История камчатской геотермальной энергетики

Библиотека | Статьи

В. И. Белоусов, Э. Эрлих

История геотермальной энергетики Камчатки

Резюме:

История строительства геотермальных электростанций на Камчатке рассматривается в контексте отношений между производственной геологической организацией (КТГУ) и научно-исследователским Институтом вулканологии российской Академии наук. Оценивается специфика строительства без оценки финансовой выгодности проектов в условиях плановой социалистической экономики. На этом фоне рассказывается о людях, которые осуществили строительство первых в России ГеоТЭС.

History of geothermal power stations' construction is considered in context of relationships between Regional Geological Office and Institute of volcanology Russian Academy of Science. Specifics of geothermal power stations are analyzed without feasibility study under conditions of socialistic planned economics. On this background are described people due to work of which projects of first Russian Geothermal power stations were constructed.

Предпосылкой, создавшей возможность геотермальной энергетики на Камчатке было подготовлено каталогом термальных источников полуострова (Пийп, 1937).

Истинное же начало этой истории положила записка, от 25 сентября 1948 года «Использование подземных энергоносителей». Она была посвящена «академикам Вернадскому и Ферсману, первым сторонникам использования энергии земли в Советском Союзе, чьи начинания воодушевляют нас на этом поприще». В этой работе автор предложил строить на Курильских островах и Камчатке «вулкан. государственные электрические станции». Автором письма был инженер проектно-сметной конторы Главсахалинрыбпрома А. А. Гавронский (1903-1971). Сведения о нем весьма неопределенны (Белоусов,Эрлих, 2013). Он был «откуда-то с юга», какой институт окончил - неизвестно, скорее всего - один из провинциальных технических ВУЗов. В Москве ютился в коммуналке. Но отличали его природная любовь к технике, своей специальности. Недаром он вспоминал о том, как консультировался у знаменитого Л. Рамзина - крупнейшего теплотехника страны и ученого с мировым именем. Насколько значим был Рамзин, говорят две характерные детали: ему выделили по привычке времен Гражданской войны отдельный вагон, в котором он ездил по всей стране, и именно его НКВД «избрало» на роль главы фиктивной вредительской Промпартии, как символ старой технической интеллигенции.

Настойчивость А. А. Гавронского направившего письмо по этому вопросу И. В. Сталину решила судьбу геотермальной энергетики и будущей геотермии вообще, Результатом было указание В. М. Молотова о необходимости исследования потенциальной значимости геотермальных ресурсов.

В июле 1956 года по решению Президиума Академии наук СССР на Камчатку и Курилы была направлена экспедиция под руководством академика М.А. Лаврентьева.

Первый шаг был сделан. После посещения Камчатки с целью «ознакомления с геологической обстановкой месторождений пара и горячих вод в районе КурилоКамчатской дуги,- как писал Б.И. Пийп,- и осмотра Паужетских горячих источников на юге Камчатки», участниками экспедиции было высказано мнение «о необходимости организации здесь разведочно-буровых работ на подземный пар», который должен применяться для выработки электроэнергии. По возвращении комиссии академиков и докторов наук в Москву последовало специальное правительственное постановление об организации геологоразведочных работ на юге Камчатки. Вот так и началась геотермальная Паужетка, а в последующем и вся геотермика Камчатки и России (Рис. 1).

В качестве первоочередного объекта были избраны геотермальные проявления в бассейне реки Пауджи на юге Камчатки, как достаточно эффектные по температуре и мощности и доступные по транспортным условиям. Характерным, однако, для советской экономики было то, что потенциальные потребители энергии в ближайшем окружении предполагаемой ГеоТЭС отсутствовали. Тем самым сразу устанавливался опытный (или опытно-промышленный) характер будущей ГеоТЭС.

Выбор Паужетки как первого объекта строительства ГеоТЭС основывался на мощности природных выходов термальных вод и относительной транспортной доступности района. Но, в соответствии с общей тенденцией советской экономики, он абсолютно не принимал во внимание удаленность от главного потребителя энергии на полуострове - города Петропавловск-Камчатский, отделенного от Паужетки несколькими сотнями километров бездорожья (рис. 1). Требующееся строительство дорог и ЛЭП заранее ложилось бременем на стоимость энергии будущей станции. Неудивительно поэтому, что КТГУ начало бурение на расположенных относительно недалеко от города Больших Банных Ключах. При этом они, однако, полностью пренебрегли рекомендациями Института вулканологии о том, что углекислый характер вод Больших Банных наверняка приведет к зарастанию скважин кальцитом.

Рис. 1. Юг Камчатского полуострова. Основные населенные пункты, положение рассматриваемых геотермальных электростанций геотермальных полей и вулканов.

Предполагаемая ГеоТЭС рассматривалась как чисто опытная установка (как бы по аналогии с экспериментальной ядерной электростанцией. Своего рода символ «наших технических достижений».

Рис. 2. Руководители экспедиции, с которой началась камчатская геотермальная энергетика. Слева - академик М.А. Лаврентьев, справа - член-кор. АН СССР Б.И. Пийп. Фото из архива В.И. Белоусова.

Спустя ровно год, 19 января 1950 года, зам. министра рыбной промышленности просит Гостехнику организовать работы по составлению карты источников горячей воды. Обсуждение и организация этого дела продлились последующие 4 года. 21 июля 1954 года академик М.В. Кирпичев сообщает в Президиум АН, что «экспедиция Лаборатории вулканологии АН СССР направилась на Камчатку для геологического обследования». А 20 февраля 1955 года на стол зам. председателя Совмина М.Г. Первухина ложится письмо президента АН академика А. Н. Несмеянова о том, что в СССР проведены «первые работы по выяснению возможности использования в энергоцелях подземных ресурсов горячих вод и пара».

В итоге было принято распоряжение Совета Министров СССР от 21 июня 1956 года: «Министерству нефтяной промышленности произвести в 1957 году на участке Паужетских горячих источников на Южной Камчатке бурение двух опытно-разведочных

Рис. 3. А. А. Гавронский - инициатор геотермальной энергетики Камчатки. Фото из архива В.И. Белоусова.

скважин. Академии наук выдать в 1957 году Министерству электростанций исходные данные на проектирование электростанции, полученные в результате бурения»

Александр Александрович был очень добрым человеком, несмотря на, непростую жизнь. Он учился во времена НЭПа, и еще тогда проявлял разные технико-энергетические инициативы. Он рассказывал, как он получил консультацию у видного учёного-теплотехника Л Рамзина, который был уже под арестом якобы за свою деятельность в «Промпартии», но разъезжал по стране в своём персональном вагоне, хотя и находился под охраной. Его реакция на Октябрьскую революцию типична для старой технической интеоллигенции. В рассказе В. И. Белоусову и В.В. Аверьеву он комментировал революционные времена: «Пришли к власти дети». Он переболел цингой, в результате остался совершенно без зубов в молодом возрасте. Однако, был человеком радушным и гостеприимным. Часто меня оставлял пожить в командировке в их 2-х комнатах коммунальной квартиры семей на 20.

А. Гавронский был чистой воды инженером-теплотехником и, выступая за использование энергии тепла Земли, просто выступал как инженер и имел в виду, что все наличные ресурсы энергии должны быть полностью использованы. К геологии он не имел никакого отношения. Письмо вызвало негативную реакцию, в частности, со стороны известного петролога, академика А. Н. Заварицкого, бывшего советником И. В. Сталина по вопросам освоения минеральных ресурсов. Аналогичен был отзыв о предложениях Гавронского председателя Совета по изучению производительных сил Академии наук академика Л. Д. Шевякова, от 14 мая 1949 года: «По моему мнению, все имеющиеся в материале Гавронского технические и экономические расчеты не имеют должных обоснований». Но, к счастью, сторонников было больше. «Наша страна не настолько богата энергоресурсами, чтобы пренебрегать залежами местной энергии, таящимися в горных районах, в виде подземного натурального пара», - это уже из отзыва академика М. В. Кирпичева (Энергетический институт АН СССР), от 19 января 1949 года. Победило мнение академика М. В. Кирпичева.

Он всегда стремился к реализации передовых технологий. Он одним из первых начал рекомендовать использование низкотемпературных (ниже 100°С) гидротерм. В 1957 году на Паужетке вступила в строй действующих бинарная ГеоТЭС с низкотемпературным теплоносителем на 2 Мвт. Планируются такие станции и на Мутновском геотермальном месторождении. Это позволяет на 10-15% увеличить мощность геотермальных электростанций, работающих на геотермальном паре, без дополнительного извлечения глубинного теплоносителя.

Отрицательная реакция А. Н. Заварицкого на записку А. А. Гавронского была скорее всего связана с обычной среди геологов, даже геологов высшей квалификации, полной неграмотностью в технических вопросах и отсутствием необходимости поисков средств финансирования, щедро предоставлявшихся государством.

Камчатского Территориального Геологического Управления (КТГУ), но в отличие от обычного минерального сырья, где подсчитываются запасы потенциально извлекаемых компонентов, здесь надо было сосчитать количество почти нематериального компонента ТЕПЛА. Да и бурение надо было вести в условиях высоких (более 200⁰C) температур и давлений в области распространения горячих вод. Сам метод бурения бурения был под вопросом. С одной стороны для изучения геологического строения желательно было вести колонковое бурение с отбором керна, С другой стороны куда более дешево и эффективно было роторное бурение, применяемое в нефтеразведке. Ни подходящих для этого станков, ни опыта бурения у КТГУ не было.

Дополнительные трудности создавала специализация учреждений - КТГУ опыта нефтяного роторного бурения не имело, да и соответствующих станков у них не было. Ученые-геотермисты по дурной академической традиции были совершенно неграмотны в области технических проблем энергетики, тем более энергетики геотермальной. К тому же существовала конкуренция между КТГУ и Институтом вулканологии, нездоровая ревность к тому кто должен принимать решения о стретегии разведки и строительства и осуществлять их. Все решения КТГУ принимались без соответствующего обсуждения со специалистами Института вулканологии. Прямого финансирования на разведку геотермальных месторождений у КТГУ не было и разведку горячих вод на Паратунке и Больших Банных вели за счет средств отпущенных на разведку пресных холодных вод. В этом отношении большую роль сыграли решения глпаного гидрогеолога КТГУ Ц. Ахиезера. Сейчас признано, что если бы не его усилия то кроме Паужетки геотермии на Камчатки не было бы вообще.

Исследованием геотермальных месторождений должны были заниматься ученые только что образованного Института вулканологии СО АН СССР. Хотя примитивное использование горячих вод (хотя бы в терпаевтических целях) восходит к палеолиту и античности, применение их для получения электроэнергии началось лишь с конца XIX, начала XX века. И опыта этих исследований у отечественных ученых не было. Да и мировая геотермия по сути начала свое существование со времени международной конференции по новым источникам энергии в Риме (1961 год). С этого времени началась координация мировых геотермальных исследований. Именно на этот съезд были присланы два доклада камчатских ученых.И что еще более важно, камчатские ученые впервые получили большое количество оттисков и могли начать применять в своей практике идеи, выработанные в других странах.

Постановление правительства предусматиривало бурение двух роторных скважин глубиной 500 метров каждая. На буровой стояло противовыбросное оборудование (превенторы), подобное применяемому при бурении нефтяных скважин. Разведочное бурение велось КТГУ исходя из господствовавшей в то время гипотезы о том, что гидротермы прямо связаны с магматическим очагом. При этом, следуя общепринятой тогда гипотезе прямой связи гидротерм с магматическим очагом считалось, что тепло поступает за счет стока гидротерм с соседнего Камбального хребта. Результаты бурения скважины Р-1 не могли обеспечить достаточное количество запасов пара даже для опытной энергетической установки и надо бурить несколько колонковых скважин. Задали сетку, которую потом изменяли по мере получения новых данных.

Этот проект был реализован, но защищённые ресурсы, выведенные продуктивными скважинами, составили примерно 2 Мвт, что лишь частично покрывало энергетические потребности. Несмотря на неполную реализацию проекта, после этого этапа исследований появился фактический материал, подкреплявший теоретические выводы о том, что мощность Паужетского месторождения достаточна, чтобы обеспечить большую энергетическую мощность, порядка 50 Мвт. Проблема заключалась в разработке способов эффективного извлечения высокопараметрического геотермального теплоносителя.

Освоение тепловой энергии недр Земли - одна из самых молодых отраслей энергетики. Как любая новая отрасль она требовала специфического подхода к решению своих проблем. Раз это были месторождения надо было прежде, чем осваивать их подсчитать запасы сырья, которое предстояло извлечь. Традиционно это было делом Камчатского Территориального Геологического Управления (КТГУ), но в отличие от обычного минерального сырья, где подсчитываются запасы потенциально извлекаемых компонентов, здесь надо было сосчитать количество почти нематериального компонента ТЕПЛА. Да и бурение надо было вести в условиях высоких (более 200⁰C) температур и давлений в области распространения горячих вод. Сам метод бурения бурения был под вопросом. С одной стороны для изучения геологического строения желательно было вести колонковое бурение с отбором керна, С другой стороны куда более дешево и эффективно было роторное бурение, применяемое в нефтеразведке. Ни подходящих для этого станков, ни опыта бурения у КТГУ не было.

Дополнительные трудности создавала специализация учреждений - КТГУ опыта нефтяного роторного бурения не имело, да и соответствующих станков у них не было. Ученые-геотермисты по дурной академической традиции были совершенно неграмотны в области технических проблем энергетики, тем более энергетики геотермальной. К тому же существовала конкуренция между КТГУ и Институтом вулканологии, нездоровая ревность к тому кто должен принимать решения о стретегии разведки и сторительства и осуществлять их. Все решения КТГУ принимались без соответствующего обсуждения со специалистами Института вулканологии. Прямого финансирования на разведку геотермальных месторождений у КТГУ не было и разведку горячих вод на Паратунке и Больших Банных вели за счет средств отпущенных на разведку пресных холодных вод. В этом отношении большую роль сыграли решения Ц. Ахиезера. Сейчас признано, что если бы не его усилия то кроме Паужетки геотермии на Камчатки не было бы вообще.

Исследованием геотермальных месторождений должны были заниматься ученые московской Лаборатории вулканологии, а позднее только что образованного Института вулканологии СО АН СССР. Хотя примитивное использование горячих вод (хотя бы в терпаевтических целях) восходит к палеолиту и античности, применение их для получения электроэнергии началось лишь с конца XIX, начала XX века. И опыта этих исследований у отечественных ученых не было. Да и мировая геотермия по сути начала свое существование со времени международной конференции по новым источникам энергии в Риме (1961 год). С этого времени началась координация мировых геотермальных исследований. Именно на этот съезд были присланы два доклада камчатских ученых.И что еще более важно, камчатские ученые впервые получили большое количество оттисков и могли начать применять в своей практике идеи, выработанные в других странах.

Чуть ли не единственным специалистом в области энеошеьткт был инициатор строительства Паужетской ГеоТЭС А. А. Гавронский, но в коллективе, увлеченном проблематикой геотермии, на него определенно смотрели лишь как на подсобного работника. Недаром В. В. Аверьев посылал его с какими-то чисто техническими поручениями на Паужетку. А. А. Гавронский наверняка при этом старался вникнуть в проблемы разведки и строительства, чем вызывал откровенное раздражение у тех, кто проводил бурение.

По воспоминаниям В. И. Белоусова (Белоусов, Эрлих, 20), руководитель бурения на Паужетке В. М. Дудченко прямо просил В. Аверьева «не присылать сюда «старика» (то есть Гавронского), а лучше дать указания по телефону. Это не могло не вызвать глубокой обиды у человека, стоявшего у истоков советской геотермии и прекрасно знавшего полную техническую неграмотность геологов всех уровней, ведших работы. Это, наверное, было достаточно заметно. В. В. Аверьев откровенно подшучивал над его обидами, остальные в общем-то хорошо понимали значимость А. А. Гавронского и его роль в строительстве, о чем говорит и «шуточная» мед. справка в его личном архиве.: «Здоров. Годен для путешествия в будущее». Пуск Мутновской ГеоТЭС - вот на что бы он хотел посмотреть. Вот еще один документ: «Справка о первенстве. 13 октября 1948 года управлением по изобретениям и открытиям принято заявление о выдаче авторского свидетельства на предполагаемое изобретение «Использование подземных теплоносителей». Действительным изобретателем указан Гавронский А. А..

Имя человека, с которым связано строительство ГеоТЭС и развитие геотермии на Камчатке - Валерий Викторович Аверьев (1929-1968). Он родился в семье кубанских казаков, вырос в обстановке московских арбатских дворов. Здесь же в Москве окончил Университет. Работал в Институте курортологии, после чего поступил в аспирантуру в Лаборатории вулканологии; его первым руководителем был крупнейший советский ученый-гидрогеолог В. В. Иванов.

Живой, темпераментный по натуре, обладающий широким научным горизонтом, он был очень харизматичен, неотразимо обаятелен. Внешне представлялся «рубахой-парнем», но был далеко не так прост. Он был вполне практичен в решении крупных административно-хозяйственных проблем и достаточно «гибок» в приспособлении к системе. В общем-то, он был типичным представителем хрущевской эпохи, с ее показной смелостью мысли, дешевой демагогией и направленной вовне агрессивностью.

Рис. 4 В. В. Аверьев создатель камчатской геотермии. Фото из архива В. И. Белоусова

Огромной заслугой В.В. Аверьева явилось сплочение коллектива исследователей, занимавшихся сногообрахными проблемами, связанными с геотермальной энергетикой. Работая совместно с А. Е. Святловским, В. В. Аверьев предложил новую концепцию структурного положения Паужетских гидротерм, что привело к изменению тактики буровых работ (Коржинский, 1974). Одновременно В. В. Аверьев разрабатывает идею параллельного существования вулканического и гидротермального процессов и применил перспективный метод оценки геологических процессов основанный на учете их тепловой энергетики.

Он стал членом комиссии Академии наук по оценке геотермальных ресурсов Паужетского района Камчатки и впоследствии руководил работами на Паужетке и координировал их. Для него исследования Паужетского геотермального месторождения и позднее Узон-Гейзерного геотермального района были базой, дававшей фактический материал, на котором он вырабатывал общий подход к проблемам геотермии. Итоги этих исследований составили материал его доклада на Втором всесоюзном вулканологическом совещании в 1964 году (Аверьев, 1964). Доклад произвел огромное впечатление. Сама же идея эта предвосхитила представления Д. С. Коржинского (Коржинский, 1974) о трансмагматической природе гидротермальных растворов, определившие новый подход к решению многих петрологических проблем.

В. В. Аверьев полностью сосредоточился на стратегических перспективах развития геотермии, в частности, подчеркивая необходимость глубинного бурения для изучения корней гидротермальных систем, которое, с его точки зрения, на первых порах должно заменить модные в это время идеи бурения для достижения поверхности Мохо. Общим показателем этого подхода было введение им понятия о базовой температуре, выведенное на основе сопоставления нарастания температуры под геотермальными полями с глубиной на новозеландских и камчатских материалах. Техническими проблемами строительства геотермальных станций он не занимался и, в общем-то, был с ними не знаком.

Опыт, накопленный при строительстве ГеоТЭС в Новой Зеландии, применялся очень слабо и лишь в самой общей форме. Необходимость его использования признавалась, но тормозилась общим настороженным отношением к контактам с зарубежными коллегами. Недаром Б. И. Пийп дважды ездил в Новую Зеландию для освоения этого опыта. Он и умер прямо на трибуне в ходе доклада о второй такой поездке. Прямо скажем, по возрасту и опыту работы он был не подходящей фигурой для таких поездок. Ничего лучшего, как привезти из Новой Зеландии рекламные описания тамошних электростанций, он не мог. Наверное, именно с учетом этого много позже в Новую Зеландию был послан В. И. Белоусов, заместивший В. В. Аверьева на посту главы лаборатории геотермии Института вулканологии. Он пробыл там два месяца и детально ознакомился с практикой строительства новозеландских ГеоТЭС, и главное - с аналитикой, используемой при исследовании терм.

Постановление правительства предусматривало бурение двух роторных скважин. На буровой стояло противовыбросное оборудование (превенторы), подобное применяемому при бурении нефтяных скважин. Результаты бурения скважины Р-1 не могли обеспечить достаточное количество запасов пара даже для опытной энергетической установки и надо было бурить несколько колонковых скважин. Задали сетку, которую потом изменяли по мере получения новых данных. При этом, следуя общепринятой тогда гипотезе прямой связи гидротерм с магматическим очагом считалось, что тепло поступает за счет стока гидротерм с соседнего Камбального хребта.

Рис. 5. Паужетская ГеоТЭС. Фото С. Н. Рычагова из архива В.И. Белоусова.

Начались целевые исследования и других гидротермальных систем, которые могли быть использованы для получения извлекаемых геотермальных ресурсов в объёме, достаточном для обеспечения Петропавловского промышленного района. В первую очередь предполагалось использовать геотермальный пар соседней с Паужеткой геотермальной системы Кошелевского вулкана. Но этот проект не состоялся, так как ближе к Петропавловску находилась Мутновская гидротермальная система, и предпочтение было отдано ей. Теперь судьба Паужетской ГеоТЭС прямо зависла от того, кто будет потребителем ее энергии. Камчатэнерго (В. Вороновицкий )подготовило проект расширения Паужетской ГеоТЭС до 22.3 МВт с условием переброски энергии к Усть-Большерецку. О том же хлопотали в областных организациях В. М. Сугробов и В.И.Белоусов. Одновременно Ц. Ахиезер организовал бурение на соседнем с Паужеткой Нижне-Кошелевском геотермальном поле, с условием строительства более мощной ГеоТЭС в расчете на снабжение энергией района Петропавловска-Камчатского. Этот проект поддержал и секретарь обкома КПСС по промышленности П.П. Зиновьев. Но Камчатэнерго не приняло этот проект из-за большой протяженности предполагаемой ЛЭП (более 400 км) и экстремальных климатических условиях на юге Камчатки (намерзание мокрого снега на проводах при южно-камчатских штормах)

Паужетская ГеоТЭС осталась существенно невостребованной. Положение вещей вкорне изменится, когда начнется освоение крупнейшего в мире Ильинского месторождения пемз, разработка которого ориентируетмся на экспорт продукции в Японию и соответственно предполагает постройку порта на юге полуострова (примерно на широте Курильского озера) (Аверьев,Святловский, 1961).

От начала геологоразведочных работ до пуска турбины геотермальной электростанции прошло 10 лет. Это была десятилетка многотрудной, интересной, творческой и профессиональной деятельности рабочих, инженеров и ученых МинГео СССР и АН СССР в условиях Крайнего Севера; оригинальной работы по изучению и освоению термальных недр Земли. По итогам поисково-разведочных и научноисследовательских работ ряд ведущих геологов и научных работников за открытие Паужетского геотермального месторождения и разработку метода оценки геотермальных ресурсов впервые в СССР были награждены премией Министерства геологии РСФСР. Двое геолого-разведчиков были награждены Государственными наградами: В.М. Дудченко- орденом Трудового Красного Знамени и Ю.А. Краевой- медалью за Трудовую Доблесть Четверо главных специалистов: В.В., Аверьев, В.М. Дудченко, Ю.А. Краевой и В.М. Сугробов получили денежную премию в размере 400 рублей. Большая группа других в том числе Б. И. Пийп и С. И. Набоко получили денежные премии в размере 100 рублей.

Потенциальный потребитель энергии Паужетской станции в виде Озерновского комбината был рядом, но даже для него требовалась большая мощность энергоустановки. Вот тогда-то В. В. Аверьев при поддержке Обкома партии обратился в Мингазпром, которому было поручено заниматься геотермальной энергетикой. В итоге было организовано Управление по использованию глубинного тепла Земли. Глава этого управления П. И. Самойленко обратился к В. В. Аверьеву с просьбой дать рекомендации по бурению дополнительных эксплуатационных скважин.. В феврале того же года В. В. Аверьев погиб при аварии самолета ИЛ-18, выполняющего рейс Москва-Петропавловск-Камчатский. Рекомендации на бурение четырех скважин на Паужетке дали В. М. Сугробов и В. И.Белоусов. Три из них дали пар достаточный для увеличения мощности ГеоТЭС. Это позволило Камчатэнерго подготовить проект увеличения мощности станции до 23 МВт с переброской энергии до Усть Большерецкого района. Для этого требовалось бурение 3х десятков скважин. Тут как раз в Сахалинском управлении по нефтеразведке освободился станок, закончивший бурение на Чукотке и В.Г. Ренне подсказал попросить разрешения перевести бригаду на Камчатку. И разрешение было получено. Но по российской традиции официальное разрешение это одно, а реальное дело - другое. Чтобы дело было сделано его надо «обмыть». Прекрасно знавший всех действующих лиц В. Г. Ренне прямо подсказал «сводите моего начальника (Б. М. Дрозда) в «Узбекистон» самый модный тогда в Москве ресторан. Что и было сделано. Так на Камчатке в распоряжении строителей ГеоТЭС появилась буровая установка, обеспечившая возможность бурения для нужд геотермальной энергетики. И вот эта самая бригада, которую «обмыли» в Узбекистоне пробурила три десятка скважин на Паужетке, обеспечивших строительство станции нужной мощности но и дала возможность осуществления других проектов, в частности разведки геотермальных ресурсов под Мутновской сопкой.

Рис. 6. В. Г. Ренне фото из архива В. И. Белоусова

И, наконец, награда «победителям». Надо ли говорить, что среди лауреатов гос. премии не было ни инициатора проекта А. А. Гавронского, ни рукводителя геологических работ А Е. Святловского. В.В.Аверьеву, В.М. Сугробову (по административному положению не вычеркивать же Институт вулканологии вообще!) - небольшая денежная премия. Тем, кто бурил роторные скажины давшие нужное количество пара - вообше ничего.

В случае с нетрадиционными геотермальными месторождениями надо было параллельно решать два вида совершенно разных проблем:

1. Научные проблемы - правильно выбрать объект исследований и определить пути егоосвоения;

2. Технические проблемы - бурить для определения энергетических запасов пара.

При этом следовало заменить относительно дорогостоящее колонковое бурение роторным бурением.

Приезд сахалинских буровиков обеспечивал эту возможность. Но предстояло разобраться с первой задачей - где и с какой целью бурить.

Наиболее вырательным примером постановки научных задач в области геотермальных исследований была идея бурения глубокой скважины для достижения промежуточного магматического очага предполагаемого по геофизическим данным под Авачинской сопкой. Предполагемая глубина залегания очага 3-5 км, то есть вполне в пределах досягаемости станков глубокого бурения, производимых российской промышленностью. Предполагалось, что бурение под периферические магматические очаги или корневые зоны современных гидротермальных систем заменит популярные проекты достижения поверхности М (границы коры и мантии Земли) одновременно разрабатывавшиеся в СССР и США. В отношении предполагемой скважины под Авачинской сопкой была надежда, что она решит проблему энергоснабжения находящегося рядом с Авачей Петропавловска-Камчатского. После гибели В.В.Аверьева первоначальная чисто исследовательская цель ставившаяся перед проектируемой на Авачинской сопке скважиной была отставлена. Осталась идея энергоснабжения Петропавловска. Но технология отбора тепла из магматического очага совершенно не была разработана. Поэтому вся идея бурения скважины для вскрытия магматического очага под Авачей была отставлена.

Оставалась идея использования для энергоснабжения Петропавловска геотермальных ресурсов Мутновской сопки. Энтузиастом строительства геоТЭС на Мутновской сопке был Е. А. Вакин. Он делал тепловую съемку на вновь открытых термальных площадках, позднее названных Дачными и определил их мощность. Там были установлены конденсатные воды и паровые струи, свидетельствующие о наличии паровой шапки, которая обычно должна связываться с мощной гидротермальной системой. Под паровой шапкой скважинами были вскрыты хлоридно-натриевые воды. Потом, как говорит В. И. Белоусов, были разные сомнения работников КТГУ. По этому поводу было даже решение коллегии министерства геологии РСФСР о закрытии разведки. В. М. Колосов попросил у В. И. Белоусова совет - где бурить под Авачинскую сопку, или под Мутновскую сопку и в шутку просил ответить ему в течение 20 минут. В. И. Белоусов по его словам знал, что две скважины под Авачинскую сопку глубиной около 1000 метров, были низкие температуры и главное были вскрыты черные глинистые сланцы, пронизанные прожилками кальцита. Он знал также, что по мнению американских гидрогеологов бурение в таких породах бесперспективно, так как гидротермы растворят кальцит, воды будут углекслыми и эксплуатационные скважины в результате зарастут кальцитом (как было в Новой Зеландии на Охааки Бродлендс и на Камчатке на Больше -Банных ключах). В итоге он посоветовал бурить на Мутновской сопке. Тут, кстати, подоспели буровики-нефтяники с Сахалина, что и решило дело.

Предлагаемый В. В. Аверьевым проект бурения глубокой скважины под предполагаемый по геофизическим данным периферический магматический очаг под

Авачинской сопкой был относительно малоперспективен для решения вопроса об энергоснабжении города и его предприятий энергией. Это был чисто исследовательский проект. Город попрежнему получал энергию от многочисленных мелких котелен, работающих на привозном сырье. Технология извлечения тепла из магматического очага в этот период отсутствовала. В этих условиях взгляды исследователей обратились к другому находившемуся недалеко от города активному вулкану - Мутновской сопке.

Для оценки ситуации надо иметь в виду два поворота этой истории:

1. Полный отказ от прекрасной, чисто исследовательской идеи бурения под Авачинской сопкой;

2. Предсказание перспективности геотермального района Мутновской сопки было сделано на основе очень поверхностных и недостаточных данных. Такой стиль предсказания (озарение, с перешагиванием через недостаточный фактический материал) в точности соответствует процессу предсказания рудных месторождений, описанному для Норильска, Талнаха, Томтора, трубки Мир (см. описание в Эрлих, 2014).

Начатое по инициативе А. А. Гавронского строительство Паужетской ГеоТЭС было завершено благодаря другому человеку, В. Г. Ренне. По отцовской линии он был потомком выходца с острова Рюге (у его семьи там был родовой замок). В битве под Полтавой (1709 год) генерал Рен командовал левым флангом, был ранен и заменен Боуром (Рен - Википедия). По материнской линии он происходил от выходцев из Польши князей Одоевских, прибывших в Россию при Иване Третьем. Дед В.Г. Ренне владел компрессорным заводом в Калуге. В. Г. Ренне родился в 1931 году в Москве, где окончил среднюю школу, геологоразведочный техникум и был распределен на Сахалин. Здесь он проработал три года и был направлен на Высшие инженерные курсы. Ехать туда отказался и получил «волчий билет». Тогда-то он и познакомился с А. А. Гавронским, который рекомендовал его на Паужетку. Здесь он работал с 1957 по 1967 год, сначала как лаборант, а потом как старший инженер. Тут Ренне проявил организационные и технические способности, занимаясь изготовлением пароводяной турбины, которую делали на мехзаводе. Турбина делалась на «левые деньги», выделенные заместителем В. М. Сугробова по хоз. части М.Г. Миндлиным, за что последний и поплатился при финансовой ревизии. В 1967 году Ренне с семьей перебрался в Москву и попал на работу в Мингазпром, где курировал промыслы. В 1971 году он организовал встречу В. М. Сугробова и В. И. Белоусова со своим начальством. Именно в итоге этой встречи и было «пробито» бурение 30-40 скважин на Паужетке. Вот эти-то скважины и выдали достаточное количество теплоносителя, способное обеспечить строительство электростанции на 20-25 мегаватт.

Б. Мутновские ГеоТЭС

История строительства двух других камчатских ГеоТЭС на вулкане Мутновская

сопка диаметрально противоположна истории строительства Паужетской ГеоТЭС. Здесь главным был вопрос организации финансирования разведки и строительства. Потребитель - крупнейший на полуострове,- Петропавловск-Камчатский, был под боком.

Заслуга получения кредитов от ЕБРР традиционно приписывается руководителю проекта О. М. Поварову. Это вряд ли соответствует реальности. Никому неизвестный в международных финансовых кругах не мог это сделать - его и слушать никто бы не стал. На просимые на проект большие деньги нужна была гарантия правительства страны. Ее и дал хорошо известный за рубежом А. Б. Чубайс. Это вполне соответствовало общей политике Российского правительства этого времени, описанной А. Илларионовым - надо брать средства в долг за рубежом, отдавать будем позже (если будем вообще!) (Илларионов, 2010) Исключительно важная роль О. М. Поварова в получении ассигнований на строительство состояла в том, что он представил проект А. Б. Чубайсу и убедил его в том, что он перспективен. Недаром они стоят рядом, перерезая ленточку на открытии Мутновской ГеоТЭС (рис. 7).

Рис. 7. Открытие Мутновской ГеоТЭС. Слева - рядом А. Б. Чубайс и О. М. Поваров. Фото из архива В.И.Белоусова.

У истоков работ на строительстве Мутновской ГеоТЭС стоял В. М. Колосов. До того он в Камчатскэнерго занимался строительством атомной электростанции на Камчатке. Эта программа была отклонена из-за недопустимо высокой сейсмичности площадки, выбранной под строительство. Тогда Владимир Михайлович решил ехать в Госплан СССР с предложением начать разведку на геотермальном месторождении, расположенном вблизи Петропавловска. Предложение использовать для этого вулкан Кошелева, где начались уже геологоразведочные работы, было им отвергнуто из-за большой удалённости и сложностей обслуживания. Приходилось выбирать между Мутновской гидротермальной системой и Авачинским вулканом, под которым геофизиками Института вулканологии прогнозировался магматический очаг на небольшой (2-3 км) глубине. Поскольку технология извлечения тепла из расплавленной магмы и нагретых горных пород была в то время, как и ныне, не разработана, а на Мутновском вулкане были поверхностные термопроявления, то В. И. Белоусов предложил продвигать Мутновский проект.

Какое-то время спустя руководители области сообщили дирекции Института вулканологии, что совершенно неожиданно для них взамен проекта развить геотермальную энергетику на Камчатке на базе гидротерм Кошелевского вулкана, Госплан СССР выделил 50 млн. рублей на геологоразведочные работы на Мутновской гидротермальной системе. Это было началом работ по Мутновскому геотермальному проекту, которые затянулись более чем на 20 лет.

Отсутствие у основной ведущей бурение организации-(КТГУ) тяжелого бурового оборудования привело к тому, что на коллегии министерства геологии РФ было принято решение уйти с Мутновской геотермальной системы вообще. Пока же шли все эти «разборки» КТГУ проложило плохую автомобильную дорогу от Петропавловска до Мутновской сопки. Е. А. Вакин называл ее «автомобильной тропой». Но это была первая дорога, обеспечившая возможность бурения и сторительства.

Геологи КТГУ довольно быстро проникли на объект исследований - Дачные термальные источники, и, воспользовавшись довольно объёмной информацией полученной и обработанной Е. А. Вакиным, в спешном порядке начали проводить буровые работы. При этом они не воспользовались опытом зарубежных исследователей. Первые результаты показали, что эта организация была не в состоянии проводить соответствующего уровня буровые работы, так как не обладала пригодным для этого буровым оборудованием. Проведённые работы свидетельствовали о значительных потенциальных возможностях Мутновской гидротермальной системы, и обстоятельства требовали, чтобы эти работы были продолжены на ином уровне. Однако, для оправдания своей несостоятельности геологи Министерства геологии РСФСР решили прекратить эти работы «в связи с отсутствием необходимого объёма геотермальных ресурсов на данном месторождении». Потребовались значительные усилия по мотивации продолжения этих уникальных научно-опытных работ. Главным аргументом такой мотивации являлось проведение научных исследований, подтверждающих наличие извлекаемых запасов геотермального теплоносителя. Поскольку проведенные геологами Министерства геологии РСФСР работы не дали подобной информации, достаточной для получения надёжных результатов традиционными методами, применявшимися для оценки геотермальных ресурсов Паужетского, Паратунского и Большебанного месторождений, то был использован зарубежный опыт с применением компьютерных программ.

В. М. Колосов попросил у В. И. Белоусова совет - где бурить - под Авачинскую сопку, или под Мутновскую сопку и шутя просил ответить ему в течение 20 минут. В. И. Белоусов по его словам знал результаты бурения двух скважин под Авачинскую сопку глубиной около 1000 метров, где были низкие (всего 10⁰С) температуры.

При конверсии Калужского турбостроительного завода, который изготовлял турбины для военных целей, было предложено переориентировать его на производство оборудования для геотермальных электростанций. Поскольку в нашей стране подходящих заказчиков не было, то были предприняты попытки участвовать в конкурсах проектов строительства ГеоТЭС в других странах. Таким образом был получен проект строительства ГеоТЭС в Никарагуа на термальном поле Сан Хосинто. Однако, построенные на Калужском турбостроительном заводе 3 блока по 4 Мвт не были задействованы в связи с закрытием этих работ на Сан Хосинто. Поваров О.А., - инициатор этого проекта, предложил использовать эти блоки при строительстве Верхне-Мутновской ГеоТЭС. Критическая ситуация с энергоснабжением Петропавловского района Камчатки, где расположена военно-морская база, привлекла внимание руководства страны. Было принято решение на основе остальных разведанных геотермальных ресурсов Дачных источников построить Мутновскую ГеоТЭС мощностью 50 Мвт. Правительство в лице вице-премьера А. Б. Чубайса обратилось в Европейский банк реконструкции и строительства (EBRR) с просьбой о кредите на строительство. Финансирование было выделено в размере более 110 млн. долларов США и под контролем международных организаций этот проект был реализован. В 2000 году Мутновская ГеоТЭС была введена в эксплуатацию. Указом Президента России группа специалистов энергетиков и учёных была награждена Государственной премией РФ.

Тут, на счастье, закрывалась нефтяная разведка на Чукотке, и не знали, куда девать людей и станки. Тут-то и подвернулась Мутновка с деньгами Минэнерго. Набурили порядка 100 скважин, из них часть дала приличный пар, на котором и были построены Мутновские ГеоТЭС.

Рис. 8. Лауреаты Государственной премии за пуск Мутновской ГеоТЭС. Отсутствуют среди награжденных не только инициатор проекта А. Гавронский и первый геолог, обосновавший структуру геотермального поля А. Е. Святловский, но и те, чьи скважины дали возможность подсчитать запасы и пустить ГеоТЭС на полную мощность. Фото из архива В.И. Белоусова.

Это был первый и единственный инвестиционный проект, реализованный в то время за счёт финансов мирового сообщества. Опыт проведения таких геотермальных работ, сопряжённых с творческой деятельностью огромных коллективов, должен быть обобщён и проанализирован. Тем более, что работы по расширению Мутновской ГеоТЭС продолжаются.

Тут надо отметить огромные технические трудности, возникающие при разведке геотермальных месторождений. Надо было освоить методику бурения в условиях высоких (и повышающихся с глубиной) температур и нестабильных давлений пароводяной смеси. Эта забота легла на плечи буровиков и гидрогеологов КТГУ (В. М. Дудченко, Ю.А.

Краевой, Е.Л. Краевая), которым надо было разработать измерительные устройства, циклонные сепараторы, калориметры для замера дебита скважин, приборы для взятия средней пробы на глубине (В. Г. Ренне, А. А. Гавронский). Гидрогеологические проблемы современных геотермальных областей разрабатывались В. М. Сугробовым. И это, не считая многочисленных чисто инженерных проблем, непосредственно связанных со строительством ГеоТЭС.

В своей статье А.А. Гавронский (Гавронский, 1965) подвел итоги работы на Паужетке и наметил перспективы на будущее.

Институтом вулканологии (то-есть лично А. А. Гавронским) создана опытная геотермальная турбина для прямого и непосредственного использования пароводяной смеси без какого бы то ни было разделения. Эта экспериментальная турбина была подключена вместе с генератором и дала уже первый ток.

Мутновская ГеоТЭС - едва ли не единственный в России большой энергообъект, сооруженный на средства внешнего кредита. История этого кредита рассказана выше. Банк контролирует ход работ и пока удовлетворен: отставания от графика нет.

Рис. 9. Верхне-Мутновская ГеоТЭС. Фото из архива В.И. Белоусова

И когда вопрос о кредитах ЕБРР был уже решен, на финансирование строительства наложилась мелочная фискальная политика российского правительства, делавшая исключительно трудным рентабельное функционирование станции (Федоров, 2000), или прямо ведущая к разорению предприятия. Ниже приводится цитата из статьи Д. Федорова: «Российская версия НДС не воспринимается в России однозначно. Существуют достаточно убедительные мнения о том, что этот вид налога у нас ничем не отличается от обычного фискального и созданию новой добавленной стоимости не способствует. Тем не менее, с учетом уже выполненных на кредитные деньги объемов работ «Геотерм» обязан сегодня возместить своим основным подрядчикам расходы по НДС в сумме 4 млн. долларов! Где взять эти деньги заказчику? Банк кредитует только объект. Российские налоговые версии его не интересуют. Но если заказчик не возместит НДС, то тогда... Что тогда? Остановка работ? Разрушение не обустроенных скважин? Отмена кредитных траншей и выплата неустойки банку? И - традиционный российский конфуз перед всем деловым миром?»

Литература

Аверьев В.В., 1964 , О соотношении между гидротермальной и магматической деятельностью.// В кн.: Проблемы вулканизма (Материалы ко Второму Всесоюзному вулканологическому совещанию). Петропавловск-Камчатский Аверьев В.В, А. Е. Святловский, 1961, Вулкано-тектонические структуры Южной Камчатки.// Известия АН СССР, сер. геол., № 6;

Белоусов В. И., Э. Эрлих, 2013

Тепло Земли; https://sites.google.com/site/vulkaniceskaageologia/home/teplo-zemli Гавронский А. А,. 1965, Подземное тепло Камчатки и Курил//, http://geoweb.ru/Mirrors/ivs/publications/podstepl.htm;

Дудченко В. М., 1999, Воспоминания разведчика геотерм. http://www.kscnet.ru/ivs/publication/dudchenko/index.html;

Илларионов А., 2010 Aillarionov.livej ournal .com,;

Коржинский Д. С., 1974, Взаимодействие магм с трансмагматическими флюидами.// Записки Всес Минералогического общества, ч. 103, вып. 2, стр. 173-178;

Пийп Б. И., 1937, Термальные ключи Камчатки Издательство АН СССР, Москва-Ленинград;

Радомакин, И., 2006//, Человека помнят по делам. Газета Вести 12.12.2006 http://www.geoenergy.ru/22php;

Рен - Википедия ru/wikipedia.org/wiki/Ренн

Федоров Д., «Строительный рынок», № 5, авг. 2000 (Информационно - аналитическое приложение к «Строительной газете»). http: //www. cttc. ru/articles.html ?all=33;

Эрлих Эдвард, 2014, Месторождения и История https://sites.google.com/site/vulkaniceskaageologia/home/mestorozdenia-i-istoria;

Использованы материалы: предоставлена автором