Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последние десятилетия в связи с поиском альтернативных источников энергии, в честности геотермической, значительно возрос интерес к изучении твплофизлческих СЕОЙСТВ флвздонэсшценшх пористих материалов в различных термодинамических условиях. Одним из вагиейших направленна з изучения тепловых свойств пористих систем является исследование таплопроводаости горних пород. Данные о тэплопроводпости горних пород при ЕЕСОКИІ температурах н давлениях наобходш/и для развития а реиония задач геотермальной энергетики и энергетики гэодинвтличвских процессов осадочних бассейнов, а такгв при совэрзэнстзования способов добычи нефти: для изучения распределения тешэратур и распространения фронта тепла при твртпгчвскпх катодах воздействия на залеян тязвлой и вязкой нефти, при определения остаточной нефтенасаиан-пости в коллекторах. Терт'лразвэдкз нефтегазовых ?.;эсгороздвняй и объяснение' шэханизшв ташгавих аномалий над пологятольяыия погрв беншс.та структурами обусловили нэобходэжсть получеппя данных о теплових свойствах газо-, водо-, пвфтанасыщэкных горнстых нород-коллакторов в тэршданадшчэских условиях, соответствующих глубинам их залегания.
ИЗІИреНШІ КОЭффИЦЕЭНТа ТеПЛОПрОЕОДНОСТИ В ШДВЛЪШХ УСЛ022-
ях и выявленные при зтои корреляционные сзпзи. кэзду теплопровод-ностьэ и другие физическся свойствами! пород, такгш как плотность и скорость звукових волн, дахгг возї.зз2еость прстзззгрозать твплоеыэ свойства а температуру горних пассивов на глубинах, првдставлящих интерес для разработка газонефтянкх s тер*зльннг кэстороядений и дэге на глубинах,езда на достигнутых бурэнгем.
В связи с этим очевидна актуальность работы, сшголявтто^ п
соответствии с планами НИР по програгагэ ГКШ 0.50.01., задание 02.Q5.H на 1Э86-1990гг, госрегастрация 0187. Q0I4C1. а така» по международной программе ІІ-3 КАПГ на 1986-1990 гг."Геофизические свойства вещества и внутреннее строение Земли". В настоящее врз-мя исследования проводятся в соответствие с общеакадомичвскои программой фундаментальных исследований на период 1ЭЭ1-2000гг. "Физико-технические проблемы энергетики."
ЦЕЛЬ РАйОТЫ. I.Исследовать изменение коэффициента теплопроводности, горных пород и модельних сред 2 различных состояниях флшданасщания в зависимости от температуры и „явления. 2.Выявить связь теалопроЕодностп с другими физический свойствами исслэдуокаго вещества, которые легко ігзгйзряатся к шглд бы сдунить основой дли корректного косвенного (расчетного) определения теплопроводности.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. I.Разработка и создание измерительной ячейки для.определения коэффициента теплопроводности кногокомпо-нентиых, пористих, фншдонасищвнных материалов с высокой точностью.
3. Экспериментальное определение коэффициента теплопровод
ности осадечшх пород, вклвчая даконсолидаровзнние системы, лн-
тологич&ски рвзноиг^зшше карна из глубоких скважин, образцы по
род таз руднж кастороздэний и искусственное тюристоэ стекло, я
такав определение таких их физических характеристик, как плот
ность с пористость, зернистость, степень содержания влаги и
скорость ультразвуковых волн.
3. Выявление корреляционных связей меж'дь? теплопроводностью горных пород, плотностью и упругима свойствами.
4. Зкспаримг-лгкльвов опро.двл''.;іиа температурной и барической
1 о
зависимости теплопроводности осадочных пород в условиях фяшдо-насщвния.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. I.La основэ стационарного кошэнсационного катода плоского слоя разработана и создана измерительная ячейка для опрэдэлэвяя фонониой твпловроводиоста дисперсных флшдонаси-цзгамх мзтэргшлов її горных пород.
2. ilsrrapsisi фЛЕЛгриасищвнанв образца осадочных пород и
трг.стого стоила в интервала тегшареїур 273 - '123 К н под давлэ-
rcs:.5 от атгазс-Зэрпого ,-р <*DQ!3Ia.
3. Еу.тзллнк зеко::з?гг?аэвт2 сдЕоврашниого влияния васоких
тсгзтзрзтур а гцдрсстатгггзского давлення нз тэллопройодиость
rcpr'jz пород з О^д^стсаоианиом состояншг. Определен барический
'j.oz^yaxxsisir ч-ггйгашгогаздаоста.
4.1Ь:с2г":аи ггто" газэспкость теплопроводности o'v плотности гпслвдуоягз і:."~ят> к'зет оСойцапязй, зли іінтегрзльвцй характер, чек как 4&-~j3 платность учитывается влияние других факторов: по-^з^сатя, срсшзцавгостя, флпздонаснщэвип я гжнцэятрнцзн Еородооб рягулздях іяшзрахов. Езахзлэсзязъ таплопрсзодЕоста: со скоростями упругих волія носит дЕфйэр8ЕЦкрущкй характер, та:: над дает еоз-rosHDCTb учзта влияния зарвнстоста, рзспрэдэлзиия imp п трещин, з та:сз твкстурЕо-струатуриаз гв2аврков"тх границ относительно галлового штока.
5.Установлено, что тэплопроводностъ пород и гдшвралов про-шрщвонапьна цротавэданив хиютноста (р) а скорости ультразвука (), которое представляет собой акустичэскуэ засткостъ. Определен коаффзцнвнт пропорцнонапьвостя.
6. Предложен косванвна штод Параделения твплопроводиоста горвнх пород а различных тврлобарачвскнх условиях по даавша
плотности и скорости ультразвуковых ВОЛН.
7.0бнарухно относительной постоянство коэффициента ташго-проЕодноста горных пород по глубина» объясняемое распродзлоннзю термодинамических парамэтров в осадочном чехла таким образом, что ушншаниа теплопроводности с ростом тамп&ратури ксшансиру-8Tcn увеличением еа от давления на данной глубина.
зодщшзе положения.
1. їаржбарїиаская завасжость т&плопроводиоета ropnus пород н пористих материалов подчиняется объвдЕнаяшгду закону Зйі;тіа-Брпди.:ана с постоянзыгл бариче сісш коафф:;ц:іоитог.',, ца-агла'; с гадросїйтнчаского давления ID0 Ша.
2.Зависимость г-,;з:;ду товлопроЕОдпостьи порода н пропы^ин-ю;,. во плотности на скорость ульчрзззукоьж галл является оепо;;и<: косвенного оцрэдэлБнзя т&шющжадзос'ш і'оршх пород.
З.Совшстіша влпявш температуры и давления па топлощзоводаость ^шалдрнасгарпних горних пород приводи? к практичоскогду постоянству теплопроводности горных массивов в результате распределения твршдонашчаегшх параметров в осадочном чехла ївіслїї образом, что уманъааниа тешинроводаостц с ростом тэглпэрэтуры компенсируется увеличением а о от давления ка этой глубина.
ПРЖЇЛЧЕСІШІ ЦЕННОСТЬ РА60ТЫ.
Впяалашше зависимости тешюпроводности флшдонзешцэннпх пород-коллокторов от давления и тешвратури могут бить применены для оценка торкодана&ачвеких условна в зеьяшх надрах при ранении раглкчнвх задач гвотврлзд. Результаты измерений тагшгаро водностп осадочных пород (карал ез спапдальтшх разведочных сквагин) использовались при разработка геотермических катодов
* 1
разводки и внедрении их в подраздолошїях Ниотв-Волжского территориального- геологического, управления в 1970-1980гг.; при изучении гоотерличвскнх полей Прикаспийского рэгиопа в связи с поиском мосторозденпи углеводородов и тзрдалъншс вод в 1981-1988гг. Соответствующие отчета находятся в фондах ИФ, ИГ и ІЇЇІГ Дагестанского научного центра и объединения "Дагнвфть".
Экспвримвнталъшв значения теплопроводности горних пород в условиях пластових температур и давлений , а таккэ рас-считаншэ данные теплопроводпостп горного массива лэгли в основу составления кзрт-сразов по тепловоз потоку и тегяюратурам на глубинах до 5 кг.! при участии автора в Советской рабочей группа над квэдупэроднш? проектом "Гоотерпічвскпл атлас Еврош". I98S-ISBSrr.
АПРОВЛЦШ РАБОТЫ. Основннэ полозэпия работа доїшздіталясь и ойсуцдэлись на внездних сессиях Экспертного Совета МГ Р01СР /Элиста IS70, Саратов ІВ7ІГГ/, Гоотвр:,шчоской школа: "їізто-дика и аппаратура геотермических исслэдовзшзй" /Грозний IS73r/ Есзсовзшй конфарзпвди "Нщюдшэгозяйстеэпшш и т.тзтоднчвскшз проблеми гзатврск" / Махачкала 1Э73/, V Всесоюзної.! совещания 1Э7Цг-Взку. "йлзичоекнв свойстзз горзнз пород при. високих тврко-дпнакнческизс паранзтрах. "На итоговой кзздународвш симпозиума проэкто ІІ-3 КМІГ "Геофгзпчогааю свойствз ввсузства и Енутрэпнво строзппэ Ззтая." СССР, Махачкала, 1990т, -на 9 oil тэшюфязпчвскоЗ іазЕфзропцЕЛ СНГ. Махачкала.1ВЭ2г.
ЛКЧШП ВКЛАД автора заключался в участии сборка установки, з нзтюсрэдстЕЗЕЯих изгтэрзнляз: козффяцпэигз таплопрогодйосга образцов горних пород, в обработка рззулътатов, виявлений коррэля-ц\Ш коэффициента тэплопроводностя с фЕзнческвка СЕОйствака пород
и предложаняи косвенного метода определения теплопроводности.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследования опубликовано 15 работ.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из Евэдения, четырех глав, заклшвния, cmcit; литературы, насчитыващэго 73 ссылки, приложения. Работа излог-зна на 167 страницах, включая 41 рисунок и 21 таблицу.