Региональное тепловое поле
При бурении скважин, а также при работе добывающей или нагнетательной скважин температура пород, прилегающих к скважине, может заметно отличаться от естественной температуры Те,которая была в породах до бурения. Однако в простаивающей скважине температура этих пород и самой скважины постепенно приближается к Те. Так, в необсаженной скважине диаметром 200 мм, заполненной водой, через три недели начальное различие температур в скважине и в пласте уменьшается примерно на порядок. Поэтому, измеряя температуру в длительно простаивающей скважине, можно определять естественную температуру пород Те, изучать распределение естественного теплового поля Земли по разрезу и по площади.
Основной источник тепла в Земле — распад радиоактивных элементов. Солнечное излучение играет решающую роль только в тепловом режиме поверхностных слоев. Суточные колебания температур проникают на глубину 1—2 м, годовые — на 10-40 м. Температура на глубине ниже 10—40 м определяется лишь внутренним теплом Земли. Здесь тепловой поток всегда направлен снизу вверх и температура монотонно повышается с глубиной. Скорость роста температуры с глубиной называется геотермическим градиентом. Согласно закону Фурье значение Г на некоторой глубине Н равно , где qп - вертикальная составляющая плотности теплового потока; λ и ξ -теплопроводность и тепловое сопротивление пород на этой глубине.
Плотность теплового потока в данном районе тем ниже, чем раньше закончились магматические процессы. Она минимальна на древних платформах, где обычно Г ≈ (0,66÷1,30)·10-2 К/м, и максимальна в зонах молодого вулканизма, где Г повышается до (3—7)·10-2 и даже 10-1 К/м.
На глубинах до нескольких километров плотность потока тепла можно считать не зависящей от глубины. Тогда значение Г против однородного пласта будет постоянным, пропорциональным величине ξ для данного пласта. Соответственно для разреза, представленного переслаиванием однородных пластов, термограмма (зависимость Т от глубины) имеет вид, показанный на рис. 59.
Рис. 59. Диаграммы изменения удельного теплового сопротивления пород ξ, геотермического градиента Г и температуры Т с глубиной скважины
| Если величина qп для данного района известна, термограммы позволяют по значениям Г и qп рассчитать удельные тепловые сопротивления пород ξ. Если qп не известна, удается определить относительные изменения ξ по разрезу.
Анизотропия горных пород, движение подземных вод вдоль проницаемых пластов и другие причины могут вызвать более интенсивный перенос тепла вдоль наклонных пластов по, сравнению с поперечным направлением, рост qп и Г над сводами антиклинальных структур по сравнению с синклиналями. Соответственно поверхность равных температур (геоизотермы) приподнимается над антиклиналями. Аналогичная картина наблюдается над соляными куполами из-за повышенной теплопроводности солей по сравнению с другими породами. Поэтому построение и изучение карт изотерм для некоторой глубины или построение профилей геоизотерм позволяет обнаруживать антиклинальные структуры, соляные купола и решать некоторые другие задачи.
Локальные тепловые поля
Чаще всего встречаются следующие разновидности локальных тепловых полей.
1. Положительные температурные аномалии против сульфидных руд и углей, обусловленные экзотермическими реакциями окисления на их границе со скважиной.
2. Отрицательные аномалии против растворимых солей из-за эндотермической реакции растворения.
3. Аномалии против коллекторов, поглотивших буровой раствор с иной, чем у пласта, температурой.
4. Аномалии против проницаемых пластов, перекрытых неперфорированной колонной, связанные с интенсивной циркуляцией вод с иной температурой, в том числе закачиваемых для поддержания пластового давления.
5. Аномалии против коллекторов, обусловленные расширением жидкости или газа при снижении их давления, в том числе: а) аномалии против пластов, не отдающих газа или жидкости в данной скважине; б) аномалии, возникающие при поступлении жидкости или газа в скважину.
Аномалии 1—3 обнаруживаются через некоторое время после остановки бурения. Со временем они растут, затем медленно затухают. Термограммы против однородных пластов по форме симметричны (после вычитания температуры регионального теплового поля); ширина аномалии (на половине ее высоты) несколько больше толщины пласта.
Близки по форме к описанным термоаномалии типа 4 и 5а. Они четче всего наблюдаются в простаивающих скважинах, в которых соответствующие пласты перекрыты неперфорированной колонной. Аномалии типа 5б на нефтяных месторождениях малы и их обнаружить трудно, а на газовых месторождениях они достигают десятых долей градуса и легко наблюдаются.
Термоаномалии, обусловленные притоком нефти, газа или воды в скважину, в том числе эффектом Джоуля — Томсона при их дросселировании через пористую среду, могут иметь более сложную и разнообразную форму. Важнейшие случаи рассмотрены в разделах, посвященных использованию термометрии для выделения работающих интервалов (гл. X) и контроля за техническим состоянием скважин (гл. VIII).
Обнаружение и изучение аномалий на термограмме, обусловленных локальными тепловыми полями, позволяют выделять пласты, обладающие перечисленными выше особенностями, определять их мощность, судить об интенсивности соответствующих процессов.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|