Study of geothermal resources using hydrogeological, geophysical techniques for the abu gharadig basin, north western desert, egypt /
Ahmed Ali Goda Ali Elsayed Elmasry,
Study of geothermal resources using hydrogeological, geophysical techniques for the abu gharadig basin, north western desert, egypt / /دراسة مصادر الطاقة الحرارية الأرضية باستخدام التقنيات الهيدروجيولوجية والجيوفيزيائية لحوض أبو الغراديق ⸲ شمال الصحراء الغربية ⸲ مصر. Ahmed Ali Goda Ali Elsayed Elmasry ; supervisors: Prof. Dr. Ahmed Ali Ahmed Madani , Dr. Tamer Hassan Abdel Motaleb Nassar , Prof. Dr. Mohamed Abdel Zaher Mohamed Mahmoud. - 40 pages : illustrations ; 30 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 10-11.
Abu Gharadig Basin (AGB) is one of Egypt's major oil-producing basins and the second greatest reservoir for hydrocarbon production in Egypt, in addition to the diverse tectonic structures generated by intense extension and the deposition of a thick sedimentary sequence. Due to these factors, it is a perfect location to study the impact of geothermal energy. This research examines geothermal resources and estimates the total energy stored in the AGB using numerous methods. Geophysical data in the form of airborne magnetic and gravity data were employed. Power spectral analysis was applied on the aeromagnetic measurements to calculate the Curie Point Depths (CPDs) and illustrate the temperature gradients and heat flow regime in the research region, while 3-D density inversion was applied on the gravity data to determine the basement surface. According to research, the depth of the basement rock ranges from 4.5 to 7 km, while the CPDs extend from 17 to 22 km, and the projected temperature gradients range from 25 to 34 °C/km, while the heat fluxes range from 52 to 86 mW/m2. We validated the geophysical data results using real data. The real data consists of geological data from previous studies, bottom-hole temperature (BHT) data from oilfield wells, and seven samples of groundwater for hydrochemical and isotopic analyses.
The geophysical and geological data indicate a correlation between shallow Curie depths, uplifts on basement rocks, and regions of high heat flow, indicating that basement rocks are primarily responsible for the geothermal potential of the basin. In addition, the correlation between measured geothermal gradients from BHT and those derived from CPDs is approximately 90%. According to hydrochemical studies, precipitation and runoff provide the majority of the region's groundwater's Na+ cations and Cl- anions. Cation geothermometers reveal that groundwater samples are partially in equilibrium with the host rock and may possibly be from other sources. The range of the calculated reservoir temperature based on the Na-K-
Ca geothermometry is 127–184 °C, with an average of 157 °C. The geothermal reservoir temperatures utilizing a geothermal gradient from CPDs at 3072 and 3488 m (shallowest and deepest wells) were 125 and 140 °C, respectively. The results are similar when comparing these temperatures with those from Na-K-Ca geothermometry (127–184 °C). In addition, stochastic Monte Carlo simulations were used to compute the geothermal energy stored in the AGB low-enthalpy geothermal field area over the next 25 and 50 years. A location with a 1 km2 surface area has a geothermal energy potential of 14.3 MWe for a 25-year lifespan and 7.16 MWe for a 50-year lifespan إستخدم في هذه الدراسة بيانات الجاذبية والمغناطيسية الجوية والآبار والكيمياء الجيولوجية لتقدير كمية الإمكانات الحرارية الأرضية في حوض أبو الغراديق وكمية الطاقة المخزونة في منطقة الدراسة باستخدام محاكاة مونتي كارلو. كما تم تحديد مصدر المياه الحرارية، وتم تقييم درجة حرارة وتكوين الخزان، وتم تحديد التراكيب التحت سطحية المختلفة. تم استخدام بيانات درجة حرارة الابار المصححة لحساب خريطة التدرج الحراري في منطقة البحث (تتراوح القيم المكشوفة بين 0.022-0.034 درجة مئوية/م) وخريطة التدفق الحراري (تتراوح القيم المكشوفة بين 43-84 ميغاوات/م2). تم استخدام نهج طيف الطاقة لتحديد أعماق الكيورى في منطقة البحث باستخدام البيانات المغناطيسية الجوية (تتراوح القيم المكشوفة بين 17-21 كم). تبلغ أعماق الكيورى أكثر من 20 كم في العديد من المناطق، بما يتناسب مع النتائج المستخلصة من المناطق القارية والهضاب المستقرة. يمكننا تفسير أعماق الكيورى الضحلة التي يبلغ عمقها 19 كم، والتي تنتشر في الاتجاهات الشرقية والشمالية الغربية، بالإضافة إلى الجزء الأوسط من حوض أبو الغراديق، حيث تكون القشرة رقيقة وقد تبدو كمناطق واعدة للتحقيق في الحرارة الأرضية. عند درجة حرارة نقطة الكوري البالغة 580 درجة مئوية، تم حساب التدرجات الحرارية الأرضية، مما يعطي قيمًا بين 0.026 و0.034 درجة مئوية/م. يمكننا حساب قيم التدفق الحراري من التدرجات الحرارية الأرضية، والتي تتراوح بين 52 و67 ميغاوات/م2. يرتبط التدرج الحراري الأرضي المشتق من درجة حرارة الابار ومعامل التدرج المشتق من أعماق الكيورى ارتباطًا وثيقًا، مع اتفاق بنسبة 90 بالمائة بين مجموعتي البيانات.
تم فحص التركيب الكيميائي والنظائري للمياه الحرارية من العديد من آبار حوض أبو الغراديق. نظرًا لأن الصوديوم والكلور هما المذيبات الأكثر انتشارًا في جميع السوائل الحرارية التي تم فحصها وقيم الأس الهيدروجيني قريبة من المحايدة، فمن المحتمل أن تكون المذيبات مشتقة من الصخور الرسوبية البحرية الإقليمية. أسفرت العديد من مقاييس الحرارة الأرضية الكيميائية عن درجات حرارة خزان حوض أبو الغراديق بين 60 و150 درجة مئوية. تم تحديد المياه النيزكية على أنها المصدر السائد لتجديد المياه الجوفية وفقا لنسب النظائر المستقرة 2H/1H 16O/18O للعينات التي تم جمعها.
تم تقدير كمية الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن تخزينها في حقل الطاقة الحرارية الأرضية لحوض أبو الغراديق لمدة 25 و50 عامًا باستخدام محاكاة مونتي كارلو العشوائية. استندت عمليات المحاكاة إلى فرضية أن درجات حرارة الخزان تتراوح بين 80 درجة مئوية و100 درجة مئوية. تشير النتائج إلى أن حقل الطاقة الحرارية الأرضية لحوض أبو الغراديق لديه احتمال 90% لإنتاج 14,3 ميجاوات على مدى السنوات الخمس والعشرون القادمة و 7,16 ميجاوات على مدى السنوات الخمسون القادمة.
ومع ذلك، فإن استخدام المصادر الحرارية الأرضية المتاحة في حوض أبو الغراديق مباشرة هو أكثر الطرق كفاءة وفعالية لإستخدام هذه المصادر. يمكن تنفيذ تطبيقات مختلفة، مثل المنتجات الزراعية، والتدفئة المنزلية، وتربية الأسماك وتجفيفها، والتجمعات للسياحة العلاجية، للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية المتاحة في حوض أبو الغراديق.
Text in English and abstract in Arabic & English.
geophysical
Renewable energy Geothermal resources Aerogravity Aeromagnetic Bottom-hole Temperature Abu Gharadig Basin Hydrochemical analyses Geothermometers Geothermal energy Low geothermal systems Egypt
551
Study of geothermal resources using hydrogeological, geophysical techniques for the abu gharadig basin, north western desert, egypt / /دراسة مصادر الطاقة الحرارية الأرضية باستخدام التقنيات الهيدروجيولوجية والجيوفيزيائية لحوض أبو الغراديق ⸲ شمال الصحراء الغربية ⸲ مصر. Ahmed Ali Goda Ali Elsayed Elmasry ; supervisors: Prof. Dr. Ahmed Ali Ahmed Madani , Dr. Tamer Hassan Abdel Motaleb Nassar , Prof. Dr. Mohamed Abdel Zaher Mohamed Mahmoud. - 40 pages : illustrations ; 30 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 10-11.
Abu Gharadig Basin (AGB) is one of Egypt's major oil-producing basins and the second greatest reservoir for hydrocarbon production in Egypt, in addition to the diverse tectonic structures generated by intense extension and the deposition of a thick sedimentary sequence. Due to these factors, it is a perfect location to study the impact of geothermal energy. This research examines geothermal resources and estimates the total energy stored in the AGB using numerous methods. Geophysical data in the form of airborne magnetic and gravity data were employed. Power spectral analysis was applied on the aeromagnetic measurements to calculate the Curie Point Depths (CPDs) and illustrate the temperature gradients and heat flow regime in the research region, while 3-D density inversion was applied on the gravity data to determine the basement surface. According to research, the depth of the basement rock ranges from 4.5 to 7 km, while the CPDs extend from 17 to 22 km, and the projected temperature gradients range from 25 to 34 °C/km, while the heat fluxes range from 52 to 86 mW/m2. We validated the geophysical data results using real data. The real data consists of geological data from previous studies, bottom-hole temperature (BHT) data from oilfield wells, and seven samples of groundwater for hydrochemical and isotopic analyses.
The geophysical and geological data indicate a correlation between shallow Curie depths, uplifts on basement rocks, and regions of high heat flow, indicating that basement rocks are primarily responsible for the geothermal potential of the basin. In addition, the correlation between measured geothermal gradients from BHT and those derived from CPDs is approximately 90%. According to hydrochemical studies, precipitation and runoff provide the majority of the region's groundwater's Na+ cations and Cl- anions. Cation geothermometers reveal that groundwater samples are partially in equilibrium with the host rock and may possibly be from other sources. The range of the calculated reservoir temperature based on the Na-K-
Ca geothermometry is 127–184 °C, with an average of 157 °C. The geothermal reservoir temperatures utilizing a geothermal gradient from CPDs at 3072 and 3488 m (shallowest and deepest wells) were 125 and 140 °C, respectively. The results are similar when comparing these temperatures with those from Na-K-Ca geothermometry (127–184 °C). In addition, stochastic Monte Carlo simulations were used to compute the geothermal energy stored in the AGB low-enthalpy geothermal field area over the next 25 and 50 years. A location with a 1 km2 surface area has a geothermal energy potential of 14.3 MWe for a 25-year lifespan and 7.16 MWe for a 50-year lifespan إستخدم في هذه الدراسة بيانات الجاذبية والمغناطيسية الجوية والآبار والكيمياء الجيولوجية لتقدير كمية الإمكانات الحرارية الأرضية في حوض أبو الغراديق وكمية الطاقة المخزونة في منطقة الدراسة باستخدام محاكاة مونتي كارلو. كما تم تحديد مصدر المياه الحرارية، وتم تقييم درجة حرارة وتكوين الخزان، وتم تحديد التراكيب التحت سطحية المختلفة. تم استخدام بيانات درجة حرارة الابار المصححة لحساب خريطة التدرج الحراري في منطقة البحث (تتراوح القيم المكشوفة بين 0.022-0.034 درجة مئوية/م) وخريطة التدفق الحراري (تتراوح القيم المكشوفة بين 43-84 ميغاوات/م2). تم استخدام نهج طيف الطاقة لتحديد أعماق الكيورى في منطقة البحث باستخدام البيانات المغناطيسية الجوية (تتراوح القيم المكشوفة بين 17-21 كم). تبلغ أعماق الكيورى أكثر من 20 كم في العديد من المناطق، بما يتناسب مع النتائج المستخلصة من المناطق القارية والهضاب المستقرة. يمكننا تفسير أعماق الكيورى الضحلة التي يبلغ عمقها 19 كم، والتي تنتشر في الاتجاهات الشرقية والشمالية الغربية، بالإضافة إلى الجزء الأوسط من حوض أبو الغراديق، حيث تكون القشرة رقيقة وقد تبدو كمناطق واعدة للتحقيق في الحرارة الأرضية. عند درجة حرارة نقطة الكوري البالغة 580 درجة مئوية، تم حساب التدرجات الحرارية الأرضية، مما يعطي قيمًا بين 0.026 و0.034 درجة مئوية/م. يمكننا حساب قيم التدفق الحراري من التدرجات الحرارية الأرضية، والتي تتراوح بين 52 و67 ميغاوات/م2. يرتبط التدرج الحراري الأرضي المشتق من درجة حرارة الابار ومعامل التدرج المشتق من أعماق الكيورى ارتباطًا وثيقًا، مع اتفاق بنسبة 90 بالمائة بين مجموعتي البيانات.
تم فحص التركيب الكيميائي والنظائري للمياه الحرارية من العديد من آبار حوض أبو الغراديق. نظرًا لأن الصوديوم والكلور هما المذيبات الأكثر انتشارًا في جميع السوائل الحرارية التي تم فحصها وقيم الأس الهيدروجيني قريبة من المحايدة، فمن المحتمل أن تكون المذيبات مشتقة من الصخور الرسوبية البحرية الإقليمية. أسفرت العديد من مقاييس الحرارة الأرضية الكيميائية عن درجات حرارة خزان حوض أبو الغراديق بين 60 و150 درجة مئوية. تم تحديد المياه النيزكية على أنها المصدر السائد لتجديد المياه الجوفية وفقا لنسب النظائر المستقرة 2H/1H 16O/18O للعينات التي تم جمعها.
تم تقدير كمية الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن تخزينها في حقل الطاقة الحرارية الأرضية لحوض أبو الغراديق لمدة 25 و50 عامًا باستخدام محاكاة مونتي كارلو العشوائية. استندت عمليات المحاكاة إلى فرضية أن درجات حرارة الخزان تتراوح بين 80 درجة مئوية و100 درجة مئوية. تشير النتائج إلى أن حقل الطاقة الحرارية الأرضية لحوض أبو الغراديق لديه احتمال 90% لإنتاج 14,3 ميجاوات على مدى السنوات الخمس والعشرون القادمة و 7,16 ميجاوات على مدى السنوات الخمسون القادمة.
ومع ذلك، فإن استخدام المصادر الحرارية الأرضية المتاحة في حوض أبو الغراديق مباشرة هو أكثر الطرق كفاءة وفعالية لإستخدام هذه المصادر. يمكن تنفيذ تطبيقات مختلفة، مثل المنتجات الزراعية، والتدفئة المنزلية، وتربية الأسماك وتجفيفها، والتجمعات للسياحة العلاجية، للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية المتاحة في حوض أبو الغراديق.
Text in English and abstract in Arabic & English.
geophysical
Renewable energy Geothermal resources Aerogravity Aeromagnetic Bottom-hole Temperature Abu Gharadig Basin Hydrochemical analyses Geothermometers Geothermal energy Low geothermal systems Egypt
551