Наименование научно-технической программы: Тепло-энергетический, минерально-сырьевой и лечебно-оздоровительный потенциал термоминеральных и промышленных подземных вод Казахстана. Оценка состояния и тенденций изменения гидрогеохимических показателей подземных вод под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок.
Исполнитель программы: ТОО «Институт гидрогеологии и геоэкологии имени У.М.Ахмедсафина»
Цель программы — научное обоснование комплексного освоения тепло-энергетического, минерально-сырьевого и лечебно-оздоровительного потенциала термоминеральных и промышленных подземных вод Казахстана, оценка динамики и тенденций изменений химических показателей подземных вод различного целевого назначения под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок.
Задачи программы:
1)Разработка и создание цифрового ГИС Атласа карт термоминеральных и промышленных подземных вод Казахстана как основы для обоснования комплекса мероприятий по освоению их тепло-энергетического, минерально-сырьевого и лечебно-оздоровительного потенциала.
2)Научное обоснование и разработка сценариев использования гидрогеотермальных ресурсов осадочных бассейнов Казахстана в качестве альтернативного источника энергии.
3)Научное обоснование и разработка сценариев освоения пластовых рассолов в комплексе с извлечением углеводородного сырья в качестве гидроминерального сырья для создания новых инновационных химических производств.
4)Научное обоснование и разработка сценариев освоения лечебно-оздоровительного потенциала подземных вод Казахстана в качестве ресурсной базы для расширения санаторно-курортной сети и ассортимента питьевых минеральных вод.
5)Региональные гидрогеохимические исследования для выявления, оценки динамики и тенденций изменений химических показателей подземных вод различного целевого назначения под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок.
Актуальность: Геотермальные ресурсы разведаны в 80 странах мира и в 60 из них активно используются. В целом, мировой технический потенциал геотермальной энергии оценивается в 61,4 ЕДж/год при прямом использовании и в 657 ЕДж/год для производства электроэнергии, что соответствуют эквивалентной мощности 5000 ГВт (по теплу) и 1200 ГВт (по электроэнергии). Наибольший прогресс в этой области достигнут в США, на Филиппинах, в Мексике, Индонезии, Италии, Японии, Новой Зеландии, Исландии. Эти страны производят 77% всего геотермального электричества в мире. В России за три года мощности ГеоЭС увеличились в 6 раз и достигли 73 МВт. В Польше насчитывается уже четыре геотермальные станции. В Китае геотермальная энергетика проходит стадию второго рождения. За три года объём выработки геотермальной энергии вырос с 28 до 100 МВт .
В Казахстане, начиная с 60-х годов прошлого столетия пробурено несколько сотен поисково-разведочных скважин, вскрывших термальные воды с кондиционными характеристиками по дебитам, температуре и минерализации, газовому и химическому составу, и выявлена перспективность использования геотермального энергетического потенциала. Естественные запасы гидрогеотермальных ресурсов Казахстана с температурой от 40°С до более 100°С оцениваются в 10275 млрд. м3 по воде и в 680 млрд.Гкал по теплу, что эквивалентно 97 млрд.ТУТ (тонна условного топлива) или 2,8 млрд.ТДж, то есть сопоставимо с ресурсами традиционных топливных источников тепла. Наиболее перспективными являются воды среднего теплового потенциала (75-100°С) и перегретые воды (более 100°С), которые распространены в Прикаспийском, Мангышлак-Устюртском, Сырдарьинском и Илийском артезианских бассейнах на глубинах 2000-4000 м. В настоящее время геотермальные воды как теплоноситель используются в Казахстане в весьма незначительных объемах, но имеется весомый потенциал.
Гидрогеоминеральные ресурсы — промышленные подземные воды, которые представляют собой природные рассолы, содержащие отдельные компоненты или их соединения в количествах, обеспечивающих по технико-экономическим показателям их рентабельную добычу и переработку. Целесообразность и экономическая эффективность переработки гидрогеоминерального сырья подтверждается длительной добычей во многих странах лития, йода, брома, калия. По экспертным оценкам, в настоящее время в природных водах сосредоточено 55% мировых запасов лития, 40% — рубидия, 35% — цезия. Основной объем производства и потребления стратегически важного лития приходится на США. Давно используется рапа оз. Сирлс Лейк (штат Калифорния), в которой хлорид лития находится совместно с солями натрия, калия и бора. В результате переработки рапы литий извлекается попутно с добычей поташа, буры и других солей. Существует особый спрос на литиевую продукцию из рассолов.
На территории Казахстана выделены перспективные территорий, приуроченные к осадочным бассейнам Западного и Южного Казахстана, в разрезе которых выявлены пластовые рассолы, которые являются перспективной сырьевой базой для широкомасштабного получения соединений лития, иода, брома, магния, кальция, а также других продуктов и соединений.
Промышленное освоение уникальных пластовых рассолов целесообразно осуществлять в комплексе с освоением ресурсов углеводородного сырья. Как правило, природные рассолы сопутствуют месторождениям нефти и газа и их освоение заметно повышает эффективность инвестиций, вложенных в освоение нефтегазоносных районов. При этом, добыча рассолов не требует проведения дорогостоящих и опасных горных работ, а переработка значительно менее энергоемка. В последние годы, проведен ряд работ по адаптации наиболее прогрессивных технологий, применяемых при переработке гидроминерального сырья, к пластовым водам нефтяных месторождений. Дальнейшие исследования должны быть направлены на геолого-экономическую оценку конкретных площадей и участков для реализации опытно-промышленной технологии извлечения полезных компонентов и соединений из пластовых рассолов месторождений углеводородного сырья. Наибольший практический интерес представляет организация добычи таких компонентов как литий, стронций, иод и бром.
Ресурсный потенциал лечебно-минеральных вод республики оцениваются выявленными 256 перспективными проявлениями минеральных вод шести бальнеологических групп и 70 месторождений, на базе которых возможны организация розлива минеральных вод и расширение санаторно-курортной и реабилитационной базы.
В последние годы интенсивное хозяйственное освоение недр республики зачастую приводит к изменениям количественных и качественных показателей подземных вод, которые по своей значимости становятся соизмеримыми с естественными, что приводит к формированию природно-техногенных гидрогеологических систем, для которых характерна значительная динамика гидрогеодинамических и гидрогеохимических параметров, проявление процессов истощения и загрязнения при эксплуатации подземных вод. Отмечаются изменения водохозяйственной и геоэкологической обстановки на неосвоенных, но чаще на частично освоенных месторождениях. Площади отдельных месторождений застроены. В связи с этим часть включенных в государственный учет месторождений не соответствуют современным санитарным требованиям. Выявление и оценка тенденций изменений химических показателей подземных вод под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок представляются актуальными необходимо для повышения устойчивости водообеспечения населения и экономики страны.
ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА МЭГПР РК «ТЕПЛО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ, МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ И ЛЕЧЕБНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ТЕРМОМИНЕРАЛЬНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КАЗАХСТАНА. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИЙ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ И АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК»
Основные результатыза 2021 г.
Разработана геоинформационно-аналитическая подсистема термоминеральных и промышленных подземных вод Западного Казахстана. Выполнена оценка тепло-энергетического, минерально-сырьевого и лечебно-оздоровительного потенциала подземных вод Западного Казахстана, состояния и тенденций изменения гидрогеохимических показателей подземных вод Западного Казахстана под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок, и рекомендации по снижению негативных последствий.
Перечень опубликованных работ
1.Раздел в монографии:
Декарбонизация добывающих отраслей экономики Республики Казахстан: Потенциал и перспективы развития гидрогеотермальной энергетики Казахстана (Абсаметов М.К., Кан С.М., Муртазин Е.Ж. /под ред. акад. НАН РК С.Ж.Даукей.-Нур-Султан: Bi-ПРИНТ.-2021.-С.137-155
2.Кан С.М., Итемен Н.М., Тлеуова Ж.Т. Потенциал и перспективы развития гидрогеотермальной энергетики природно-хозяйственных систем Казахстана//Управление водными ресурсами в условиях глобализации: Тр.Междунар.научн.-практ.Конф/ Алматы (11-12 марта 2021).- Алматы.- 2021.-С. 129-135.
3.V.Rakhimova, T.Rakhimov, Eu.Sotnikov, O.Miroshnichenko, E.Murtazin, D.Muratkhan. MathematicalModelOftheBalkhashLakeCoastalZone//48 IAH Congress, InspiringGroundwater, BrusselsBelgium, BookofAbstracts, 2021, Р.156.
************************************************************************************************************************************************************************************
BR10262555 «Тепло-энергетический, минерально-сырьевой и лечебно-оздоровительный потенциал термоминеральных и промышленных подземных вод Казахстана. Оценка состояния и тенденций изменения гидрогеохимических показателей подземных вод под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок»
Основные результаты за 2022 год
Разработана и создана геоинформационно-аналитическая подсистема термоминеральных и промышленных подземных вод Южного и Восточного Казахстана, которая является составной частью системы ресурсов подземных вод Республики Казахстан.
При разработке и создании подсистемы для оценки современного состояния подземных вод в апреле-сентябре 2022 г. были организованы и проведены пятью полевыми отрядами в пределах Алматинской, Кызылординской, Жамбылской, Туркестанской и Восточно-Казахстанской областях региональные экспедиционные исследования с отбором проб подземных вод для лабораторных анализов. Общая протяженность маршрутных обследований до 40 000 км, обследовано 135 водопунктов (скважины и родники) и отобрано 129 проб воды на химические и 32 пробы на изотопные анализы. Дополнительно изучены поверхностные воды, рапа, донные и солевые отложения 20 соленосных озер.
Разработаны компьютерные макеты карт «Промышленные воды Южного и Восточного Казахстана», «Минеральные и термоминеральные воды Южного и Восточного Казахстана» и «Термальные (теплоэнергетические) воды Южного и Восточного Казахстана». Карты построены в полигонах и представлены в виде shape-файлов. База семантических данных пополняется табличными сведениями.
Выполнены сбор, обобщение и анализ мирового опыта использования и разработки сценариев освоения термальных, промышленных и минеральных вод, в том числе по: потенциалу геотермальных источников энергии по континентам; прямому использованию геотермальной энергии (МВт, ТДж/год, ГВт.ч/год) по странам мира; установленной тепловой мощности (МВт, ТДж/год) по различным категориям использования (тепловые насосы, отопление, теплицы, сушка сельхозкультур, промышленность и пр.); реализованным промышленным проектам и методам извлечения химических элементов (Zn, Li, Mn, Pb, Ag, Fe, Cu, S, Br, SiO2 и др.) из природных рассолов с применением лабораторных и пилотных установок; использованию в лечебных целях минеральных вод различного бальнеологического типа. Изучено 59 опубликованных информационных источников.
Проведена оценка теплоэнергетического, минерально-сырьевого и лечебно-оздоровительного потенциала подземных вод Южного и Восточного Казахстана. Теплоэнергетический потенциал геотермальных вод термоводоносных комплексов межгорных и платформенных артезианских бассейнов оценен в 217,2 млн. ТДж; 60,35 млрд. МВт; 7,4 млрд. ТУТ, при этом преобладает потенциал платформенных бассейнов — 74,7%. По расчетным температурным зонам теплоэнергетический потенциал распределяется следующим образом: 40–75°С – 71,8%; 75–100°С – 18,8%; >100°С – 9,4%. Оценен годовой теплоэнергетический потенциал разведанных месторождений Южного Казахстана, который составляет 3370,6 ТДж; 936,56 тыс. МВт и 114,76 тыс. ТУТ, при этом доля 3-х месторождений теплоэнергетических вод (Жаркунак, Шаульдер и Арысь) — 85,9%.
Минерально-сырьевой потенциал промышленных вод оценен для перспективных площадей платформенных бассейнов Южного Казахстана. Естественный минерально-сырьевой потенциал ценных компонентов в промышленных водах Шу-Сарысуйского бассейна составляет (тыс. т): литий — 120,8; стронций — 2805,8; иод — 18,5; бром — 2987,9 и бор — 33,8; прогнозный годовой минерально-сырьевой потенциал (тыс. т): литий — 2,2; стронций — 51,2; иод — 0,3; бром — 54,5 и бор — 0,6. Естественный минерально-сырьевой потенциал промышленных вод в пределах структур Южно-Торгайского бассейна составляет (тыс. т): стронций — 556,5 и бром — 156,2; прогнозный годовой минерально-сырьевой потенциал (тыс. т): стронций — 10,2 и бром — 2,8.
На территории исследований разведаны одно-, би- и поликомпонентные лечебно-минеральные воды 9 групп и 20 типов. Суммарные эксплуатационные запасы утверждены в количестве 28,74 тыс. м3/сут, из которых 96,2% запасов и 35 месторождений разведаны в Южном Казахстане. Особый интерес представляют лечебно-минеральные воды с минерализацией до 10,0 г/л, которые пригодны для внутреннего (питьевого) потребления. Они выявлены на 24 месторождения с эксплуатационными запасами 22,94 тыс. м3/сут (79,8% от суммарного количества). Ресурсная база лечебно-минеральных вод Южного и Восточного Казахстана позволяет увеличить ассортимент и организовать промышленный розлив столовых, лечебно-столовых и лечебных вод 12 типов. По материалам ранее проведенных работ и реализованных в 2022 г. экспедиционных исследований выявлено 177 проявления лечебно-минеральных вод 5 бальнеологических групп.
Выполнен сбор, обобщение и анализ опубликованных, архивных и фондовых материалов и результатов ранее выполненных гидрогеохимических исследований основных типов разведанных месторождений подземных вод административных областей Южного и Восточного Казахстана на базе данных Комитета геологии МЭГПР РК(135 отчетов) и лабораторных исследований, проведенных в лаборатории химико-аналитических исследований Института гидрогеологии и геоэкологии им. У.М.Ахмедсафина за 2022 год. Анализ изученных материалов позволил систематизировать данные и распределить информацию.
Проведены разработка и наполнение геоинформационной базы данных качественных показателей подземных вод основных типов разведанных месторождений подземных вод административных областей Южного и Восточного Казахстана. При обработке результатов химических анализов использован программный комплекс Aquachem 11. Геоинформационная база данных пополнена информацией о качественных показателях месторождений подземных вод по данным полевых исследований 2022 г. Было обследовано 164 водозабора с отбором проб на химические анализы. Дополнительно был проведен изотопный анализ проб подземных вод. По результатам химико-аналитических исследований составлены сводные таблицы параметров для разработки специализированных картографических материалов и геоинформационной базы данных качественных показателей подземных вод.
Разработаны и составлены картографические материалы по состоянию качественных показателей подземных вод основных типов разведанных месторождений административных областей Южного и Восточного Казахстана.
Выявлены и оценены динамика и тенденции изменений химических показателей подземных вод различного целевого назначения основных разведанных типов месторождений Южного и Восточного Казахстана под влиянием природно-климатических изменений и антропогенных нагрузок. Выявление изменений за счет влияния природно-климатических факторов проведено путем построения линейных трендов, которые указывают на направленность и возможный порядок величины изменения ресурсов подземных вод. Планируемые сценарии изменения климата при любых оценках не приведут к сколько-нибудь значимым изменениям расчетных величин эксплуатационных ресурсов подземных вод. К параметрам оценки состояния разведанных месторождений подземных вод и тенденций их изменения путем анализа ряда последовательных наблюдений за изучаемыми показателями, отнесены: дебиты скважин и водозаборов; уровни подземных вод; показатели химического состава и физических свойств подземных вод. Результаты гидрогеохимических исследований свидетельствуют о наличии и распространении различных по степени минерализации и пестроте состава подземных вод, от пресных до слабосолоноватых с минерализацией до 3,2 г/л, преимущественно гидрокарбонатных, кальциевых и натриевых, реже гидрокарбонатно-сульфатных, сульфатно-хлоридных кальциевых и натриевых. Дополнительных антропогенных загрязнений непосредственно на эксплуатационных скважинах месторождений подземных вод не выявлено. Отмечено повышенное фоновое содержание фтора.
В 2022 году опубликованы :
- Раздел в монографии: М.Ж.Бурлибаев, Д.М.Бурлибаева, Н.П.Огарь, Е.Ж.Муртазин, С.К.Алимкулов, М.А.Аскарова, А.А.Турсунова и др. Экологические проблемы дельты реки Иле и пути их решения. Раздел 7.Определение динамики уровней подземных вод водоносных горизонтов в дельте р.Иле по сезонам года, амплитудных колебаний, среднегодовых, минимальных и максимальных значений//«Каганат», Алматы, 2022, с.266-310.
- Н.М.Итемен, Е.Ж.Муртазин, М.К.Абсаметов. Извлечение лития из пластовых рассолов нефтегазовых месторождений Южного Мангышлака//Горный журнал Казахстана, 2022, № 8, стр 9-14. (издание КОКСОН)
- В.А.Смоляр, Е.Ж.Муртазин, О.Л.Мирошниченко, Л.Ю.Трушель. Формирование геоинформационной системы термоминеральных и промышленных подземных вод Западного Казахстана// Горный журнал Казахстана, 2022, № 8, стр 17-23.
- Д.Б.Ченсизбаев, Д.К.Аденова. Гидрогеологические особенности Шу-Сарасуйской провинции// Горный журнал Казахстана, 2022, № 8, стр 25-30.
- Ж.А.Онласынов, Ж.Ерикулы, М.М.Муратова, М.Ж.Акынбаева. Динамика спектральных индексов данных дистанционного зондирования на примере орошаемых массивов
- Восточного Казахстана//3i-Intellect, idea, innovation — интеллект, идея, инновация, №3, 2022, стр.134-141.