Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 2. szám - SZAKCIKKEK - Kerékgyártó Tamás - Gál Nóra - Szőcs Teodóra - Tóth Anikó Nóra - Szűcs Péter: Hódmezővásárhelyi geotermikus rendszer üzemelése során fellépő ásványkiválás-potenciál előzetes vizsgálata
49 Kerékgyártó T. és társai: Hódmezővásárhelyi geotermikus rendszer üzemelése során fellépő ásványkiválás-potenciál előzetes vizsgálata mélységi nyomás és hőmérséklet viszonyoknak és a befogadó réteg ásványos összetételének ismeretére. A modellezéshez PHREEQC szoftvert használtunk, melyben a vizek alapionjai (K , Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, NH.t\ SO42", Cl', HCO3", PO42', F", Sr) és az adott környezet fizikai paraméterei (pH, redox, nyomás, hőmérséklet) szerepeltek. A kőzet definiálásához a felső pannóniai korú Újfalui formáció szakirodalomból (Thamóné és társai 2006) vett általános ásványos összetételét használtuk. MÓDSZERTAN Az alkalmazott szoftver a USGS (United States Geological Survey) által kifejlesztett PHREEQC számítógépes program, mely vizes közegben végbemenő geokémiai folyamat modellezésre alkalmas. Jelen esetben termodinamikus megközelítést alkalmaztunk, melyhez a PHREEQC.dat adatbázist használtuk. Kiindulásként egy időben végtelen állapotot dolgoztunk fel, aminek eredményeként egyensúlyi állapotokról és reakció irányokról kaptunk információt. Vízkő kiválás modellezése Miután a vízelemzések in situ és labor vizsgálatok eredményeit (nyomás, hőmérséklet, pH, redox, fő ionok) betápláltuk a modellbe, arra kaptunk választ, hogy az adott víztípus az adott környezetben adott ásványra nézve milyen telítettségi indexet (Sí) mutat. Amennyiben alultelített (SKO), úgy az adott ásványtípust beoldhatja, túltelítettség esetén az adott ásvány kiválhat. Ezt követően a modell- eredményeket összehasonlítottuk a mért eredményekkel, különös tekintettel arra, hogy ahol előfordul ásványkiválás, ott a modelleredmények alapján is túltelített-e a víz az adott ásványra nézve. E modellezés alapján levont következtetések segítségével megadhatjuk azokat a paramétereket, melyek a leghosszabb távú üzemelést segíthetik (gáztalanítás, üzemi nyomás stb.). Visszasajtolás hatása A visszasajtolás során a vízadó réteg vize keveredik a visszasajtolt, vagyis a mesterségesen bejuttatott vízzel. Itt a vizsgálat célja az, hogy milyen víz-geokémiai változást okozhat az eltérő összetételű, gáztartalmú és hőmérsékletű visszasajtolt víz a kút környezetében. Ehhez a modellezéshez a visszasajtoló kút létesítéskori eredményeit vesszük alapul, mely az adott rétegvíz összetételét jellemzi. Ezt a vizet keverjük egyre nagyobb arányban a visszasajtolt vízzel (visszasajtoló kútfejtől származó vízminta). Ezután a különböző arányban keveredett vizeket a befogadó réteg ásványos összetételével hozzuk reakcióba. A modelleredmények választ adhatnak arra, hogy milyen beoldódási és kiválási folyamatok mehetnek végbe a kút környezetében, melyek befolyásolhatják a visszasajtoláshoz szükséges nyomás mértékét. Jelen tanulmányban a módszer használhatóságát vizsgáljuk. Fontos megemlítenünk, hogy jelen tanulmányban a gázadatokat még nem vettük számításba. Ismereteink szerint a vízben oldott és a nyomáscsökkenés hatására kiváló szabad gáz mennyisége és összetétele jelentős hatással van a vízkémiai folyamatokra, így a vízkőképződésre is. EREDMÉNYEK Vízkőkiválás vizsgálata Két mintaterületet jelöltünk ki, az egyik a hódmezővásárhelyi termelőkút és visszasajtoló kutak közötti szerelvényeken áthaladó víz változását, míg a másik a Székkutason üzemelő termelőkút és a kifolyócső között (2. ábra) végbemenő változást vizsgálta. Mindkét helyszínen a vízminták mellett alkalmunk volt gyűjteni vízkő kiválásokat is, mely a termodinamikus modell validálását segíti elő. A hódmezővásárhelyi geotermikus rendszeren belüli mintavételi pontokat a 2. ábra szemlélteti. A mintázott vizek kivétel nélkül NaHC03-os típusúak, leginkább a hőmérséklet és nyomásviszonyokban, valamint a gáztartalomban vannak eltérések. A vizek összes oldottanyag-tar- talma körülbelül 3300-4000 mg/1 között változik, körülbelül 850-1100 mg/1 Na+ és 2350-2750 mg/1 HCO3' tartalom mellett.. A Ca2+ és Mg2+ mennyisége kevés, előbbi 5 mg/1, utóbbi I mg/1 körüli. A Cl' tartalom a hódmezővásárhelyi kutak (Hmvh-1-8) vizeiben viszonylag kevés (6-7 mg/1), míg a székkutasi vizekben (Hmvh-9-10) ennél nagyobb, 27-28 mg/1 körüli. A 3. ábrán látható a mintavételi helyekről vett vizek ásvány (kalcit, aragonit, dolomit, kvarc) kiválásra való hajlama, melyet a telítettségi index értéke határoz meg. A pozitív telítettségi index az ásvány kiválásának elvi lehetőségét jelzi, a tényleges kiváláshoz a túltelítettségen túlmenően még számos fizikai és kémiai feltételnek kell teljesülnie. A piros szaggatott ellipszissel bekeretezett helyekről vízkő kiválás mintát is gyűjtöttünk és elemeztünk. A rendszeren belül ezen a két helyen olyan mértékű a vízkövesedés, mely üzemeltetési problémát okoz. Látható, hogy a termelőkúttól származó víz (Hmvh-01) az összes vizsgált ásványra alultelített. A második mintavételi ponttól (Hmvh-02) ezek a telítettségi indexek közelítenek az egyensúlyi állapothoz, főleg a kalcit esetében, ahol már enyhe túltelítettség is jelentkezik. A Hmvh-05 pont a közvetlen a hőcserélő előtti, a Hmvh-06 pedig a hőcserélő utáni szerelvényből származó vízminta. Itt több, mint 40 Celsius fokos hőmérséklet csökkenés következik be, amely hatással van a kiválási és beoldódási folyamatokra. Ez összhangban van a karbonátok hőmérsékletfüggő oldhatóságával (Hem 1985). A karbonát ásványokra nagyobb mértékű alultelítettség látszik, a kvarc esetében ez az érték megfordul, túltelítetté válik. A visszasajtoló kutaknál vett vizekben (Hmvh-07-08) jelentős különbség mutatkozik. AHmvh-07-es mintánál a víz a karbonát ásványokra enyhén túltelített, kvarca kissé alultelített, míg a Hmvh-08 jelű mintánál épp fordított kép figyelhető meg. Mind a Hmvh-07 és mind a 08 jelű visszasajtoló kút esetén nagymértékű baktérium túlszaporodás jelentkezik, bár ennek mértéke jelentősebb a Hmvh-07 kútnál,, mely összhangban lehet a vizsgált karbonát ásványokra vonatkozó túltelítettséggel.
