Проницаемость пород и плотность флюида в высокотемпературных геохимических процессах : Экспериментальное исследование

• Автор: Шмонов, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 298 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Глава1 .ФЛЮИДЫ В ЗЕМНОЙКОРЕ
Глава П. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ
II. 1. Уравнение Дарси
Н.2. Единицы измерения плотности и проницаемости
11.3. Физический смысл проницаемости
11.4. Константа Клинкенберга
11.5. Соотношение Терцаги и закон эффективных давлений 19 Глава Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ
ПОРОД
Ш.1.11 оровонмикротрещинная (валовая) проницаемость пород
III. 1.1. Обзор методов измерения проницаемости
III. 1.1.1. Метод стационарного потока
Ш.1.1.2. Метод затухания импульса
III. 1.1.3. Метод синусоидальной осцилляции порового давления
III. 1.2. Специальные вопросы эксперимента
III. 1.2.1. Эффект Клинкенберга
III. 1.2.2. Уплотнение керна металлической трубкой
III. 1.2.3. Масштабный эффект
III. 1.2.4. Сопоставимость данных по воде и газу
Ш. 1.3. Экспериментальная аппаратура
Ш. 1.3.1. Описание экспериментальной установки
III. 1.3.2. Подготовка и проведение эксперимента
III. 1.3.3. Аппаратурная погрешность экспериментальных данных
III. 1.4. Экспериментальные результаты
III. 1.4.1. Магматические породы
III. 1.4.2. Метаморфические породы
III. 1.4.3. Осадочные породы
III. 1.4.4. Выводы по разделу
III. 1.4. Проницаемость пород (Сводная таблица III. 1.4.)
III. 1.4. Изотермы, изобары и карты проницаемости
Ш.2. Мнкротрещинная проницаемость

111.2.1. Введение
111.2.2. Экспериментальная часть
И 1.2.2.1. Ячейка для ненагруженного образца
111.2.2.2. Ячейка для нагруженного образца
111.2.2.3. Обеспечение ячейки
111.2.2.4. Напряжения в образце
111.2.2.5. Температура на поверхности образца
111.2.2.6. Порядок выполнения эксперимента
111.2.3. Обработка экспериментального материала
111.2.3.1. Расчет проницаемости (Модель Тида)
Ш.2.3.2. Микротрещинная проницаемость в амфиболите
111.2.3.3. Микротрещинная проницаемость в мраморе
111.2.3.4. Микротрещинная проницаемость в базальте
111.2.3.5. Микротрещинная проницаемость в известняке Ш.2.4. Заключение
Ш.2.4.1. Микротрещинная проницаемость
111.2.5. Выводы по разделу
111.3. Барическая зависимост ь проницаемости пород
111.3.1. Влияние различных факторов на проницаемость пород
111.3.1.1. Влияние обжимющего и порового давления
111.3.1.2. Влияние изменения температуры на проницаемость пород Ш.3.1.3. Влияние совместного воздействия температуры
и давления на проницаемость
III.3.1.4. Влияние "растворение-переотложение" на проницаемость пород Ш.3.1.5. Влияние метасоматических и метаморфических реакций на проницаемость пород
111.3.1.6. Масштабный эффект при определении проницаемости
111.3.1.7. Влияние длительности воздействия температуры и давления на проницаемость
111.3.1.8. Влияние девиаторного стресса на проницаемость пород
111.3.2. Уравнения барической зависимости проницаемости пород
111.3.2.1. Эмпирические уравнения
111.3.2.2. Уравнение проницаемости через сжимаемость пор
111.3.2.3. Уравнение Кречетовой Т.Н., Марморштейна Л.М. и Ромма Е.С

III.3.3. Барическая зависимость проницаемости пород с мультимодальной
порово-трещинной структурой
III.3.3.1. Идея зависимости
IIL3.3.2. Структура породы
Ш.3.3.3. Уравнение гиперболического ареасинуса
IIL3.3.4. Экспериментальные данные различных авторов
III.3.3.5. Расчет по уравнению и отклонение расчетных
данных от экспериментальных
Ш.3.3.6. Физический смысл коэффициентов уравнения
III.3.3.7. Предсказательные возможности уравнения
Ш.3.4. Выводы по разделу
Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ ФЛЮИДА
IV. 1. Флюид в объемной фазе
IV. 1.1. PVT соотношения СОг
IV. 1.2. Бинарные системы
IV. 1.2.1. PVTx соотношения в системе Н2О-СО2
IV. 1.2.2. PVTx соотношения в системе Н2О-СН4
IV. 1.3. Таблицы мольных объемов СО2, Н2О-СО2 и Н2О-СН4
IV.2. Флюид в пористой среде
I V.2.1. Соотношение концентраций Н2О-СО2 в порах и свободном объеме
IV.2.2. Проницаемость пород для малоплотног флюида 233 Глава V. ПРИЛОЖЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ К РЕШЕНИЮ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
V. 1. Моделирование рудоотложения
V.2. Моделирование скарновой зональности
V.3. Проницаемость пород при скрнообразовании м-ния Саяк
V.4. Проницаемость при метаморфизме по данным
Кольской сверхглубокой
V.5. Скорость спрединга - скорость фильтрации
V.6. Альтернативные источники энергии
V.7. Базальты и фильтрация воды
V.8. Проницаемость пород, вмещающих гидротермальное
жильное Pb-Zn оруденение
V.9. Эволюция порово-трещинного пространства гранитной
интрузии Акчатау (Казахстан)

поверхность должена быть стянута в проточки. В единицах объема это 0.986 мм3. В каждую проточку должно быть собрано 2.47 мм2 золотой трубки или 0.493 мм3.
Схема провиса золота в проточке показана на рис. (рис. III. 1.10 г,д). Половину провисшей части ампулы в проточке можно считать усеченым конусом. Для постоянного уплотнения площадь поверхности усеченного конуса должна быть больше поверхности недеформированной трубки на 1.235 мм2. Поверхность усеченного конуса М расчитывалась по формуле
М=ти(К+г)(Ь2 + (К-т)2)1'2 из [Бронштейн И.Н., 1964]. В этом уравнении Ь - высота конуса, равная полуширине проточки а Я и г - большой и малый радиусы. Для ширины проточки 3 мм значения исходной поверхности Мо, поверхность конуса М при малом радиусе г приведены ниже
г, мм М, мм2 М-Мо, мм:
4.825 34.08862
4.625 33.97559 -0.1130371
4.425 34.99922 0.9105988
4.225 37.08418 2.995556
4.025 40.15509 6.066467
3.825 44.13661 10.04799
Из результатов расчета следует:
- при глубине проточки (II - г) 0.6 мм ширина ее должна быть не более 3 мм.
- отрицательное значение М-М0 показывает, что в резултьтате провиса золота в проточке поверхность конуса сначала становится меньше поверхности исходной трубки, что приведет образованию складок в металле и появлению зазора между образцом и трубкой. Поэтому прокатка золота в проточку должна быть выполнена на глубину минимум 0.4 мм.
Перед проведением экспериментов проводилось тестирование установки высокого давления на герметичность. На первом этапе вместо образца породы устанавливался кварцевый цилиндр соответствующих размеров. В установке создавались предполагаемые параметры измерений и выполнялась запись изменения давления в течение 2-3 суток. При отсутствии утечек в аппаратуре давление должно сохраняться постоянным, что свидетельствуег о полной ее герметичности.
Вариации показаний датчика давления в течение нескольких суток присваивались утечке ячейки и рассчитывалась так называемая “собственная