Исследования тепловых свойств осадочных пород методом оптического сканирования

• Автор: Коробков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И ИХ МЕСТО В КОМПЛЕКСЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ
1.1. Тепловые свойства пород и их роль в современной геофизике
1.2. Современная экспериментальная база для измерений тепловых свойств на керне
1.2.1. Измерения теплопроводности горных пород на керне
1.2.2. Измерения температуропроводности и объемной теплоемкости горных пород на керне
1.2.3. Метод оптического сканирования - современная основа для измерений тепловых свойств горных пород
1.3. Возможности определения тепловых свойств пород при отсутствии керна
1.4. Особенности определения тепловых свойств осадочных пород
1.5. Представительность прежних экспериментальных данных о тепловых свойствах
осадочных горных пород
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ
ГОРНЫХ ПОРОД: МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ
2.1. Развитие методики экспериментальных исследований тепловых свойств горных пород на основе метода оптического сканирования
2.2. Метрологическое обеспечение измерений тепловых свойств горных пород
2.3. Тепловые свойства пород нефтяных и газовых месторождений
2.3.1. Тепловые свойства пород Оренбургского газоконденсатного месторождения (Волго-Уральская нефтегазоносная провинция)
2.3.2. Теплопроводность пород нефтяного месторождения Северное Хоседаю (Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция)
2.3.3. Теплопроводность пород Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции
2.3.4. Тепловые свойства пород группы нефтяных месторождений Калининградского вала
2.4. Петротепловые и геотермические исследования научных скважин
2.4.1. Теплопроводность пород разреза Тюменской сверхглубокой скважины
2.4.2. Результаты исследований теплопроводности горных пород Тимано-Печорской глубокой скважины
2.4.3. Результаты исследований тепловых свойств пород скважины Яксопойл (Мексика)
2.5. Петротепловые и геотермические исследования структурных скважин
2.5.1. Тепловые свойства пород, вскрытых Средне-Няфтинской структурной скважиной
2.5.2. Результаты исследований теплопроводности горных пород Московской синеклизы
2.5. Создание базы данных по тепловым свойствам осадочных горных пород
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. СВЯЗИ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ПОРОД С ПОРИСТОСТЬЮ,
ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ И НЕКОТОРЫМИ ДРУГИМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
3.1. Связь теплопроводности осадочных горных пород с пористостью
3.2. Связь относительного изменения теплопроводности при водонасыщении с пористостью и проницаемостью
3.3. Связь между тепловыми свойствами пород
3.4. Связь теплопроводности и ее вариаций при водонасыщении с другими физическими свойствами
Выводы
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БЕСКЕРНОВОМ БУРЕНИИ
4.1. Повышение эффективности применения теоретической модели Лихтенеккера при исследованиях теплопроводности осадочных горных пород
4.2. Методика комплексного определения тепловых свойств горных пород по шламу
4.2.1. Методика подготовки искусственного образца со шламом и измерение его эффективных тепловых свойств
4.2.2. Расчет теплопроводности и температуропроводности горных пород на основе теоретических моделей
4.2.3. Метрологическое тестирование и применение методики измерений тепловых
свойств на шламе
4.3. Исследования возможности прогноза теплопроводности горных пород по результатам нетепловых видов каротажа
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Актуальность работы
Последние десятилетия характеризуются развитием и быстрым внедрением новых методов геотермических исследований нефтяных и газовых месторождений, основанных на применении оптико-волоконных датчиков для измерений температуры в скважинах, интерпретации пространственно-временных вариаций температуры и анализе распределения плотности теплового потока в горных массивах. Все это, а также повышение важности фундаментальных и прикладных геотермических и петрофизических исследований осадочных бассейнов в рамках континентального научного бурения привело к необходимости значительно повысить уровень достоверности информации о тепловых свойствах осадочных пород.
При отсутствии в настоящее время достаточно надежных средств измерений тепловых свойств в скважинах изучение этих свойств сводится к массовым измерениям при нормальных термобарических условиях с последующим изучением влияния пластовых давлений и температур на отдельных образцах. В связи с этим актуальной задачей геотермических и петротепловых исследований является повышение уровня экспериментальных теплофизических исследований осадочных пород на керне лабораторными методами при нормальных условиях. Важным также является развитие инженерных теоретических моделей эффективных тепловых свойств осадочных пород, разработка методик измерений тепловых свойств с использованием шлама, создание подходов к прогнозу тепловых свойств пород по результатам нетепловых методов каротажа.
В условиях недостатка данных о теплопроводности и особенно температуропроводности осадочных горных пород, имеющейся в справочной и научно-технической литературе, актуальным является получение существенно более представительной, хорошо обеспеченной с метрологической точки зрения экспериментальной информации о

* 0.2 X X

І 0

§ ш

у = 0.0072Х + 0.0033 Я2 = 0.4099
у = 0.0044х - 0.0077 Ц2 = 0.2766
нормально к слоистости перпендикулярно слоистости

Пористость, %

Рис. 2.3.3. Изменение коэффициента тепловой неоднородности (3 при водонасыщении.
Из вышеизложенного следует, что используемый в петрофизике способ изготовления «стандартного» керна для изучения анизотропии свойств горных пород может быть некорректен, т.к. два образца стандартного керна, вырезанные даже из одного полноразмерного керна, могут существенно различаться по своим физическим свойствам. Поэтому для проведения качественных исследований необходимо, чтобы измерения различных физических свойств проводились на одном образце.
На втором этапе работ в связи с малыми размерами образцов (рис 2.3.4) (цилиндр с диаметром
2,5 см и длинной 3,0 см) измерение тепловых свойств
было проведено с помощью лабораторной лазерной
. „ Рис. 2.3.4. образцы
автоматизированной информационно-измерительнои «стандартного» керна
системы оптического сканирования, обеспечивающей измерения на
образцах длиной от 15 мм.