Termálvíz visszasajtolás megvalósításának lehetőségei Szentes térségében

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Környezetgazdálkodási Intézet Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék

Termálvíz visszasajtolás megvalósításának lehetőségei Szentes térségében Diplomamunka

Készítette: Csiszár Endre Hidrogeológus mérnöki mesterképzési szakos hallgató

Tanszéki konzulens: Dr. Kovács Balázs, intézetigazgató, egyetemi docens

Ipari konzulensek: Bálint András, PhD. hallgató Dr. Szanyi János, címzetes egyetemi docens Olasz József, hidrogeológus mérnök

Miskolc, 2013. május 8.

Eredetiségi nyilatkozat Alulírott Csiszár Endre, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem. Miskolc, 2013. május 8.

................................................... a hallgató aláírása

2

Tartalomjegyzék 1. Bevezető gondolatok, témamegjelölés .............................................................................. 4 2. A geotermikus energiatermeléssel és -hasznosítással kapcsolatos ismeretek összefoglaló értékelése .......................................................................................................... 6 2.1. Alapfogalmak .......................................................................................................... 6 2.2. A geotermikus rendszerek típusai és csoportosítási lehetőségei .......................... 12 2.3. A visszasajtolással kapcsolatos ismeretek összefoglalása .................................... 17 2.3.1. 2.3.2.

A visszasajtolás technikai megvalósításának módja és problémái ........................... 20 A visszasajtoló kutak kialakításának feltételei ......................................................... 28

2.4. A hévíztermeléssel és -visszasajtolással kapcsolatos jogi környezet bemutatása 38 2.5. Magyarország geotermikus adottságai .................................................................. 40 3. Szentes város hévízgazdálkodása ................................................................................ 51 3.1. Szentes város elhelyezkedése, fekvése ................................................................. 51 3.2. A vizsgált terület geológiai felépítése ................................................................... 51 3.3. A vizsgált terület hidrogeológiai jellemzői ........................................................... 53 3.4. A Szentes és környéki termálvíz-kitermelés rövid története ................................ 56 3.5. A szentesi hévíztermelés okozta problémák bemutatása ...................................... 58 3.5.1. 3.5.2. 3.5.3.

3.6.

A visszasajtolás lehetőségének vizsgálata ............................................................ 65

3.6.1. 3.6.2. 3.6.3. 3.6.4.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

A vízszintváltozások bemutatása.............................................................................. 58 A fáradt hévizek elhelyezésének ökológiai hatása ................................................... 60 Megoldási lehetőségek értékelése ............................................................................ 62 A termelőkutak depressziós hatásának számítása .................................................... 71 A visszasajtoló kutak helyének kijelölése ................................................................ 73 A visszasajtoló kút optimális szerkezetének meghatározása, kútterv készítése ....... 75 A termelő és visszasajtoló kutak szerkezeti különbségeinek elemzése .................... 80

Összefoglalás ............................................................................................................... 82 Summary...................................................................................................................... 83 Köszönetnyilvánítás .................................................................................................... 84 Irodalomjegyzék .......................................................................................................... 85 Ábrajegyzék ................................................................................................................. 88 Mellékletjegyzék ......................................................................................................... 89 Mellékletek .................................................................................................................. 91

3

1. Bevezető gondolatok, témamegjelölés Napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek a megújuló energiaforrások hasznosításának előtérbe helyezésére, mégpedig azért, mert fosszilis energiahordozókészleteink (pl. kőolaj, földgáz, kőszenek) a nagymértékű kitermelés (bányászat) és felhasználás következtében egyre inkább kimerülőben vannak, továbbá használatuk jelentősen terheli a környezeti elemeket, főként a légkört (pl. CO-, CO2-kibocsátás; korom-, pernye-emisszió). A megújuló energiaforrások közé soroljuk a földi hőáram által felfűtött jó hővezető képességű kőzetek segítségével közvetített geotermikus energiát is, melyet hazánkban jellemzően termálvíz formájában, kutakon keresztül hoznak a felszínre és ezután különböző formában hasznosítják a víz, mint hordozó közeg által biztosított hőenergiát. Fontos kérdés azonban az is, hogy ha olyan nagymérvű a hévízhasznosítás, ennek következtében a kutakon kitermelt vízmennyiség is, hogy az a természetes utánpótlódást meghaladja, akkor beszélhetünk-e valóban megújuló energiaforrásról a geotermikus energiafelhasználás esetében? Ilyen szemszögből nézve a geotermikus energiaforrások csak részben megújulóknak tekinthetők. Ennek ellenére hogyan tudjuk mégis biztosítani azt a mennyiségű hőenergia hányadot, amely mindennapi életünkhöz elengedhetetlen geotermikus energiaforrásból, úgy, hogy mindezzel a természetes utánpótlódást, azaz a fenntarthatóságot biztosítsuk? Ennek egyik megoldása lehet a visszasajtolás (reinjection), mellyel a zárt rendszerben mozgó, energetikai célra hasznosított, hőenergiájuk meghatározott részét leadó hévizek többnyire abba a vízadóba kerülnek vissza, melyből kitermelték őket, illetve amely esetén a legnagyobb a vízszint- és nyomásesés. A visszasajtolással szemben sokaknak (a szentesi hévízkutakat üzemeltetők jelentős részének) fenntartásaik vannak, hogy nem hatékony és nem érné meg nagy összegeket befektetni a visszasajtoló kutak létesítésébe. Ezek a feltevések persze mind megcáfolhatók, hosszú távon gondolkodva és a fenntartható hévízgazdálkodás elveit figyelembe véve. Továbbá, ha megfelelő számú és megbízhatóságú geológiai, geofizikai vizsgálatokkal lett megalapozva a hidrodinamikai és hőtranszport modellezés segítségével történő kúthelykijelölés, kúttervezés. A közeljövő megoldandó feladata a Szentes és térségében jellemző nagyfokú, természetes utánpótlódást (hosszú idők óta) meghaladó hévíztermelés ellensúlyozása, melynek, az eddigi vizsgálatok szerint, a visszasajtoló kutak mielőbbi kialakítása jelentené a megoldását. Mint tudjuk, természetesen a visszasajtoló kutak

4

megvalósítása sem csak előnyökkel jár, lehetnek kisebb-nagyobb problémák a megvalósítás során, ilyenek pl. a drága kivitelezés, nem biztos, hogy olyan hatásfokkal működik a kút, mint ahogyan azt vártuk volna, több energiát igényel a működtetése a kitermelt, hasznosítható energiánál. Mindezen problémák figyelembevétele mellett is látnunk kell, hogy olyan nagymérvű hévíztermelés esetében, mint amilyen a szentesi és a környékbeli kutakon tapasztalható, a kitermelt vizek visszasajtolása a lehető legjobb megoldás

annak

érdekében,

hogy

a

vízkészletek

fenntartható

hasznosítása

megvalósulhasson. A rendkívül nagymértékű vízszint- és nyomásesések miatt a visszasajtoló kútrendszer kialakítása az idő előrehaladtával egyre inkább sürgetővé vált, napjainkra, egyes vélemények szerint, szinte már el is késtek a visszasajtoló kutak létesítésével. Annyiban igazuk van a vízhasználóknak, hogy rövidtávon jelentős kiadást jelentene egy-egy termálkút üzemeltetőnek (főleg ha egy céghez több kút is tartozik) a visszasajtoló kutak kialakítása, de hosszú távon gondolkodva ez jelentené a végleges megoldást a problémára és a fenntartható, utánpótlódással egyensúlyban lévő vízkitermelésnek is ez lenne a módja. A felmerülő költségek enyhítésére pályázati pénzekből jelentős hozzájárulásokat lehetne nyerni, így az önrész csak egy „kis hányad” lenne. Továbbá, ha egy energetikai célra hasznosított kút vizét visszasajtolják, akkor a különféle járadékoktól, büntetésektől is mentesülnek a kútüzemeltetők (ilyen például a vízkészlet használati járulék, a bányajáradék és a szennyvízbírság). Ugyanis jelenleg az elhasznált termálvizek zöme apróbb erekbe, csatornákba kerül bevezetésre, majd pedig a Kurca-főcsatornába. Van olyan hévízkút is, mely esetében közvetlenül a Kurca-főcsatornába vezetik az elhasznált vizet. A felszíni befogadók szempontjából ezek az elfolyó melegvizek potenciálisan jelentős hő- (jellemzően T ≥ 30 oC) és sószennyezést (magas Na+-tartalom) jelentenek, továbbá egyéb, felszíni vizek kémiai összetételétől idegen, mélységi hévizes vízadókra jellemző, geológiai eredetű szennyező anyagok (pl. fenol, metán) forrásai lehetnek. Diplomamunkámban

10

db

Szentes

városi

hévízkúthoz

hidrodinamikai

modellezéssel határozom meg a visszasajtoló kutak számát és optimális elhelyezését, valamint, hogy melyik termálvízadó rétegbe érdemes a vizet visszasajtolni. A visszasajtolni kívánt vízmennyiséget a termelő kutakon keresztül évente kivett vízmennyiségek figyelembevételével határozom meg permanens (időben állandó) modell segítségével. Továbbá bemutatom a visszasajtoló kutak kialakításának folyamatát, működését egy középmélységű visszasajtoló kút általam elkészített csövezési vázlatának segítségével. 5

A geotermikus energiatermeléssel és -hasznosítással kapcsolatos ismeretek összefoglaló értékelése

2.

Az alábbiakban bemutatom a geotermikus energiatermeléssel- és hasznosítással kapcsolatos alapfogalmakat; illetve, hogy milyen szempontok alapján csoportosíthatóak a geotermikus rendszerek, illetve a visszasajtoló kutak kialakításával és üzemeltetésével kapcsolatos tudnivalókat, a termálvíz kitermelés és visszasajtolás jogszabályi környezetét, majd pedig Magyarország geotermikus adottságait ismertetem.

2.1. Alapfogalmak A geotermikus energia a Föld belsejében zajló radioaktív bomlási folyamatok által felszabadított hőenergia. Keletkezésében a gravitációs hatások, a kémiai folyamatok is szerepet töltenek be, csakúgy, mint a kristályosodás összetett folyamata és a kinetikai hatások. Ezek összessége mind-mind meghatározza a felszabaduló hőenergia mennyiségét és terjedési sebességét a környező közegben (Rezessy et al., 2005). A tárolt geotermikus energia nagysága (H0) [J] egy vízzel telített porózus homogén közeg „A” felületű [m2] és „Δz” [m] vastagságú térrészében az alábbi összefüggéssel írható le (Muffler és Cataldi, 1978): H0 = [(1-n)*ρm*cm+n*ρv*cv]*(Tt-T0)*A*Δz Ahol: - H0: a vizsgált közeg energiatartalma [J] - n: az effektív hézagtérfogat [-] - ρ: sűrűség [kg/m3] - c: fajlagos hőkapacitás [J/˚C] - Tt, T0: hőmérséklet a porózus kőzetben, illetve a felszínen [°C] - m, v: indexek a kőzetmátrix és a pórusfolyadék jelölésére - A: a kiválasztott térrész felülete [m2] - Δz: a kiválasztott térrész vastagsága [m]

6

A geotermikus rezervoár (tároló) az a földtani képződmény, mely a geotermikus energiát (földhőt) és a hordozó közeget valamilyen formában, halmazállapotban (víz, gőz) tárolni képes a geológiai adottságaiból kifolyólag. A geotermikus rezervoár belső energiáját termeljük ki, melynek felszínre hozatalában közvetítő közegként játszik szerepet a fluidum (Bobok és Tóth, 2005). A felszabaduló hő különböző módokon adódhat át a környező, eltérő hővezető képességű kőzetekre, az átadódás folyamatát hőterjedésnek nevezzük. A hőterjedés történhet: -

hővezetéssel (kondukció),

-

hőáramlással (konvekció),

-

illetve hősugárzással (radiáció).

Porózus közegben való vízáramlás szempontjából a kondukció és a konvekció bír gyakorlati jelentőséggel (Marton, 2009). Kondukció esetén a hőenergia terjedési közege lehet szilárd test, nyugalomban lévő folyadék vagy gáz. A hővezetés egyfajta energiacsere, mely a hőt vezető közeg szomszédos molekulái és elektronjai közt megy végbe. A hőáramlás mindig a magasabb hőmérsékletű hely felől történik az alacsonyabb hőmérsékletű irányába (Marton, 2009). Konvekció során a hőterjedés az áramló folyékony vagy gáz halmazállapotú közeg közötti hővezetés révén, valamint magának a közegnek az áramlása következtében jön létre. A közeg mozgása bekövetkezhet külső erő vagy a közeg belsejében létrejövő sűrűségkülönbség eredményeképpen. A sűrűségkülönbséget a hőmérsékletkülönbség eredményezi (Marton, 2009). Kétfajta konvekcióról beszélhetünk: Szabad

konvekcióról

abban

az

esetben

beszélhetünk,

ha

a

felhajtóerő

a

hőmérsékletkülönbség által előidézett sűrűségkülönbség eredményeképpen jön létre. A kényszerkonvekció pedig külső erő (pl. a gravitációs erő) hatására jön létre (Almási, 2000). A konvekciós és a kondukciós folyamatok lezajlása üledékes medencékben együttesen történik. A konvekció minden esetben együtt jár a kondukcióval, viszont fordítva nem igaz

7

az állítás, ugyanis konduktív hőátadási folyamat végbemehet a konvekciótól teljesen függetlenül is (Almási, 2000). Hősugárzás csak akkor következik be, ha a hőátvitel az egyik testről a másikra elektromágneses hullámok formájában történik. Egy felhevült test energiát bocsát ki magából (emisszió), mely sugárzás az elnyelődés (abszorpció) helyéig egyenes vonal mentén és fénysebességgel jut el. A hősugárzás nem igényel hőközvetítő közeget (Marton, 2009). A hővezetési tényező (λ) egy skalármennyiség, amely a testek (pl. kőzet, fluidum) hővezető képességét jellemzi. Megmutatja, hogy az izotermikus felületre merőleges 1 m vastagsággal bíró réteg egységnyi felületén, 1 K hőmérséklet-különbség hatására mekkora az időegység alatt átáramlott hőmennyiség értéke (Tari és Kun, 2010): λ = Q/(S*t*gradT) Ahol: - λ: a hővezetési tényező [W/(m*K)] - Q: hőmennyiség [W] - S: keresztmetszet [m2] - t: eltelt idő [s] - gradT: hőmérsékleti gradiens [oC/m] Porózus kőzetek (a vizsgált területen homokkő a vízadó összlet) hővezetési tényezője a szilárd kőzetváz (λs) és a pórust kitöltő folyadék (λw) hővezetési tényezőjéből tevődik össze. A hővezető képesség eredő értéke porozitás (n) függő (Tari és Kun, 2010): λ = (1 - n)* λs + n* λw Ahol: - λ: a hővezetési tényező [W/(m*K)] - λs: a szilárd kőzetváz (vízadó összlet) hővezetési tényezője [W/(m*K)] - λw: a pórusfolyadék (hévíz) hővezetési tényezője [W/(m*K)] - n: a vízadó összlet porozitása [-]

8

A hővezető képesség a porozitás növekedésével párhuzamosan csökken, mert a pórusfolyadékoknak kicsi a hővezető képességük. Kis porozitás-értékkel bíró kőzetek esetében a hővezető-képesség a szilárd fázis hővezető képességéhez közelít. Nagy porozitás-érték esetén a pórusokat kitöltő fluidum vezetőképessége lesz meghatározó. A porozitás értéke a mélységgel változik (általában csökken), tehát a hővezető-képesség is mélységfüggő lesz (rendszerint nőni fog a mélységgel egyenes arányban) (Almási, 2000): λ(z) = λm1-Ф(z) + λvФ(z) Ahol: - λ: a kőzetek hővezető képessége [W/(m*K)] - Ф(z): a porozitás a mélység függvényében [-] - m, v: a kőzetmátrix és a pórusfolyadék jelölésére szolgáló indexek Az üledékes kőzetek szemcsemérete befolyást gyakorol a kőzet hővezető képességére. Általánosságban elmondható, hogy a pelites üledékek hővezető képessége alacsony, a pszammitoké magasabb. Tehát a pelit/pszammit arány a hővezetőképesség mértékének szempontjából meghatározó jelentőséggel bír (Dövényi és Horváth, 1988). Tipikus hővezetési tényezők (Marton, 2009): - vízzel telített agyagok és iszapok esetében: λ = 0,84 W/(m*K) - vízzel telített homok és kavics vízadókban: λ = 1,68 W/(m*K) A hődiffuzivitási tényező (κ) megadja a hőmérséklet-kiegyenlítődés sebességét egyenlőtlen hőmérséklet-eloszlású test esetében (Tari és Kun, 2010): κ = λ/(c*ρ) Ahol: - κ: hődiffuzivitási tényező [m2/s] - λ: hővezetési tényező [W/(m*K)] - c: fajhő [J/(kg*K)] -ρ: sűrűség [kg/m3]

9

A hőáramsűrűséggel adható meg, hogy egységnyi idő alatt egységnyi felületen mekkora az átadódó hőmennyiség: q = -λ*gradT Ahol: - q: a hőáramsűrűség [W/m2] - λ: a kőzetek hővezető képessége [W/(m*K)] - gradT: a hőmérsékleti gradiens [oC/m] A negatív előjelből az következik, hogy az áramlás iránya a kisebb hőmérsékletű közeg felé mutat. Abban az esetben, ha a hűlés tisztán konduktív folyamat, akkor a hőáram egy adott rétegben állandó. Advekció esetén a hőáram csökkenő vagy növekedő tendenciát is mutathat, mely attól függ, hogy leáramlási vagy kiáramlási az a terület, amit éppen vizsgálatba vontunk (Almási, 2000). A hőáramsűrűség felszíni eloszlását meghatározza a tektonikai helyzet, a földkérget alkotó kőzetek hővezető képessége, a kéreg vastagsága és a regionális áramlási rendszerek. Értéke kontinenseken átlagosan 65 mW/m2 (Mádlné, 2008). A hőáramsűrűséghez fizikai jellemzőit tekintve hasonló mennyiség a földi hőáram (jele: γ; mértékegysége: [mW/m2]). Létrejöttének oka, hogy a Föld belseje felé haladva egyre növekszik a hőmérséklet, így az alacsonyabb hőmérsékletű felszín felé ezekből a nagymélységű, forró zónákból a belső hőenergia folyamatosan áramlik. A földkéreg hőmérséklete a mélységgel egyenes arányban nő a hővezetés törvényének megfelelően. Ahol ez a nagy hőmérsékletű, belső energiát hordozó közeg eléggé közel található a felszínhez ott alkalmas körülmények adódnak a geotermikus energia kitermelésére. A gazdaságosan kitermelhető geotermikus energia feltétele egy olyan hordozó közeg, melynek nagy a fajlagos energiatartalma, a felszínre hozatala könnyű, nagy mennyiségben rendelkezésre áll, olcsó, jól és könnyen kezelhető. Ezeknek a követelményeknek a víz felel meg leginkább, ezért a kitermelésre kerülő geotermikus energia legjellemzőbb hordozó közege a víz (Bobok és Tóth, 2005). A geotermikus gradiens (gg) megadja azt a hőmérséklet-változást, amely egységnyi mélységszakaszon következik be (Marton, 2009): gg = (Tz - 10)/z [oC/km] Ahol:

10

- gg: átlagos geotermikus gradiens [oC/km] - Tz: a z mélységben mért hőmérséklet [oC] - z: mélység [m]. Hazánkban a geotermikus gradiens átlagértéke 5 oC/100 m (=50 oC/km), amely a világátlag (3oC/100 m=30oC/km) 1,5-szerese (Marton, 2009). A geotermikus lépcső (reciprok geotermikus gradiens; gl) viszont azt mutatja meg, hogy egységnyi hőmérséklet-emelkedéshez mekkora mélységbeli távolság szükséges (Marton, 2009): gl = h/(Ttalp - Tközép) [m/oC]. Ahol: - gl: geotermikus lépcső (reciprok geotermikus gradiens) [m/oC] - h: a fúrás mélysége [m] - Ttalp: talphőmérséklet [oC] - Tközép: felszíni évi középhőmérséklet [oC]. A hévizek entalpiája összetett mennyiség, egy termodinamikai állapotfüggvény, mely a kitermelt vízből hasznosításra kinyerhető hőmennyiség mellett a termálvíz (esetlegesen vízgőz) munkavégző képességét is megadja, mely a felszín alatti közeg (víz/vízgőz) nyomásából ered (Rezessy et al., 2005): Hent = U + p*V Ahol: - Hent: a termálvíz entalpiája [J] - U: a rendszer belső energiája [J] - p: a felszín alatti közeg (víz/vízgőz) nyomása [kPa] - V: a felszín alatti közeg (víz/vízgőz) térfogata [m3] A geotermikus mező geográfiai fogalom, mely annak a területnek a felszíni vetülete, ahol a felszín alatt, a mélyben (gazdaságosan) kitermelhető mennyiségben és minőségben

11

geotermikus energiakészletek találhatóak (Bobok és Tóth, 2005). Az ilyen területeket más elnevezéssel „vak” geotermikus mezőnek hívjuk (Mádlné, 2006). Az izoterma az azonos hőmérsékletű pontokat összekötő vonal, melyek sohasem metszik egymást, mert a tér egy azonos pontjában nem lehet egyszerre jelen két különböző hőmérséklet (Szanyi, 2009).

2.2. A geotermikus rendszerek típusai és csoportosítási lehetőségei Egy geotermikus rendszer részei: -

a hőforrás (a Föld belsejében zajló radioaktív bomlási folyamatok eredményeként jön létre)

-

a tároló/rezervoár (valamilyen anyagú kőzet)

-

a geotermikus energiát közvetítő/szállító, víz/gőz halmazállapotú fluidum

(Mádlné, 2006). A geotermikus rezervoárok kialakulásukat, kialakításukat tekintve két csoportba sorolhatók: -

Természetes tárolók esetében nagy hőmérsékletű (jó hővezető- és hőátadóképességű),

megfelelő

nagyságú

kiterjedésű,

effektív

porozitású

és

áteresztőképességű (permeabilitású) kőzetek (pl. üledékes kőzetek: homokkő, mészkő, dolomit, stb.) a jellemzőek. A nagy fajlagos energiatartalmú természetes rezervoárok porozitása rendszerint töredezett, hasadozott kőzettesttel hozható összefüggésbe. Ebben alakul ki a tároló fűtését szolgáló termokonvekció abban az esetben, ha a rezervoár megfelelően nagy függőleges kiterjedéssel bír (Bobok és Tóth, 2005). -

Mesterséges geotermikus tárolóról abban az esetben beszélünk, ha valamilyen forró, de igen csekély vízáteresztő-képességű, száraz kőzetben (hot, dry rock; pl. vulkanikus kőzetek: gránit, stb.) mesterségesen (nagy nyomással és erőhatással történő repesztéssel) repedésrendszert hozunk létre, melyen keresztül vizet juttatunk le a mélybe nyomószivattyúkkal, ahol a lejuttatott víz felveszi a kőzet hőenergiáját, amelyet felszínre hoz szivattyúzás segítségével. A felszínre került víz hőcserélőkön keresztül leadja a hőenergiát a fűtőrendszernek, majd újra a mélybe kerül. A víz kering a rendszerben, körfolyamatról van szó (Bobok és Tóth, 2005).

12

Nyomás tekintetében túlnyomásos tárolókat is értelmezünk. Nagy nyomáson a víz forráspontja magasabb lesz, ami azt jelenti, hogy a víz/gőz halmazállapot-változás T > 100 o

C-on következik be. A geotermikus tároló hőmérséklete alapján kis (alacsony), közepes és nagy entalpiájú

geotermikus rezervoárokat különíthetünk el. Ebben az esetben az entalpia nem a tároló belső energiatartalmát, hanem a hőmérsékletét adja meg. Az alábbi táblázat (1. ábra) alapján látható, hogy szerzőnként más és más az egyes készlettípusok hőmérsékleti határa, tehát nincs egyezményes hőmérsékleti lehatárolás (Mádlné, 2006). Geotermikus készlettípus

Muffler és Cataldi (1978)

Kis hőmérsékletű T < 90 o C (entalpiájú) Közepes hőmérsékletű 90 o C < T < 150 o C (entalpiájú) Nagy hőmérsékletű T > 150 o C (entalpiájú)

Hochstein (1990)

Benderitter és Cormy (1990)

T < 125 o C

T < 100 o C

125 o C < T < 225 o C 100 o C < T < 200 o C

T > 225 o C

T > 200 o C

Axelsson és Nicholson Gunnlaugsson (1993) (2000) T ≤ 150 o C

T ≤ 190 o C

-

-

T > 150 o C

T > 190 o C

1. ábra: A geotermikus készletek csoportosítása a tárolókőzet hőmérséklete alapján (Mádlné, 2006) Ezek egyaránt lehetnek természetes (hasadékos, repedezett és porózus hévízadók) és mesterséges (mechanikus úton létrehozott repedésrendszer alacsony porozitással, de jó hővezető-képességgel bíró kőzetekben, ahová a repedéseken vizet juttatnak le, mely a megfelelő hosszúságú érintkezési idő és nagyságú érintkezési felület biztosítása esetén felveszi, és a felszínre hozza a tároló hőenergiáját) rezervoárok. A kis (alacsony) entalpiájú rendszerek elsősorban balneológiai (fürdési, gyógyászati és rekreációs) hasznosításra kerülnek, de energetikai (légtérfűtési, melegvízellátási) célra is felhasználhatók. Például a földhőszivattyú az alacsony hőmérsékletű (T~15-20 oC is lehet) földtani közeg hőenergiáját is képes hasznosítani. Ebben az esetben alacsony forráspontú közvetítő közeg (pl. freon, nitrogén) kering egy zárt rendszerben, ezáltal hozza felszínre a hőenergiát, mely egy hőcserélőn keresztül átadódik a hőközpontba/fűtőrendszerbe, és így megoldható pl. családi házak, kisebb lakótelepek fűtése, melegvíz-ellátása. Leginkább Kínában, Franciaországban (pl. Párizs elővárosában,

13

Creilben) és hazánkban jellemzőek ezek a hőmérséklet-tartományok és hasznosítási módok (Bobok és Tóth, 2005). A közepes entalpiájú rendszerek már alkalmasak arra, hogy hőenergiájukat hőcserélőn keresztül átadva mezőgazdasági létesítmények (pl. üvegházak, fóliasátrak) és lakások, lakótelepek fűtését, melegvíz-ellátását lehetővé tegyék. Természetesen a kinyerhető hőenergia függ a hőt felszínre hozó közeg (víz) hozamától, nyomásától, gáztartalmától, kémiai összetételétől, illetve a rétegnyomástól és a transzmisszivitástól. A nagy entalpiájú rendszerekre már villamosenergia-termelő erőművek is telepíthetőek. Ilyen, nagy entalpiájú geotermikus rendszerekre telepíthető technológia pl. az EGS, kőzetrepesztéses eljárás: Nagy szilárdságú, jó hővezető- és tárolóképességű, de alacsony effektív porozitású felfűtött kőzetben (pl. gránit) mesterséges módon repedésrendszert hoznak létre, melyeken keresztül vizet juttatnak/sajtolnak le a felszín alá, amelyet a felfűtött kőzet átmelegít (megfelelő hosszúságú érintkezési idő és nagyságú érintkezési felület biztosítása esetén), majd pedig ezt az átmelegített fluidumot hozzák a felszínre. A hőközvetítő közeg (víz) felszín alá juttatását (lesajtolását a mélybe) és felszínre hozatalát, a nagymértékű kőzetsúrlódás miatt, nyomó és emelő szivattyúkkal végzik. Ez egy körfolyamat, ahol a forró kőzet által felmelegítetett víz a felszínre kerül, majd pedig hőenergiáját hőcserélőkön keresztül alacsony forráspontú anyagnak (pl. nitrogén CFC, stb.) átadva geotermikus erőművek turbináit hajtja meg, így a forgó mozgás eredményeként elektromos áram termelhető (Mádlné, 2006). A természetes, nagy entalpiájú tárolóból felszínre hozott fluidum lehet nedves/száraz gőz is (pl. ha túlnyomásos, rendkívül magas hőmérsékletű tárolót ütünk meg egy fúrás során), amely csak a nedvességtartalma eltávolítása után alkalmas egy erőmű turbináinak meghajtására (Bobok és Tóth, 2005). Ha száraz gőz (T > 250 oC) jön a felszínre, akkor ez közvetlenül a turbinákra vezethető, így olcsó energiaforrást jelent. Példák szuper-forró száraz gőzzel működő erőművekre: Lardarello és Monte Amiata Olaszországban, Geysers Californiában

(USA)

és

Matsukawa

Japánban.

Gazdaságosságukat

tekintve

kedvezőtlenebb, de energiatermelés szempontjából még hatékonyak a nedves gőzt (forró víz és gőz keveréke) szolgáltató geotermikus rezervoárok. Itt a plusz költséget az jelenti, hogy a gőztől a vizet el kell választani, mielőtt a gőz a turbinákra bevezetésre kerül. A leválasztott forró víz magas oldott só koncentrációja miatt korróziós és inkrusztációs (kérgesedés, sókiválás a csőfalakon: mértéke a víz nyomásának és hőmérsékletének csökkenésével növekszik) folyamatokat indíthat el. Nedves gőzt szolgáltató geotermikus 14

mezők például: Wairakei Új-Zélandon, Cerro Prieto Mexikóban és még számos geotermikus mező Japán és a Fülöp-szigetek területén (Marton, 2009). Az energetikai célra kitermelt termálvíz hőenergia hasznosításának két, leggyakrabban alkalmazott formája ismert: -

Direkt hévíz-/hőhasznosításról akkor beszélünk, ha a rendszerben nincs jelen segédközeg/hőcserélő, hanem a termálvíz hőenergiája közvetlenül a kitermelt vízből kerül felhasználásra, a csővezetékekben maga a felszínre hozott víz áramlik, leadva hőenergiáját a csőfalon keresztül a fűtendő légtérnek, ezután pedig felszíni befogadóba vagy visszasajtolásra kerül a mélységi vízadóba.

-

Segédközeges/hőcserélős termálvíz-/hőenergia-felhasználás esetén a kitermelt melegvíz a hőenergiáját megfelelő nagyságú érintkezési felület és hosszúságú érintkezési idő biztosítása esetén átadja a szükséges hőenergiát hőcserélőn keresztül egy szekunder közegnek (általában ez is víz), majd pedig a kút vize felszíni befogadóba vagy ideális esetben visszasajtoló kúton keresztül visszasajtolásra kerül a kijelölt vízadó összletbe. A termelőkúttól a visszasajtoló kútig/felszíni befogadóig a kitermelt hévíz

hőmérséklete folyamatosan csökken a felhasználás és a környezet alacsonyabb hőmérséklete miatt a környezet irányába fellépő hőveszteség (hődiffúzió) miatt. A geotermikus energia hatékony, szinte többlet energia befektetése nélküli és kevés energiaveszteséggel történő gazdaságos felhasználását teszi lehetővé az úgynevezett geotermikus kaszkádrendszer (2. ábra), mely többlépcsős hőhasznosítást jelent. Ezt azt jelenti, hogy a geotermikus hálózatra olyan sorrendben vannak rákapcsolva az egyes fogyasztók, amilyen hőmérsékletű vízre van igényük. Ahogy a kitermelt víz hőmérséklete csökken, úgy lehet például először az 50-90 oC-os hévízzel fóliasátrakat, lakásokat fűteni. Itt a ΔT, azaz az felhasznált hőmennyiség kb. 0-50 oC. Az így előállt kb. 20-30 oC-os termálvíz pedig már alkalmas arra, hogy balneológiai hasznosításra kerülhet, majd pedig a felszíni befogadóba, ha T < 30 oC. Ha azonban T > 30 oC, akkor 30 oC alá kell hűteni a befogadóba való bebocsátás előtt (pl. hűtőtóban, tartályban). Felszíni befogadóba való bebocsátás előtt az elhasznált hévizet tisztítani (lenne) szükséges (pl. sótalanítás, szűrés, stb.). Fontosnak tartom kihangsúlyozni, hogy ha a kitermelt hévíz zárt rendszerű, energetikai célú hasznosításra kerül, akkor miután a kívánt hőtartalmat kinyerték, ideális

15

esetben, a fenntartható víztermelés biztosítása érdekében visszasajtoló kúton keresztül visszakerül abba a felszín alatti hévízadóba, amelyre a visszasajtoló kút az előzetes vizsgálatok (rétegnyomás- és vízszint-csökkenés mértéke) alapján szűrőzve lett.

2. ábra: Egyfajta geotermikus kaszkádrendszer sematikus modellje (http://www.ecolounge.hu/uploadgallery205kaszkad.jpg; 2013.04.03. 15:50) A geotermikus kaszkádrendszer hatékony kialakítását, üzemeltetését és az egyes fogyasztók megfelelő sorrendben való rendszerbe kapcsolását segíti elő a Lindal-diagram (3.

ábra).

A

diagramon

tartományokhoz/osztályokhoz

az

tartozó

egyes

hőmérsékletekhez,

energetikai

szempontból

hőmérsékleti leghatékonyabb

hasznosítási mód(ok) kerülnek megemlítésre. Az ábrán az igen alacsony entalpiájú (T ~ 10 oC) rendszerek hasznosítási módjaitól egészen a jelentősen magas entalpiájú (T ~ 350 o

C) rendszerekig rendkívül széles skálán mozgó geotermikus energiahasználati módot

láthatunk.

16

3. ábra: Lindal-diagram (Mádlné, 2006)

2.3. A visszasajtolással kapcsolatos ismeretek összefoglalása Az egyre intenzifikálódó, a természetes úton történő vízutánpótlódást meghaladó termálvíz-termelés tette szükségessé, hogy a szakemberek elkezdjenek gondolkodni azon, hogy hogyan lehetne mesterséges úton a mélységi vízadókba az elhasznált hévizek egy részét visszajuttatni, hogy ezáltal fennmaradjon a termeltetett réteg(ek) energiája, víz- és nyomásszintje, azért, hogy gazdaságosan kitermelhető maradjon a geotermikus ásványkincs, és valóban megújuló energiaként tarthassuk számon (4. ábra). A megoldást a visszasajtoló kutak kialakítása jelentené, melyek a legerőteljesebben megcsapolt hévízadó(k)ra szűrőzendők, ahol a legjelentősebbek a vízszint- és nyomásesések.

17

4. ábra: A hévízkészletek utánpótlódásának folyamata (Szanyi et al., 2009) A visszasajtolás célját egyszerűen úgy definiálhatjuk, hogy a felhasználás során hőenergiáját vesztett, eredetét tekintve felszín alatti, mélységi vizet valamely, különböző hidraulikai vizsgálatokkal előre definiált, mélységi vízadóba visszajuttatjuk a földfelszín alá, a földtani közegbe, többnyire abba a rezervoárba, ahonnan kivételre került. A visszasajtolás módszere azonban nem új keletű dolog, a szénhidrogén iparban, sőt bizonyos fémek bányászatához is már hosszú idők óta használatos technológia. Napjainkra már számos területen használnak injektáló kutakat különböző célokra, sokrétű alkalmazási lehetőség adódik a mindennapokban, elsősorban a technológiailag fejlett és anyagi szempontból is jó helyzetben levő országokban. Ezen felhasználási módok tekintetében célszerűbb a „visszasajtolás” megnevezés helyett az „injektálás” elnevezéssel illetni a folyamatot, mert az injektálás mind technológiai, mind műszaki kialakításában és paramétereiben is eltér a geotermiában használt visszasajtolástól, de a folyamat alapelve hasonló; ezért tartom fontosnak pár mondatban bemutatni, hogy hol és milyen körülmények között és milyen célokkal alkalmazzák az injektáló eljárásokat. Az olaj- és gáziparban az injektáló kutakon keresztül lejuttatott vízzel a kibányászni kívánt szénhidrogéneket a termelő kutak felé „terelik”, így segítve elő a hatékonyabb kitermelést. Az injektáló kutakon keresztül bejuttatott víz pedig eredetét tekintve a

18

kibányászott szénhidrogénnel együtt felszínre jövő víz (fázisszétválasztással történik az olaj/gáz és a víz elkülönítése egymástól), így ez is hasznosításra kerül, nem pedig „hulladékként” ki a környezetbe (Bálint, 2012). A réz- és uránérc bányászatának egyik lehetséges, viszonylag kis költségvonzattal járó változata az injektáló kutakon keresztül az ércet tartalmazó kőzetbe bejuttatott, az adott ércet oldatba vinni képes folyadékkal történő kioldás és az ércet tartalmazó oldat felszínre hozatala egy termelőkúton, ahol a fázisszétválasztás után az érc kinyerhető az oldatból. A módszer neve: kioldásos-eljárás (in situ leaching). Fontos ügyelni arra, hogy a kioldott ércet és az ércet oldó vegyszert tartalmazó folyadék más, esetleg potenciális ivóvízadó összletekbe ne juthasson, szivároghasson le, így elszennyezve azokat (Bálint,2012). Vízbázisvédelmi célzattal is mélyíthetnek injektáló kutakat. Ebben az esetben a lokális áramlási rendszerekre hatunk az injektálással azért, hogy az elszennyezett, vízzáró réteggel nem „védett” sekély mélységű (talaj)vízadó összlet vize ne szennyezze el a biztonságba helyezett, védeni kívánt vízbázis vizét. A védelmet szolgáló injektáló kútsor megfúrását gondos tervezési, méretezési munka és a terület hidrodinamikai modelljének elkészítése kell, hogy megelőzze (Bálint, 2012). Tengerparton fekvő ivóvízbázisok esetében elforduló probléma, hogy ha a sekély mélységben elhelyezkedő (talaj)vízadó rétegek túltermeltetése zajlik hosszú időn keresztül, akkor egy idő után a nagymértékű vízszintcsökkenés és az oldott sókoncentrációkülönbség hatására a tengerből sósvíz áramlása/diffúziója indul meg a szárazföldi ivóvízadó rétegek irányába. A sós tengervíz ivóvízadóba történő betörésének a megelőzésére szolgáló egyik módszer, hogy a parttal párhuzamosan injektáló kútsort mélyítenek; az injektálás hatására egy úgynevezett nyomásgát alakul ki, mely a sósvíz intrúziója (benyomulása) ellen hat, így meggátolja azt. Alapelveiben hasonló folyamat játszódik le a hőenergiájukat vesztett, lehűlt, de magas sótartalmú termálvizek nagy hőmérsékletű és mélységű vízadóikba történő visszasajtolása esetén, csak ott a folyamatot termohalin konvekciónak nevezik. Ez egy olyan jelenség, melyet úgynevezett kettős diffúziós erő, a hőmérséklet- és az oldott anyag-/só-koncentráció-különbség hatására kialakuló erőhatás hajt (Allow, 2010). Injektáló kutakat alkalmazhatnak a nagyfokú víztermelés következtében létrejövő felszínsüllyedések kiküszöbölésére vagy hatásuknak csillapítására. A jelentős mértékben letermelt vízadóba injektált folyadék hatására a pórusvíznyomás megnő, mely a földtani közeg kompakciója ellen hat, így annak összenyomódása lecsökken, vagy meg is állhat (Bálint,2012). 19

2.3.1. A visszasajtolás technikai megvalósításának módja és problémái A visszasajtolás előnyei közt vehetjük számba, hogy a kitermelt termálvíz visszajut a felszín alá, a megcsapolt mélységi vízadóba. Ugyanis a hévíz kémiai összetétele és hőmérséklete miatt a felszíni befogadókban történő elhelyezése nem kívánatos, legfőképpen az ennek következtében fellépő vízminőség-romlás miatt. Számos tengerparti országban, ahol energianyerés céljára (is) történt termálvíz-kitermelés, gyakorlat volt a lehűlt termálvizek tengervízbe való bevezetése, ami mára a legtöbb ilyen országban tilos. Az eleve magas sótartalmú tengervíz oldott anyag tartalma a termálvíz-bevezetések hatására lokálisan, a bevezetés helyének környezetében jelentősen megemelkedett (Stefánsson, 1997). Tengerparttal nem rendelkező, energetikai célú termálvíz-kitermelést (is) folytató országokban, köztük hazánkban is, a bevett gyakorlat az volt, Magyarországon még napjainkban is inkább ez a jellemző, hogy az elhasznált hévíz felszíni befogadóba, élővízbe (tó, folyó, csatorna, ér, stb.) kerül bevezetésre. Ezáltal jelentős hő- és sószennyezés alakul ki, mely különböző másodlagos szennyező folyamatok elindítója: pl. a melegebb vízben kevesebb az oldott állapotban lévő, élőlények számára felvehető oxigén mennyisége, ennek következtében a vízi ökoszisztéma károsodása következik be: az élővilág egy része (halak, kagylók) elpusztul, tájidegen fajok is megjelenhetnek az adott víztestben, a meder feliszapolódása megkezdődik. A visszasajtolással a fent említett, élővizekre káros hatást gyakorló folyamatok elkerülhetők, mert mentesülnek a só- és hőterheléstől (Kurunczi, 2009). A visszasajtolás további előnye, hogy a rétegenergia fenntartásával hozzájárul a rezervoárok nyomásának fenntartásához, ezáltal a geotermikus tárolók élettartalma jelentősen megnő, megújuló energiaforrásként kezelhető. Azokon a geotermikus mezőkön, ahol nem üzemelnek visszasajtoló kutak és nagy volumenű hévízkitermelés folyik (pl. Szentes város és környéke), a kitermelésre kerülő víz mennyiségét jelentősen le kellett redukálni ahhoz, hogy a vízadók nyomása ne merüljön ki olyan mértékben, hogy fel kelljen hagyni a termeléssel. Visszasajtolással a természetes módon utánpótlódó vízmennyiséget megnöveljük, így járulunk hozzá ahhoz, hogy az adott rezervoár energiája minél inkább kinyerhetővé váljon. Számos geotermikus mező esetében, ahol hosszú idők óta üzemeltetnek visszasajtoló kutakat, a hévízadó rétegek vízszintjeinek stabilizálódása, néhol pedig lassú emelkedése is megfigyelhető (Kun et al., 2008). Ha egy geotermikus tároló túltermeltetése bekövetkezik, akkor a nagyfokú nyomásesések következtében a rezervoár feszültségviszonyai megváltoznak, melynek következtében

20

felszínsüllyedés, talajroskadás mehet végbe. Ezek a folyamatok jellemzően csak a néhány cm-es nagyságrendet érik el éves szinten, azonban a termeltetett geotermikus mező közelében elhelyezkedő a gyengébb szerkezetű épületek statikailag

károsodást

szenvedhetnek. Ezek a felszínsüllyedések mérsékelt ütemben történő visszasajtolással kielégítő mértékben ellensúlyozhatóak (Mádlné, 2006). Fontos azonban hangsúlyozni, hogy a visszasajtolás csak olyan hévizek esetében jöhet számításba, melyek a kitermeléstől kezdve a környezettel nem érintkezve, zárt csőrendszerekben mozognak, és csak a víz által felszínre hozott hőenergia hasznosítása céljából történik a víztermelés. A felszín alatti mélységi vizek elszennyezésének elkerülése érdekében kiemelten fontos, hogy a visszasajtolásra kerülő, lehűlt termálvíz minősége megfelelő legyen, hogy a visszasajtoló kút által szűrőzött hévíz-rezervoár földtani adottságainak védelme biztosítható legyen. A visszasajtolást gazdasági oldalról megközelítve leggyakrabban az a mondat hangzik el a termálkút-üzemeltetők részéről, hogy túl drága a visszasajtoló kutak megfúrása, többletköltséget jelent az üzemeltetésük, nem olyan hatásfokkal működnek a kutak, mint ahogyan azt várták, egyszóval nem éri meg kitermelni a hévizet, ha vissza kell sajtolni. A visszasajtoló kutak létesítése és üzemeltetése valóban jelent némi pluszköltséget, de ezekre napjainkban pályázati úton jelentős összegű pályázati támogatások nyerhetőek, melynek következtében a kútüzemeltető önrésze csökkenthető. Rövid időintervallumra vetítve azonban valóban jelentős összegnek tűnhet a visszasajtoló kút létesítésének költsége. Ha pedig a fenntartható hévíztermelés megvalósításának oldaláról közelítjük meg a visszasajtoló kutak kialakításának költségvonzatát, akkor azt mondhatjuk, hogy hosszú távon a befektetett költségek megtérülnek, még ha nem is anyagi haszonként. Ugyanis, ha egy geotermikus tároló termeltetése 10-20 éven át intenzíven zajlik, akkor, mint az már korábban említésre került, a termeltetett réteg(ek)ben egy bizonyos idő elteltével a kinyerhető hőenergia mennyiségére limitáló tényezőként hat a rétegekből felszínre hozható víz mennyisége. Visszasajtoló kutak megfúrásával azonban a hévízadó rétegek termeltethetősége (élettartama) jelentősen meghosszabbodik, ezáltal a belőlük történő energiatermelés hatékonysága is megnövekszik (Stefánsson, 1997). A visszasajtolás gazdaságosságát döntő mértékben meghatározza, a visszasajtoló kutak kivitelezése és üzemeltetése során az előírások milyen mértékben lettek betartva. Ahhoz, hogy

a

visszasajtoló

kút

létesítésének

költségei

minél

rövidebb

időn

belül

megtérülhessenek a beruházó számára, a megfúrt visszasajtoló kutak teljesítményének fenntartása, a megengedhető legnagyobb mértékben történő kihasználása. Ennek elengedhetetlen feltétele, hogy a kút közvetlen közelében lévő földtani környezet a 21

létesítmény üzemeltetése következtében ne rongálódjon meg hosszú távon sem olyan mértékben, hogy a visszasajtolás hatásfoka jelentősen lecsökkenjen, esetleg a visszasajtolás lehetetlenné váljon az adott kúton keresztül. A visszasajtolásra kerülő vízmennyiség bizonyos értelemben limitált, mert egy bizonyos időintervallumon túl, csak a visszasajtoló kút működtetésére fordított energiahányad növelésével és a visszasajtolt vizet befogadó vízvezető kőzet szerkezetének jelentős megrongálódása árán növelhető. Különösen igaz ez a megállapítás azokra a területekre, ahol a visszasajtoló kutak porózus homokkő rezervoárokra vannak szűrőzve (pl. a Szentes város környéki hévízadó képződmények is homokkövek). Ahhoz, hogy egy geotermikus energiatermelő rendszer optimális és gazdaságos működése lehetővé válhasson, minden termelőkúthoz 2 darab visszasajtoló kút megfúrása lenne szükséges. Ezáltal megvalósulhatna a visszasajtoló kutak egyikének pihentetési lehetősége, továbbá mindkét kút egyszerre történő működtetésével a kitermelhető vízmennyiség kevésbé limitálódna, illetve a rendszer gazdaságossága javulna és a befektetett költségek megtérülési ideje lerövidülne. Sajnos két visszasajtoló kút megfúrása egy termelőkúthoz az anyagi források korlátozottsága és a kútüzemeltetők hozzáállása miatt hazánkban egyelőre nem látszik megvalósítható elképzelésnek. Nemhogy kettő, sok esetben egy visszasajtoló kút megfúrása is komoly ellenállásokba, érdekellentétekbe ütközik (pl. Szentes és térsége hévízkútjai esetében), nem beszélve a pénzügyi háttér hiányáról. A visszasajtoló kutak gazdasági vonatkozásai között fontos megemlíteni, hogy ma hazánkban mekkora anyagi ráfordítást igényel egy visszasajtoló kút kivitelezése, megfúratása. Jelenleg 80.000 és 100.000 Ft között mozog ez az összeg méterenként, tehát, ha például egy középmélységű, 1500 m mély visszasajtoló kút fúratása a cél, akkor ennek összköltsége körülbelül 150 millió Ft. A visszasajtoló kutak kialakítása során a legjelentősebb költségvonzattal a kútnak a lemélyítése bír, ezért érdemes annak lehetőségét is megvizsgálni, hogy a termeltetett hévízadónál sekélyebb mélységben lévő rezervoárba történhet-e a kitermelt víz visszasajtolása, ha igen, akkor az a beruházás költségeit valamelyest mérsékelné. A visszasajtoló kutak kialakításához, gazdaságos működtetéséhez nagyban hozzájárul az, ha az adott állam pályázati vagy egyéb forrásból származó pénzösszegekkel támogatja a megújuló

energiák

hasznosítását,

ösztönözve

ezzel

a

minél

szélesebb

körű

felhasználásukat. A visszasajtoló kutak létesítésével és üzemeltetésével kapcsolatban is elmondható, hogy jelentős összegű állami támogatásokra és egy kockázati tőkealap létrehozására volna szükség az esetleges létesítés közben elkövetett hibák kijavításához, karbantartási munkálatok elvégzéséhez. Amennyiben egy energetikai célra történő 22

hévíztermelő kúthoz elkészül az elhasznált, lehűlt termálvizet a felszín alatti geotermikus tárolókba lejuttató visszasajtoló kút, abban az esetben az államnak a kútüzemeltetőt mentesíteni kellene a bányajáradék és a vízkészlet használati járadék megfizetésétől, ezzel időben még inkább lerövidülne a visszasajtoló kút megfúratásának költsége (Szanyi, 2011). A visszasajtoló kutak üzemeltetése kapcsán leggyakrabban felmerülő kérdések, problémák közül a termális áttörés jelenségét mutatom be először. A termális áttörési idő az az időtartam, mely alatt egy termelőkút vizének hőmérséklete csökkenni kezd a közelében működő visszasajtoló kút által a rétegbe lejuttatott, alacsonyabb hőmérsékletű termálvíz hatására (Mádlné, 2006). A termális áttörés jellemzően csak repedezett geotermikus tárolók esetében jelentkezik, ugyanis a repedéseken a víz felszín alá juttatása sokkal gyorsabban végbemegy, mint a porózus kőzetek pórusain. Ennek következtében a visszasajtolás megvalósulására is kevesebb energiát kell befektetni, mint a porózus rezervoárok esetében. A termelő és visszasajtoló kutak közti kommunikációra és ennek mértékére nyomjelzéses vizsgálatok, hidrodinamikai modell segítségével történő elérési idő-meghatározás és hőtranszport modell elkészítése alapján lehet következtetéseket levonni. Nyomjelzéses vizsgálatok esetén fontos megjegyezni, hogy a gyors kémiai áttörési idő nem feltétlenül jelent ugyanilyen gyors termális áttörési időt. Megállapítható, hogy a termális áttörési idő 1-2 nagyságrenddel nagyobb, mint a kémiai áttöréshez szükséges idő (Stefánsson, 1997). Több, nagy entalpiával bíró repedezett rezervoár esetén figyelték meg a termális áttörés jelenségét a termelőkutakban 10 éves üzemelési időn belül, főként ott, ahol a geotermikus mezőn belüli területen kerültek megfúrásra a visszasajtoló kutak. Azokon a geotermikus mezőkön, ahol a termális áttörés jelenségét még nem tapasztalták, ott a visszasajtolás valószínűleg még nem zajlik eléggé hosszú idő óta, vagy olyan kis mennyiségű a visszasajtolásra kerülő víz, hogy az nem vezet termális áttörés kialakulásához (Kaya et al., 2011). Rugalmas visszasajtolási stratégia alkalmazásával a termális áttörés kiküszöbölhetővé válik, vagy csak bizonyos kútpárok/kúthármasok esetén következik be (Stefánsson,1997). Porózus geotermikus rezervoárokba történő visszasajtolás esetén az egyik leggyakrabban jelentkező probléma a kút injektálási zónájában kialakuló kőzetsérülések, melyek a visszasajtoló kút hatékonyságának, illetve visszasajtolható vízmennyiség jelentős csökkenéséhez vezethetnek. Kőzetsérülésnek tekinthető minden olyan, a megcsapolt vagy a visszasajtolásra kerülő hévizet befogadó víztartó rétegben bekövetkező negatív irányú elváltozás, amely a réteg termeltetése vagy a rétegbe történő visszasajtolás, illetve a fúrás és a kútkiképzés során a vízadó kőzetek áteresztő-képességének csökkenéséhez vezet. A 23

homokkövek esetében a kőzetsérülést főként a finom szemcsék migrációja és az agyagok duzzadása eredményezi (Civan, 2007). A kőzetsérülések kialakulási lehetőségének meggátlása és a kőzetsérülések kezelése kulcsfontosságú pont a visszasajtoló kutak hosszútávon történő üzemeltetéséhez. Természetes körülmények között az ásványi anyagok és a pórusok felszínéhez gyengén kötött finom szemcsék a pórusokat kitöltő folyadékkal egyensúlyban vannak. Egy visszasajtoló kút üzembe állításával ez az egyensúlyi állapot megbontásra kerül, a kőzeteket alkotó ásványi anyagok oldatba kerülhetnek, a pórusok felszínéről finom szemcséjű részecskék is leszakadhatnak, melyek így a pórusfolyadékba jutnak. Ennek következtében a pórustérben található finom szemcsefrakciójú részecskék és a mobilizált ionok kölcsönhatásba lépnek egymással, melynek következtében a geotermikus tároló kőzetanyagában súlyos sérülések keletkezhetnek (Civan, 2007). A pórusok eltömődését okozó finom részecskék származhatnak külső forrásból, ekkor az injektálásra kerülő folyadékkal alkotott szuszpenzió formájában jutnak le a rezervoárba, vagy pedig a tárolóban természetes körülmények között is jelenlévő szemcsék (pl. földpát, kvarc) okoznak póruseltömődést, melyek mobilizálódásának oka az, hogy visszasajtoló kút üzemeltetésének következtében a szemcsék mobilissá válnak, így okozva a pórusok eltömődését. Azok a részecskék, amelyek külső forrásból származnak, anyagukat tekintve lehetnek mikrométer nagyságú kőzetdarabok, korróziós és kicsapódási eredetű termékek, bakteriális folyamatok végés/vagy melléktermékei, illetve a kút fúrásakor és kiképzésekor használatra került kemikáliák maradványai. Ha ezeknek a részecskéknek a medián mérete meghaladja a pórustorok-átmérő mediánjának 1/3-át, akkor felszíni szemcse-kiszűrődés megy végbe; azonban abban az esetben, ha részecskék medián mérete kisebb a pórustorok-átmérő mediánjának 1/3-ánál, akkor pedig a szemcsék mélységi kiszűrődése következik be. Abban az esetben, ha a részecske medián méret kisebb, mint a pórustorok-átmérő mediánjának 1/10-e, akkor a részecskék nem fognak kiszűrődni, lerakódni, hanem elszállításra kerülnek. A részecskék mélységi kiszűrődése esetén, ha folyamatos részecskebesajtolás történik, akkor egyre több és több részecske kerül csapdázódásra a befogadó rétegekben, majd amikor ez a folyamat eléri azt a kritikus pontot, amikor már több részecske már nem képes a rétegekbe belépni, akkor a felszínen történő kiszűrődés folyamata válik dominánssá. Az az időtartam, mely alatt egyenletes részecskeméret mellett a mélységi kiszűrődés folyamata abbamarad és a felszíni kiszűrődés elkezdődik, az átmeneti idő. Porózus vízadókban az alapvető visszatartó erők, melyek a részecskék kőzetvázról történő leszakadása

és

ezáltal

bekövetkező

mobilizálódása

ellen

hatnak,

a

kémiai 24

kölcsönhatásokon alapuló és a felszíni erők, illetve a folyadék-nyomás, ezzel szemben a lerakódási folyamatokat az elfogás, a szedimentáció,

a tehetetlenség és a diffúzió

befolyásolja. Elfogási mechanizmus akkor következik be, ha a részecskék a méretükből kifolyólag nem tudják követni a mikroszkopikus áramlási pályákat, és a közeg szemcséivel történő ütközés hatására a mozgási energiájukat elvesztik, ezért lerakódásra kerülnek. Szedimentációs mechanizmusról van szó abban az esetben, ha a folyadék és az áramló részecskék a sűrűségkülönbségük következtében a gravitáció hatása válik dominánssá, ennek következtében a jóval az áramlási sebesség alatti sebességgel mozgó részecskék kiülepedése fog bekövetkezni. Ha a részecske-sűrűség kisebb, mint a folyadék sűrűsége, akkor a részecskékre ható felhajtó erő következtében, a részecskék az áramlási pályákról eltérítődhetnek a tehetetlenségük eredményeképpen. A részecskék a Brown-féle mozgás hatására pedig diffúzióval letérhetnek a fő áramlási útvonalakról, és zsákutca jellegű pórusokban fognak csapdázódni. A finom szemcséjű részecskék által okozott kút- és kőzetsérülés négy féle formában következhet be: -

A kút átmérője csökken, melyet a kút falához tapadó, a kútfalon kiváló részecskék okoznak.

-

Végbemegy a kút feltöltődése, mely annak a folyamatnak az eredménye, hogy a kút alján a gravitáció hatásának következtében részecskék fognak kiülepedni, ezáltal a szűrőzött szakasz hossza csökken. Ennek egyik oka az lehet, hogy az iszapzsák feltöltődik, ami akkor következik be, ha a kút üzemeltetése közben nem történik tisztítószivattyúzás. A másik ok pedig az, ha egyáltalán nincsen iszapzsák a kútba beépítve.

-

A szűrő perforációinak eltömődése.

-

A kőzetek permeabilitásának csökkenése, melynek oka a vízzel szállítódó, szuszpendált részecskék lerakódása.

Az előbbiekben ismertetett sérülési folyamatok közül, az első három típusba tartozók különféle remediációs eljárásokkal kezelhetők, azonban a negyedik típusba tartozók bizonyos esetekben egyáltalán nem, vagy csak korlátozott mértékben javíthatók. A finom részecskék által okozott kőzetsérülések mértékét befolyásolja: -

a részecskék mérete, alakja, koncentrációja, fizikai és kémiai tulajdonságai

-

az áramlási sebesség

-

a visszasajtolt fluidumot befogadó formáció jellemzői.

25

A visszasajtoló kúton keresztül visszasajtolásra kerülő lehűlt termálvíz oldott anyag (legfőképpen só) tartalma és a vízben lévő kolloid részecskék a kút környezetének permeabilitását jelentős mértékben csökkentik az oldott anyagok lerakódása/kiválása és ezáltal a pórustér eltömése révén. A leginkább jellemző, kútkörnyezetben lerakódó ásványi anyagok: anhidrit, szulfid (főként vas-szulfid), szilikát és vas-hidroxid. Az oldott anyag és a kolloid részecskék lerakódása egy idő után iszaplepény kialakulásához vezet, mely akkor következik be, ha az adott vízadó agyagásványokat tartalmaz, melyek a pórusok eltömődését eredményezik (Allow, 2010). Az injektálás jellemző paraméterei közé tartozik az injektálhatóság, mely a visszasajtoló kút és a visszasajtolt folyadékot befogadó rezervoár közötti kapcsolatot írja le. Az injektálhatóság megadja az időegység alatt visszasajtolt víz mennyiségének és az injektáló kútban és az injektált fluidumot befogadó rétegben mért nyomás különbségének a hányadosát. I = Q/(pwf-pr) Ahol -

I: az injektálhatóság [(m3/h)/MPa] vagy [(l/s)/bar]

-

Q: az injektálásra került vízmennyiség [m3/h] vagy [l/s]

-

pwf: kúttalpi nyomás visszasajtolás közben [MPa] vagy [bar]

-

pr: a visszasajtolt fluidumot befogadó tároló nyomása [MPa] vagy [bar]

Egy visszasajtoló kút injektálhatóságát meghatározó tényezők: a geotermikus tároló kőzetfizikai tulajdonságai a visszasajtolásra kerülő víz mennyisége és tulajdonságai a visszasajtolás megvalósulásához biztonsággal alkalmazható nyomás a visszasajtoló kút kiképzése. Az injektálhatóság értékéből következtetéseket lehet levonni a kőzetkárosodás, eltömődések és kiválások a visszasajtoló kútra gyakorolt hatásaival kapcsolatosan. Repedezett geotermikus tárolók esetében több helyen injektálhatóság növekedést tapasztaltak a visszasajtolás kezdeti szakaszában, melynek magyarázata, hogy a visszasajtolt hideg víz hatásának eredményeképpen a tárolót alkotó kőzetek valamelyest összehúzódtak, ezáltal a repedések növekedtek; továbbá a visszasajtolt hideg víz sűrűségnövekményének következtében a hidrosztatikus nyomás növekedése volt tapasztalható (Kaya et al., 2011).

26

Egy újonnan megfúrt visszasajtoló kút rendszerint maximális injektálhatósággal jellemezhető, a kút üzemelése során azonban az injektálhatóság értéke folyamatosan csökken a rétegadottságok változása (pl. csökkenő porozitás) miatt. Az injektálhatóság csökkenésének jellemzésére az injektálhatósági arány (α) szolgál, mely a kezdeti (I0) és az aktuális injektálhatósági érték (I) közötti eltérést adja meg (Civan, 2007): α = I/I0. A felezési idő a visszasajtoló kutakon keresztül történő injektálhatóság jellemzésére szolgál, mely megadja azt az időtartamot, amely ahhoz szükséges, hogy a kezdeti injektálhatóság-érték a felére csökkenjen. Más megközelítésben a felezési idő úgy is definiálható, hogy megadja azt az időtartamot, mely ahhoz szükséges, hogy egy adott hozam visszasajtolásához kétszer akkora nyomásértéket kelljen alkalmazni, mint a kezdeti nyomásérték. A

szkin

kőzetkárosodások

tényező és

a a

visszasajtoló kútkiképzés

kutak

injektálási

geometriája

zónájában

következtében

kialakuló jelentkező

nyomásváltozások jellemzésére szolgál. A szkin tényező kőzetsérülések mértékére vonatkozó összetevője a károsodást szenvedett zóna áteresztő-képességének és a keletkezett sérülés nagyságának függvénye. s = [(k/kd)-1]*ln[rd/rw)] Ahol: -

s: a szkin tényező kőzetsérülésekre vonatkozó része [-]

-

k: az érintetlen zóna áteresztő-képessége [mD]

-

kd: a sérült zóna áteresztő-képessége [mD]

-

rw: a visszasajtoló kút sugara [m]

-

rd: a sérült zóna sugara [m].

Sérült kutak esetében a kd < k, ennek következtében a szkin tényező pozitív érték lesz, azonban a visszasajtoló kutakon és az injektált vizet befogadó rétegen végzett stimulációs vagy remediációs javítási eljárások következtében kd > k, ami szkin tényező negatív értékét eredményezi.

27

2.3.2. A visszasajtoló kutak kialakításának feltételei A geotermikus energiatermelés hosszútávon fenntartható módon történő üzemeltetése céljából mélyített visszasajtoló kutak kialakítása alapos tervezési munkát kíván meg annak érdekében, hogy a kutak hosszú távon, gazdaságosan üzemeltethetőek legyenek. Vizsgálni kell: a földtani adottságokat; termális áttörés lehetőségét (a visszasajtoló kút/kutak távolsága a termelőkút/-kutaktól); fennáll-e a pórusok eltömődésének veszélye, ha igen, akkor milyen mértékben. Továbbá meg kell határozni a visszasajtoló kút üzemeltetéséhez szükséges energiatöbblet mértékét és a visszasajtolni szükséges vízmennyiséget. Az EU-irányelv kútpárokban (dubletek) gondolkodik, ami azt jelenti, hogy minden termelőkút mellé visszasajtoló kút megfúrása az előírás (5. ábra). Azonban nem minden esetben szükséges az összes termelőkút mellé visszasajtoló kutat kialakítani. Előfordulhat olyan eset is, hogy egy visszasajtoló kút több kisebb vízmennyiséget kitermelő kutat is ki tud szolgálni. Visszasajtolni ugyanis nem az összes kitermelt vizet kell, hanem azt a hányadot az egyes termelőkutak esetében, ami meghaladja a természetes utánpótlódás (fenntartható hévíztermelés) mennyiségét. Azonban a természetes úton utánpótlódó víz pontos mennyisége jelenleg egyetlen kút esetében sem ismert teljes mértékben. Meghatározását segítik a hidrodinamikai modellvizsgálatok és az egyes termelőkutak esetében az elérési idő meghatározása.

5. ábra: Egy termelő-visszasajtoló kútpár optimális elhelyezésének sematikus modellje (Mádlné, 2006)

28

Ahhoz, hogy egy adott geotermikus tárolóból történő hévíz-kitermelés és a visszasajtoló kutak üzemeltetése hosszútávon fenntartható legyen, alaposan meg kell ismerni az adott rezervoár hidraulikai jellemzőit és egyéb fontos paramétereit, mely azt jelenti, hogy a termelő és a visszasajtoló kutak kialakítása előtt részletes és alapos kutatást kell végezni a területen, továbbá el kell készíteni a terület hidrodinamikai és hőtranszport modelljét is. A területen elvégzett kutatásnak ki kell terjednie a vízadó összlet várható hidrodinamikai jellemzőinek meghatározására, a vízadó rétegben várható depresszió várható

értékének

becslésére,

a

kitermelésre vagy visszasajtolásra kerülő víz

hőmérsékletének és nyomásának körülbelüli megadására, továbbá a hévíz körülbelüli összetételének és gáztartalmának megállapítására. A geotermikus tárolók geológiai paraméterei azok a jellemzők, melyek leginkább meghatározó jelentőséggel bírnak a visszasajtoló kutak tervezési, kivitelezési, és a megvalósult geotermikus rendszerek üzemeltetési folyamatait illetően. Míg a repedezett kőzetanyagú tárolókra szűrőzött visszasajtoló kutak üzemeltetése esetén a termális áttörés jelensége és az adott rezervoárt felépítő kőzet anyagának függvényében kialakuló kiválások jelentenek gyakori problémát, addig a porózus vízadókra telepített kutak üzemelése során általános problémaként jelenik meg a vízadó összlet pórusainak eltömődése, melynek eredményeképpen az injektálhatóság csökkenése fog bekövetkezni. Repedezett vízadókra szűrőzött visszasajtoló kutak üzemeltetése során gyakori jelenség, hogy aránylag nagy vízhozamok, aránylag kis nyomás befektetésével visszasajtolhatók a rétegbe. Porózus homokkő tárolók esetén azonban a visszasajtolás csak bizonyos, viszonylag korlátozott kőzetfizikai jellemzők megléte esetén válik lehetségessé. A geotermikus rendszerek tervezési fázisának egy igen fontos része a termelő és a visszasajtoló kutak optimális távolságának meghatározása. A visszasajtoló kutak helyének kijelölésére nincsen általánosan alkalmazható szabály, minden esetben különböző szempontok alapján meghozott döntés eredménye a kutak elhelyezésének megadása. A visszasajtoló kutak helyének kijelöléséhez fontos figyelembe venni a visszasajtolt hévizet befogadó geotermikus tároló típusát, földtani felépítését, áteresztő-képességét, vastagságát, a tárolóban a víz várható áramlási irányát, továbbá a rezervoár és a visszasajtolásra kerülő hévíz hőmérséklet-különbségét. Visszasajtoló kutak lemélyítésére azok a helyek a legmegfelelőbbnek, ahol a visszasajtoló kutak üzembe helyezése után a termelőkút nyomás-utánpótlódása és a visszasajtolásra kerülő vízmennyiség a lehető legnagyobb, a geotermikus tároló entalpiájának csökkenése pedig a lehető legkisebb lesz. A termelő és visszasajtoló kutak térbeli elhelyezésének elméletileg végtelen lehetséges módja lehet, 29

azonban a visszasajtoló kutak számára legmegfelelőbb hely meghatározásához fontos figyelembe venni a visszasajtolásra kijelölni kívánt geotermikus rezervoár geológiai adottságait, továbbá különböző matematikai módszerek (pl. krigelés) segítségével a kialakítani kívánt kút leginkább megfelelő helyét és mélységét is meg lehet adni. A termelő és a visszasajtoló kutak térbeli elhelyezkedése alapján 3 típusba sorolhatók az így kialakított geotermikus rendszerek (Stefánsson, 1997): Az első típust azok a kútrendezési eljárással kialakított rendszerek alkotják, melyek esetében a termelő kutak a geotermikus mező közepén, a visszasajtoló kutak hozzájuk képest periférikusan (a termeltetett geotermikus mező szélein) helyezkednek el, de a megcsapolt hévíztárolóval való hidraulikai kapcsolatuk fennáll (pl. Geysers, Kalifornia; Bulalo, Fülöp-szigetek). A következő kategóriát azok a rendszerek képezik, amelyekre az a jellemző, hogy a visszasajtoló kutak vannak központi helyzetben, a geotermikus mező közepén elhelyezve, és köréjük lettek lemélyítve a termelő kutak (pl. Lardarello, Olaszország). Beszélhetünk még egy harmadik, de lényegesen ritkábban elforduló kútelrendezési formuláról, mely esetében egy-egy visszasajtoló kút a geotermikus mezőn kívül kerül kialakításra, ennek következtében a termeltetett hévíz-rezervoárral nem, vagy csak csekély mértékben állnak hidraulikai kapcsolatban. Fontos szem előtt tartani azt a megállapítást, melyet James fogalmazott meg 1979-ben, miszerint nincsen termelő vagy visszasajtoló hévízkút, csak simán hévízkútról beszélünk. Ez

a

megállapítás

magában

hordozza

azt

a

tényt,

hogy

a

kutak

szerepe

(termelés/visszasajtolás) bármikor felcserélhető a szűrőzött réteg vízadó, illetve víznyelő képessége alapján. Továbbá a kutak szerkezeti kialakítása, felépítése között sincsen számottevő különbség. A visszasajtoló kutakat jellemzően a termeltetett rezervoárra, vagy a termeltetett rezervoár feletti, sekélyebb hévízadóra szűrőzik. A sekélyebb szűrőzésű visszasajtoló kút kialakítási és üzemeltetési költségei is olcsóbbak, mivel kisebb mélységbe kell lejuttatni a lehűlt termálvizet; továbbá a termális áttörés bekövetkeztének kockázata is csekélyebb, mintha a termeltetett rétegre lenne szűrőzve a kút. Repedezett, nagy entalpiával bíró geotermikus tárolók esetében a termeltetett rétegcsoportnál mélyebb rétegcsoportba is történhet a visszasajtolás, mely, bár a kútkialakítás költségeit megnöveli, de a szilikát kiválásának megelőzését szolgálja. Termelő-visszasajtoló kútpárok/kúthármasok létesítésekor a kutak egymástól való távolságának és a szűrőzött szakaszok mélységének meghatározásakor mérlegelni kell a 30

gazdaságossági szempontokat is. Minél nagyobb a távolság a termelő és a visszasajtoló kút között, annál inkább megnövekednek a felszínen futó, a kutaktól, illetve a kutakhoz történő vízszállítást biztosító csőhálózat kiépítésének költségei, továbbá minél nagyobb mélységre kerül szűrőzésre a visszasajtoló kút, annál nagyobb lesz a fúrás költségvonzata. Amikor a kutak egymástól való távolsága, illetve szűrőzött szakaszaiknak mélysége megadásra kerül, fontos szempont, hogy a termális áttörés lehetőségét mindenképpen el kell kerülni, továbbá a rétegek maximális vízutánpótlódását is feltétlenül biztosítani kell. Ebből kifolyólag a kutak kialakításának költségvonzata a kutak elhelyezésének és szűrőzési mélységének mérlegelésénél csak másodlagos tényezőként jöhet számításba. Miután megtörtént a visszasajtoló kút helyének kijelölése, a következő lépésben megkezdődhet a kút fúrása és kialakítása. Ezek a tevékenységek szigorúan betartandó technikai,

technológiai

feltételeket

követelnek

meg.

Nagy

mélységű

kutakat

túlegyensúlyozott feltételek mellett szokás fúrni, mely feltételek biztosításának megvalósulásához a fúróiszap lyuktalpi nyomását a környező rétegek folyadéknyomása felett tartják. A túlegyensúlyozott fúrási feltételeken kívül a fúróiszap szilárd vagy folyadék fázisban lévő alkotóelemei fúrás közben behatolhatnak a kút körüli zónába, mely folyamat

porózus

víztároló

összletek

esetében

a

rezervoárt

felépítő

kőzetek

permeabilitásának jelentős mértékű csökkenéséhez vezethet (Civan, 2007). Az ilyen nagymélységű hévíz-termelő vagy –visszasajtoló kutak fúrásánál a Mélyfúrási Biztonsági Szabályzat (MBSZ) előírásai az irányadók, illetve ezeknek a kutaknak a fúrása kitörésgátló (pl. egy esetleges túlnyomásos rezervoárból történő nagy hőmérsékletű és nyomású gőz vagy víz kitörésének megelőzése érdekében) beépítése mellett zajlik. Ez azt jelenti, hogy termálkutak fúrásának kivitelezési folyamata úgy zajlik, mintha szénhidrogén-kutatófúrás történne. A fúrás során törekedni kell arra, hogy a lehető legminimálisabb mértékben okozzunk károsodást az adott geotermikus tároló kőzetanyagában. Ennek megvalósítása érdekében az alábbi elővigyázatossági szabályok betartása ajánlott: A fúróiszap összetevőinek megválasztásakor törekedni kell arra, hogy az egyes összetevők még igen magas hőmérséklettartományban se léphessenek reakcióba a rezervoár kőzetanyagával, ezáltal megakadályozható a nem kívánatos reakciótermékek képződése. Továbbá ügyelni kell arra, hogy minél kevesebb mennyiségben kerüljön hozzáadásra adalékanyag az öblítő iszaphoz. A túlnyomás mértékét optimalizálni kell egy bizonyos, meghatározott értékre, mely azt jelenti, hogy a lyuktalpon detektálható nyomás és a tároló nyomása közötti különbséget a szükséges minimális értékre kell leredukálni. 31

A fúrási műveletek befejeződése után a visszasajtoló kutakat igen alapos és meghatározott idejű tisztítószivattyúzással kell a furadék maradványaitól és a rétegből a szűrőn keresztül bekerült szemcséktől megtisztítani. Ahogyan egyre inkább fejlődött a fúrási technológia, lehetővé vált a ferde fúrások (speciális fúrófejekkel a felszín alatt viszik egymástól távolabb a fúrásokat) kivitelezése is. A technológia nagy előnye, hogy az egymáshoz jellemzően közel elhelyezkedő kútfejek és a hőközpontok között rövid felszíni csővezeték-hálózat kiépítése történik. Ennek következtében a csővezetékek felületén fellépő hőveszteség és a kivitelezés költségvonzata is csökken. Azonban hátrányként jelentkezik a kút kezelésének és karbantartásának nehézsége. A visszasajtoló kutak kialakításának három jellegzetes módja ismert (6. ábra) (György, 2009): A visszasajtoló kút és a termelő kút is hagyományos fúrási eljárással készült, azonban a visszasajtolás nem a termeltetett hévízadóba, hanem egy annál sekélyebben lévő termálvízadó rétegbe történik, így kiküszöbölhető a termális áttörés lehetősége, azonban a felszínen hosszabb vezetékhálózat kiépítése válik szükségessé mind a termelő, mind a visszasajtoló kút esetében. A termelő és a visszasajtoló kút is a ferdefúrással lett lemélyítve, azonban ugyanúgy, mint az előző esetében a visszasajtoló kút szűrőzése egy sekélyebb rezervoárra lett kialakítva. A felszíni vezetékhálózat a kútfejek egymáshoz való közelsége miatt lényegesen rövidebb, mint az előbbi típus esetén. Mind a visszasajtoló, mind a termelő kút ferdefúrással mélyült, azonban itt mindkét kút a termeltetett vízadó összletre lett szűrőzve. A ferde fúrás következtében a vízadó rétegben a két kút kellő távolsága biztosítható, a termális áttörés bekövetkezési valószínűsége minimalizálható.

32

6. ábra: A visszasajtoló kutak lemélyítésének lehetséges formái (György, 2009) A visszasajtoló kutak műszaki kialakítása tekintetében döntő jelentőséggel bír a kút szerkezete, a béléscső és a szűrőcső közti méretkülönbség. Fontos továbbá, hogy a szűrő köré kavicsréteg kell, hogy kerüljön, mely növeli a szűrő és vízadó felület nagyságát (7. ábra) (Kurunczi, 2008). A kutak kivitelezéséhez (fúrás, csövezés), a csőanyagok és mélységek megválasztásához az MSZ-22116. számú, Fúrt vízkutak és vízkutató fúrások című szabvány előírásai követendők.

33

7. ábra: Egy hévíz visszasajtoló kút lehetséges felépítésének sematikus rajza (Antics, 2002) Akár termelő, akár visszasajtoló termálkút csövezéséről beszélünk, az alábbi fontos szempontokra minden esetben figyelmet kell fordítani: A nagymélységű hévízkutak esetében mindig az olajiparban is alkalmazott béléscsövek beépítése történik. Ezek rozsdamentes acélcsövek, melyek ellen kell, hogy álljanak a víz korrodáló hatásának és egyéb kémiai igénybevételeknek (pl. szélsőséges pH-viszonyok), az oldalról és a felülről ható feszültségeknek, deformációt okozó erőknek, illetve réteg és pórusvíznyomásoknak. A vízben, oldott formában lévő gáztartalom általában a mélység növekedtével egyenes arányban nő, azonban, ha a víz kitermelésre kerül az intenzív nyomás és hőmérsékletcsökkenés miatt ezek a gázok (pl. a metán) a vízből eltávoznak, mely robbanásveszélyt idéz elő. A robbanásveszély elkerülése érdekében minden hévíztermelőkút gáztalanító berendezéssel van ellátva.

34

Egy általános hévízkútfej szerelvényei: -

karácsonyfa

-

vízmintavevő csap

-

szivattyú (esetlegesen, lehet a kútba is beépítve)

-

kútfejnyomás-, vízhőmérséklet- és vízmennyiség-mérő.

A visszasajtoló kutak injektálhatóságát jelentős mértékben meghatározza, hogy az injektálási zónában hogyan történik a kútkiképzés. Kis entalpiájú homokkő tárolók esetében a visszasajtoló kút megfúrása után történő befejezésére kétféle lehetőség adódik: Az „open hole” módszer esetében a kút csövezése a visszasajtolásra kijelölt rétegek felett elvégződik, azaz ezek a rétegek nincsenek becsövezve. Az „open hole” módszer stabil szerkezetű homokkövek esetében alkalmazható költségkímélő eljárás, mindemellett a kutat sokkal kedvezőbb hidrológiai paraméterek jellemzik. Azonban a kút csövezetlen szakaszán történő munkavégzés a réteg épségének megőrzése szempontjából nagy kockázatokkal terhelt. A „cased hole” módszer alkalmazása indokolt abban az esetben, ha geotermikus tároló kőzetanyaga kis stabilitási értékeket mutat (pl. homokolódik). Ennek a módszernek az alkalmazása esetén a visszasajtolásra kijelölt rezervoár rétegei is csövezésre kerülnek. A furatfal és a béléscső közötti gyűrűs tér cementezésre kerül, majd pedig a béléscső beszűrőzni kívánt szakaszát utólagosan, a fúrólyukba történő leeresztés és az előre meghatározott rétegbe történő saruzás után, perforálják (pl. jet-puskával). A módszer előnye, hogy nem hat korlátozó tényezőként a különböző tesztmérések elvégzésére, illetve a technológiai kockázata is jelentősen kevesebb, mint az „open hole” eljárásé. A visszasajtoló kutak üzemeltetése során eddig szerzett tapasztalatok alapján megállapítható, hogy gyakorlatilag elkerülhetetlen az, hogy a rendszerbe kis mennyiségű oxigén bekerüljön. Ennek ismeretében fontos szem előtt tartani, hogy a nem korrózióálló fémcsövek használata nem célszerű, inkább a rozsdamentes acélcsövek használatát kell előtérbe helyezni. A beépítésre kerülő cső anyagának megválasztásánál fontos figyelembe venni a visszasajtolásra kerülő hévíz hőmérsékletét és nyomását. Miután a visszasajtoló kút kialakításra került a fúrás által nyert földtani információkat, és a fúrást követő kútgeofizikai és nyomjelzéses vizsgálatok eredményei is bevitelre kerülnek a már felépített elméleti vagy számítógépes modellbe. Ha a fúrás közben a geotermikus tároló vízadó rétegeiből magminta-vételére is sor került, akkor ezt a mintát laboratóriumi vizsgálatoknak kell alávetni, mely vizsgálatok a minta ásványos 35

összetételének, szemcse- és pórusméret eloszlásának, továbbá az előrejelezhető, a geotermikus rezervoár kőzetanyagát károsító folyamatok megadására terjednek ki. Ha a termelő és a visszasajtoló kutak között van kommunikáció, akkor ennek mértéke leginkább nyomjelzéses vizsgálatokkal mutatható ki. A nyomjelző tesztek rendkívül jól indikálják pl. a termális áttörést, mert információt szolgáltatnak a termálvíz termelő és visszasajtoló kút között történő áramlásának útvonaláról és sebességéről. A nyomjelzéses vizsgálatok kiértékelése során kapott eredményekből következtetni lehet a lehűlt hévíz visszasajtolásának

eredményeképpen

kialakuló

rezervoárhűlés

mértékére,

és

nagymértékben hozzájárulnak a termelő és visszasajtoló kutak optimális hozammal történő üzemeltetésének kialakításához. A termelő és visszasajtoló kutak hosszútávon fenntartható üzemelésének érdekében számos betartandó szabály mellett porózus rezervoárok esetén szigorúan el kell kerülni a visszasajtoló kutak hirtelen történő elindítását vagy leállítását, mert az ezzel előidézett hirtelen hőmérséklet- és nyomásváltozás a rezervoárt alkotó kőzetek szerkezetének tönkremeneteléhez vezet. A kis szilárdságú, konszolidálatlan homokkövekre szűrőzött kutak esetén a kút körüli zóna igen képlékeny, ennek következtében könnyen bekövetkezhet a víztároló összletet alkotó kőzet tönkremenetele, a lyukfal omlása, melyek eredményeképpen szilárd anyag migrációja fog bekövetkezni termelőkutak esetében a szűrőzött réteg felől a kút irányába, visszasajtoló kutak esetében pedig éppen az ellenkező irányba: a kút felől a szűrőzött réteg felé. Nagy szilárdsággal bíró homokkő tárolók esetén a megnövekedett pórusnyomások a rezervoárt alkotó kőzetekben repedések kialakulását idézik elő, melyek a visszasajtoló kút körül létrejövő lehűlt zóna egyre inkább növekvő térbeli kiterjedésének következtében mind jobban és jobban behatolnak a kőzetbe. Megfigyelték, hogy ilyen esetekben az injektálhatóság javulása jellemző. A hidraulikus lengések nem kívánt hatásainak elkerülése érdekében a felszínen puffertartályokat alakíthatnak ki, melyeket rákapcsolnak a geotermikus rendszerre, vagy frekvenciaváltós szivattyúkat építenek be a kutakba. A visszasajtolásra kerülő víz szuszpendált lebegőanyag tartalmának eltávolítását még a víz visszasajtoló kútba jutása előtt, a felszínen el kell végezni. Ennek végrehajtására különböző

lyukbőséggel

bíró

felszíni

szűrőrendszert

alkalmaznak.

Például

a

Hódmezővásárhelyen működő visszasajtoló rendszerben a felszíni szűrőrendszer lyukbősége 10 mikron (Kurunczi, 2008). A visszasajtoló kutak üzemeltetése közben a beszűrőzött geotermikus tárolókat folyamatosan monitorozni kell. Az alkalmazott monitoring elemei: a rezervoár 36

nyomásának és hőmérsékletének mérése, a kitermelésre kerülő és a visszasajtolt hévíz mennyiségének regisztrálása, továbbá a visszasajtolásra kerülő víz kémiai tulajdonságainak helyszíni és laboratóriumi vizsgálata különböző módszerekkel. A vizsgálat célkitűzése, hogy az üzemeltetett kút és környezetének visszafordíthatatlan károsodása ne következhessen be, a termális áttörés elkerülhető legyen, a geotermikus rendszerben végbemenő változásokról időben informálódhassanak a szakemberek. A mérések elvégzése során összegyűjtött és regisztrált adatok, adatsorok összevethetők lesznek a korábban elvégzett modellvizsgálatok során kapott eredményekkel, melyekből hasznos következtetések vonhatók le a termeltetett rezervoárokkal és a kutakkal kapcsolatban. A kapott eredmények alapján a szakemberek szükség esetén a visszasajtolási stratégiát felülvizsgálhatják, illetve módosíthatják. A visszasajtoló kutak hosszú távú, zavartalan működésének záloga a kút és a felszínen elhelyezett,

a

geotermikus

rendszerbe

bekapcsolt

berendezések

tervszerűen

és

folyamatosan végzett karbantartása (Szanyi, 2011). Mindemellett nem ritka, hogy a geotermikus tároló költséghatékony és zavartalan üzemeltetésének biztosítása céljából remediációs eljárások alkalmazására kerül sor a bekövetkezett, különféle rétegkárosodások helyrehozatala, illetve kezelése érdekében. Sajnos a rétegkárosodások a legtöbb esetben helyrehozhatatlanok/visszafordíthatatlanok (irreverzibilisek), ennél fogva célravezetőbb és költséghatékonyabb megoldás a károsodások megelőzése, mint a bekövetkezésük után alkalmazott rétegkezelési eljárások, mert ezek végeredménye nem jósolható meg egyértelműen előre, ezért kockázatosnak és bizonytalan kimenetelűnek tekinthetők. Az adott kőzetsérülést leghatékonyabban orvosoló remediációs eljárás sikeres kiválasztásához meg kell ismerni és érteni, hogy mi okozza a tároló kőzetanyagának sérülését, de sajnos elmondható, hogy a mindennapi gyakorlatban erre a kérdésre csak igen ritkán találjuk meg a választ (Civan, 2007). Legrégebb óta, 15 éve (1998. évtől kezdődően) Hódmezővásárhelyen működik termálvíz visszasajtoló kút (8. ábra) hatékonyan és sikeresen. Azóta már Mórahalmon, Kisteleken és Makón is létesítettek és üzemeltetnek visszasajtoló kutakat az energetikai célra felhasznált termál-kitermelés ellensúlyozása céljából.

37

8. ábra: Termelő-visszasajtoló hévízkút-rendszer Hódmezővásárhelyen (Kovács és Szanyi, 2009)

2.4. A hévíztermeléssel és -visszasajtolással kapcsolatos jogi környezet bemutatása Elmondható,

hogy

a

ténylegesen

kitermelt

hévíz-mennyiségekről

pontos

információkkal nem rendelkezünk. A kutakat üzemeltetőknek kötelességük negyedéves (B-lap), az év végén pedig éves (C-lap) bevallást készíteni, arról, hogy mennyi az a vízmennyiség, amit előreláthatólag kitermelnek az évben, ezt az év elején adják meg az üzemeltetési vízjogi engedélyben (lekötött vízmennyiség), továbbá fel kell tüntetni, hogy mennyi az a vízmennyiség, amit ténylegesen kitermeltek. Az adatszolgáltatás a Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség felé kötelező. Ennek alapján számolják ki a vízkészlet-használati járulék összegét. A térítési díj fizetési módja a következő: -

nem kell fizetni, ha a termelőkút vizét visszasajtoló kúttal visszajuttatják a felszín alá,

-

meg kell fizetni a járulék összegét ha:

-a kitermelt vízmennyiség nem éri el az előzetesen lekötött vízmennyiség 80%-át, -a kitermelt vízmennyiség több mint a lekötött vízmennyiség. A Vízügyi Igazgatóság felé is van egy kötelező adatszolgáltatás, az úgynevezett OSAP 1375. számú-adatlapok keretén belül. Az így begyűjtött adatok az igazgatóságra kerülnek, onnan pedig a Központi Statisztikai Hivatalban (KSH) kerülnek feldolgozásra. Azonban, mióta a vízügyi igazgatóságok nem rendelkeznek hatósági jogkörrel, nem tudják adatszolgáltatásra kényszeríteni azokat a fogyasztókat, akik nem vallják be évente

38

vízfogyasztásukat (pl. számos termálkúttal rendelkező mezőgazdasági vállalat Szentesen). Továbbá ezeknek a vízfogyasztási adatoknak a valóságos, ténylegesen kitermelt vízmennyiséggel való összeegyeztethetősége is megkérdőjelezhető. Nem biztos, hogy a kútüzemeltetők a valós fogyasztási adatokat tüntetik fel rajtuk, saját érdekeik védelmében. Így ezen adatok alapján a kitermelt vízmennyiség becslése jelentős bizonytalansággal terhelt. Véleményem szerint nagyon fontos lenne ennek az adatlapnak a rendszeres, precíz kitöltése a fogyasztók részéről, mert a szakemberek számára jól nyomon követhető, számos hasznos információt tartalmaznak a felszín alatti vizekről. Fel kell rajtuk tüntetni ugyanis havi bontásban, majd pedig évi összesítésben a nyugalmi és üzemi vízszinteket, a kúthozamokat, a kitermelt vízmennyiségeket, továbbá a víz főbb kémiai paramétereit (oldott sótartalom, oxigén- és gáztartalom, stb.) is. A felszíni befogadókban elhelyezett elhasznált (T < 30 oC) termálvizeket az alábbi költségek terhelik: a vízkészlet-használati járulék és a szennyvízbírság, melyet a területileg illetékes Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség hajt be, illetve a bányajáradék, melyet a területileg illetékes Bányakapitányság felé kell megfizetni. Mindezen járulékok, bírságok összege a kitermelt víz mennyiségétől, a fáradt hévíz hőmérsékletétől, kémiai összetételétől függenek. Azonban, ha visszasajtoló kutakkal az adott kút/kutak által kitermelt hévíz visszajuttatásra kerül a felszín alatti geotermikus rezervoárok valamelyikébe, akkor a fenti költségek megfizetésétől mentesül a vízhasználó. Az 1995. évi LVII. Vízgazdálkodási törvény előírja, hogy a zárt rendszerben történő energetikai hasznosítású hévizek esetében a visszasajtolás a mélységi vízadókba kötelező. A 2003. évi CXX. visszasajtolásról szóló törvény végrehajtásáról szóló 219/2004. Korm. rendelet előírása szerint a visszasajtolt víz nem tartalmazhat a kitermelt víztől eltérő anyagot, és nem okozhat kedvezőtlen minőségváltozást a visszasajtolásra kijelölt rétegekben. A 2009. évi CXIX. törvény értelmében a 2009. szeptember 30-án jogerős vízjogi üzemeltetési engedéllyel rendelkező, energiahasznosítási célú termálvíz-kitermelés esetén kérelemre a vízügyi hatósági feladatokat ellátó szerv engedélyezi a visszasajtolás mellőzését, ha a kérelemmel érintett kitermelés megfelel a Vízgazdálkodási törvény által előírt feltételeknek. A Vízgazdálkodási törvény 15. § (1.) bekezdése értelmében a felszín alatti vizek igénybevétele csak olyan mértékig engedélyezett, hogy vízkitermelés és utánpótlódás egyensúlya a víz minőségében okozott károsodás nélkül megmaradjon, és teljesüljenek a 221/2004. Korm. rendeletben megfogalmazott, a vizek jó mennyiségi és minőségi állapotára vonatkozó követelmények (Bálint et al., 2010). 39

Jelenleg az EU-jogharmonizáció következtében hazánkban az energetikai célú termálvíz-kitermelés csak visszasajtolással együtt, zárt rendszerben történhetne. Az újonnan létesített hévíztermelő kút csak akkor kaphat üzemelési vízjogi engedélyt, ha a visszasajtoló kút is megfúrásra kerül hozzá, mely az elhasznált termálvizeket a hidrogeológiai vizsgálatokkal előre meghatározott mélységi vízadó(k)ba visszajuttatja. A hatályos jogszabály értelmében minden olyan energetikai célra vizet termelő korábbi években megfúrt hévízkúthoz visszasajtoló kutat kell létesíteni, mely energetikai célra folytat vízkivételt. A moratórium 2015. június 30-án járt volna le, addig kellett volna a szükséges

visszasajtoló

kutakat

kialakítani.

Azonban

nemrég

született

egy

kormányhatározat, miszerint 2025-ig haladékot kapnak a visszasajtoló kutak megfúrását illetően a kútüzemeltetők. 2025-ben pedig felülvizsgálják a visszasajtolás szükségességét, melynek egyik eredménye lehet a visszasajtolási kötelezettség teljes eltörlése. Ha ez bekövetkezik, akkor hévízkészleteink záros időszakon belül kimerülhetnek, illetve geotermikus rezervoárjaink telepnyomása oly mértékben visszaeshet, amely az adott tárolóból való további víztermelés ellehetetlenüléséhez vezethet.

2.5. Magyarország geotermikus adottságai Hazánk geotermikus adottságai igen jónak mondhatók mind európai, mind pedig nemzetközi és világviszonylatban is. Ennek oka a Pannon-medence mélyszerkezeti felépítésével magyarázható. Ugyanis a középső miocénben egy kéregelvékonyodás következett be, melynek az lett az eredménye, hogy a földköpeny a földfelszínt 24-28 kmre megközelítette. Mivel a földköpeny relatíve igen közel került a felszínhez, ezáltal olyan többlet hőforrás jött létre, mely azóta is fenntartja a Pannon-medence jelentős mértékben átlagon felüli földi hőáramát és geotermikus gradiensét. Ez a nagymértékű földi hőáram a felszín alatt igen kedvező hőmérsékletet eredményez. Magyarországon a földi hőáram átlagos értéke 90-100 mW/m2 között változik, messze meghaladva az európai átlagot, melynek értéke 65 mW/m2 (9. ábra). Az országon belül, az Alföldön kiemelkedően intenzív földi hőáram jellemző, melynek oka az elvékonyodott, mindössze 18-20 km vastag és jó hővezető képességű kontinentális kéreg jelenléte (Bobok és Tóth, 2005).

40

9. ábra: A földi hőáram értékének alakulása a Kárpát-medencében (Horváth, 2011) A geotermikus gradiens hazai átlagértéke 45 oC/km, de néhol az 50-60 oC/km-es értéket is elérheti. Az előbbiek alapján könnyen belátható, hogy 1 km-es mélységben 60 oC, míg 2 km mélyen már 110 oC körüli hőmérsékleti értékeket várhatunk a felszín alatt (Rezessy et al., 2005). Az Alföld területén jellemző felszín alatti hőmérsékleti anomáliák (a környező területek felszín alatti közegeinek hőmérsékletétől eltérően, kiemelkedően magas a felszín alatti földtani közeg hőmérséklete) kialakulása a nagy hővezető-képességű aljzat morfológiájának és a lokális és regionális áramlási rendszerek együttes hatásának köszönhető (Almási, 2000). Ezzel szemben a Makói-árok és a Békési-süllyedék alacsonyabb felszín alatti hőmérséklettel bír, melynek oka, hogy a nagy vastagságú üledékrétegek átmelegedése a lerakódásuk óta még nem ment végbe, továbbá hővezető képességük is alacsonyabb értékkel bír, mint az aljzaté. A felszín alatti geológiai közeg viszonylag alacsony hőmérséklete jellemzi még a Dunántúli-középhegység, a Bükk és az Aggtelek-Gömör karsztvidék területeit is, mert a repedezett, karsztosodott karbonátos kőzetekbe beszivárgó hideg karsztvíz jelentős mértékben lehűti a kőzetet. A Kisalföld esetében is hasonló a helyzet, csak ebben az esetben az alacsony felszín alatti hőmérséklet oka a 7-8 km vastag üledékréteg, amely vastagságából adódóan nehezen melegszik át, csekély hővezető és hőátadó-képességgel bír, így jelentősen lecsökkenti a kőzetek felmelegedésének lehetőségét. További, a kőzetek felmelegedését gátló tényező a terület

41

alá igen jelentős sebességgel és hozammal behatoló hideg karsztvíz-áramlás (Mádlné et al., 2008). A hazánkban előforduló geotermikus tárolók két nagyobb geológiai egységbe csoportosíthatók: a preneogén medencealjzat karsztos, repedezett kőzetei és a neogén medencék porózus üledékei. A preneogén medencealjzat területén belül alulról felfelé haladva elkülöníthetők a paleozoós-mezozoós korú üledékeket, melyeket fiatalabb medencebeli üledékes képződmények borítanak. Ezek már szerkezetileg kevesebb, de még mindig jelentős igénybevételeknek vannak kitéve. A paleozoós-mezozoós üledékekre azonban jelentős mértékű szerkezeti igénybevétel hat az egyéb más igénybevételek mellett. A medencealjzaton kialakult képződmények Pelsói- és Tiszai-egységre oszthatók fel, melyeket egymástól az ország középső részén délnyugat-északkeleti irányultságú középmagyarországi nagyszerkezeti zóna választ el. A pretercier medencealjzat teljes területén előfordulhatnak geotermikus tárolók abban a mélységben, amelyben a tervezett hasznosítási módnak megfelelő hőmérséklet-értéknél nagyobb hőmérsékletek jellemzőek (10. ábra). Ezek közül a rezervoárok közül a karsztos, repedezett összletek nagyobb jelentőséggel bírnak hasznosítás és előfordulás szempontjából egyaránt, mint a nem karbonátos tárolók (Rezessy et al., 2005).

10. ábra: A neogén medencék porózus-üledékes vízadóinak elhelyezkedése hazánkban (Kovács és Szanyi, 2009) A hazai mezozoós karsztos vízadó képződmények két csoportra (fedett és mély karsztos összletek) bonthatók fel. Egyik csoportba a Dunántúli-középhegység, a Mecsek, a Villányi-hegység, a Bükk és az Aggteleki-karszt sorolható. Azért kerültek egy csoportba 42

ezek a karsztterületek, mert mindegyikükre jellemző a felszíni beszivárgás. A beszivárgó vizek a mélyben felmelegszenek, és a hegységek lábainál karsztforrásokként bukkannak a felszínre. Ilyen felszínre bukkanó meleg karsztforrások például a Hévízi-tó alján fakadó források, amelyek táplálják a tavat, és amelyek hozama a Bakonyban zajló bauxitbányászat idején, a bányavíztelenítés (jelentős kitermelt hozammal történő karsztvíz-szivattyúzás) következtében jelentősen visszaesett; a Budai-hegység lábánál fakadó, meleg vízű források, melyekre híres gyógyfürdők települtek (pl. Erzsébet-fürdő); egri-források (a Bükk lábánál); Siklós-Harkány-Beremendi-rög: meleg karsztforrások, gyógyvizek. Ezek a hévíztárolók kis entalpiájúak (Tvíz < 100 oC). A mezozoós-karbonátos hévíztározók másik nagy csoportját a Délnyugat-Dunántúlon és a Dél-Alföld alatt található neogén üledékekkel fedett összletek alkotják, melyek nyílt karsztos területekkel nincsenek semmiféle kapcsolatban. Ezek a hévízrezervoárok magas sótartalommal, -melynek számértéke a vízkémiai elemzések alapján 2-3 g/l közé tehető-, és valószínűsíthetően igen jelentős túlnyomással bírnak. A vízadó összletek vastagsága 10002000 m körül alakul, melyet szeizmikus mérési eredmények támasztanak alá (11. ábra). Ezek a tárolók közepes vagy nagy entalpiájú rendszereknek tekinthetők. Az entalpia nagysága mélységfüggő: a mélységgel egyenes arányban nő (Mádlné et al., 2008).

11.ábra: A preneogén medencealjzat karsztos-üledékes vízadóinak elhelyezkedése hazánkban (Kovács és Szanyi, 2009) Geotermikus áramtermelés szempontjából, -a jövőt illetően-, legkedvezőbb területnek minősülnek a MOL 1995-1999-ben végzett vizsgálatai alapján: Andráshida-Nagylengyel,

43

Mélykút-Pusztamérges

és

Nagyszénás-Fábiánsebestyén

térségében

található

nagy

mélységű és entalpiájú geotermikus tárolók (Árpási, 1998). A neogén vízadókat 100-8000 m vastag fiatal medenceüledékek építik fel, melyek a miocén-pliocén-pleisztocénben zajló extenziós kéregmozgási folyamatok eredményeként rakódtak le. A neogén rezervoárok regionális vízáramlással jellemezhetők; beszivárgási területnek a magasabban fekvő domb- és hegyvidéki területek (Nyírség, Duna-Tisza köze) tekintendők, a kiáramlási területnek pedig az alacsonyabban fekvő térszínek. A neogén vízadók kis- és közepes entalpiájú rendszereknek tekinthetők; az entalpia mértékét a rezervoárban tárolt fluidum hőmérséklete adja meg. Mélységük a részmedencék helyzetének függvénye: 100- 2500 m között jellemző. A legjelentősebb vastagsággal bíró felső-pannóniai üledéksorozat a Délkelet-Alföldön: Hómezővásárhely és Makó térségében kutatófúrásokkal került feltárásra. Az alföldi termálvíz-kitermelő kutak 95 %-a a felsőpannon porózus rétegekre lett szűrőzve (Marton, 2009). A neogén tárolókra felső-pliocén és negyedidőszaki folyóvízi eredetű homokos, néhol kavicsos üledékösszletek települtek, melyekből az ország ivóvízmennyiségének jelentős része kerül kitermelésre. Ezek az ivóvíztároló-rendszerek hidrodinamikai egységet alkotnak a felső-pannon hévízadó összletekkel, melyet szem előtt kell tartani a geotermikus energiát közvetítő fluidum kitermelése és hasznosítása során is. A geotermikus energiatermelés és -hasznosítás szempontjából a legjelentősebb hévíztartalmú tárolók a felső-pannóniai alemeletben kialakult vízszintes településű, többrétegű homok, homokkő, agyag, iszap és márga rétegekre tagolható rendszerek, melyeknek feküszintjét a 12. ábra, vastagságát a 13. ábra, míg hőmérsékletét a 14. ábra szemlélteti (Rezessy et al., 2005).

44

12. ábra: A felső-pannon képződmények talpmélysége hazánkban (Vízkészletgazdálkodási Atlasz, 2004)

13. ábra: A pannóniai képződmények vastagsága hazánkban (Lénárt, 2012)

45

14. ábra: A felső-pannon korú vízadó összletek talphőmérséklete Magyarországon (Kovács és Szanyi, 2011) Egy túlnyomásos geotermikus rezervoárt ért el egy szénhidrogén-kutató fúrás (Fábiánsebestyén-IV. sz.) a Dél-Alföldön, 1985-ben Fábiánsebestyénnél, ahol a tárolóból közel 190 oC-os hőmérsékletű forró gőz-víz keverék tört fel a felszínre, melyet, -a nedves gőz rendkívül nagy nyomása, hőmérséklete és áramlási sebessége miatt-, hetekig nem tudtak elfojtani, a fúrást nem tudták eltömedékelni. A kitörés erejét jelzi, hogy a fúrótorony ellökődött a furattól (15. ábra). Néhány adat a kitörésről: 1985.12.16-a a kitörés napja, a fúrás ekkor 4239 m-es mélységben zajlott, a kitörés utáni kútfej-hőmérséklet 188,5 oC volt, a kútfejen mért nyomás pedig 360 bar. A fúrólyukat eltömedékelni, ezzel a kitörést elfojtani és a nedves gőz szakadatlan felszínre áramlását megszüntetni csak egy hónappal a kitörés után, 1986.01.30-án sikerült (Bobok és Tóth, 2005). A fenti adatokból is látszik, hogy a kitörés hatalmas erejű volt, a megütött tároló telepnyomása és hőmérséklete is igen magas lehetett.

46

15. ábra: A gőzkitörés a Fábiánsebestyén-IV. sz. fúrásnál 1985-ben (Bobok és Tóth, 2005) Ez a megütött túlnyomásos tároló hőenergia-tartalma és telepnyomása következtében potenciális lehetőséget jelentene geotermikus erőmű létesítésére, csak a településen és közvetlen közelében nem áll rendelkezésre a szükséges méretű felvevőpiac. A szállítás pedig megdrágítaná a gőzturbinák segítségével előállított elektromos áramot, így nem lenne gazdaságos az erőmű működtetése. Többek közt a fent említett okok miatt a fúrás lezárásra került, a belőle kinyerhető geotermikus energia jelenleg nem kerül hasznosításra. A geotermális energia kitermelése és hasznosíthatósága szempontjából fontos tisztában lennünk a hazánkban eddig megfúrásra került kutak kútfej-hőmérsékletével (16. ábra) és a kutak térbeli elhelyezkedésével (17. ábra), mert ezek alapján az alapvető információk alapján nagyjából megállapítható, hogy ha a környéken új hévízkút létesül, amely körülbelül azonos mélyésget szűrőz, mint a térképen ábrázolt, akkor mennyi lesz a kútfej-hőmérséklet a létesítendő kút esetében, az a hőmérséklet a kívánt hőhasznosítási módnak megfelelő-e; illetve, hogy az adott térségben korábban létesült-e már hévízkút, érdemes-e az adott területen termelésre fogható hévízadó összletet keresnünk.

47

16. ábra: A kútfejen kifolyó hévíz jellemző hőmérséklet-tartományai hazánkban (Vízkészletgazdálkodási Atlasz, 2004)

17. ábra: A már megfúrásra került hévízkutak térbeli elhelyezkedése hazánkban (Kovács és Szanyi, 2011) Hévízkút-tervezés esetén felhasználandó információkat tartalmaz a 18. ábra is, 30 oC-os izoterma mélységét adja meg Magyarország területére vonatkozóan. Ez

mely a a 30

o

C-os hőmérséklet-érték szerinti osztályozás csupán egy leegyszerűsített

kategorizálás, technológiai, hasznosíthatósági határt jelöl meg: a vonatkozó jogszabály, az

48

1995. évi LVII. Vízgazdálkodási törvény értelmében, ha Tvíz < 30 oC, akkor hideg vízről, ha pedig Tvíz > 30 oC, akkor meleg vízről beszélünk. Az adott helyen tehát olyan vízadót kell megütni a fúrással, mely olyan mélységben található, ahol a hőmérséklet a 30 oC-ot meghaladja. Természtesen a kútlétesítés során szűrőzésre kerülő vízadó mélysége ebben az esetben függ a későbbi felhasználási módoktól. A hidrogeológiai gyakorlatban azonban ennél a kategorizálásnál jóval részletesebb módon kerülnek osztályozásra, mind hőmérséklet, mind egyéb vízre jellemző paraméterek (pl. vízminőség, oldott ásványi anyag tartalom, stb.), az egyes víztípusok.

18. ábra: A 30 oC-os izoterma mélysége hazánkban (Vízkészletgazdálkodási Atlasz, 2004) A Magyar Geotermikus Adatbázis (MGA) azért jött létre, hogy digitális formában részletes hozzáférést biztosítson olyan adatokhoz, információkhoz a szakemberek számára, amelyek elengedhetetlenül szükségesek a geotermikus energiafelhasználásra irányuló projektek megvalósításához. Részletesen benne van a programban, hogy melyik kőzet milyen hő- és fluidumvezető, illetve -tárolóképességgel rendelkezik, mennyi az effektív porozitása, a szivárgási tényezője, fajlagos áteresztőképessége, stb.. Továbbá megtalálható a rendszerben, hogy hol vannak jelenleg megfúrt hévízkutak, ezeknek a paramétereik

49

(csőátmérők, szűrőzési- és talpmélységek, kútfej- és kúttalp-hőmérsékletek, nyomások (kútfej és réteg), stb.) (Szanyi et al., 2012). A fent leírtak alapján megállapítható, hogy Magyarországon leginkább a balneológiai (fürdési, gyógyászati és rekreációs célú) hévíztermelés a jellemző porózus (többnyire felső-pannon korú homokkő: pl. Alföld, Kisalföld, Bükk előtere, stb.) vagy repedezett, karsztos, mély-karsztos (mészkő, dolomit: pl. Budai- hegység, Alföld egy részének aljzata, Bükk lábánál-meleg karsztvíz, stb.) vízadókból. A kitermelt víz kémiai összetételétől függően termálfürdőben, vagy gyógyfürdőben kerül hasznosításra. Neves fürdőhelyek hazánkban a teljesség igénye nélkül: Hajdúszoboszló, Gyopárosfürdő, Gyula, Hévíz, Harkány, Barcs, Magyarhertelend, Nagyatád, Zalakaros, Kehidakustány, Bükfürdő, Berekfürdő, Bogács, Mezőkövesd, Demjén, Egerszalók, Parádfürdő, Cserkeszőlő, Gyopárosfürdő, Kiskunmajsa, a Budai-hegység repedezett meleg karsztos vízadóira települt fürdők, Barlangfürdő-Miskolctapolca, stb. A legtöbb helyen szénhidrogén kutató fúrások során ütöttek meg egy jó hidraulikai adottságokkal bíró termálvízadót és erre települt később egy fürdőkomplexum. A hévízi és harkányi fürdő melegvize, gyógyvize felszínre törő hévforrásokból származik. Továbbá energetikai hasznosításra (fóliasátrak, üvegházak

fűtése,

lakások

távfűtése,

melegvíz-ellátása)

is

jelentős

mértékű

termálvíztermelés zajlik. Ebben az esetben a víz csak segédközeg ahhoz, hogy az adott geotermikus rezervoár hőenergia-tartalma a megfúrt kutakon keresztül felszínre kerülhessen és hasznosítható legyen. A felszínre hozott hévíz hőenergiáját hőcserélők segítségével

nyerik ki.

Ilyen helyek a

teljesség igénye nélkül

pl.

Szentes,

Hódmezővásárhely, Szeged, Makó, Mórahalom, Kistelek, Mályi-Kistokaj: termelővisszasajtoló-kútrendszer, stb. Az egyre növekvő mértékű termálvíz-kitermelés következtében rendkívül fontos és megoldandó feladat ma Magyarországon a vízgazdálkodási kérdésekkel foglalkozó szakemberek számára hévizeink fenntartható hasznosításának elősegítése, továbbá termálvíz-készleteink mennyiségi és minőségi védelmének megvalósítása.

50

3.

Szentes város hévízgazdálkodása Az alábbiakban a Szentes városában hosszú évtizedek óta folyó hévízbányászat

előzményeit, hatásait és következményeit mutatom be. Javaslatot teszek a visszasajtoló kutak optimális elhelyezésére; egy visszasajtoló kút csövezési tervének elkészítésén keresztül bemutatom a kútépítés egyes lépéseit.

3.1. Szentes város elhelyezkedése, fekvése Szentes városa Magyarországon, a Dél-Alföldön, azon belül a Tiszántúlon, a Tisza folyó és a Hármas-Körös között fekszik. A Tisza-folyó bal partján helyezkedik el, a Kurcafőcsatorna szeli ketté a várost. Jellegét tekintve Csongrád megyei kisváros, a Szentesi kistérség központja. A város és térsége a Körös-Csongrádi-sík kistáj-csoport Csongrádi-sík (a tengerszint feletti magasság átlagosan 80-101 mBf. közé tehető) és Körösszög nevű kistájához sorolható, a Békés-Csanádi-hát kistáj-csoportnak pedig a Békési-hát (a tengerszint feletti magasság átlagosan 83 mBf.) elnevezésű kistájához rendelhető hozzá. A térség két meghatározó, fő területegysége: a Tisza völgye (mély ártér, ártér) és a Tiszántúl.

3.2. A vizsgált terület geológiai felépítése Szentes város az Alföld egyik legmélyebb medencerészében található, a jellemző tengerszint feletti magasság 78,5-85 mBf. között alakul. A város és térsége a Makói-árok elnevezésű szerkezetföldtani egység ÉK-i kiékelődő részéhez tartozik, ahol az Alföld medencealjzata 4500-5000 m mélységben található (Kovács és Szanyi, 2010). Az árkot nagy vastagságban kitöltő törmelékes üledéket az Algyői- és Pusztaföldvári-hát lepusztulásából származó kavics és konglomerátum és az erre felső-pannonban települő tavi és folyóvízi környezetben lerakódott agyag, márga, aleurit és homok alkotja (Budai és Gyalog, 2009). A pannóniai üledékösszlet lerakódásában döntő szerepet játszott egy ÉK-i irányból gyors progradációval előretörő deltarendszer. Az üledékképződési környezetek alulról felfelé a mélymedencebelitől a prodelta és delta lejtő–delta fronton át a delta síkságig változnak (Kádárné, 1989). A szentesi termálkutak a delta front és delta síkság fáciesű Törteli Formáció üledékes összletét, illetve a delta háttér és alluviális síkság fáciesű Zagyvai Formáció üledéksorát tárják fel megnyitott szakaszaikkal. 51

A Törteli Formáció összletét homokkő, aleurolit és agyagmárga rétegek alkotják a homokkő rétegek túlsúlyával. Jellemzően mederkitöltés és torkolati zátony üledékek alkotják az összletet, melyek jó tárolótulajdonsággal és korlátozott laterális kiterjedéssel bírnak, azonban a sokszoros bevágódás és szuperponálódás miatt hidrodinamikai kapcsolatban állnak egymással. A formációt felépítő homokkövek aprószemcsések, laza vagy közepesen kemény szerkezetűek, gyakran szenesedett növényi maradványokat tartalmazhatnak. A Törteli Formáció és a feküjét képező Algyői Formáció közötti határ hagyományos értelemben az alsó és felső-pannon határ, mely a területen kb. 2100 – 2300 m mélységben található (Kádárné, 1989). A Zagyvai Formációt a delta háttér és alluviális síkság felhalmozódási környezetekben lerakódott üledékek építik fel. A formáció kőzettanilag rendkívül heterogén, általában homokkő, iszapos homok, iszapos agyag és agyag rétegek sűrű váltakozása jellemzi. A formációban előforduló homokkövek finom, apró, vagy közepes szemcsenagyságúak, helyenként karbonátos kötőanyagúak, ami lokálisan a permeabilitás nagymértékű csökkenését eredményezheti. Az alluviális síkság képződményekben gyakoriak a mederkitöltés és övzátony üledékritmusok. A Zagyvai és Törteli Formáció közötti határ az 1650 – 1850 m mélységintervallumra tehető (Kádárné, 1989). A vizsgált területen szerkezeti diszkontinuitások, vetődések nem jellemzők, ezért a hévíztárolási viszonyokat nem a szerkezeti sajátosságok, hanem a kőzetkifejlődés határozza meg (Bélteky et al., 1970). A legjelentősebb hévíztároló felső-pannóniai rétegek Szentesen 1000 – 1500 m vastagságban jelennek meg és alsó határuk kb. 2100 – 2300 m mélységben található (19. ábra).

19. ábra: A pannon rétegek talpmélysége (Lénárt, 2012)

52

Az üledékösszlet általános kifejlődésének jellege az ország más területén kialakult felsőpannon képződményekhez hasonló, azzal a különbséggel, hogy a máshol sűrűn váltakozó agyagmárga-homokrétegekkel jellemzett felső és középső szint Szentes térségében jóval vastagabb és tagoltabb homokkő rétegeket foglal magába, különösen a városi és az ilonaparti kutak esetében. A homokkő rétegek vízszintes irányú kiterjedése jóval nagyobb, mint a vékony kiterjedő lencsés homok, ezért meglehetősen nagy térfogatú hévíztároló homoktesteket képez (Bélteky et al., 1970). A felső-pannon korú homok-homokkő rétegek felső 300 – 400 m vastagságú részét laza, gyengén konszolidált, homokolásra hajlamos rétegek

alkotják

(Kovács

és

Szanyi,

2010).

A

felső-pannon

homokrétegek

áteresztőképessége 100 – 1100 mDarcy között változik. A felső-pannon üledékekre a levanteinek nevezett finomabb üledékösszlet települt, ahol viszont a homokrétegek aránya alacsonyabb, a homokrétegek áteresztőképessége kb. 500 mDarcy. A felső-pliocén rétegek fedőjéből üledékfolytonossággal fejlődik ki a pleisztocén folyóvízi összlet, amely 400-500 m vastagságban található a területen. Az alsó és középső pleisztocénben durva és középszemcsés, míg a felső pleisztocénben a finomszemcsés üledékek túlsúlya jellemző. A negyedidőszaki üledékek játszanak szerepet Szentes város ivóvízellátásában és az említett hévíztároló rendszerrel hidrodinamikai összefüggésben állnak (Kovács és Szanyi, 2010).

3.3. A vizsgált terület hidrogeológiai jellemzői Szentes város és térsége alatt a kontinentális kéreg meglehetősen vékony (gyorsan felmelegszik, jó hatásfokkal tárolja és vezeti a hőt), a területen jellemző hőáramsűrűségérték

90 mW/m2 (Dövényi et al., 2002). A város területén a geotermikus gradiens

átlagosan 4,5 ˚C/100 m, de Fábiánsebestyén környékén az 5,5 ˚C/100 m-es értéket is elérheti (Bálint, 2012). A geotermikus lépcső értéke a területen 20 m/oC körül alakul, mely pozitív geotermikus anomáliát jelent. A geotermikus gradiens és lépcső értékeinek kiszámítását elvégeztem az általam vizsgált 10 db kút adatai alapján is, melynek eredményeképpen a fentiekkel közel egyező értékek adódtak (20. ábra).

53

Kútnév

Létesítéskori hőmérséklet

Kataszteri szám

o

a kúttalpon [ C] Ilonapart-I. Ilonapart-II. Ilonapart-III. Ilonapart-IV. Kertészeti Kutató Legrand Kórház-I. Kórház-II. Városközpont-I. Kertvárosi ltp.-i II.

K-505 K-533 K-558 K-577 K-559 K-652 B-17 B-629 K-657 B-658

Talpmélység [m]

104,00 1978,00 102,00 1957,00 112,00 1976,00 117,00 2498,00 84,00 1731,50 106,00 2345,00 87,00 1716,00 71,50 1518,00 90,50 1935,00 111,00 2309,00 Átlagos geotermikus gradiens és lépcső a területen

Geotermikus gradiens o

Geotermikus lépcső o

[ C/100 m]

[m/ C]

5,26 5,21 5,67 4,68 4,85 4,52 5,07 4,71 4,68 4,81

19,02 19,19 17,64 21,35 20,61 22,12 19,72 21,23 21,38 20,80

4,95

20,31

20. ábra: A vizsgált 10 db hévízkút talphőmérsékleti adatai alapján számolt geotermikus gradiens és lépcső értékek A fent leírtakból következik, hogy a földfelszínhez viszonylag közel (már néhány 1000 mes mélységben is) adódhatnak olyan hévízadó rétegek, melyek igen magas hőmérsékletű, ezáltal sokféleképpen hasznosítható termálvizet adnak. Megállapítható, hogy Szentes város geotermikus szempontból az ország egyik legkedvezőbb részén helyezkedik el. A Szentes város és környékén megcsapolt hévízadó összletek utánpótlódási területei a Kárpát-medence peremein lévő nagy mélységbe lehatoló repedések, törések, vetők, melyeken keresztül szivárog le a felszín alá a csapadékvíz, egy igencsak csekély hányada. A város a medence alján, szinte legmélyebb pontján helyezkedik el, ide gyülekeznek össze a nagy mélységbe leszivárgó vizek. Szentes város térségében az 500-2500 m közötti hévízrezervoár többszintes, soktelepes kialakulású, ezért többféle hőmérsékletű hévíz feltárására nyílik lehetőség. A legalsópleisztocén korú folyóvízi hordalékokból a szabvány 30 oC-os határértékét alig meghaladó hőmérsékletű, ivóvíz minőségű hévíz tárható fel 1000-2000 l/min hozamú kutakkal, amelyet a közműves- és az ipari vízellátásban használnak fel. Az úgynevezett levantei rétegekből 1000-1500 l/min hozammal, 45-55 oC hőmérsékletű hévíz termelhető ki. Vízminőségi típusa alkáli-hidrogénkarbonátos, úgynevezett egyszerű hévíz, 900-1000 mg/l körüli összes oldott sótartalommal (ATI-VIZIG-adatbázis, 2012). A hidrogeológiai hátteret részletesebben vizsgálva, megállapítható, hogy 4 db hévízadó réteget lehet definiálni, melyek eltérő hőmérsékletű és kémiai összetételű vizet szolgáltatnak, ezáltal a hasznosítás módját előre determinálják. Az itt található hévizek kémiai összetételüket tekintve zömmel nátrium-hidrogénkarbonátos jellegűek, esetenként

54

jelentős fluorid-ion- és metakovasav-tartalommal. A mélység növekedésével egyenes arányban növekszik az oldott sótartalom. Az egyes kutakat olyan rétegekre szűrőzték, amilyen hőmérsékletű vízre van szükség a felhasználás során (ATI-VIZIG-adatbázis, 2012).

-

I. termálvízadó szint: a vízadó rétegek 1300-1500 m-es mélységből, 60-90 m3/h-s hozammal, ~60 oC-os hőmérsékletű vizet szolgáltatnak, mely kémiai összetételét tekintve alkáli-hidrogénkarbonátos, oldott sótartalma pedig 1000-1200 mg/l. Ezt a hévízadót Kórház-II (B-629) termálkút csapolja meg.

-

II. termálvízadó szint: az erre a rétegre szűrőzött hévízkutak az 1530-1750 m mélyen elhelyezkedő felső-pannon homokkőben tárolt vizet termelik ki. A jellemző vízhozam 60-70 m3/h, a hőmérséklettartomány pedig 75-80 oC közé tehető. A víz kemizmusát tekintve alkáli-hidrogénkarbonátos, az oldott sótartalom 1100-1300 mg/l között változik. Ebből a rétegből nyeri vizét a Kórház-I (B-17), a Városközpont-I (K-657) és a Kertészeti Kutató (K-559) termálkútja.

-

III. termálvízadó szint: Az 1750-2000 m mélyen fekvő homokkő rétegekből, 90 m3/h-s hozammal, 90 oC-nál is magasabb hőmérsékletű hévíz nyerhető, mely kémiai összetétele szempontjából alkáli-hidrogénkarbonátos, sótartalma pedig 1200-1500 mg/l feletti értékkel bír. Ezt a réteget csapolja meg az Ilonapart-I (K-505), az Ilonapart-II (K-533), az Ilonapart-III (K-558) és a Városközpont-I (K657) hévízkút.

-

IV. termálvízadó szint: 2000-2500 m mélyen található, 60-120 m3/h-s hozamot produkáló, 90 oC-ot is meghaladó víz termelhető ki belőle. A szintén alkálihidrogénkarbonátos

kemizmusú

víz,

2000 mg/l-es

átlagos

sótartalommal

jellemezhető. A Tisza menti területeken 1000 mg/l körüli, kelet felé haladva 3000 mg/l körüli oldott sótartalom jellemző. Erre a rétegre szűrőzték a Legrand (K-652), az Ilonapart-IV (K-577) és a Kertvárosi lkp-i-II (B-658) termálkutat. A hévíz oldott sótartalma a geotermikus rezervoárokban egyensúlyt tart a vízadó kőzetanyagával, azonban a termálvíz kitermelése során mind a hőmérséklet mind pedig a nyomás csökkenésnek indul, melynek következménye, hogy a vízben oldott állapotban lévő anyagok a kút termelőcsövében kiválnak, melyek a kutak termelőcső-átmérőjének

55

szűküléséhez, ezáltal a kitermelhető vízmennyiség csökkenéséhez vezetnek (21. ábra) (Allow, 2010).

21. ábra: Termálvízből történt sókiválás az Ilonapart-IV (K-577) hévízkútból kiépített termelőcsőben (Csiszár, 2013) A sókiválás ellen különböző vegyszerekkel (pl. polimerek) lehet védekezni, melyek a vízben oldott állapotban lévő sók kiválását csak a buborékpont felett, már a felszínen teszik lehetővé. Ezeknek a kemikáliáknak a használata során ügyelni kell arra, hogy a víz természetes kémiai összetételét, ásványi anyag tartalmát ne, vagy csak nagyon minimális mértékben változtassa meg. Különösen gyógyvíz minősítésű hévizek esetén kell erre fokozottan odafigyelni.

3.4. A Szentes és környéki termálvíz-kitermelés rövid története Az országban a Dél-Alföldön, azon belül Szentes városban és környékén folyik napjainkban a legnagyobb volumenű hévíztermelés, 30 db működő termálkúttal, így Magyarország, de mondhatni, hogy Európa egyik legintenzívebb hévíztermelő tevékenysége folyik a városi és a város környéki kutakon keresztül. Az első hévízkutat (Kórház-I) 1958-ban mélyítették le a Városi Kórház területén, melynek vize a benne lévő, kedvező hatású oldott ásványi sók miatt gyógyvíz minősítést kapott. Szentes városában és a hozzá tartozó külterületi részeken 32 darab hévízkút került megfúrásra a ’60-as, ’70-es és ’80-as évek folyamán, mely kutak különböző hozamokkal üzemelnek. Ezáltal eltérő mértékben járulnak hozzá a vízszint- és nyomáscsökkenéshez. Számszerűen Szentes város

56

belterületén jelenleg 6 darab kút üzemel, a külterületeken 24 darab. 2 darab, jelenleg nem üzemelő termálkút található Szentes város külterületi részén, Cserebökényben. A lemélyített kutakon keresztül felszínre hozott termálvíz több lépcsőben kerül hasznosításra, legnagyobb mértékben az energetikai hasznosítás (fóliasátrak, üvegházak, ólak fűtése, kommunális távhő- és melegvíz-ellátás) jellemző. Az Árpád-Agrár Zrt. jelentős számú termálkúttal (14 darab) rendelkezik, egyben ők termelik ki a legtöbb termálvizet, melyet energetikai célra (üvegházak, fóliasátrak, ólak, irodaházak fűtése), mint elsődleges felhasználási mód, hasznosítanak. A kutakon keresztül felszínre hozott víz többnyire direkt módon kerül hasznosításra. Az elhasznált hévizet egy kisebb alapterületű hűtő- majd pedig egy nagyobb alapterületű tározó tóba vezetik bele, melyből a lehűlt termálvizet különböző csatornákon, ereken keresztül a Kurcafőcsatornába, mint befogadóba vezetik át, majd pedig a Tisza-folyóba kerül. A Szentlászlótelepi kertészetet, ahol állattenyésztés és növénytermesztés is folyik, Közép-Európa egyik legnagyobb, csak geotermikus energiára alapozott mezőgazdasági telepeként tartják számon. A mezőgazdasági fűtési célra kitermelt hévízmennyiség egy nagyságrenddel több, mint város összes többi kútján kitermelt összes termálvízmennyiség. További elsődleges hévíz-felhasználási módot jelent a kommunális távhő- és használati

melegvízellátó-rendszer

üzemeltetése,

melyet

három

termálkúttal

(Városközpont-I, Kertvárosi lkp-i-II és Ilonapart-I) oldanak meg. Ebben az esetben azonban nem direkt termálvíz-hasznosítás történik, hanem a kitermelt hévíz hőcserélőkön keresztül adja le hőenergiáját a szekunder közegnek (víz), ami a távfűtő és a használati melegvíz-ellátó rendszerben kering. Az Ilonapart-I hévízkút vizének egy részével fóliasátrakat, üvegházakat fűtenek direkt módon. Az elhasznált hévíz pedig igen nagy mennyiségben felszíni befogadókba kerül bevezetésre. Másodlagos hasznosítási mód a gyógyfürdő és a sportuszoda melegvíz-ellátása. A mezőgazdasági és a távfűtő hálózatból kikerült, körülbelül 40 oC hőmérsékletű hévíz egy részével oldják meg ennek a vízszükségletnek a biztosítását. Ez a vízmennyiség azonban nem kerülhet visszasajtolásra, mert kikerül a zárt rendszerből. Ez egyfajta, kezdetleges geotermikus kaszkádrendszernek fogható fel, amely azonban eléggé hiányos, mert számos, kihasználatlan hőlépcső van még a rendszerben (a távhőhálózatba körülbelül 80 oC-os víz kerül be és nem ritka az 50 oC-os elfolyó víz), továbbá a zárt rendszerben mozgó, kizárólag energetikai célra használt vizek biztonságos elhelyezése (visszasajtolása) sem történik meg, az elhasznált víz felszíni befogadókba kerül.

57

A termálkutak jelenlegi műszaki állapota sem kielégítő, mert a létesítésük óta igen csekély összegeket fordítottak a kutak karbantartására. A legtöbb kút 30-40 éve üzemel, ami azt jelenti, hogy mára már igen jelentősen elöregedtek, jelentős költségeket emésztene fel a kutak tisztítása. A kutak többsége jelentősen „homokol” (nagymértékű, rétegeredetű szemcsebeáramlás zajlik a szűrőkön keresztül), ezáltal jelentősen lecsökkent a hozamuk, sőt van olyan kút, ahol a szűrőzött szakaszok egy részén már nem történik vízbeáramlás a kútba, mert az iszapzsák feltöltődését követően a szűrőzött szakasz egy része is feltöltődésre került. A fentiek alapján elmondható, hogy a közeljövő megoldandó feladatai közé tartozik a kutak mielőbbi karbantartásának, tisztításának (tisztítószivattyúzás, kompresszorozás) elvégzése, a geotermikus kaszkádrendszer kialakítása és minél szélesebb körű kihasználása, továbbá az elhasznált termálvizek biztonságos elhelyezésének (a mélységi vízadókba való visszasajtolás) megoldása.

3.5. A szentesi hévíztermelés okozta problémák bemutatása A rendkívül intenzív és több évtizede tartó termálvíz-kitermelés két, igen jelentős probléma kialakulásához vezetett. Az egyik a vízszint- és nyomásesések drasztikus mértékű megnövekedése; a másik pedig a felszíni befogadók vízminőségének leromlása, melyet a bevezetett nagy mennyiségű hévíz hatására jelentkező nagyfokú hő- és sószennyezés okoz, mely a vízi ökoszisztéma jelentős átalakulását, sok esetben pusztulását eredeményezi.

3.5.1. A vízszintváltozások bemutatása A Szentes területén található harminc hévízkút intenzív termeltetésének következményeként a felső-pannóniai hévíztároló rétegek nyomása erősen csökkent, a kezdetben szabadkifolyással kitermelhető vízmennyiség már csak gépi üzemmel emelhető a felszínre. A nyomáscsökkenés az intenzíven igénybevett II-IV. hévízadó szinteknél a legnagyobb mértékű. Már az 1983-as mérések szerint a II. termálvízadó szintnél 0,48 bar/év, a III.-nál 0,75 bar/év, míg a IV.-nél 0,84 bar/év volt a kútfejnyomás csökkenésének értéke (ATI-VIZIG-adatbázis, 2012). Szentes térségében a 60 oC-nál magasabb hőfokú szabadkifolyású hévízkészletek megengedhető fajlagos igénybevétele körülbelül 50 m3/nap*km2, amely búvárszivattyús 58

vízkitermelést figyelembe véve három-négyszeresére is növelhető. Abban az esetben, ha megvalósulna a lefűtött hévizek vízadó rétegeikbe való visszasajtolása, a figyelembe vehető, kitermelhető vízkészlet akár négy-ötszörösére lenne növelhető (ATI-VIZIGadatbázis, 2012). Ma már tudjuk, hogy a szabadkifolyású vízkészletek kissé túl lettek becsülve, és a szivattyús termelésnél sem engedhető meg a kutak koncentrált telepítése. A fokozott vízkitermelés okozta rétegnyomás csökkenési tendencia miatt Szentes térségében is korlátozódott a hévizek szabadkifolyású igénybevételének lehetősége. A 40 éve tartó, utánpótlódást meghaladó termálvíz kitermelés egy nagy kiterjedésű regionális depressziót okozott (22. ábra), melynek központi részén 25-40 m-es (2,5-4 baros), Ny-K-i irányú víz- és nyomásszint-csökkenés tapasztalható (23. ábra) (Kovács és Szanyi, 2010).

22. ábra: A depressziós tér alakja Szentes térségében (Kovács és Szanyi, 2010)

23. ábra: A nyugalmi vízszint-értékek alakulása 1970 és 2000 között (Kovács és Szanyi, 2010)

59

A hévíztárolók rétegenergia viszonyait befolyásoló legfontosabb paraméterek: -

a rétegnyomás,

-

a réteghőmérséklet,

-

a vízben oldott gáztartalom,

-

a víz kompresszibilitása (összenyomhatósága),

-

a hidraulikus gradiens.

Rétegnyomás alatt a tároló kőzet pórusterét kitöltő víz és/vagy gáz nyomását értjük. A tágabb értelemben vett rétegnyomás magában foglalja az összenyomott gáz, valamint víztestre nehezedő kőzetoszlop és vízoszlopnyomást. (Bélteky et al., 1965) Szűkebb értelemben rétegnyomás alatt a hidrodinamikus nyomást értjük, ami a vizsgált terület felsőpannóniai összletében 0,44 MPa-al nagyobb a hidrosztatikus nyomásnál (Kovács és Szanyi, 2010). A hévízkutak termelése során, a nyomáscsökkenés hatására, a buborékpont elérése után, a vízben oldott gáz felszabadul és a vízoszlop sűrűsége csökken. A felszabaduló gázbuborékok segítik a vizet a felszínre emelni, ezért a vízben oldott gáz a termelés szempontjából pozitív hatású. Az egységnyi térfogatra jutó gázmennyiséget a gázvíz viszonnyal szokták jellemezni (Marton, 2009). A rendkívül intenzív hévíztermelés hatására a rétegenergia folyamatos csökkenése tapasztalható, melyet jól reprezentálnak a vizsgált kutak nyomásemelkedési (I., III., V., VII., IX., XI., XIII., XV. és XVII. melléklet) és mélységi hozam-görbéi (II., IV., VI., VIII., X., XII., XIV., XVI. és XVIII. melléklet) által reprezentált folyamatosan csökkenő értékek. A rétegenergia csökkenése a vízadó rétegekből kitermelhető vízmennyiséget limitálja, mely leginkább a kutak hozamának csökkenésében és a szükséges vízmennyiség kitermelésére fordítandó többletenergia-befektetés (a szivattyúk teljesítményének növelése válik szükségessé) fokozatos növekedésében mutatkozik meg. A fent említett vízszint- és nyomáscsökkenési problémára a megoldást a már régóta tervezett visszasajtoló kutak létesítése jelentené, mely még nem valósult meg.

3.5.2. A fáradt hévizek elhelyezésének ökológiai hatása A termálvizekben a szervetlen sók 90-98 %-a nátrium-hidrogénkarbonát. Ez a só rendkívül jól oldódik vízben és az oldódás során szabaddá váló nátrium és hidrokarbonát ionok jelentősen befolyásolják a vízben zajló kémiai és biokémiai folyamatokat. A természetes vizek életét jelentős mértékben meghatározó algák a fotoszintézis során CO2ot vesznek fel a vízből, ami által a víz kémhatása lúgos irányba tolódik el. A nátrium-

60

hidrogénkarbonát erősen lúgossá teszi a vizet, ezáltal blokkolja a fotoszintézist és az algák szaporodását. Ebben a közegben csak azok a vízi növények élnek meg és szaporodnak, amelyek fotoszintézisük során a termelt oxigént a levegőbe tudják juttatni, vagyis a békalencse, rucaöröm, hínárfajták (ATI-VIZIG-adatbázis, 2012). A Kurca-főcsatorna és a többi csatorna, ér vize nitrogén- és foszfor-tápanyagokkal terhelt (csapadékkal történő műtrágya-bemosódás a termőföldekről), így törvényszerű, hogy a nyári hónapokban intenzív vegetáció-képződés figyelhető meg. Ezek a víztestek „monokultúrás” rendszerekké válnak, amelyekben óriási túlsúlyban vannak egyes fajok egyedei, mások pedig hiányoznak. Az is törvényszerű, hogy egy ilyen rendszerben a dinamikus egyensúly nagy tömegű növényzet pusztulásával jár, amely az egyik fő oka a csatornák gyors feliszapolódásának. Az elpusztult növényi részeket a fenéken lévő iszapban élő anaerob baktériumok nagy tömege lebontja, gyorsan megindul a csatornákban az anaerob rothadás. Ez különböző gázok (metán, kén-hidrogén, ammónia) képződésével jár, a nem bontható szervetlen anyag az iszap mennyiségét növeli. Ebben a biológiai körforgásban némi lassulást csak a hőmérséklet csökkenése jelent, de a késő őszi és téli hónapokban az éves átlagnál intenzívebb a használt termálvizek kibocsátása, vagyis nagyobb a hőterhelés. Ez elégséges ahhoz, hogy a biológiai ciklus folytatódjon, még ha nem is olyan intenzitással, mint a melegebb évszakokban. A leírt probléma kezelése költséges. A nátrium-hidrogénkarbonát koncentrációját oly mértékben kell csökkenteni a vízben, hogy a biológiai túlprodukció megálljon, tehát a víz hígításával a folyamat megállítható. Ezekben a rendszerekben azonban a feltételek a sztöchiometriai (kémiai egyensúlyi) folyamatoktól függenek, ezek pedig exponenciális összefüggések mentén zajlanak, természetesen, mint minden fizikai és kémiai folyamat, eléggé jól kiszámítható módon. Ha elvégezzük ezeket a számításokat, azt kapjuk, hogy általában öt - tízszeres mértékű hígítás szükséges a biológiai folyamat leállításához. Ez a tény pedig már kétségessé teszi a vízhasználatok gazdaságosságát. Az egyetlen logikus megoldás a toxikológiailag ártalmatlan, de a vízi életet erő-teljesen befolyásolni képes sók kizárása vagy legalábbis mennyiségüknek minimális szintre történő csökkentése. Ugyanis az elhasznált termálvizekkel terhelt felszíni víztestek természetes ökoszisztémája teljesen vagy részlegesen megváltozhat, pl. tájidegen fajok jelenhetek meg az adott víztestben. Ilyen eset volt, amikor az elmúlt évek nyarának valamelyikén a Kurca-főcsatorna víztükrét egy trópusi vízinövény (kagylótutaj) borította el, így elzárva azt az élőlények számára nélkülözhetetlen napfénytől és oxigén-utánpótlódástól, ezáltal a vízi élővilág jelentős része számára rendkívül kedvezőtlen anoxikus környezet jött létre (ATI-VIZIG-adatbázis, 2012). 61

A dél-alföldi termálvizekben mindig jelen van két olyan anyag, amelyek önmagukban véve a sótartalomnál nagyobb veszélyt jelentenek a vízi élővilágra: a fenol és az ammónia (ammónium-ion). Hatásukat ugyanakkor lényegesen egyszerűbb kivédeni, mint az előbb említett sók hatását. A termálvizeknek ezek az anyagok teljesen természetes alkotóelemei, nem külső szennyezés folytán kerültek a vízbe. Mindkét anyag viszonylag könnyen eltávolítható a vizekből: a használt termál-vizek hőmérsékletén is a fenol és az ammónia 70-80 %-a kilevegőzik a vizes közegből. A fennmaradó 20-30 % azonban a felszíni vizek vízminőségét számottevően befolyásolja negatív irányban (ATI-VIZIGadatbázis, 2012). A felszíni befogadókat tehermentesítő megoldás a már régóta tervezett visszasajtoló kutak létesítése jelentené.

3.5.3. Megoldási lehetőségek értékelése A használt hévizek elhelyezésére négyféle megoldás kínálkozik, melyek bemutatását a környezet számára legkedvezőtlenebbel kezdem és a legoptimálisabbal fejezem be. A legkedvezőtlenebb megoldás a felszíni befogadókba, élővizekbe történő bevezetés, melynek körülményei, kedvezőtlen hatásai az előző alfejezetben (3.5.2.) bemutatásra kerültek. A következő megoldás, hogy az elhasznált termálvizeket a felszíni befogadókba, élővizekbe történő bevezetés előtt tárolják, melynek során a víz lehűl és oldott sótartalmának jelentős része kicsapódik. A tárolás történhet erre a célra kialakított nagy űrtartalmű alumínium-tartályokban, a külvilágtól elzárva, illetve felszíni víztesetként funkcionáló, mesterségesen kialakított hűtő- és tározótavakban. Az öntözési időszak lezárultával a tartályokból és tározókból a vizet a belvízelvezető és öntöző csatornákon keresztül levezetik a Tiszába. A Szent László telepi termálvízre alapozott zöldségkertészetből elfolyó hévizek számára hoztak létre egy termálvíz-hűtő- és tározótavat Szentes város határában. A mesterségesen kialakított 2 darab tóból (egy kisebb felületű hűtőtó és egy nagyobb felületű tározótó) álló tórendszer kapcsán egy speciális jelenségről, a termohalin konvekcióról is beszélhetünk, melyet a víz magas hőmérséklete és oldott sótartalma eredményez. Ugyanis ezek a tavak nagy sótartalmú és magas hőmérsékletű elhasznált termálvizet tartalmaznak, így vízminőségüket tekintve sós vízű tavaknak minősülnek. A sós víz a koncentráció- és hőmérséklet-különbség hatására diffundálni kezd a tó fenekén és oldalán keresztül a kis 62

sótartalmú és alacsonyabb hőmérsékletű talajvízadó rétegek felé, így jelentősen megnövelve azok oldott ásványi anyag tartalmát olyan mértékben, hogy a tavak környékén lévő talajvízadók vize jelentős mértékben sószennyezettnek minősíthető (Allow, 2010). Mindezzel szemben nem elhanyagolható tény, hogy a mesterségesen kialakított termálhűtő- és tározótó és közvetlen környezete Natura-2000 természetvédelmi terület. Ugyanis a két tavon kialakult nádasban számos madár, köztük nagyszámú vándormadár talált fészkelő (költő)- és élőhelyre (24. ábra). Számos költöző madár a tavakat övező nádasban telel.

24. ábra: A termálvíz hűtő- és tározótó Szentes város határában (http://mw2.google.com/mw-panoramio/photos/medium/78608846.jpg; 2013.04.30, 15:23) Mind a tartályban, mind a felszíni tározóban történő tárolás után a fáradt hévíz még tartalmazhat, még ha kisebb koncentrációban is, olyan oldott sókat (pl. NaHCO3), szerves anyagokat (pl. fenol), melyek a felszíni befogadókba történő bevezetés során a vízbe beoldódva az élővilágra káros folyamatok (pl. eutrofizáció, meder-feliszapolódás) elindítói lehetnek. A harmadik megoldás egyfajta ioncserélő technológia alkalmazása, mely az alábbi két lépésből áll: -

Az első lépés az adszorbeálás, melyet a nagy fajlagos felületettel rendelkező aktívszén-adszorbenssel valósítanak meg. Az aktívszén a felületén megköti a termálvízben oldott állapotban lévő, környezetre veszélyes fenolokat és az ammóniát is. A fenolok kivonása a vízből azért kiemelkedően fontos mert a második lépésben ioncserélőt lemérgezhetik, melynek hatékonysága ennek következtében nagyságrendekkel csökken.

63

-

A második lépés az ioncserélés, melynek során a kedvező vízminőség szempontjából nem kívánatos koncentrációban jelenlévő sókat (Na, HCO3) teljes egészében egy speciális ioncserélővel eltávolítják. Az elhasznált hévizet egy adszorbenssel töltött nyomószűrön nyomják át szivattyú segítségével. Ezután pedig a speciális ioncserélő gyantával töltött ioncserélő oszlopon áramoltatják át. Az oszlopról lejövő víz sómentesnek mondható, felszíni befogadóba gond nélkül bebocsátható, továbbá ipari hűtővízként vagy mezőgazdasági öntözési célra is felhasználható. Ha az adszorbens telítődött, akkor ki kell cserélni, a használatból kikerült adszorbens pedig elégetésre vagy hulladéklerakóba kerül. Az ioncserélő oszlop regenerálása 6%-os sósavval történik, az így keletkező savas vizet káliumhidroxiddal semlegesítik, ami ezután a csatornába vezethető.

A fent bemutatott eljárásoknak azon kívül, hogy nagy a költségvonzatuk, a környezetre is potenciális veszélyt jelentenek. Főleg az ioncserélős eljárás során keletkező hulladékok lerakása, elégetése, illetve a regenerálásra használt víz csatornákba engedése is környezetterhelést jelent. Sőt, ha az adszorbens nem szedi ki a vízből az összes fenolt, akkor az az ioncserélő oszlop hatásfokát is jelentősen leronthatja, így máris kevésbé hatékony az eljárás. A fő probléma azonban mégis az, hogy egyik eljárás sem biztosítja a hévízkészletek fenntartható utánpótlódásának elősegítését, mindegyik eljárás csak az elhasznált termálvizek fizikai és kémiai paramétereinek optimalizálására irányul, azért, hogy a felszíni befogadókba történő bevezetés esetén a vízminőség romlása elkerülhető legyen. A negyedik megoldás, a visszasajtoló kutak kialakítása jelentené az átfogó megoldást

az

elhasznált

termálvizek

elhelyezésének

problémájára,

ugyanis

a

hévízkészletek utánpótlódásának biztosítása, ezáltal a rétegenergia fenntartása mellett a vizeket nem kellene sótalanítani és hűteni sem, mert zárt rendszerben mozognának, így nem jelentenének potenciális veszélyforrást a környezet egyes elemeire. Továbbá olyan nagy volumenű a hévízkitermelés következtében fellépő vízszint- és nyomáscsökkenés a térségben, amely mellett a termálvíz kitermelés ilyen formában nem fenntartható. Ezen okból is kiemelkedően fontos lenne a visszasajtoló kutak mielőbbi megfúrási és üzembe helyezése.

64

3.6. A visszasajtolás lehetőségének vizsgálata A vizsgálatba tíz hévízkút lett bevonva, melyek a város területén helyezkednek el (25. ábra). A kutak közül három (Városközpont-I, Kertvárosi lkp-i-II és Ilonapart-I) a városi távhő-hálózatra van rákapcsolva, további két kút (Kórház-I és Kórház-II) a Városi Kórház melegvíz-szükségletét biztosítja, a többi öt kút pedig üvegházak, fóliasátrak fűtését látja el hőcserélőn keresztül vagy direkt módon, illetve balneológiai célra is történik hévízátadás. A Kórház-I kút vize, kémiai összetétele miatt, gyógyvízzé lett nyilvánítva. A Kertvárosi lkp-i-II számú kút pedig egy úgynevezett kettős hasznosítású kút. Ez azt jelenti, hogy a kút termelő- és visszasajtoló kútként is üzemeltethető. Azonban a valóságban a termelés van túlsúlyban, a kivett vízmennyiség alig 10 %-a kerül visszasajtolásra. Ez olyan csekély mennyiséget tesz ki a kitermelt vízmennyiséghez viszonyítva, hogy a modellben ezt a kutat is csak termelőkútként vettem figyelembe. A vizsgálatba bevont kutak közül az Ilonapart-IV, a Kórház-I és a Kórház-II kutak pozitív kútként (szabad kifolyással) üzemelnek, a többi kút negatív kút, tehát az ő esetükben szivattyús vízkivétel történik. Az Ilonapart-II kút jelenleg le van zárva, nem üzemel. Az vizsgált kutak főbb paramétereit a 26. ábra mutatja be. A modellben vizsgált 10 db termelőkútban az elmúlt 15-20 évben semmilyen kútvizsgálat (pl. próbaszivattyúzás) nem történt, így nem rendelkezünk friss mérési adatokkal a kutak állapotára, illetve az egyes szűrőzött szakaszok vízadó képességére vonatkozóan. A vizsgált kutak földtani szelvényét, szerkezeti kialakítását és magának a kútfejnek a jelenlegi állapotát a XIX-XLV. mellékletek mutatják be. A kutak által az elmúlt 10 évben lekötött és kitermelt vízszintek alakulását pedig a XLVI-LIII. mellékletekben közölt diagramok szemléltetik.

65

25. ábra: A vizsgált terület elhelyezkedése Kútnév

Ilonapart-I. Ilonapart-II. Ilonapart-III. Ilonapart-IV. Kertészeti Kutató Legrand Kórház-I. Kórház-II. Városközpont-I. Kertvárosi lkp-i II.

Kataszteri szám EOV X EOV Y

K-505 K-533 K-558 K-577 K-559 K-652 B-17 B-629 K-657 B-658

145600 147135 145828 145746 145798 145584 147300 147389 146107 147389

741000 741178 739953 738613 741695 744358 742000 742136 743863 742170

Talpmélység [m]

Szűrő(k) helye [m-m]

2004,0 1999,8 2001,0 2500,0 1796,0 2346,0 1725,0 1593,0 1997,0 2344,7

1850-1962 1805-1934 1803-1984 2187-2323 1631-1699 2008-2340 1633-1720 1329-1510 1674-1885 2094-2309

A kifolyó víz A kút vizének hőmérséklete sótartalma a kútfejen [mg/l] [o C] 86 1440,00 78 83 99 975,90 78 1409,30 92 1252,50 77 1750,40 63 1212,00 72 1659,40 95 1054,90

26. ábra: A vizsgált kutak főbb paraméterei A visszasajtoló kutak helyének kijelölésére egy hidrodinamikai modellt hoztam létre a Processing Modflow 5.3 szoftver segítségével. A modellezett terület egy 10 km*6 km-es területet reprezentál (27. ábra).

EOV Y 736500 746500 736500 746500

EOV X 143500 149500 149500 143500

27. ábra: A modellezett terület sarokponti koordinátái Azért volt indokolt ekkora terület kijelölése, mert a vizsgált kutak a város területén elszórtan helyezkednek el, illetve törekedtem arra, hogy a modell peremei a kutaktól

66

megfelelő távolságra (1,5-2 km) legyenek. 100*100 m-es rácsháló-kiosztással dolgoztam, melyet a kutak környékén és a kutak által határolt területen 50*50 m-esre sűrítettem. A modellezett térrészt 21 darab rétegre osztottam fel, melyek közül az 1. és a 3. modellréteg a negyedidőszaki vízadó rétegeket (talaj- és rétegvízadók), az 5., 7., 9., 11., 13., 15., 17., 19., 21. modellréteg pedig a felső-pannon korú termálvízadókat reprezentálja. A 2., 4., 6., 8., 10., 12., 14., 16., 18., 20. modellrétegek pedig a vízadók között települt átszivárgó (főként agyagos-iszapos) rétegek (28. ábra). A réteg sorzáma

A réteg típusa

1. 2. 3.

vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó/ vízrekesztő vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó átszivárgó vízadó

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

Kezdő Fedőszint Feküszint Fedőszint Feküszint Rétegvastagság vízszintek [mBf.] [mBf.] [m] [m] [m] [mBf.] 82 -268 -548

-268 -548 -728

0 350 630

350 630 810

350 280 180

78 83 89

-728

-1098

810

1180

370

95

-1098 -1268 -1508 -1533 -1553 -1618 -1673 -1733 -1778 -1838 -1883 -1943 -2008 -2078 -2128 -2193 -2228

-1268 -1508 -1533 -1553 -1618 -1673 -1733 -1778 -1838 -1883 -1943 -2008 -2078 -2128 -2193 -2228 -2268

1180 1350 1590 1615 1635 1700 1755 1815 1860 1920 1965 2025 2080 2150 2200 2265 2300

1350 1590 1615 1635 1700 1755 1815 1860 1920 1965 2025 2080 2150 2200 2265 2300 2340

170 240 25 20 65 55 60 45 60 45 60 65 70 50 65 35 40

102 105 106 106 108 108 110 110 112 112 114 114 118 118 120 120 122

28. ábra: A modellben definiált rétegek főbb tulajdonságai A terepszintet a modellben síknak tekintettem (átlagos terepmagasság a területen: 82 mBf.) a rendkívül kicsi szintkülönbségek miatt. A modellben megadott rétegek kijelölését igyekeztem összehangolni a vizsgált kutak szűrőzött szakaszainak hosszával. Fontos megjegyezni, hogy a vizsgált terület kiáramlási területen helyezkedik el, ezért a mélységgel egyenes arányban nő a réteg- és víznyomás értéke (29. ábra).

67

29. ábra: Nyomás-mélység profil Szentes környéki termálkutak adatai alapján (kék vonal: negyedidőszaki képződmények; piros vonal: felső-pannon képződmények; fekete szaggatott vonal: a hidrosztatikus nyomás) (Kovács és Szanyi, 2010) Ezért a kezdő vízszint értékét a legfelső rétegben a területen jellemző átlagos talajvízszint alapján 4 m-rel a terepszint alá definiáltam (78 mBf.). A legalsó termálvízadó rétegben pedig, a termeltetés megkezdése előtti nyomás- és vízszint viszonyokat próbálva rekonstruálni, + 4 bar-os (a vízoszlop-magasság 40 m-rel van a terepszint felett) túlnyomással számoltam. Így adódott a legalsó réteg vízszintje 82 mBf.+40 m = 122 mBf. A többi vízadó vízszintjét pedig felfelé haladva arányosan csökkenő nyomásviszonyokat feltételezve adtam meg. A legfelső vízadót nyílt tükrűnek, a többit zárt tükrűnek (nyomás alattinak) adtam meg. A horizontális és vertikális szivárgási tényező és az effektív porozitás-értékeket szakirodalmi adatokra (Kovács, 2004) támaszkodva adtam meg (30. ábra).

68

A réteg sorszáma kh [m/nap] kv [m/nap] 1. 3 0,03 2. 0,1 0,02 3. 5 0,015 4. 0,01 0,00001 5. 1 0,02 6. 0,005 0,00005 7. 0,5 0,01 8. 0,0005 0,00005 9. 1 0,02 10. 0,005 0,00005 11. 1 0,02 12. 0,005 0,00005 13. 1 0,02 14. 0,005 0,00005 15. 1 0,02 16. 0,005 0,00005 17. 0,7 0,014 18. 0,005 0,00005 19. 0,7 0,014 20. 0,005 0,00005 21. 0,65 0,014

n0 [-] 0,17 0,2 0,14 0,07 0,17 0,12 0,2 0,1 0,195 0,08 0,19 0,07 0,185 0,06 0,18 0,05 0,17 0,04 0,16 0,03 0,15

30. ábra: A rétegenkénti szivárgási tényező- (horizonális, vertikális) és effektív porozitás-értékek A modellezett terület egy részén áthalad a Tisza folyó. Azonban a modellben nem szerepel,

mert

mélységi

hévízadókat

vizsgáltam,

és

ezekre

a

felszíni

vizek

elhanyagolhatóan csekély hatást gyakorolnak. A modellezett terület peremfeltételeit a GHB (General Head Boundary) csomagban, puha peremként adtam meg, melynek segítségével a peremeken keresztül történő vízmozgás is figyelembe vehető. GHB-t csak a vízadó rétegekre definiáltam, az átszivárgó rétegekre nem adtam meg semmilyen peremfeltételt. A peremeken ki- és beáramló vízmennyiség a GHB-cellák esetén az aktuális és egy előírt vízszint különbségével arányos (Kovács, 2004): QGHB=CGHB*(hGHB-h) A modellben h=hGHB=hkezdő. Ahol: -

QGHB: a GHB-cellákra definiált hozam [m3/nap]

-

hGHB: az előírt vízszint (Head on the boundary) a peremeken [m]

69

-

h: az aktuális vízszint [m]

-

CGHB: a perem erősségét jelző mérőszám (GHB hydraulic conductance) [m2/nap] CGHB=(k*A)/L0,

Ahol: -

CGHB: a perem erősségét jelző mérőszám (GHB hydraulic conductance) [m2/nap]

-

k: az adott réteg horizontális szivárgási tényezője [m/nap]

-

A:

a

szivárgás

irányára

merőleges

felület

nagysága

az

elemben

(cellavastagság*cellahossz) [m2] -

L0: a perem távolsága az állandó nyomásúnak feltételezett harától [m]. A modellben az L0-t 1000 m-nek vettem.

A CGHB definíciója alapján a GHB-perem egy olyan cellának fogható fel, mint egy állandó, hGHB vízszinttel jellemezhető peremtől ismert L0 távolságra lévő cella (Kovács, 2004). A maradó beszivárgást (az összes lehullott csapadékmennyiség ténylegesen beszivárgásra kerülő hányada) a területen átlagosnak mondható értéknek (1,1*10-4 m/nap) -nak vettem. A termelőkutak hozamának az üzemelési vízjogi engedélyekben szereplő, lekötött vízmennyiség-értékeket adtam meg (31. ábra), melyet az egyes rétegek között, a szűrőzött szakaszok

hosszának

arányában

osztottam

fel

(32.

ábra).

Azért

a

lekötött

vízmennyiségekkel számoltam, mert ezek hivatalos adatnak tekinthetők, bár a valóságban előfordul, hogy a ténylegesen kitermelt vízmennyiség jóval ezek alatti vagy, ami inkább jellemző, jóval ezek fölötti értékkel bír. Q (le kötött) Kútnév

Kataszteri szám 3

Ilonapart-I. Ilonapart-II. Ilonapart-III. Ilonapart-IV. Kertészeti Kutató Legrand Kórház-I. Kórház-II. Városközpont-I. Kertvárosi lkp-i II.

K-505 K-533 K-558 K-577 K-559 K-652 B-17 B-629 K-657 B-658

[m /nap] 180,82 54,79 170,53 333,58 958,90 1095,89 854,79 1200,00 630,14 931,51

31. ábra: A modellbe bevitt hozam-adatok kutanként

70

3

Qkitermelt [m /nap] Kútnév

Kataszteri szám 1. réteg 3. réteg 5. réteg 7. réteg 9. réteg 11. réteg 13. réteg 15. réteg 17. réteg 19. réteg 21. réteg

Ilonapart-I. Ilonapart-II. Ilonapart-III. Ilonapart-IV. Kertészeti Kutató Legrand Kórház-I. Kórház-II. Városközpont-I. Kertvárosi lkp-i II. Az adott rétegből összesen kitermelt vízmennyiség

K-505 K-533 K-558 K-577 K-559 K-652 B-17 B-629 K-657 B-658

-

-

1200,00 -

-

959,00 855,00 239,00 -

24,00 100,00 126,00 -

181,00 31,00 22,00 265,00 -

49,00 125,00 -

349,00 393,00

194,00 223,00 539,00

140,00 399,00 -

-

-

-

1200,00

-

2053,00

250,00

499,00

174,00

742,00

956,00

539,00

32. ábra: A szűrőzött szakaszok szerinti modellbe bevitt hozammegoszlás A vizsgált terület termálvízadó rétegeinek vízadó képességének jellemzésére kiszámítottam ezeknek a rétegeknek a transzmisszivitását (33. ábra). T=k*m Ahol: -

T: transzmisszivitás [m2/nap]

-

k: a réteg vízszintes szivárgási tényezője [m/nap]

-

m: a réteg vastagsága [m]

A réteg sorzáma 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21.

A réteg típusa vízadó vízadó vízadó vízadó vízadó vízadó vízadó vízadó vízadó

Rétegvastagság [m] 170 25 65 60 60 60 70 65 40

kh [m/nap] 1 0,5 1 1 1 1 0,7 0,7 0,65

T 2

[m /nap] 170 13 65 60 60 60 49 46 26

33. ábra: A termálvízadó rétegek transzmisszivitása

3.6.1. A termelőkutak depressziós hatásának számítása A legnagyobb depresszió-értékek az 5. és a 9. modellrétegben jelentkeznek (34. és 35. ábra). Ennek oka, hogy legintenzívebben ezekből a rétegekből történik a termelés. Ezen felül amelyik vízadó rétegből az adott kút vizének nagyobb hányada származik (a szűrőzött szakasz döntő része az adott rétegre esik), ott lokálisan, a kút

71

környezetében az adott rétegben jelentős depressziós értékek tapasztalhatók (LV., LVII., LVIII., LX., LXII. és LXIV. mellékletek).

34. ábra: Az 5. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

35. ábra: A 9. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

72

A visszasajtoló kutak modellbe illesztésének és működésének hatására a termelőkutak által okozott depressziók jelentős mértékű csökkenése, sőt sok esetben kompenzálódása figyelhető meg.

3.6.2. A visszasajtoló kutak helyének kijelölése A szakirodalom szerint a termelő- és visszasajtoló kút közötti távolságnak 500 mnek kell lennie. Továbbá a modell peremeitől a visszasajtoló kutakat minimum 1,5 km-es távolságban kell elhelyezni (Antics, 2002). Ezeket az előírásokat alapértelmezettnek tekintettem a visszasajtoló kutak kijelölésekor. A visszasajtoló kutak hozamát egységesen 960 m3/nap-nak adtam meg, mert ez az a referencia-hozamérték, amely mellett a visszasajtoló kút gazdaságosan üzemeltethető, továbbá a visszasajtolás rétegre gyakorolt negatív hatásai is minimálisak. Ezzel a hozammal üzemel a Hódmezővásárhelyen létesített visszasajtoló kút is. A visszasajtoló kutak kijelölése az alábbi feltételek mellett történt: -

A különböző hévízadó rétegekből származó vizek keveredésének elkerülésére törekedtem, bár a termálvizek kémiai összetétele között számottevő eltérés nem mutatkozik.

-

Egy visszasajtoló kutat csak egy hévízadó rétegre szűrőztem.

-

A visszasajtoló kutakat olyan helyre jelöltem ki, ahol a tényleges megvalósításhoz (pl. fúróberendezés felállítása) is körülbelül elég hely biztosítható (pl. épületektől megfelelő távolságot tartva).

-

Ahol egy rétegre több termelőkút van szűrőzve ott ahhoz a kúthoz helyeztem közelebb a visszasajtoló kutat, amelyik intenzívebben csapolja meg az adott réteget, tehát ahova a hidraulikai viszonyokból adódóan kedvezőnek bizonyult az elhelyezés.

-

Arra is odafigyeltem, hogy a visszasajtoló kutakhoz történő hévíz-szállításhoz szükséges vezetékhálózat kiépítése minél kevesebbe kerüljön, tehát igyekeztem úgy optimalizálni a visszasajtoló kutak elhelyezését, hogy a rákapcsolt termelőkutaktól ne legyen túl nagy távolságra.

-

A nyolc darab visszasajtoló kút úgy lett kijelölve, intenzifikálódó termelési viszonyok és új termelőkutak létesítése és a rendszerbe történő bekapcsolása esetén is fenntarthatóak legyenek a termeltetett rétegek energiaviszonyai (36. ábra).

73

Kútnév Visszasajtoló kút-I Visszasajtoló kút-II Visszasajtoló kút-III Visszasajtoló kút-IV Visszasajtoló kút-V Visszasajtoló kút-VI Visszasajtoló kút-VII Visszasajtoló kút-VIII

EOV Y EOV X 741505 741505 741020 740750 741505 744485 741505 744500

147250 147010 145750 146500 146020 145500 147500 146010

Szűrőzött [m /nap] modellréteg 960 5. 960 9. 960 9. 960 11. 960 13. 960 13. 960 19. 960 21. Hozam 3

36. ábra: A kijelölt visszasajtoló kutak főbb adatai Az 1. modellréteg a talajvízadót, a 3. modellréteg pedig a hideg rétegvizeket (többek közt ivóvizeket) tartalmazó rétegeket reprezentálja. A 7. modellrétegből nem történik hévízkitermelés, ezért oda nem definiáltam visszasajtoló kutat. A 15. és a 17. modellrétegben sem helyeztem el visszasajtoló kutakat, mert az oda szűrőzött termelőkutak nagy távolságra vannak egymástól, nem érné meg az elhasznált hévizeket akkora távolságra szállítani, illetve az adott termelőkutak fenti rétegekre eső szűrőszakaszain nem történik számottevő víztermelés. A 9. és a 13. modellrétegre 2-2 darab visszasajtoló kutat helyeztem el. A 9. modellrétegben azért indokolt a két visszasajtoló kút elhelyezésre, mert ez a leginkább termeltetett réteg, itt a legnagyobbak a nyomás- és vízszintesések (37. ábra).

37. ábra: A 9. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

74

A 13. modellrétegben pedig a két termelőkút lokálisan jelentős depressziót hoz létre, de térben eléggé távol helyezkednek el egymástól, ezért tartottam indokoltnak mind a két termelőkúthoz egy-egy visszasajtoló kutat definiálni (38. ábra).

38. ábra: A 13. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013) Az is megfigyelhető a depressziós térképeken, hogy azon rétegek vízszint- és nyomásviszonyaira is kedvező hatással vannak a visszasajtoló kutak, amelyekben kevésbé intenzív a termelés, illetve amelyekre nem definiáltam visszasajtoló kutakat (LIV., LVI., LIX., LXI., LXIII. és LV. mellékletek).

3.6.3. A visszasajtoló kút optimális szerkezetének meghatározása, kútterv készítése A visszasajtoló kút szűrőzött szakaszának és az egyes csőszakaszok saruzási mélységeinek meghatározásához a Kórház-II (B-629) hévízkút földtani rétegsorát (XXXII. melléklet) vettem alapul. A kút szerkezetének leírása Az egyes fúrási szakaszok mélysége és átmérője 1. szakasz: mélység: 0-50 m, 82-32 mBf.; átmérő: 609,6 mm=24”

75

2. szakasz: mélység: 0-575 m, 82-(-493) mBf.; átmérő: 444,5 mm=17,5” 3. szakasz: mélység: 565-1180 m, (-483)-(-1098) mBf.; átmerő: 311,15 mm=12,25” 4. szakasz: mélység: 1165-1350 m, (-1083)-(-1268) mBf., átmérő: 311, 15 mm=12,25” A csövezett szakaszok mélysége, a csövek anyaga, átmérője, falvastagsága, csőkötések Iránycső: mélység: 0-50 m, 82-32 mBf.; csőanyag: rozsdamentes acél; átmérő: 508/488 mm=20”; falvastagság: 10 mm; menetes csőkötés Termelőcső: mélység: 0-575 m, 82-(-493) mBf.; csőanyag: rozsdamentes acél; átmérő: 339,7/317,9 mm=13,375”; falvastagság: 10,90 mm; menetes csőkötés Köztes cső: mélység: mélység: 565-1180 m, (-483)-(-1098) mBf.; csőanyag: rozsdamentes acél; átmérő: 244,5/224,4 mm=9,625”; falvastagság: 10,05 mm; menetes csőkötés Szűrőcső: mélység: 1165-1350 m, (-1083)-(-1268) mBf.; csőanyag: rozsdamentes acél; átmérő: 139,7/125,7 mm=5,5”; falvastagság: 7 mm; menetes csőkötés Palást- és csőköz-cementezések, kavicsolás, saruzások, tömszelence, fúrástalp lezárása Palástcementezések: 0-50 m, 82-32 mBf., (50 m); 50-575 m, 32-(-493) mBf., (525 m); 575-1180 m, (-493)-(-1098) mBf., (605 m) Csőköz-cementezések: 0-50 m, 82-32 mBf., (50 m); 565-575 m, (-483)-(-493) mBf., (10 m) Kavicsolás: 1170-1350 m, (-1088)-(-1268) mBf., (180 m) Saruzások: 32 mBf., (50 m-en); (-493) mBf., (575 m-en); (-1098) mBf., (1180 m-en); (-1268) mBf. (1350 m-en) Tömszelence: (-1083)-(-1088) mBf., 1165-1170 m; (5 m) Fúrástalp lezárása: (-1268) mBf., (1350 m-en) történt rozsdamentes acél talplemezzel. A minimális szűrőhossz megadása, szűrő típusa, átmérője, szűrőzendő mélységköz, az iszapzsák helye és hossza A minimális szűrőhossz meghatározása: vkrit=√(k)/15 Fmin=Qsz/vkrit Fmin=2*r*π*hmin Ahol: -

vkrit: kritikus áramlási sebesség [m/s]

-

k: a szűrőzendő réteg horizontális szivárgási tényezője [m/s]

-

Fmin: minimális szűrőfelület [m2]

-

Qsz: szükséges vízhozam [m3/s]

-

r: a szűrőcső sugara [m] 76

-

hmin: minimális szűrőhossz [m]

k=1 m/nap=1,16*10-5 m/s; r=0,070 m; Qsz=960 m3/nap=1,11*10-2 m3/s vkrit=√(1,16*10-5)/15=2,27*10-4 m/s Fmin=(1,11*10-2)/ (2,27*10-4)=48,90 m2 hmin=Fmin/(2*r*π)=48,90/(2*0,070*π)=111,37 m A szűrő: típusa: Johnson-szűrő; átmérője: 139,7/125,7 mm=5,5”; szűrőzendő mélységköz: 1185-1296,37 m, (-1103)-(-1214,37) mBf., (szűrőhossz: 111,37 m) Az iszapzsák: helye: 1340-1350 m, (-1258)-(-1268) mBf.; hossza: 10 m A

gyűrűstérbe

lejuttatandó

cementpép

mennyiségének

és

a

szűrőrakat

körüli

kavicsmennyiség meghatározása számolással (39. és 40. ábra). V=r2*π*h Ahol: -

V: a gyűrűstér térfogata [m3]

-

r: a gyűrűstér sugara [m]

-

h: a furat/csőrakat hossza [m] Palástcementezés Szakasz

r [m]

h [m]

Furat-1. Iránycső külső Iránycső belső Béléscső-1. külső Furat-2. Béléscső-1. külső Béléscső-1. belső Béléscső-2. külső Furat-3. Béléscső-2. külső Összes cementmennyiség

0,304 0,254 0,244 0,170 0,222 0,170 0,159 0,122 0,156 0,122 -

50,00 50,00 50,00 50,00 525,00 525,00 10,00 10,00 605,00 605,00 -

Vgyűrűstér Vcement 3

[m ] 14,59 10,13 9,35 4,53 81,47 47,58 0,79 0,47 46,00 28,41 -

3

[m ] 4,46 4,82 33,89 0,32 17,59 61,08

39. ábra: A palástcement mennyiségének számítása Kavicsolás Szakasz Béléscső-2. belső Szűrőcső külső Furat-4. Szűrőcső külső Összes kavicsmennyiség

r [m] 0,112 0,070 0,156 0,070 -

Vgyűrűstér h [m] [m3 ] 10,00 0,40 10,00 0,15 170,00 12,93 170,00 2,61 -

Vkavics [m3] 0,25 10,32 10,57

40. ábra: A szűrőzött szakasz köré kerülő kavicsmennyiség megadása

77

A Kórház-II-es számú termelőkúthoz elkészített visszasajtoló kút csövezési vázlata a 41. ábrán látható.

41. ábra: A tervezett visszasajtoló kút csövezési vázlata (Csiszár, 2013) A kút készítésének technológiai utasítása, építési sorrendje A fúrás és a csövezés menete Spirálfúróval 24”-os átmérőjű fúrást mélyítünk le 50 m mélységig. Az irányrakatot 508/488 mm átmérővel helyezzük el 50 m-es mélységig, majd az itt található agyagrétegbe döngöljük bele a sarut. Az irányrakatnak a felszínig ki kell érnie. Ekkor az elkészült szakasz, az irányrakat és a furat fala között, cementpéppel kerül feltöltésre. A cementpép kötési idejét meg kell várni. Ezek után 17,5”-os görgős fúróval haladunk tovább 575 m-ig. A furatba egy 339,7/317,9 mm átmérőjű termelőcső kerül elhelyezésre, ami a felszínig 78

kiér. Az 575 m-en lévő agyagba kell beledöngölni a termelőcső saruját. A köztes csőrakat számára a furatot 12,25”-os görgős fúróval kell kiképezni 1180 m-ig. A furatba kerül elhelyezésre a 244,5/224,4 mm átmérőjű köztes cső. A köztes cső saruja 1180 m-en kerüljön az agyagba bedöngölésre! A szűrőcső 139,7/125,7 mm átmérőjű, ami magába foglalja az iszapzsákot, a szűrőt, ezek mindegyike azonos átmérőjű. A szűrő átmérője 139,7 mm. A szűrő hossza 111,37 m, 1185-1296,37 m-ig. A termelőrakatot a köztes rakathoz, illetve a köztes rakatot a szűrőrakathoz menetes kötéssel kell rögzíteni. Miután az egész termelőrakat behelyezésre került, megkezdődik a köztes- és a szűrőcső visszahúzása. A köztes csövet 565 m-ig, a szűrőcsövet 1165 m-ig kell visszahúzni. A kút alján található az iszapzsák, magassága 10 m, 1340-1350 m-ig. A szűrőcső és a köztes cső közös szakaszát tömszelencével kell lezárni, így a szűrőzött réteg vize nem kommunikál a fentebb lévő vízadó rétegek vizeivel. Az irány- és a termelőrakat, illetve a termelő- és a köztes rakat közti teret csőköz-cementezéssel, a termelőrakat és a furatfal, illetve a köztes cső és a furatfal közti teret cementpéppel kell kitölteni. A szűrőzött szakaszra nem kerülhet cementpép. A szűrő alá és fölé központosítók elhelyezése szükséges. A szűrőcsövet a szűrőzött homokréteg alatti homokos agyagba kell belesaruzni. A szűrőcső körüli kavicsoláshoz a felbővítő fúrást 12,25”-os görgős fúróval kell elvégezni. Ezután történik meg a szűrőcső melletti gyűrűstér kaviccsal való feltöltése. Kúttisztítás (kompresszorozás) Rendeltetése, hogy a kút környezetében a szűrőszerkezet méretezésekor eltávolításra ítélt szemcsék kitermelésével olyan mesterséges rétegvázat hozzon létre, amely az áteresztő képesség jelentős növelésével arányosan javítja a kútkiképzés hatékonyságát. A szivattyúzási folyamat alapelve a fokozatosság. A vízhozamot csak akkor szabad fokozni, ha a kitermelt víz letisztult és a kút gyakorlatilag legalább 1 órán keresztül üledékmentes (1 dm3 vízben legfeljebb 5 mg száraz anyag lehet) szolgáltatott. A tisztító szivattyúzás akkor fejezhető be, ha a legnagyobb vízlépcsőnél (legnagyobb hozamnál) legalább két órán keresztül tiszta vizet szolgáltatott a kút. A tisztító szivattyúzás során kitermelt vízhozam százalékában kell meghatározni azt az ún. megengedett üzemi vízhozamot, melyet a későbbi üzemeltetés során átlépni nem szabad. Próbaszivattyúzás Tisztító szivattyúzás után a kutat próbaszivattyúzásnak kell alávetni, hogy a véglegesen kiképzett kút hidrodinamikai adatai megállapíthatóak legyenek.

79

A próbaszivattyúzás folyamán a vízhozamot legalább 3 üzemi vízálláson kell megállapítani. három lépcsőjének vízhozama a tisztító szivattyúzással megállapított legnagyobb vízhozam kb. 80-60-40 %-a legyen. A három szivattyúzási lépcső együttes időtartama legkevesebb 72 óra legyen. A próbaszivattyúzást folyamatosan kell végezni, és a leghosszabb kényszerű üzemszünet időtartama 24 óránként legfeljebb 2 óra lehet. a próbaszivattyúzás befejeztével két óránként mérni kell a kútban a vízoszlop visszatöltődését addig, míg a nyugalmi vízállás bekövetkezik. Gyakorlatilag homokmentesnek tekinthető a víz, ha 100 l-enként legfeljebb 0,5 g száraz állapotú anyagot tartalmaz. A kút lezárása Kútfejen: rozsdamentes acél fedlappal; kúttalpon: rozsdamentes acél talplemezzel.

3.6.4. A termelő és visszasajtoló kutak szerkezeti különbségeinek elemzése „A termelő és a visszasajtoló kutak felcserélhetők.” Ezt nevezik a visszasajtolás I. törvényének, amelyet James fogalmazott meg 1979-ben. E szerint a szabály szerint nem beszélünk visszasajtoló és termelőkutakról csak „kutakról”. Ezt a gondolatot azért tartom fontosnak, mert a termelő és a visszasajtoló kutak szerkezete, kialakítása között nincsenek jelentősen nagy különbségek, sőt előfordult már, hogy egy visszasajtolás céljából megfúrt kút lényegesen jobb hatásfokú termelőkútnak bizonyult, mint a korábbi termelőkút, amelyhez a visszasajtoló kutat fúrták. Azonban van néhány olyan kialakításbeli eltérés a kétfajta kút között, amelynek ismeretében nem feltétlenül helytálló minden esetben a bevezetésként megfogalmazott törvény. Elsőként azt tartom fontosnak megemlíteni, hogy a visszasajtoló kutak szűrőzött szakaszán a gyűrűstér kavicsolása elengedhetetlen. Annál nagyobb hatékonyságú a kavicsréteg, minél nagyobb átmérővel veszi körül a szűrőzött szakaszt. Ezt úgy érik el, hogy az eredeti furatot úgynevezett felbővítő fúrással nagyobb átmérőjűvé alakítják. A kavics átmérőjét a szűrőszabály szerint kell megválasztani, melynek értelmében a kavics mértékadó szemátmérőjének a szűrő lyukbőségénél nagyobbnak kell lennie, mert csak minimális mennyiség (kb. 25%) eshet át a szűrő nyílásain. Fontos megjegyezni, hogy míg egy termelőkút esetében nem feltétlenül szükséges a szűrő körül kavicsolás, addig egy visszasajtoló kút esetében ez alapvető követelmény. Ha nincs kavicsolás a szűrőrakat

80

körül, akkor szinte biztos, hogy az a visszasajtoló kút nem fog hosszú távon hatékonyan üzemelni. Ugyanis minél nagyobb átmérővel történik a kavicsolás, annál inkább érvényesülnek a kavicsréteg kedvező hatásai. A kavicsolás segít meggátolni a réteg pórusainak eltömődését azáltal, hogy megszűri a visszasajtolásra kerülő, elhasznált termálvizet, így az apróbb szemcsék nem a rétegben, a pórusok eltömődését eredményezve fognak kiülepedni, hanem a kavicsrétegben. Ezáltal a vízadó réteg permeabilitásának csökkenése is elkerülhető. A kavicsszemcsék lekerekítettek, szabályosabb alakúak, mint az apróbb és egyenetlenebb szemcsemérettel jellemezhető porózus vízadó szemcséi. Ebből következik, hogy a kavics mértékadó szemátmérője és effektív porozitása is nagyobb, mint a porózus vízadóé, ezáltal a rétegváz megrongálódása/tönkremenetele ellen is hat a kavicsréteg. Ugyanis a szűrőkön keresztül viszonylag nagy nyomással és sebességgel érkező víz a kavicsrétegbe érve lelassul, így minél nagyobb átmérőben történik a kavicsolás a víz sebessége annál inkább le fog csökkenni, mire a víztartó rétegbe ér. Lényeges különbség a kétfajta kút között, hogy míg a termelőkút szabad kifolyással (pozitív kútként) is üzemeltethető, ha a rétegnyomás akkora, hogy képes a vizet a felszín fölé hozni, addig a visszasajtoló kút csak (nyomó)szivattyús üzemmódban működik, mert ebben az esetben a rétegnyomás ellenében kell a vizet visszasajtolni a szűrőzött rétegbe. Ezek alapján elmondható, hogy a termelőkút, mindaddig, míg nem válik negatívvá, vagy eleve negatív kút, addig különösebb többletenergia-befektetés nélkül történhet a vízkivétel. A visszasajtoláshoz azonban minden esetben szükséges többletenergia-befektetés, melynek mértékbe a szűrőzött vízadó mélységével és nyomásával egyenes arányban növekszik.

81

4.

Összefoglalás Diplomamunkámban bemutattam, hogy Szentes térségében igen jelentős, a fenntartható

hévízhasznosítással nem összeegyeztethető, a természetes utánpótlódást jelentős mértékben meghaladó termálvíz-bányászat zajlik, az így előidézett 25-40 m-es vízszint-csökkenések nem megengedhetők. Továbbá a Szentes környéki felszíni befogadók is nagymértékben terheltek a használt termálvízzel, mely a vízi ökoszisztémákra gyakorol kedvezőtlen hatást. A megoldást a problémára az jelentené, ha kialakításra kerülnének a szükséges visszasajtoló kutak, és a kitermelt víz előírt hányadát visszajuttatnák a felszín alá, ezáltal is segítve a természetes utánpótlódást. A geotermikus energiatermelés és –hasznosítás elméleti alapjainak, felhasználási módjainak,

Magyarország

geotermikus

viszonyai,

illetve

a

visszasajtoló

kutak

kialakításának feltételei munkám elején részletes bemutatásra kerültek, abból a célból, hogy minél teljesebb képet kaphassak a diplomamunkámban feldolgozott tématerületről. A visszasajtoló kutak optimális helyének megadása és a visszasajtolásra kerülő vízmennyiség meghatározása a Processing Modflow 5.3 hidrodinamikai modellező program segítségével történt, a termelőkutak által létrehozott depressziós viszonyok figyelembevételével. A visszasajtoló kutak kialakításának fontos szempontja volt, hogy a visszasajtoló kutakat olyan távolságban (500 m) helyeztem el a termelőkutaktól, hogy a visszasajtolt, fáradt hévíz az általunk kitermelni kívánt termálvíz hőmérsékletét ne csökkentse, továbbá meglegyen az optimális, termális áttörési időt meghaladó időtartam, mely alatt a visszasajtolt víz a termelőkúthoz érve a rétegben jellemző vízhőmérsékletet újra eléri. A visszasajtoló kutak elhelyezését követően a depressziós viszonyok kedvező képet mutattak. A visszasajtoló kutak szerkezetének bemutatására elkészítettem egy visszasajtoló kút csövezési vázlatát, a hozzá tartozó termelőkút (Kórház-II) földtani rétegsora alapján. Addig, amíg a visszasajtoló kutak nem kerülnek kialakításra, komoly nyomás- és vízszintesések mutatkoznak a termeltetett vízadókban, ebből kifolyólag a kutak vízhozama drasztikusan lecsökkenhet, olyannyira, hogy bizonyos kutak termelésre alkalmatlanná válhatnak, vagy csak jelentős többletenergia-befektetéssel lesznek termeltethetők. Minél később valósul meg a visszasajtolás a térségben, annál nagyobb annak az esélye, hogy a vízszint- és nyomáscsökkenések visszafordíthatatlanná válnak.

82

5.

Summary In my thesis I present that the thermal water production in the Szentes area is so

intensive that it is in conflict with the sustainable development, the production rate is significantly above the natural supply rate and as a consequence the 25–40 m water level decrease cannot affordable. Furthermore the surface reservoirs are affected by the used thermal water which gave a negative impact on the aquatic ecosystem. The solution for the problem is to develop and construct the necessary injection wells and the adequate proportion of the produced thermal water have been injected back underground which could help to support the natural reservoirs. The fundamentals of geothermal energy production and usage in theory, the geothermal capabilities in Hungary, and the terms of injection well construction had been presented in the beginning of the thesis, in focus to obtain a whole image about the examined scientific research area. The placement of the injection wells and the injected volume has been calculated by the Processing Modflow 5.3 hydrodynamical software attentive to the depression caused by the production wells. During the injection wells placement calculations the distance from the production well was an important factor. With 500 m distance it is achievable that the injected water leave the produced water temperature unaffected, and the flow time greater than the break through time therefore the injected water could heat up to the base rock temperature. After the injection wells placement the depression map show a more favorable image. To represent the injection well structure I made a casing sketch take into consideration the stratigraphy found during the drilling of the production well (Kórház-II). Until the injection well were not constructed one can expect a significant pressure and water level fluctuation in the produced reservoirs and as a consequence the flow rate of these wells could show an intensive decrease to the point when some wells could not produce anymore or only could produce with artificial lift which requires more of an investment. The more later the injection came to operational in the area the more of a chance that the fluctuations in the reservoir water level and pressure became irreversible.

83

6.

Köszönetnyilvánítás A dolgozat elkészítéséhez nyújtott segítségéért, hasznos, tanácsaiért köszönetet

mondok témavezetőmnek, Dr. Kovács Balázs, intézetigazgató, egyetemi docensnek. Köszönettel tartozom a hidrodinamikai modell elkészítéséhez nyújtott segítségéért, tanácsaiért, észrevételeiért, építő kritikáiért Bálint András, PhD. hallgatónak, illetve Dr. Szanyi János, címzetes egyetemi docensnek. Külön köszönöm Olasz József hidrogeológus mérnök, ügyvezető önzetlen segítségét, hasznos, szakmai tanácsait, melyet a visszasajtoló kút csövezési tervének elkészítéséhez nyújtott. Köszönet illeti az ATI-VIZIG munkatársait, különösképpen Ágoston Bencét, a NEKI Szegedi Kirendeltségén dolgozókat és az ATIKTVF alkalmazottjait, hogy a hévízkutak termelési adatainak rendelkezésemre bocsátásával segítették a munkámat. Végül, de nem utolsó sorban köszönöm azoknak a termálkút-üzemeltetőknek a segítségét, akik szívesen fogadtak és a rendelkezésemre álltak az adatgyűjtés során.

84

7.

Irodalomjegyzék

Allow K. (2010): Sósvíz és édesvíz keveredése in Szemelvények a geotermikus energia hasznosítás hidrogeológiai alkalmazásaiból (InnoGeo Kft.; Szeged, 2010) Almási I. (2000): Petroleum Hydrogeology of the Great Hungarian Plain, Eastern Pannonian Basin, Hungary (PhD. értekezés, University of Alberta, Edmonton) p. 195. Antics M. (2002): Design of re-injection well using numerical modelling techniques. (Twenty-Seventh Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, January 28-30, 2002) ATI-VIZIG-adatbázis (Szeged, 2012) Árpási M. (1998): A geotermális energiahasznosítás koncepciója (Magyar Geotermális Egyesület (Kézirat), 1998) Bálint A. (2012): Visszasajtoló kutak helyének optimális meghatározása Szentes példáján – Diplomamunka (Miskolci Egyetem, 2012.) Bálint A. (2012): Hidrodinamikai modellek és hőtranszport számítások a dinamikus kitermelést megalapozó készlettervezéshez a dél-alföldi régióban (Jedlik Ányos-projekt; Szeged, 2012) Bálint A., Szanyi J., Kovács B., Kóbor B., Medgyes T. (2010): Termálvíz visszasajtolás hazai és nemzetközi tapasztalatai in Szemelvények a geotermikus energia hasznosítás hidrogeológiai alkalmazásaiból (InnoGeo Kft.; Szeged, 2010) Bélteky L., Alföldi L., Korim K., Marcell F., Papp Sz., Rémi R.-né, Simon F., Urbancsek J. (1965): Magyarország hévízkútjai (hévízkútkataszter) (A Vízgazdálkkodási Tudományos Kutató Intézet Kiadványa; Budapest, 1965) Bélteky L., Budai L., Kassai L., Konyor L., Korim K., Mayerszky B., Szpriev B. (1970): Különleges geotermikus adottságaink kiaknázási lehetőségeinek vizsgálata; 7. számú kiegészítés: Szentes és környékén mélytett hévízkutak vizsgálata egymásrahatás és vízkészlet számítás szempontjából Bobok E. (2005): Hévízkutak hőmérsékletviszonyainak vizsgálata (OTKA jelentés, 2005.) Bobok E., Tóth A. (2005): Megújuló energiák (Miskolci Egyetemi Kiadó; Miskolc, 2005.) p. 116-178. Budai T., Gyalog L. (2009): Magyarország földtani atlasza országjáróknak (Magyar Állami Földtani Intézet; Budapest, 2009.) p. 207-208. Civan F. (2007): Reservoir formation damage, Second Edition. Elsevier

85

Dövényi P., Horváth F. (1988): A review of temperature, thermal conductivity, and heat flow data for the Pannonian Basin In Royden, L. H. and Horváth, F. (editors), The Pannonian Basin, a study in basin evolution: American Association of Petroleum Geologists- Memorie 45, p. 195-233. György Z. (2009): A termelő-visszasajtoló kutak kialakításának kérdései, V. Nemzetközi Kisteleki Termál Konferencia, szóbeli értekezés (Kistelek, 2009.) Kádárné Juhász Gy. (1989): A szentesi geotermikus mező regionális geológiai modellje (Magyar Szénhidrogénipari Kutató-Fejlesztő Intézet, Geológiai Értelmezési Főosztály, 1989.) Kovács B. (2004): Hidrodinamikai és transzportmodellezés I. (Processing MODFLOW környezetben) (Miskolci Egyetem – Szegedi Tudományegyetem – GÁMA-GEO Kft., 2004.) p. 152. Kovács B., Szanyi J. (2005): Hidrodinamikai és transzportmodellezés II. (Processing MODFLOW és Surfer for Windows környezetben) (Miskolci Egyetem – Szegedi Tudományegyetem – GÁMA-GEO Kft., 2004.) p. 198. Kun W., Jiorung L., Wangqing C. (2008): Experience of geothermal reinjection in Tianjin and Beijing (Lectures on Geothermal areas in China, Reports 2008.) Kurunczi M. (2008): A visszasajtolás. A hódmezővásárhelyi geotermikus közműrendszer bemutatása; Geotermia a XXI. században szakmai fórum, szóbeli értekezés; Kistelek, 2008.) Kurunczi M. (2009): Hódmezővásárhely: A geotermia, mint hazai energiaforrás. Kézirat Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia (ELTE, Eötvös Kiadó; Budapest, 2009.) p. 596. Mádlné Szőnyi J. (2006): A geotermikus energia: Készletek, Kutatás, Hasznosítás (Grafon Kiadó; Nagykovácsi, 2006.) p. 122. Mádlné Szőnyi J. (2008): A geotermikus energiahasznosítás nemzetközi és hazai helyzete, jövőbeni lehetőségei Magyarországon. (Az MTA megbízásából készült háttértanulmány; Budapest, 2008.) Muffler L.P.J., Cataldi R. (1978): Methods for regional assessment of geothermal resources. Geotermics, vol. 7:53-89. Rezessy G., Szanyi J., Hámor T. (2005): Jelentés a geotermikus energiavagyon állami nyilvántartásának kialakításáról. (Magyar Geológiai Szolgálat és SGS, 2005) Stefánsson V. (1997): Geothermal reinjection experience (Geothermics, 26, 1997.) p. 99-139. 86

Szanyi J. (2011): Helyzetjelentés a geotermikus energia hasznosításáról Magyarországon, különös tekintettel a visszasajtolásra. Kézirat Szanyi et al. (2012): A geotermikus energia fenntartható hasznosítása: kutatások a visszasajtolás és a vízkezelés területén (InnoGeo Kft.; Szeged, 2012.) Szanyi J., Kovács B. (2010): Utilization of geothermal systems in South-East Hungary – Geothermics, Volume 39., Issue 4., p. 357-364. Szentes Városi Önkormányzat (2003): A termálvíz hasznosítása Szentesen (Marketing Terv; Kézirat; Szentes, 2003.) Tari Cs., Kun É. (2010): Hő terjedésének törvényszerűségei porózus közegben: Bevezetés a numerikus hőtranszport modellezés elméletébe és gyakorlatába in Szemelvények a geotermikus energia hasznosítás hidrogeológiai alkalmazásaiból (InnoGeo Kft.; Szeged, 2010)

87

8. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41.

Ábrajegyzék ábra: A geotermikus készletek csoportosítása a tárolókőzet hőmérséklete alapján ábra: Egyfajta geotermikus kaszkádrendszer sematikus modellje ábra: Lindal-diagram ábra: A hévízkészletek utánpótlódásának folyamata ábra: Egy termelő-visszasajtoló kútpár optimális elhelyezésének sematikus modellje ábra: A visszasajtoló kutak lemélyítésének lehetséges formái ábra: Egy hévíz visszasajtoló kút lehetséges felépítésének sematikus rajza ábra: Termelő-visszasajtoló hévízkút-rendszer Hódmezővásárhelyen ábra: A földi hőáram értékének alakulása a Kárpát-medencében ábra: A neogén medencék porózus-üledékes vízadóinak elhelyezkedése hazánkban ábra: A preneogén medencealjzat karsztos-üledékes vízadóinak elhelyezkedése hazánkban ábra: A felső-pannon képződmények talpmélysége hazánkban ábra: A pannóniai képződmények vastagsága hazánkban ábra: A felső-pannon korú vízadó összletek talphőmérséklete Magyarországon ábra: A gőzkitörés a Fábiánsebestyén-IV. sz. fúrásnál, 1985-ben ábra: A kútfejen kifolyó hévíz jellemző hőmérséklet-tartományai hazánkban ábra: A már megfúrásra került hévízkutak térbeli elhelyezkedése hazánkban ábra: A 30 oC-os izoterma mélysége hazánkban ábra: A pannon rétegek talpmélysége ábra: A vizsgált 10 db hévízkút talphőmérsékleti adatai alapján számolt geotermikus gradiens és lépcső értékek ábra: Termálvízből történt sókiválás az Ilonapart-IV (K-577) hévízkútból kiépített termelőcsőben ábra: A depressziós tér alakja Szentes térségében ábra: A nyugalmi vízszint-értékek alakulása 1970 és 2000 között ábra: A termálvíz hűtő- és tározótó Szentes város határában ábra: A vizsgált terület elhelyezkedése ábra: A vizsgált kutak főbb paraméterei ábra: A modellezett terület sarokponti koordinátái ábra: A modellben definiált rétegek főbb tulajdonságai ábra: Nyomás-mélység profil Szentes környéki termálkutak adatai alapján ábra: A rétegenkénti szivárgási tényező- (horizonális, vertikális) és effektív porozitás-értékek ábra: A modellbe bevitt hozam-adatok kutanként ábra: A szűrőzött szakaszok szerinti modellbe bevitt hozammegoszlás ábra: A termálvízadó rétegek transzmisszivitása ábra: Az 5. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén ábra: A 9. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén ábra: A kijelölt visszasajtoló kutak főbb adatai ábra: A 13. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén ábra: A 9. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén ábra: A palástcement mennyiségének számítása ábra: A szűrőzött szakasz köré kerülő kavicsmennyiség megadása ábra: A tervezett visszasajtoló kút csövezési vázlata

88

9.

Mellékletjegyzék melléklet: Az Ilonapart-I hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi melléklet: Az Ilonapart-I hévízkút mélységi vízhozamgörbéi melléklet: Az Ilonapart-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi melléklet: Az Ilonapart-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi melléklet: Az Ilonapart-III hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi melléklet: Az Ilonapart-III hévízkút mélységi vízhozamgörbéi melléklet: Az Ilonapart-IV hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi melléklet: Az Ilonapart-IV hévízkút mélységi vízhozamgörbéi melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának mélységi nyomásemelkedési görbéi X. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának mélységi vízhozamgörbéi XI. melléklet: A Legrand hévízkútjának mélységi nyomásemelkedési görbéi XII. melléklet: A Legrand hévízkútjának mélységi vízhozamgörbéi XIII. melléklet: A Kórház-I hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi XIV. melléklet: A Kórház-I hévízkút mélységi vízhozamgörbéi XV. melléklet: A Kórház-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi XVI. melléklet: A Kórház-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi XVII. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi XVIII. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi XIX. melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút földtani szelvénye XX. melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút felépítése XXI. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút földtani szelvénye XXII. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút felépítése XXIII. melléklet: Az Ilonapart-III-as földtani szelvénye XXIV. melléklet: Az Ilonapart-III-as hévízkút felépítése XXV. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút földtani szelvénye XXVI. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút felépítése XXVII. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának földtani szelvénye XXVIII. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának felépítése XXIX. melléklet: A Legrand hévízkútjának földtani szelvénye XXX. melléklet: A Legrand hévízkútjának felépítése XXXI. melléklet: A Kórház-I-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése XXXII. melléklet: A Kórház-II-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése XXXIII. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút földtani szelvénye XXXIV. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút felépítése XXXV. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése XXXVI. melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút XXXVII. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút XXXVIII. melléklet: Az Ilonapart-III-as hévízkút XXXIX. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút XL. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútja XLI. melléklet: A Legrand hévízkútja XLII. melléklet: A Kórház-I-es hévízkút XLIII. melléklet: A Kórház-II-es hévízkút XLIV. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút XLV. melléklet: A Kertvárosi lkp-i--II-es hévízkút XLVI. melléklet: Az Ilonapart-I-es, III-as és -IV-es termálkutak hozamadatai I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX.

89

XLVII. XLVIII. XLIX. L. LI. LII. LIII. LIV. LV. LVI. LVII. LVIII. LIX. LX. LXI. LXII. LXIII. LXIV. LXV.

melléklet: Az Ilonapart-II-es termálkút hozamadatai melléklet: A Kertészeti Kutató termálkútjának hozamadatai melléklet: A Legrand termálkútjának hozamadatai melléklet: A Kórház-I-es termálkút hozamadatai melléklet: A Kórház-II-es termálvíz hozamadatai melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút hozamadatai melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II-es hévízkút hozamadatai melléklet: Az 5. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén melléklet: A 11. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 11. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén melléklet: A 13. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 15. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 15. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén melléklet: A 17. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 17. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén melléklet: A 19. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 19. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén melléklet: A 21. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén melléklet: A 21. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén

90

10. Mellékletek

I. melléklet: Az Ilonapart-I hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

II. melléklet: Az Ilonapart-I hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

91

III.melléklet: Az Ilonapart-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

IV. melléklet: Az Ilonapart-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

92

V. melléklet: Az Ilonapart-III hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

VI. melléklet: Az Ilonapart-III hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

93

VII.

melléklet: Az Ilonapart-IV hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

VIII. melléklet: Az Ilonapart-IV hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

94

IX. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

X. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

XI. melléklet: A Legrand hévízkútjának mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

95

XII.

melléklet: A Legrand hévízkútjának mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

XIII. melléklet: A Kórház-I hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

XIV. melléklet: A Kórház-I hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012) 96

XV.

melléklet: A Kórház-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

XVI. melléklet: A Kórház-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

97

XVII. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II hévízkút mélységi nyomásemelkedési görbéi (Bálint, 2012)

XVIII. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II hévízkút mélységi vízhozamgörbéi (Bálint, 2012)

98

XIX. melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XX.

melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút felépítése (Bálint, 2012)

99

XXI. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXII. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút felépítése (Bálint, 2012)

100

XXIII. melléklet: Az Ilonapart-III-as földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXIV. melléklet: Az Ilonapart-III-as hévízkút felépítése (Bálint, 2012)

101

XXV. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXVI. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút felépítése (Bálint, 2012)

102

XXVII.

melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXVIII. melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútjának felépítése (Bálint, 2012)

103

XXIX. melléklet: A Legrand hévízkútjának földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXX. melléklet: A Legrand hévízkútjának felépítése (Bálint, 2012)

104

XXXI. melléklet: A Kórház-I-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése (Bálint, 2012)

105

XXXII.

melléklet: A Kórház-II-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése (Bálint, 2012)

106

XXXIII. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút földtani szelvénye (Bálint, 2012)

XXXIV. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút felépítése (Bálint, 2012)

107

XXXV.

melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II-es hévízkút földtani szelvénye és felépítése (Bálint, 2012)

108

XXXVI. melléklet: Az Ilonapart-I-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XXXVII. melléklet: Az Ilonapart-II-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XXXVIII. melléklet: Az Ilonapart-III-as hévízkút (Csiszár, 2013)

109

XXXIX. melléklet: Az Ilonapart-IV-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XL.

melléklet: A Kertészeti Kutató hévízkútja (Csiszár, 2013)

XLI. melléklet: A Legrand hévízkútja (Csiszár, 2013)

110

XLII. melléklet: A Kórház-I-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XLIII. melléklet: A Kórház-II-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XLIV. melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút (Csiszár, 2013)

111

XLV. melléklet: A Kertvárosi lkp-i--II-es hévízkút (Csiszár, 2013)

XLVI. melléklet: Az Ilonapart-I-es, III-as és -IV-es termálkutak hozamadatai (Csiszár, 2013)

XLVII.

melléklet: Az Ilonapart-II-es termálkút hozamadatai (Csiszár, 2013)

112

XLVIII. melléklet: A Kertészeti Kutató termálkútjának hozamadatai (Csiszár, 2013)

XLIX. melléklet: A Legrand termálkútjának hozamadatai (Csiszár, 2013)

L. melléklet: A Kórház-I-es termálkút hozamadatai (Csiszár, 2013)

113

LI. melléklet: A Kórház-II-es termálvíz hozamadatai (Csiszár, 2013)

LII.

melléklet: A Városközpont-I-es hévízkút hozamadatai (Csiszár, 2013)

LIII. melléklet: A Kertvárosi lkp-i-II-es hévízkút hozamadatai (Csiszár, 2013)

114

LIV. melléklet: Az 5. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

LV.

melléklet: A 11. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

115

LVI. melléklet: A 11. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

LVII. melléklet: A 13. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

116

LVIII. melléklet: A 15. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

LIX. melléklet: A 15. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

117

LX.

melléklet: A 17. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

LXI. melléklet: A 17. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

118

LXII. melléklet: A 19. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

LXIII. melléklet: A 19. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

119

LXIV. melléklet: A 21. modellréteg depressziós térképe csak termeltetés esetén (Csiszár, 2013)

LXV. melléklet: A 21. modellréteg depressziós térképe termeltetés és visszasajtolás esetén (Csiszár, 2013)

120