aczaniem wydobytej wody termalnej przedstawione zostan¹ na przy-

k³adzie otworów zat³aczaj¹cych Pyrzyce GT-2 oraz Pyrzyce GT-4. Proces technologiczny
w Ciep³owni Pyrzyce polega na wydobyciu z wnêtrza ziemi dwoma otworami eksploa-
tacyjnymi Pyrzyce GT-1 i Pyrzyce GT-3 wody termalnej o temperaturze 61

°C, za pomoc¹

pomp eksploatacyjno-ch³onnych i przepompowaniu jej do hali ciep³owni. Maksymalna
wydajnoϾ jednego otworu eksploatacyjnego wynosi 170 m

3

/h, zaœ wydajnoœæ pomp eks-

ploatacyjno-ch³onnych jest zmienna, tak wiêc iloœæ wydobywanej wody termalnej jest
dostosowywana do aktualnych potrzeb ciep³owni.

W budynku ciep³owni woda termalna po przepompowaniu jej przez zespó³ filtrów

workowych trafia na dwa niskotemperaturowe wymienniki ciep³a, oddaj¹c swoj¹ energiê
uzdatnionej wodzie sieciowej kr¹¿¹cej w zamkniêtym systemie centralnego ogrzewania. Ze
wzglêdu na wysok¹ mineralizacjê wynosz¹c¹ 120 g/dm

3

, wydobyta woda termalna po

oddaniu energii cieplnej musi zostaæ ponownie zat³oczona do górotworu. Do tego celu
w ciep³owni geotermalnej w Pyrzycach s³u¿¹ dwa otwory zat³aczaj¹ce Pyrzyce GT-2
i Pyrzyce GT-4.

Ciep³ownia Geotermalna w Pyrzycach usytuowana jest na jednostce geologicznej zwanej

Synklinorium Szczeciñskie. Dzieli siê ono na dwie równorzêdne mniejsze jednostki zwane
Nieck¹ Szczeciñsk¹ i Blokiem Gorzowa. Granica miêdzy nimi tworzy g³êbok¹ strefê dys-
lokacji Pyrzyce-Krzy¿ oddzielaj¹c otwory GT-1, GT-3 i GT-4 zlokalizowane na Bloku
Gorzowa od otworu ch³onnego GT-2 na Niecce Szczeciñskiej.

Po odwierceniu i zafiltrowaniu miêdzy 20.11.1992–23.01.1993 otworu Pyrzyce GT-2

wykonano pompowanie oczyszczaj¹ce, które wykaza³o wydajnoœæ 168 m

3

/h. Pod koniec

18

1995 i z pocz¹tkiem 1996 roku przeprowadzono pompowania eksploatacyjno-zat³aczaj¹ce,
a wydajnoœæ zat³aczania wynosi³a 148,6 m

3

/h przy stabilizacji ciœnienia na poziomie 2,5 bara

po 55 godzinach. Z kolei w otworze GT-4 uzyskano wydajnoϾ 143 m

3

/h oraz stabilizacjê

ciœnienia na poziomie 3,7 bara, któr¹ uzyskano po 314 godzinach. Po w³¹czeniu otworu
GT-2 do obiegu geotermalnego ciœnienie zat³aczania wynosi³o 5,7 bara przy wydajnoœci
zat³aczania 135 m

3

/h. Od 1997 nastêpowa³ systematyczny spadek wydajnoœci od 115 m

3

/h

przy ciœnieniu 9 barów w marcu 1997 roku, a¿ do 12 m

3

/h w 2000 roku przy ciœnieniu

przekraczaj¹cym 12 barów (rys. 1). W tym samym czasie w otworze GT-4 nie obserwowano
pogorszenia ch³onnoœci – oko³o 6 barów przy wydajnoœci 100 m

3

/h, oko³o 10 barów przy

wydajnoœci 150 m

3

/h.

W 2000 roku stwierdzono jednoznacznie du¿e narosty osadu w interwa³ach czêœci

roboczej filtra, powoduj¹ce zmniejszenie œrednicy filtra ze 158 do 143 mm (Bujakowska
2000). Z interpretacji geofizycznych wynika, ¿e najwiêksze zwê¿enie œrednicy otworu
wystêpuje w interwale 1428–1435 m. Prace rekonstrukcyjne polega³y na czyszczeniu
mechanicznym i chemicznym filtra. Po wykonanych zabiegach w pierwszej dobie eks-
ploatacji uzyskano wydajnoϾ 100 m

3

/h przy ciœnieniu 0 barów–podciœnienie (Biernat

2001).

Do roku 2005 problemy pojawia³y siê cyklicznie wed³ug tego samego schematu – nag³y

wzrost ciœnienia i spadek wydajnoœci po przestoju. Ka¿dorazowo pomaga³a regeneracja
otworu GT-2, gdzie po regeneracji w lutym 2004 wydajnoœæ wzros³a dwukrotnie. Jednak
ka¿de obni¿enie efektywnoœci zat³aczania i ka¿dorazowa regeneracja pomimo poprawy
parametrów skraca³y czas miêdzy wyst¹pieniami kolejnych spadków wydajnoœci. W 2005
roku wykonano kolejne próby poprawy ch³onnoœci otworów GT-2 i GT-4 poprzez grun-
towne czyszczenie mechaniczne i chemiczne. Wykonane wówczas prace doprowadzi³y do
znacznej poprawy (osi¹gniêto rezultat 170 m

3

/h przy ciœnieniu 1,8 bara).

19

Rys. 1. Wydajnoœæ i ciœnienie g³owicowe w otworze zat³aczaj¹cym Pyrzyce GT-2

Fig. 1. Efficiency and pressure of geothermal head in injection well Pyrzyce GT-2

Tak wiêc, podstawowymi problemami otworów zat³aczaj¹cych s¹ postêpuj¹cy spadek

wydajnoœci i efektywnoœci zat³aczania. Problemy te zale¿¹ natomiast od wielu czynników
technicznych zwi¹zanych z dzia³alnoœci¹ okreœlonej ciep³owni, przy czym najwa¿niejszymi
wydaj¹ siê byæ:
–

sposób eksploatacji, tzn. wielkoœæ poboru i ci¹g³oœæ zat³aczania wody,

–

oczyszczanie wody zat³aczanej,

–

sta³oœæ sch³adzania wody,

–

zabezpieczenie antykorozyjne ca³ego uk³adu,

–

inkrustacja strefy przyodwiertowej.

2. KOROZJA RUR OK£ADZINOWYCH W OTWORACH ZAT£ACZAJ¥CYCH

W 2005 roku za³o¿ono wykonanie w otworach Pyrzyce GT-2, GT-3 i GT-4 profilowania

œrednicomierzem wieloramiennym Sondex MIT 60 w celu okreœlenia œrednicy wewnêtrznej
i stanu technicznego rur

f 9

5

8

" i filtra

f 6

5

8

" oraz czyszczenia mechanicznego i che-

micznego czêœci roboczej filtra (Biernat 2006).

Ocenê stanu technicznego po 10 latach eksploatacji rur ok³adzinowych w otworze

Py-rzyce GT-2 wykonano na podstawie analizy statycznej pomiaru wykonanego wielora-
miennym œrednicomierzem (Multifinger Imaging Tool – MIT 60). Pomiaru dokonano w in-
terwale od 0 do 1511 m z dok³adnoœci¹ do 3 mm. W otworze Pyrzyce GT-2 zapuszczona jest
kolumna rur ok³adzinowych 9

5

8

", gruboœæ œcianki 10,05 mm. Rury te wykonane s¹ ze stali

J55 z przeznaczeniem do odwiertów geologicznych i hydrogeologicznych. W otworze za-
montowano równie¿ zestaw rur 6

5

8

" z filtrem prêtowym Johnsona wykonanym ze stali

nierdzewnej S304. Okaza³o siê, ¿e w 2 rurach ok³adzinowych 9

5

8

" wystêpuj¹ bardzo

g³êbokie w¿ery równe b¹dŸ przekraczaj¹ce 90% gruboœci ich œcianek (rys. 2).

20

a)

b)

Rys. 2. Wizualizacja w¿erów korozyjnych w otworze Pyrzyce GT-2:
a) rura nr 45 – g³êbokoœæ 423 m, b) rura nr 124 – g³êbokoœæ 1192 m

Fig. 2. Visual of corrosion pit in injection well Pyrzyce GT-2:
a) pipe no. 45 – depth 423 m, b) pipe no. 124 – depth 1192 m

Podczas oceny stany technicznego rur ok³adzinowych 9

5

8

" w otworze Pyrzyce GT-2

stwierdzono, ¿e 39 z nich jest w bardzo z³ym stanie technicznym – wartoœæ uszkodzeñ
zawiera siê w przedziale od 51 do 100% gruboœci œcianki (rys. 3). Z³y stan techniczny – czyli
przypadek, kiedy uszkodzenia zawieraj¹ siê w przedziale od 41 do 50% gruboœci œcianki –
stwierdzono w przypadku 59 rur. Œredni stan uszkodzeñ wahaj¹cy siê w przedziale od 21 do
40% gruboœci œcianki zanotowano w przypadku 47 rur. ¯adnej badanej rury nie zakwali-
fikowano do stanu dobrego czyli takiego, dla którego uszkodzenia nie przekraczaj¹ 20%
ubytku gruboœci œcianki (Milczanowski 2005a).

Podczas pomiarów wieloramiennym œrednicomierzem stwierdzono, ¿e rury 6

5

8

" (filtr

Johnsona) we wszystkich otworach geotermii Pyrzyce s¹ w dobrym stanie technicznym.
Wyniki pomiarów potwierdzi³y siê po wyci¹gniêciu sita bezpieczeñstwa, na którym nie
zanotowano ¿adnych ognisk korozji.

Ocenê stanu rur ok³adzinowych wieloramiennym œrednicomierzem MIT-60 przeprowa-

dzono równie¿ w otworze Pyrzyce GT-4, w którym zapuszczone s¹ identyczne rury jak
w otworze Pyrzyce GT-2. W tym przypadku pomiar wykonano w interwale od 0 do 1270 m
oraz w oparciu o uzyskane dane statystyczne dokonano oceny technicznej 136 rur ok³adzi-
nowych. Po wykonaniu pomiarów zlokalizowano a¿ 35 potencjalnych otworów, a najg³êbszy
z nich przebijaj¹cy œciankê rury znajduje siê w rurze nr 134 na g³êbokoœci 1247 m (rys. 4).

Na podstawie wykonanej analizy mo¿na stwierdziæ, i¿ rury ok³adzinowe w badanym

otworze s¹ w znacznie gorszym stanie ni¿ w otworze Pyrzyce GT-2. W badanym interwale a¿
125 rur ok³adzinowych 9

5

8

" jest w bardzo z³ym stanie technicznym, 4 jest w z³ym stanie, a 7

z nich charakteryzuje siê œrednim stanem technicznym (rys. 5). Do g³êbokoœci 1006 m
kolumna rur ok³adzinowych jest skorodowana i przeplatana kilkoma strefami perforacji np.
692–711 m, 891–910 m. Poni¿ej g³êbokoœci 1006 m kolumna rur jest skorodowana i znacz-
nie sperforowana – wykazuje ubytki powy¿ej 90% gruboœci œcianki (Marcinek 2005).

Na rysunku 6a przedstawione s¹ fragmenty rur ze stali J55 wydobyte z otworu zat³a-

czaj¹cego Pyrzyce GT-4 po 10 latach eksploatacji. Na rysunku 6b przedstawiony jest fragment
wyci¹gniêtego sita bezpieczeñstwa, na którym nie zaobserwowano ¿adnych ogniw korozji.

21

Rys. 3. Zmniejszenie gruboœci œcianki rur w otworze zat³aczaj¹cym Pyrzyce GT-2

Fig. 3. To decrease thickness of the pipe wall in injection well Pyrzyce GT-2

Pomiaru œrednic wewnêtrznych rur ok³adzinowych dokonano równie¿ w otworze eks-

ploatacyjnym Pyrzyce GT-3. Po przebadaniu 110 rur okaza³o siê, ¿e s¹ one w stanie dobrym
lub œrednim w miarê zwiêkszania siê g³êbokoœci (Milczanowski 2005b). W tym przypadku
tylko na jednej rurze nr 108 zanotowano punktowe zjawisko korozji (rys. 7). Mo¿na zatem
stwierdziæ, ¿e postêpuj¹cej korozji nie obserwuje siê w otworach eksploatacyjnych.

Jednoczeœnie z pomiarem œrednicy wykonano prace zwi¹zane z czyszczeniem me-

chanicznym i chemicznym czêœci z³o¿owej filtra. Wykonane prace znacznie poprawi³y
ch³onnoœæ otworu; w ci¹gu pierwszej doby osi¹gniêto 170 m

3

/h przy ciœnieniu zat³aczania

1,8 bara. Wynik ten jest lepszy od uzyskanego w czasie prac dokumentacyjnych podczas
pompowañ pomiarowych (Bujakowska 1995).

Jednak po d³u¿szej eksploatacji obserwuje siê nadal spadek wydajnoœci i wzrost ciœnie-

nia na zat³aczaniu, a co za tym idzie ponowne czyszczenie mechaniczne i chemiczne przy

22

a)

b)

Rys. 4. Wizualizacja w¿erów korozyjnych w otworze Pyrzyce GT-4:
a) rura nr 134 – g³êbokoœæ 1247 m, b) rura nr 136 – g³êbokoœæ 1263 m

Fig. 4. Visual of corrosion pit in injection well Pyrzyce GT-4:
a) pipe no. 134 – depth 1247 m, b) pipe no. 136 – depth 1263 m

Rys. 5. Zmniejszenie gruboœci œcianki rur w otworze zat³aczaj¹cym Pyrzyce GT-4

Fig. 5. To decrease thickness of the pipe wall in injection well Pyrzyce GT-4

u¿yciu urz¹dzenia wiertniczego, które jest bardzo kosztowne. Na prze³omie 2007 i 2008 roku
w otworach Pyrzyce GT-2 i GT-4 oraz w geotermalnym ruroci¹gu t³ocznym zainstalowano
rury HDPE odporne na korozjê. Nie uchroni³o to jednak od wzrostu ciœnienia zat³aczania
wykorzystanej wody termalnej i spadku wydajnoœci.

3. INKRUSTACJA W OTWORACH ZAT£ACZAJ¥CYCH

W przypadku Geotermii Pyrzyce kolmatacja wydaje siê byæ g³ówn¹ przyczyn¹ spadku

wydajnoœci. Wydaje siê, ¿e tego procesu obecnie nie da siê ca³kowicie wyeliminowaæ przy
eksploatacji wód w kolektorach porowych. Po ograniczeniu lub wrêcz wyeliminowaniu

23

a)

b)

Rys. 6. Elementy wydobyte z otworu zat³aczaj¹cego Pyrzyce GT-4:
a) fragmenty punktowo skorodowanych rur, b) sito bezpieczeñstwa

Fig. 6. Elements take out of injection well Pyrzyce GT-4:
a) fragments of corrosion pipe, b) Johnson's filter

Rys. 7. Zmniejszenie gruboœci œcianki rur po 10 latach eksploatacji otworu Pyrzyce GT-3

Fig. 7. To decrease thickness of the pipe wall in exploitation well Pyrzyce GT-3

korozji w ciep³owni geotermalnej w Pyrzycach, aby ograniczyæ przytykanie strefy przyod-
wiertowej zwi¹zkami chemicznymi zastosowano miêkkie kwasowanie, co ograniczy³o prob-
lem wystêpowania inkrustacji i przytykania czêœci czynnej filtra zainstalowanego w war-
stwie wodonoœnej.

W 2008 roku zdecydowano siê na zastosowanie nowej metody czyszczenia otworów

zat³aczaj¹cych polegaj¹cej na tzw. miêkkim kwasowaniu (Bednarski 2008). Celem miêk-
kiego kwasowania (Portier 2006), podobnie jak kwasowania standardowego, jest poprawa
wydajnoœci zat³aczania poprzez usuniêcie skutków kolmatacji – miêdzy innymi wêglanu
wapnia (Ca-CO

3

). Jednak miêkkie kwasowanie adresowane jest nie tylko do filtra i strefy

przyodwiertowej, ale równie¿ do warstwy wodonoœnej. Jego miejscem docelowym jest
warstwa wodonoœna, do której dociera rozpuszczaj¹c po drodze wêglany wytr¹caj¹ce siê na
filtrze i strefie przyodwiertowej.

W metodzie miêkkiego kwasowania kwas solny bezpoœrednio ze zbiornika wt³aczany

jest bezpoœrednio do otworu zat³aczaj¹cego za pomoc¹ pompy dozuj¹cej, która ustawiona
jest w jego pobli¿u. Problem w stosowanej metodzie stanowi³o stê¿enie kwasu solnego, jakie
nale¿a³oby dobraæ. Przy wysokim stê¿eniu zat³aczanego kwasu mog³oby dochodziæ do
reakcji z rurami ok³adzinowymi, a z kolei zbyt niskie nie odnios³oby ¿¹danego skutku.

Badania przeprowadzone przez laboratorium PG „POLGEOL” wykaza³y, ¿e optymalne

stê¿enie kwasu solnego powinno wynosiæ oko³o 0,1–0,2%. Wyniki uzyskano eksperymen-
talnie poprzez umieszczenie w naczyniach o ró¿nym stê¿eniu kwasu solnego (0,2%, 1%, 5%,
10%, 15%) piêciu próbek pobranych z rury stalowej. Nastêpnie mierzono czas przebywania
poszczególnych prób w zadanym œrodowisku kwasowym oraz mierzono iloœæ przereagowa-
nego kwasu w danym czasie. Przy relatywnie wysokich stê¿eniach reakcja zachodzi³a prawie
natychmiast. Kwas uzyskiwa³ jasno¿ó³t¹ barwê, œwiadcz¹c¹ o reakcji kwasu ze stal¹; przy
stê¿eniach ni¿szych, reakcja zachodzi³a znacznie wolniej. Przy roztworze kwasu solnego
o stê¿eniu 1% widoczne efekty zauwa¿yæ mo¿na by³o dopiero po kilku godzinach, zaœ
w przypadku stê¿enia 0,2% minimalne efekty mo¿na by³o zaobserwowaæ dopiero po 24 h.
Zatem stosowanie przez d³u¿szy czas kwasu o stê¿eniu do 0,2% nie powinno wywo³ywaæ
objawów negatywnych. Co wiêcej, po oczyszczeniu rur z rdzy, HCl ze stalowymi rurami
bêdzie reagowa³ w jeszcze mniejszym stopniu.

Z wykresów pracy obiegu geotermalnego wynika, ¿e trend ch³onnoœci sumarycznej jest

korzystny i nast¹pi³a zdecydowana poprawa pracy otworów zat³aczaj¹cych. Po zastoso-
waniu miêkkiego kwasowania uzyskano znaczn¹ poprawê ch³onnoœci otworów zat³aczaj¹-
cych (rys. 8). Zdecydowanie wzrasta wydajnoœæ i spada ciœnienie zat³aczania. Niemniej po
pewnym czasie od wykonanego zabiegu obserwuje siê powolny spadek ch³onnoœci otwo-
rów i wzrost ciœnienia zat³aczania.

Obecnie w ciep³owni geotermalnej w Pyrzycach prowadzone s¹ prace, które zmierzaj¹ do

zastosowania super miêkkiego kwasowania zapobiegaj¹cego powstawaniu inkrustacji na
filtrach i w warstwie z³o¿owej poprzez symulacjê pH solanki. Celem badañ jest modyfikacja
metody miêkkiego kwasowania, tak aby mo¿na j¹ by³o stosowaæ do eliminowania przyczyn
kolmatacji, a nie do usuwania jej skutków. Cel ten mo¿na osi¹gn¹æ przez wyeliminowanie
negatywnej dzia³alnoœci wyk³adnika stê¿enia jonów wodorowych (pH), jednej z przyczyn
powstawania kolmatacji (Bednarski 2008, 2010).

24

Badania przeprowadzone przez laboratorium PG POLGEOL wykaza³y, ¿e dla solanki

z Pyrzyc optymalnym pH, dziêki któremu bêdzie mo¿na uzyskaæ stan równowagi, jest pH
równe 4,5. W metodzie super miêkkiego kwasowania pompa dozuj¹ca zosta³a zaprojek-
towana tu¿ za otworem eksploatacyjnym (rys. 9). Dziêki takiemu ustawieniu warunki
chemiczne mo¿na stymulowaæ ju¿ w napowierzchniowym obiegu geotermalnym (ruroci¹gu
t³ocznym).

25

Rys. 8. Zmiana wydajnoœci zat³aczania w otworze zat³aczaj¹cy Pyrzyce GT-2

Fig. 8. Change of pump efficiency in injection well Pyrzyce GT-2

Rys. 9. Schemat super miêkkiego kwasowania

Fig. 9. Diagram of soft acidizing process

PODSUMOWANIE

We wszystkich Zak³adach Geotermalnych udokumentowane zasoby wód termalnych s¹

limitowane nie mo¿liwoœciami wydobywczymi otworów eksploatacyjnych, a mo¿liwo-
œciami wt³aczania wód sch³odzonych do górotworu. Jak wykaza³y przeprowadzone badania,
mo¿liwoœci ch³onne otworów ju¿ na etapie ich dokumentowania s¹ o oko³o jedn¹ trzeci¹
mniejsze ni¿ mo¿liwoœci eksploatacyjne. Dodatkowo mo¿liwoœci ch³onne odwiertów zat³a-
czaj¹cych pogarszaj¹ siê podczas ich eksploatacji w wyniku wystêpowania zjawiska korozji
rur ok³adzinowych i inkrustacji, co powoduje przytykanie strefy przyodwiertowej (Biernat
2009).

Woda termalna jest oœrodkiem agresywnym chemicznie, a jej agresywnoœæ zale¿y od

sk³adu chemicznego oraz parametrów eksploatacyjnych, takich jak: szybkoœæ przep³ywu,
temperatura i ciœnienie. W otworach eksploatacyjnych korozja zachodzi w znacznie mniej-
szym stopniu ni¿ w otworach zat³aczaj¹cych, co wynika z analizy przeprowadzonej na
rysunku 3, 4 i 7. Podczas eksploatacji ruroci¹gów naziemnych powstaje korozja punktowa.
Efektem wystêpowania korozji w¿erowej s¹ miejscowe uszkodzenia wewnêtrznej powierz-
chni, mog¹ce prowadziæ do powstawania perforacji i wycieków zmuszaj¹cych do zatrzy-
mania obiegu wody termalnej.

Na podstawie wykonanych pomiarów geofizycznych w Ciep³owni Geotermalnej w Py-

rzycach zjawisko korozji obserwuje siê równie¿ w otworach zat³aczaj¹cych. Obecnie ist-
nieje mo¿liwoœæ wyeliminowania b¹dŸ bardzo powa¿nego ograniczenia wp³ywu korozji na
kolmatacjê strefy z³o¿owej w otworach zat³aczaj¹cych. Mo¿na tego dokonaæ poprzez dobór
odpornych na korozjê filtrów i rur ok³adzinowych. W otworach geotermalnych, które
dopiero bêd¹ wykonywane ograniczenie problemu z korozj¹ mo¿na osi¹gn¹æ przez zasto-
sowanie rur z fiberglasu lub rur wy³o¿onych od œrodka wyk³adzin¹ polietylenow¹ wysokiej
gêstoœci typu HDPE. Rozwi¹zanie z rurami z fiberglasu bêdzie jednak wymaga³o zmiany
obecnie stosowanych konstrukcji otworu, co w znacznym stopniu podnosi koszt ca³ej in-
westycji.

W otworach ju¿ eksploatowanych korozjê rur ok³adzinowych mo¿na ograniczyæ po-

przez wy³o¿enie od œrodka rur eksploatacyjnych wyk³adzin¹ polietylenow¹ wysokiej gê-
stoœci typu HDPE. Rozwi¹zanie to zosta³o zastosowane w Ciep³owni Geotermalnej w Py-
rzycach i przynios³o oczekiwane rezultaty.

Drugim problemem z jakim borykaj¹ siê ciep³ownie geotermalne jest zjawisko in-

krustacji powoduj¹ce powstawanie w filtrze zainstalowanym w warstwie z³o¿owej osadu
powoduj¹cego pogorszenie siê ch³onnoœci strefy z³o¿owej, a co za tym idzie spadku wy-
dajnoœci i wzrostu ciœnienia na zat³aczaniu. Na etapie rozruchu i w pierwszych latach
eksploatacji Ciep³owni Geotermalnej w Pyrzycach w otworach zat³aczaj¹cych udra¿nianie
strefy przyodwiertowej wykonywano poprzez czyszczenie mechaniczno-chemiczne. Meto-
da ta z uwagi na zaanga¿owanie urz¹dzenia wiertniczego jest doœæ pracoch³onna i kosz-
towna.

W ostatnim czasie do usuwania skutków kolmatacji zastosowano metodê miêkkiego

kwasowania. Polega ona na zat³aczaniu do otworu ch³onnego kwasu solnego o odpowiednim
stê¿eniu, w celu rozpuszczenia i zapobiegania wytr¹caniu siê osadów w filtrze i strefie

26

z³o¿owej. Jest to zdecydowanie tañszy sposób poprawy ch³onnoœci otworów zat³aczaj¹cych
w stosunku do czyszczenia mechaniczno-chemicznego. Jest to usuwanie jedynie przyczyn
powstawania inkrustacji. Po pewnym czasie pracy obiegu geotermalnego nastêpuje pogor-
szenie w³aœciwoœci ch³onnych otworów ch³onnych i taki zabieg nale¿y powtarzaæ.

Obecnie w ciep³owni geotermalnej w Pyrzycach prowadzone s¹ prace zwi¹zane z zasto-

sowaniem super miêkkiego kwasowania, polegaj¹cego na ci¹g³ym zat³aczaniu niewielkich
iloœci kwasu solnego ju¿ do napowierzchniowego ruroci¹gu t³ocznego. G³ównym celem
zastosowania tego rodzaju kwasowania jest zapobieganie powstawaniu inkrustacji, a nie jak
to mia³o miejsce do tej pory na usuwaniu jej skutków.

LITERATURA

BIERNAT H., 2001 — Sprawozdanie z dzia³añ zmierzaj¹cych do poprawy ch³onnoœci w otworze Pyrzyce GT-2.

Arch. POLGEOL S.A., Warszawa.

BIERNAT H., POSYNIAK A., 2006 — Sprawozdanie z wykonanych prac na otworach geotermalnych Pyrzyce

GT-2, Pyrzyce GT-3, Pyrzyce GT-4. Arch. POLGEOL S.A., Warszawa.

BIERNAT H., KULIK S., NOGA B., 2009 — Mo¿liwoœci pozyskiwania energii odnawialnej i problemy zwi¹zane

z eksploatacj¹ ciep³owni geotermalnych wykorzystuj¹cych wody termalne z kolektorów porowych. Przegl¹d

Geologiczny t. 57, Nr 8, s. 65– 656.

BIERNAT H., MARTYKA P., NOGA B., SALETOWICZ G., 2010 — Projekt prac geologicznych zmierzaj¹cych

do poprawy ch³onnoœci warstwy z³o¿owej poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji i dozowania para-

metrów kondycjonuj¹cych dla otworów geotermalnych Geotermii Pyrzyce. Arch. POLGEOL S.A., War-

szawa.

BEDNARSKI L., BIERNAT H., 2008 — Program prac zmierzaj¹cych do poprawy ch³onnoœci warstwy z³o¿owej

poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji zwi¹zanych z miêkkim kwasowaniem. Arch. POLGEOL S.A.,

Warszawa.

BUJAKOWSKA K., BIERNAT H., 2000 — Program dzia³añ zmierzaj¹cych do poprawy ch³onnoœci w otworze

Pyrzyce GT-2. Arch. POLGEOL S.A., Warszawa.

BUJAKOWSKA K., BIERNAT H., BENTKOWSKI A., KAPUŒCIÑSKI J., 1995 — Dokumentacja hydro-

geologiczna zasobów eksploatacyjnych ujêcia wód termalnych z utworów jury dolnej dla potrzeb m. Pyrzyc.

Arch. POLGEOL S.A., Warszawa.

MARCINEK K., 2005 — MIT report owerview Pyrzyce GT-4, Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce.

MILCZANOWSKI A., 2005a — MIT report owerview Pyrzyce GT-2, Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce.

MILCZANOWSKI A., 2005b — MIT report owerview Pyrzyce GT-3, Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce.

PORTIER S., 2006 — Review of chemical stimulation techniques and results of acid injection, EHDRA.

VENTRE A.V., UNGEMACH P., 1998 — Soft acidizing of damaged geothermal injection wells. Discussion of

results achieved in Paris Basin, Twenly – Third Workshop on Geothermal Reservotr Engineenng.

27

PROBLEMS ASSOCIATED WITH EXPLOITATION GEOTHERMAL

PLANTS TO USE THERMAL WATER WITH ROCK PORES

ABSTRACT

The article presents the problems associated with progressive loss of productivity and efficiency of the

pumping and the progressive corrosion in injection wells. It seems that the process currently inlys can not be
completely eliminated by pumping water into the porous collectors. After the reduction or even elimination of
corrosion in a geothermal plant in Pyrzyce to reduce hint well zone chemicals, used soft acids and work is now
underway towards the deployment of super-soft acid treatment.

KEY WORDS

Geothermic, pumping, corrosion, acid, incrustation