Математическое моделирование эволюции тепломассопереноса в процессе формирования осадочного чехла

• Автор: Суетнова, Елена Ивановна
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 243 с. : ил.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Моделирование процессов тепломассопереноса в флюидонасыщенных областях земной коры (Обзор)
Г лава 2. Нестационарная задача уплотнения флюидосодержащих осадков вязкоупругой реологии при их накоплении
2.1. Математическая модель задачи
2.2. Физические параметры модели и масштабирование
2.3. Численное решение безразмерной системы уравнений, описывающей процесс уплотнения осадков в течение их накопления
2.4. Результаты численного моделирования уплотнения наращиваемого слоя осадков вязкоупругой реологии и анализ полученных закономерностей распределения пористости и порового давления по глубине осадков и во времени
Глава 3. Асимптотическое решение задачи уплотнения слоя
осадков в процессе роста его мощности
3.1. Математическая постановка задачи и решение
3.2. Закономерности распределения пористости и порового давления по глубине осадков и во времени, полученные на основе асимптотических решений управляющей системы уравнений
Глава 4. Исследование влияния уплотнения осадков и фильтрации поровых флюидов на тепловой режим осадконакопления
Глава 5. Моделирование процесса уплотнения осадочного слоя, история формирования которого включает периоды накопления различного осадочного материала
Глава 6. Анализ закономерностей взаимовлияния режима осадконакопления и уплотнения осадков и процесса осаждения примесей на примере аккумуляции газгидратов в зоне их стабильности в субаквальных
условиях
Заключение
Приложение
Список литературы

Введение
Актуальность работы.
Построение математических моделей геофизических процессов, протекающих в недрах Земли, позволяет изучить различные сценарии эволюции геофизических полей и выделить физически обоснованные варианты интерпретации данных наблюдений и сформировать критерии выявления различных глубинных процессов по данным наблюдений. Значительные регионы земной коры фактически представляют собой не сплошную твердую породу, а являются мультикомпонентной средой, содержащей переменное количество флюида (обычно жидкость) рассеянного в трещинах, порах или межзеренном пространстве твердой породы. Наиболее важными примерами таких регионов представляются рифтовые зоны и зоны интенсивного осадконакопления, такие, как осадочные бассейны, континентальные окраины, и глубоководные желоба, в которых поровый флюид участвует в процессах формирования структуры верхней коры. Насыщающий флюид определяет специфику процессов тепломассопереноса в этих зонах и изучение проблем связи движения флюида и деформации породы и роли коровых флюидов в тепломассопереносе, происходящем в процессе эволюции коры этих зон, является очень важным. Взаимодействие механических, тепловых и гидродинамических процессов в течение геологической истории формирования и эволюции верхней коры этих регионов создает условия для образования газогидратных скоплений, рудных и нефтегазовых месторождений. Изучение фундаментальных вопросов эволюции процессов тепломассопереноса в флюидонасыщенных областях земной коры и особенно в осадочных толщах в процессе их формирования становится все более актуальным в области геофизических исследований так как продвижение в теоретическом изучении механизмов тепломассопереноса

стационарные задачи и задачи на возмущения, или исследовались волновые решения специального вида. Математические модели имели фрагментарный характер описания отдельных стадий процесса и использовались не согласованные между собой различные типы моделей.
Изучение истории формирования полезных ископаемых требует моделирования нестационарных сценариев истории накопления, уплотнения и обезвоживания осадков, т.е. динамики фильтрации насыщающего флюида, т.к. миграция флюидов к поверхности в земной коре в течении истории этого процесса может приводить к скоплению флюидов в аккумулирующих резервуарах и оставлять следы в вмещающей среде в виде рудных проявлений вследствие зависимости от давления и температуры параметров растворения и осаждения. Еще в 1974 г. Желтов, в рамках исследований механики нефтегазоносных пластов, отмечал, что процессы деформации и фильтрации жидкости в породах в течение геологического масштаба времени адекватно могут быть описываемы в рамках вязкоупругой реологии среды [Желтов, 1974]. Однако, тогда это направление должного развития не получило. Таким образом, существует необходимость разработки математических моделей зависящего от времени процесса уплотнения накапливающихся осадков в рамках рассмотрения их вязкоупругой реологии.
Кроме того, наращивание мощности осадков, уплотнение и фильтрация порового флюида, определяют особенности процесса теплопереноса в накапливающихся осадках. Тепловой режим осадочных бассейнов активно изучался в связи с необходимостью реконструкций тепловой истории для моделирования процессов генерации углеводородов [Хуторской, 1996; Хуторской и др., 2005; Lerche 1,1990; Лобковский, Никишин, Хайн, 2004]. Создаваемые пакеты программ, обычно называемые “Basin Analysis” [Lerche 1,1990.], были основаны на моделировании процесса прогрева накапливающихся осадков и остывания основания бассейна, прогретого внедрением мантийного плюма. Если и рассматривался процесс уплотнения,