|
Влияние теплофизических параметров горных пород на локальные температурные поля Казанский государственный университет Научный руководитель: Ходырева Элла Яковлена, к-ф.м.н Теплофизические измерения в глубоких и сверхглубоких скважинах позволили существенно уточнить распределение температур и величину глубинного теплового потока. Оказалось, что температуры и плотность теплового потока во многих случаях заметно превышают те оценки, которые получены экстраполяцией данных по приповерхностной зоне. Тепловые свойства горных пород, а также многих строительных и конструкционных материалов в значительной степени предопределены структурой их строения, в частности, их пористостью и проницаемостью. Непосредственное измерение этих характеристик в условиях учебного процесса является сложной и временной задачей. Данная исследовательская разработка, проведенная в рамках лабораторного спецпрактикума по физике Земли, позволяет определять пористость твердых и сыпучих материалов на основе измерения их теплоемкостей. Суммарный тепловой поток, переносимый кондуктивной теплопроводностью и движущимся флюидом равен  , v, c, r - скорость движения жидкости, теплоемкость и плотность. Вычисление теплового потока невозможно без информации о теплофизических свойств горных пород - теплопроводности и теплоемкости. Эти параметры непосредственно связаны со структурными характеристиками горных пород, в частности пористостью и проницаемостью. Исследование образцов, идентичных по химическому составу, но с различной пористостью, позволило установить количественную связь между пористостью и теплоемкостью в температурном диапазоне от 0 до 400 0С. Были исследованы температурная зависимость теплоемкости и теплопроводности известняка. При приготовление образцов использованы натуральные горные породы извлеченные из скважин с различных глубин от 1100м до 1200м Ромашкинского нефтяного месторождения.
Исследуемый образец определенной формы и размеров помещается в модернизированную ячейку измерителя теплоемкости ИТ-С-400, где монотонно разогревается непрерывно поступающем тепловым потоком от 25 0С до плюс 400 0С (через 25 0С). Серия независимых градуировочных экспериментов позволяет определить тепловую проводимость тепломера КТ и время запаздывания температуры " t0 ", являющиеся "постоянными" измерителя. Используя КТ и t0, рассчитывается удельная теплоемкость образца и строится ее зависимость от температуры. Изучение образцов горных пород, идентичных по химическому составу, но с различной пористостью, показало явную связь этой характеристики с теплоемкостью во всем температурном диапазоне, что позволяет производить сравнительный анализ исследуемых образцов. Температурная зависимость теплоемкости известняка с различной пористостью представлена на рис. 1.
рис. 1. Полученные результаты могут быть востребованы в геофизических исследованиях, для прогнозирования поведения и разработки месторождений нефте- и газонасыщенных коллекторов, оценки локальных геотемпературных полей. |
, где 
| (c) АСФ России, 2001 |