Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ

Изобретение относится к области исследований свойств пород сланцевых толщ. При осуществлении способа определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи. Затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород. После этого на образцах пород измеряют теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре. Измеряют объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре. Определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород. По результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростями распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах. Для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Затем определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Достигается расширение функциональных возможностей определения тепловых свойств пород для изучения сланцевых толщ, а также - возможность определения теплопроводности и объемной теплоемкости пород, с учетом пластовых температуры и давления. 1 пр., 3 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области исследований свойств пород сланцевых толщ, а именно - теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоёмкости.

Уровень техники

Из анализа уровня техники известен способ определения теплопроводности пород на основе данных сейсморазведки [3]. Способ заключается в том, что проводят измерения теплопроводности пород на высушенных образцах пород при атмосферных температуре и давлении. Для интервалов глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород, определяют скорость пробега продольной волны в породах путём вертикального сейсмического профилирования. По результатам измерений устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Затем определяют скорость распространения продольной волны в породах в межскважинном пространстве по данным сейсморазведки. После этого определяют теплопроводность сухих пород для межскважинного пространства по данным о скорости распространения продольной волны в породах, полученным путём проведения сейсморазведки, используя для этого метод регрессионного кригинга, основой которого является установленное уравнение регрессии между теплопроводностью высушенных образцов пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Затем по данным о пористости пород в межскважинном пространстве и определенной теплопроводности сухих пород в межскважинном пространстве, определенной на основе уравнения регрессии, устанавливают теплопроводность матрицы пород, используя для этого теоретическую модель теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего [9] и значение теплопроводности воздуха. После этого определяют теплопроводность водонасыщенных пород в межскважинном пространстве, используя для этого определенные значения теплопроводности матрицы пород, теплопроводность воды и теоретическую модель теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего.

Недостатками данного способа являются:

• способ не позволяет определять главные компоненты теплопроводности и коэффициент тепловой анизотропии для анизотропных пород, что является серьезным недостатком при изучении пород сланцевых толщ с учетом их стабильно высокой анизотропии. Известно, что коэффициент тепловой анизотропии для пород сланцевых толщ достигает значения 3,3 согласно результатам многочисленных измерений на керне пород различных месторождений [21, 12, 6]. При этом коэффициент акустической анизотропии для пород сланцевых толщ также значителен и достигает величины 1,5 и выше [6, 22];

• способ не позволяет определять объемную теплоёмкость и температуропроводность пород;

• способ не позволяет определять теплопроводность с учётом пластовых термобарических условий;

• высушивание образцов в ряде случаев приводит к развитию микротрещиноватости в образцах пород, которая существенно влияет на результаты измерений теплопроводности [19];

• определение теплопроводности пород в водонасыщенном состоянии в межскважинном пространстве невозможно без определения пористости в межскважинном пространстве;

• погрешности оценок теплопроводности пород по теоретической модели теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего могут достигать 35 % [19].

Более близким к заявляемому техническому решению является известный способ определения теплопроводности пород и удельной теплоёмкости пород на основе данных геофизических исследований скважин [8], который взят за прототип. Данный способ включает измерения теплопроводности пород и удельной теплоёмкости пород на водонасыщенных образцах пород при атмосферных температуре и давлении. Измеряют также скорости распространения продольной волны в породах путём акустического каротажа в скважине и плотность пород путём гамма-гамма плотностного каротажа в скважине для интервалов глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород. Определяют литологические типы пород изучаемого разреза. После этого по результатам измерений для каждого литологического типа устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах, а также для каждого литологического типа устанавливают уравнения регрессии между удельной теплоёмкостью пород и объемной плотностью пород. Затем в интервалах с отсутствием измерений теплопроводности образцов пород и удельной теплоёмкости пород определяют теплопроводность пород и удельную теплоёмкость пород по данным о скорости распространения продольной волны в породах и плотности пород, используя установленные уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах и между удельной теплоёмкостью пород и плотностью пород.

Прототип обладает следующими недостатками:

• способ не позволяет определять главные компоненты теплопроводности и коэффициент тепловой анизотропии для анизотропных пород, что является серьезным недостатком при изучении пород сланцевых толщ с учетом их стабильно высокой анизотропии. Известно, что коэффициент тепловой анизотропии для пород сланцевых толщ достигает значения 3,3 согласно результатам многочисленных измерений на керне пород различных месторождений [21, 12, 6]. При этом коэффициент акустической анизотропии для пород сланцевых толщ также значителен и достигает величины 1,5 и выше [6, 22];

• способ не позволяет определять теплопроводности и объемной теплоёмкости пород при пластовых термобарических условиях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа определения тепловых свойств пород сланцевых толщ путем учёта тепловой анизотропии пород, также за счет обеспечения возможности определения теплопроводности и объемной теплоемкости пород с учетом пластовых температуры и давления.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счёт предложенного способа определения теплопроводности и объемной теплоёмкости горных пород сланцевых толщ. В соответствии с предложенным способом определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи. Затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород. После этого на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре. Также проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре. Определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи. Затем по результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростями распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород. Также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. После этого определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием результатов измерений тепловых свойств пород и с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также используя установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах. Затем для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. После этого определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ осуществляется в несколько этапов.

На этапе 1 определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи, например, по данным геофизических исследований скважин (ГИС) путем построения объемно-минералогической модели породы [15]. Для построения объемной-минералогической модели породы используют алгоритмы решения обратной задачи, подразумевающие нахождение объемных долей компонент объемной-минералогической модели из системы уравнений, связывающей известные физические свойства компонент с показаниями различных методов ГИС [13, 2].

Объемно-минералогическая модель породы может быть также получена по результатам проведения спектрометрического импульсного нейтронного гамма-каротажа [15].

В случае наличия образцов пород, литологические типы могут быть выделены геологом по результатам проведения макроописания образцов пород или по результатам проведения лабораторных литолого-петрографических исследований образцов пород.

Выделение литологических типов может быть осуществлено также по результатам проведения сейсмофациального анализа (см., например, [18]).

На этапе 2 для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород на образцах пород. Это необходимо, так как направления главных осей теплопроводности не обязательно совпадают с направлениями параллельным и перпендикулярным напластованию пород и поэтому не могут быть определены по результатам визуального анализа (или исходя из положения скважины, вскрывшей исследуемые породы сланцевой толщи, относительно плоскости напластования). Поскольку главные оси анизотропии пород одинаково направлены для теплопроводности, скоростей распространения упругих волн, механических свойств пород (это следует из работы [6], стр. 73, рисунок 6), определение направлений главных осей теплопроводности пород может быть осуществлено, например, путём проведения трех экспериментов по одноосному сжатию стандартных образцов пород [23]. Направления главных осей теплопроводности могут определяться такими причинами, как направление наложенной трещинноватости и текстурно-минеральные особенности пород.

Направления главных осей теплопроводности могут быть определены также при помощи неоднократного оптического сканирования образцов пород с разными направлениями линий сканирования [11].

На этапе 3 на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород при атмосферных давлении и температуре. Это может быть осуществлено, например, методом оптического сканирования [11, 10]. Кроме того, на образцах пород проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре. Метод оптического сканирования обеспечивает одновременные измерения теплопроводности и объемной теплоёмкости пород.

Кроме того, определяют скорость распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи. Это может быть осуществлено, например, методом акустического каротажа в скважине [17, 4] или по данным сейсморазведки [16]. При наличии образцов пород возможно измерение скорости продольных волн в породах непосредственно на образцах пород в лаборатории.

На этапе 4 определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления (в интервале значений температуры и давления, характерных для рассматриваемой сланцевой толщи), и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. В обоих случаях это можно сделать, например, по результатам проведения лабораторных измерений на образцах пород [20]. При отсутствии возможности проведения измерений на образцах пород при пластовой температуре и давлении можно воспользоваться опубликованными зависимостями для соответствующих литологических типов [1, 7, 14].

Кроме того, по результатам измерений на этапе 3 для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии [5] между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах в одном из направлений главных осей теплопроводности. После этого для каждого литологического типа определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием данных по измерениям тепловых свойств пород и наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные уравнения регрессии.

На этапе 5 результаты определения теплопроводности для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, и объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре, полученные на этапе 4, приводят к пластовым температуре и давлению, используя установленные на этапе 3 зависимости теплопроводности пород для соответствующего направления от температуры и давления и установленные на этапе 3 зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Необходимые значения пластовых температуры и давления определяют, например, методом термометрии скважин и пластоиспытания [17].

Пример определения теплопроводности и объемной теплоёмкости пород сланцевых толщ

Пример реализации предлагаемого способа представляет собой следующее. Объектом исследования являются породы сланцевой толщи одного из месторождений углеводородов в доманиковых отложениях Волго-Уральской нефтегазовой провинции (территория России). Имеются две скважины 1 и 2, пробуренные в данном месторождении. Для скважины 1 имеются образцы керна доманиковых отложений. Проводят макроописание керна образцов керна скважины 1 и устанавливают, что отложения доманикового горизонта сложены следующими литологическими типами: 1 - известняк, 2 - известняк глинистый, окремненный, 3 - аргиллит известковистый.

Затем для каждого литологического типа выбирают один образец керна и задают декартову систему координат OXYZ, в которой ось OZ перпендикулярна напластованию пород сланцевой толщи, при этом оси OX и OY лежат в плоскости, перпендикулярной оси OZ (т.е. в плоскости, параллельной напластованию пород сланцевой толщи). Далее, методом оптического сканирования на образцах пород керна каждого литологического типа проводят три измерения теплопроводности пород в направлениях осей системы координат OXYZ и три измерения теплопроводности пород в направлениях, которые не параллельны осям лабораторной системы координат и не параллельны между собой. Результаты каждого измерения записывают в виде уравнения с использованием известного (см. [11]) соотношения (1):

где λ - измеренное значение теплопроводности вдоль линии сканирования, λA -теплопроводность для направления главной оси теплопроводности А, λB -теплопроводность для направления главной оси теплопроводности B, λC - теплопроводность для направления главной оси теплопроводности C, α - угол между главной осью теплопроводности А и линией сканирования, β - угол между главной осью теплопроводности B и линией сканирования, γ - угол между главной осью теплопроводности C и линией сканирования. По результатам шести измерений вдоль шести разных линий сканирования составляют систему из шести уравнений типа (1). В каждом из шести уравнений методами аналитической геометрии выражают углы между линиями сканирования и главными осями теплопроводности пород (α, β, γ) через углы между главной осью теплопроводности А и осью OZ (az), между главной осью теплопроводности B и осью OX (ax) и между главной осью теплопроводности С и осью OY (ay). Далее, решают эту систему из шести уравнений (в нашем случае - методом Ньютона), в результате чего для каждого литологического типа определяют три главных значения тензора теплопроводности пород (λA, λB λC) и три угла - угол az между главной осью теплопроводности А и осью OZ, угол ax между главной осью теплопроводности B и осью OX и угол ay между главной осью теплопроводности С и осью OY. Результаты решения системы из шести уравнений для каждого литологического типа приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Результаты определения главных значений тензора теплопроводности (λA, λB λC) и углов ax, ay и az.

Литологический тип λA, Вт/(м⋅К) λB, Вт/(м⋅К) λC, Вт/(м⋅К) az ax ay
Известняк 2,62 2,87 2,85 17 10 8
Известняк глинистый, окремненный 2,33 2,75 2,77 13 5 4
Аргиллит известковистый 1,62 2,11 2,13 10 5 3

Сопоставляя главные значения тензоров теплопроводности между собой, устанавливают, что для каждого литологического типа два главных значения λB и λС тензора теплопроводности приблизительно равны между собой, так как расхождения этих двух главных значений тензора теплопроводности находятся в пределах погрешности измерений теплопроводности пород, при этом эти два главных значения тензора теплопроводности пород значительно превосходят третье главное значение λA тензора теплопроводности пород. Такое соотношение главных значений тензора теплопроводности пород соответствует характерной для сланцевых толщ анизотропии тетрагонального типа, при котором два главных значения λB и λС тензора теплопроводности следует считать равными между собой и отличными от третьего главного значения λA тензора теплопроводности пород. Поэтому, по результатам измерений для каждого литологического типа следует считать, что теплопроводность пород для направлений главных осей теплопроводности пород λB и λС равны и составляют 2,86 Вт/(м⋅К) для известняка, 2,76 Вт/(м⋅К) для известняка глинистого, окременного, и 2,12 Вт/(м⋅К) для аргиллита известковистого.

После этого для всех образцов пород каждого литологического типа скважины 1 методом оптического сканирования при атмосферных давлении и температуре проводят измерения теплопроводности пород для установленных направлений главных осей теплопроводности A и B и одновременно проводят для образцов пород каждого литологического типа измерения объемной теплоемкости пород. При измерениях теплопроводности рассматривают две главных оси из трех, так как для каждого литологического типа, как показано выше, теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности С равна теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B. Также в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов керна доманиковых отложений, по данным акустического каротажа для каждого литологического типа определяют скорости распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих ранее установленным направлениям главных осей теплопроводности А и В.

По результатам измерений для каждого литологического типа пород устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород для направлений главных осей теплопроводности A и скоростью распространения продольной волны в породах для направления А, устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород для направления B и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности B, устанавливают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород A и устанавливают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B. По причине того, что для каждого литологического типа коэффициент детерминации для уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B больше коэффициента детерминации для уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород A, для последующего определения объемной теплоёмкости пород скважины 2 по данным о скорости распространения продольной волны в породах выбирают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B.

Полученные уравнения регрессии имеют следующий вид:

где λA - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности A, λB - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности B, единицы измерения теплопроводности - Вт·м-1⋅К-1, Сρ - объемная теплоёмкость пород, единица измерения объемной теплоёмкости - МДж⋅м-3⋅К-1, VpA - скорость распространения продольной волны для направления главной оси теплопроводности A, VpB - скорость распространения продольной волны для в направления главной оси теплопроводности B, единица измерения скоростей распространения продольной волны - км⋅с-1, a, b, c, d, e и f - регрессионные коэффициенты для уравнений (2), (3), (4), представленные в таблице 2.

Таблица 2. Коэффициенты регрессии для разных литологических типов в уравнениях (2) - (4)

Литологический тип a b R2 N c d R2 N e f R2 N
Известняк 0,29 0,80 0,71 56 0,26 0,82 0,65 49 0,11 1,48 0,72 151
Известняк глинистый, окремненный 0,24 0,71 0,65 34 0,23 0,74 0,53 30 0,09 1,49 0,46 56
Аргиллит известковистый 0,21 0,65 0,51 26 0,19 0,72 0,48 23 0,11 1,51 0,42 44

Согласно результатам проверки значимости коэффициентов детерминации по критерию Стьюдента при уровне доверительной вероятности 0,95, коэффициенты детерминации, приведенные в таблице 2 для каждого литологического типа, являются статистически значимыми.

Затем для скважины 2 в интервале доманиковых отложений проводят литологическое расчленение разреза по данным спектрометрического импульсного нейтронного гамма-каротажа. Также для скважины 2 устанавливают скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород в скважине 2, т.е. для направления, составляющего установленный ранее угол az с направлением перпендикулярным напластованию сланцевой толщи, для направления, составляющего установленный ранее угол ay с направлением напластования пород сланцевой толщи, и для направления, составляющего установленный ранее угол ax с направлением напластования пород сланцевой толщи.

После этого по данным о скорости распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A и B, и по уравнениям (2) - (4) для соответствующих литологических типов определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород A и B, при атмосферных давлении и температуре и определяют объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре. Как показано выше, для каждого литологического типа теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности С равна теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B.

По данным температурного каротажа и по данным пластоиспытания в скважинах 1 и 2 устанавливают, что в интервале доманиковых отложений значения пластовых давлений варьируют в диапазоне от 52 до 55 МПа, а пластовые температуры варьируют в диапазоне от 105 до 120 С°. Для каждого литологического типа путём измерений на образцах скважины 1 определяют зависимости теплопроводности пород для направлений главных осей теплопроводности A и B (зависимость теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности С аналогична зависимости теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B вследствие характерной для сланцевых толщ анизотропии тетрагонального типа) от температуры и давления и также определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Полученные зависимости в диапазоне температур от 25 до 120 С° и в диапазоне давлений от 0,1 до 55 МПа описываются следующими уравнениями:

где λA - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности A, λB - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности B, единицы измерения теплопроводности - Вт⋅м-1⋅К-1, Сρ - объемная теплоёмкость пород, единицы измерения объемной теплоёмкости - МДж⋅м-3⋅К-1, T - температура, единицы измерения - градусы Цельсия, P - давление, единицы измерения - МПа, g, l, h, m, x, r, s, v, u - коэффициенты регрессии в уравнениях (5), (6) и (7). Значения коэффициентов регрессии g, l, h, m, x, r, s, v, u для каждого литологического типа представлены в таблице 3.

Таблица 3. Коэффициенты регрессии для разных литологических типов в уравнениях 5-7

Литотип Уравнение 5 Уравнение 6 Уравнение 7
g, 10-3 l, 10-3 h R2 N m, 10-3 x, 10-3 r R2 N s, 10-3 v, 10-3 u R2 N
Известняк -2,1 1,9 2,31 0,96 12 -1,9 1,7 2,27 0,96 11 -1,5 1,1 1,91 0,96 11
Известняк глинистый, окремненный -1,8 1.5 2,10 0,95 10 -1,6 1,3 2,01 0,95 11 -1,0 1,2 1,94 0,95 11
Аргиллит известковистый 1,5 1,2 1,93 0,97 11 -1,1 1,1 1,81 0,93 10 -1,2 1,4 2,01 0,93 10

После этого для каждого литологического типа приводят результаты определения теплопроводности для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A, B и С, при атмосферных давлении и температуре к пластовым температуре и давлению, используя для этого данные о температуре и давлении в интервалах глубин доманикового горизонта и установленные для соответствующего литологического типа зависимости (5) и (6).Также для каждого литологического типа приводят результаты определения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре к пластовым температуре и давлению, используя для этого данные о температуре и давлении в интервалах глубин доманикового горизонта и установленную для соответствующего литологического типа зависимость (7).

Далее по скважине 2 в интервале доманиковых отложений рассчитывают температуропроводность пород при пластовых температуре и давлении для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A, B и С как отношение теплопроводности породы для соответствующего направления при пластовых температуре и давлении к объемной теплоёмкости породы при пластовых температуре и давлении.

Список литературы

1. Abdulagatova, Z. Effect of temperature and pressure on the thermal conductivity of sandstone / Abdulagatov, I. M., & Emirov, S. N. // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 2009. - №46 (6). P. 1055-1071.

2. Doveton, J.H. Fast matrix methods for the lithological interpretation of geophysical logs / Cable, H.W. // Comput. Geol. - 1979. - №3. P. 101-116.

3. Gu, Y. Using seismic data to estimate the spatial distribution of rock thermal conductivity at reservoir scale / Ruhaak, W., Bar, K., Sass, I. // Geothermics. - 2017. - №66. - P. 61-72.

4. Hornby B. Anisotropy correction for deviated-well sonic logs: Application to seismic well tie / Howie J., Ince D. // Geophysics. - 2003. - №68. - P. 464-471.

5. Kendall, M. The advanced theory of statistics / Stuart, A. New York: Hafner. - 1979. - 676 P.

6. Kim H., (2012) Anisotropy of elastic moduli, P-wave velocities, and thermal conductivities of Asan Gneiss, Boryeong Shale, and Yeoncheon Schist in Korea / Cho J.-W., Song I., Min K.-B. // Engineering Geology. - 2012. -148. -P. 68-77.

7. Kukkonen I.T., 1999. Temperature and pressure dependencies of thermal transport properties of rocks: implications for uncertainties in thermal lithosphere models and new laboratory measurements of high-grade rocks in the central Fennoscandian shield / Jokinen, J. and Seipold, U. // Surveys in Geophysics. - 1999. №20. - 33-59.

8. Leu, W. New thermal property data base of the Swiss Molasse Basin sedoments: Intergrating wireline logs, cores and cuttings / Rybach, L., Scharli, U., Megel, T., Keller, B. // Proceedings of European Geothermal Conference Baset. - 1999. - №2. - P. 213-219.

9. Lichtenecker K. The thermal conductivity of granular materials. // Physikalische Zc. - 1926. №27. - P.115-118.

10. Popov Y. Characterisation of rock thermal conductivity by high-resolution optical scanning / Pribnow D., Sas s J., Williams C., Burkhardt H. //Geothermics. - 1999, №28, P. 253-276.

11. Popov Y. ISRM Suggested methods for determining thermal properties of rocks from laboratory tests at atmospheric pressure / Beardsmore G., Clauser C., Roy S. // Rock Mechanics and Rock Engineering. - 2016. - №49 (10). - P. 4179-4207.

12. Rajeshwar K. Review - Thermophysical properties of oil shales / Nottenburg R., and Dubow J. // Journal of Materials Science. - 1979. -14. - P. 2025-2052.

13. Savre, W.C. Determination of a more accurate porosity and mineral composition in complex lithologies with the use of the sonic, neutron and density Surveys. J. Petrol. Tech. - 1963. - №15(9). - P. 945-959.

14. Schon, J.H. Physical properties of rocks: a workbook, Handbook of petroleum exploration and production. Elsevier. - 2011. - №8. - P. 481.

15. Serra, O. Fundamentals of Well-Log Interpretation-The Interpretation of Logging Data, Elsevier, 1986. - 423 P.

16. Боганик Г. Н. Сейсморазведка / Гурвич И.И. Тверь АИС, 2006. - 743 с.

17. Дьяконов Д.И. Общий курс геофизических исследований скважин / Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. М.: Недра, 1984. - 432 с.

18. Пейтон Ч.Е. Сейсмическая стратиграфия Ч. 1, Ч. 2. М.: Изд. «Мир». - 1982. - 846 с.

19. Попов Е.Ю. Измерения тепловых свойств пород на стандартном керне как необходимый этап теплофизических исследований месторождений углеводородов / Ромушкевич Р.А., Попов Ю.А. // Известия высших учебных заведений. - 2017. -№2, с. 56-69.

20. Попов Ю.А. 2013. Новая аппаратурно-методическая база тепловой петрофизики как средство повышения эффективности добычи тяжелых нефтей / Чехонин Е.М., Паршин А.В., Попов Е.Ю., Миклашевский Д.Е. // Нефть. Газ. Новации. - 2013. - №4. С. 52-58.

21. Попов Ю.А. Исследования баженовской свиты с применением непрерывного профилирования тепловых свойств на керне/ Попов Е.Ю., Чехонин Е.М., Габова А.В., Ромушкевич Р.А., Спасенных М.Ю., Заграновская Д.Е. // Нефтяное хозяйство. - 2017. - №3. - с. 23-27.

22. Попов Ю.А. Повышение качества изучения анизотропии пород путем сочетания акустического каротажа и измерений теплопроводности на керне / Михальцева И.В., Чехонин Е.М., Попов Е.Ю., Ромушкевич Р.А., Калмыков Г.А. // Тезисы 17-й научно-практической конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа «Геомодель 2015». - 2015. DOI: 10.3997/2214-4609.201413949

23. Христич Д.В. К вопросу об определении главных осей анизотропии материала // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. - 2014. - 2. - С. 206-213.

Способ определения тепловых свойств – теплопроводности и объемной теплоемкости – пород сланцевых толщ, в соответствии с которым определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи, затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород, после этого на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре, также проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре, определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи, затем по результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах, после этого определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием результатов измерений тепловых свойств пород и с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также используя установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах, затем для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления, после этого для каждого литологического типа определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам исследования вещества с использованием интегрально-сцинтилляционного метода и может быть использовано для поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения эпизодов когерентности динамической системы сейсмогенеза исследуемой территории.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для технического контроля состояния литосферы по кинематическому типу подвижек в очагах землетрясений при инструментальной регистрации землетрясений и обработке данных.

Группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля состояния длинномерных объектов, а именно протяженных приповерхностных слоев литосферы в виде участков земли толщиной несколько километров и площадью сотни квадратных километров, расположенных в сейсмоопасных зонах на поверхности земли и морском дне, с целью предсказания землетрясений, цунами, техногенных катастроф, а также поиска и разведки полезных ископаемых.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: регистрируют волны плотности электронной концентрации зондируемого слоя ионосферы на частоте ниже критической в виде дискретных цифровых отсчетов сигналов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска зон развития вторичных коллекторов углеводородов трещинного типа в осадочном чехле.

Изобретение относится к области геофизики, а именно к сейсмологии, и может быть использовано для детального сейсмического районирования территорий. Выделение очаговых зон потенциальных землетрясений в земной коре осуществляют путем математической обработки данных 3D-сейсмотомографии и гравиразведки в одних и тех же узлах пространственной сетки, покрывающей исследуемую область.

Изобретение относится к области измерительной техники, приборостроения, средствам защиты от колебаний при землетрясении и, в частности, может быть использовано для проведения исследования в сфере сейсмологии.

Изобретение относится к области поисковой геологии и может быть использовано для определения рудно-формационного типа источника россыпного золота и мест его расположения.
Изобретение относится к геохимическим методам исследований в области поиска полезных ископаемых, а именно к биогидрохимическим способам выявления нефтеносных отложений в труднодоступных частях морского шельфа.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе формируют, по меньшей мере, один обработанный раствором пестицида опытный образец семян зерновых культур и один необработанный контрольный образец семян зерновых культур, обеспечивают контакт опытного обработанного образца семян с почвой с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости почвы; обеспечивают контакт контрольного образца семян с песком с добавлением воды до достижения наименьшей влагоемкости песка; осуществляют выдержку указанных опытных и контрольных образцов семян до проращивания, удаляют почву и песок с пророщенных семян и помещают очищенные опытные и контрольные образцы пророщенных семян в идентичные прозрачные емкости с водой, уплотняют пророщенные семена в емкостях посредством вибрационного воздействия в вертикальной плоскости и последующего ударного воздействия на дно емкости, при этом после вибрационного воздействия на образцы семян в емкости помещают идентичные по массе грузы, определяют насыпные объемы опытного (V2) и контрольного (V3) образцов пророщенных семян по высоте размещения груза от дна емкости, по которым определяют величину суммарного ингибирования семян опытного образца токсикозом почв и пестицидом (Иi) по формуле: Иi=((V3-V2i)/(V3-V1))*100%, где V1 - поправочный коэффициент, характеризующий насыпной объем набухших семян злаковых колосовых зерновых культур, проращивание которых осуществлялось в течение 24 часов; V2i - насыпной объем проросших семян опытного образца; V3 - насыпной объем проросших семян контрольного образца, i - порядковый номер опытного образца; по значениям насыпных объемов V2i, где i - порядковый номер опытного образца, строят кинетические зависимости изменения длины проростков для выбранной культуры при проращивании обработанных семян этой культуры на исследуемой почве от времени (toi, мин); определяют величину временного сдвига (%) для каждого образца и выбранной почвы (Ti) Ti=[(toi-tпi)/tпi]*100%, где Ti - временной сдвиг (%), tпi - время прорастания семян в песке, мин, tоi - время прорастания семян в почве до той же длины проростков, что и в песке, мин; формируют зависимость временного сдвига (Ti) от величины суммарного ингибирования (Иi) при развитии семян, определенную по насыпному объему (V2i); определяют время задержки прорастания опытного образца семян в почве по формуле Δto=1080*Ti/100, где Δto - время задержки прорастания обработанных семян в почве (мин), Ti - временной сдвиг, который определили при помощи экспериментальной кривой для величины найденного суммарного ингибирования (%).

Изобретение относится к отрасли сельского хозяйства, а именно к области исследования состояния почвы, может использоваться в сельском хозяйстве для отбора проб почвы с различной глубины и проведения исследований по некоторым ее физико-механическим и химическим свойствам.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для идентификации источника и времени загрязнения окружающей среды дихлордифенилтрихлорэтаном (ДДТ) в регионах Крайнего Севера.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ количественной оценки эрозионных потерь почвы с применением наземного лазерного сканера заключается в том, что устанавливают не менее трех опорных реперных точек с известными координатами для идентификации координат их размещения на местности и обеспечения повторности наблюдений либо определяют эти координаты топографо-геодезической съемкой с точностью ±1 мм; устанавливают сканирующее оборудование таким образом, чтобы лазерный сканер находился на самой нижней точке исследуемого подверженного эрозии участка; обрабатывают полученные сканы, а именно сделанные в разное время сканы размещают в единую систему координат, очищают сканы от нежелательных объектов, для каждого скана с помощью встроенных в используемую компьютерную программу алгоритмов строят цифровую трехмерную модель рельефа с шагом сетки, равным шагу сканирования, определяют объём V и толщину слоя i потери почвы от эрозии (i–) и аккумуляции (i+) смытого материала на всем выбранном участке путем вычитания разновременных цифровых моделей рельефа с помощью алгоритмов программы, поставляемой с используемым сканирующим оборудованием; выполняют вычисление показателей почвенной эрозии и аккумуляции на исследуемой территории, для чего рассчитывают слой эрозии почвы и аккумуляции почв на участке площадью S в миллиметрах по объему смыва почв V и объему аккумуляции почв V+ по экспериментально выведенным формулам i– = V–/S × 1000; i+ = V+/S × 1000; выполняют расчёт преобладающего эрозионного процесса Δi: Δi = (V+ – V–/S) × 1000; выполняют расчёт объема смыва аккумуляции почвы на единицу площади, получают интегрированный удельный показатель E: E = (V+ – V–/S) × 10000.

Изобретение относится к грунтоведению и может быть использовано при проектировании искусственных оснований фундаментов зданий и сооружений из насыпного глинистого грунта.

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям, в частности к способам определения изменения устойчивости мерзлых грунтовых оснований. Согласно заявленному способу в грунтовом основании размещают зонды, каждый из которых содержит нагревательный элемент, приемный акустический преобразователь и термометр.

Изобретение относится к области измерения содержания газа, в частности к интегрированному газонепроницаемому измерительному прибору для измерения содержания газа, основанному на принципе температурного и избыточного давления и его применения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к cпособу оценки снижения токсикоза почв для повышения урожайности зерновых культур. Оценку токсикоза почвы проводят по величине ингибирования (И1) развития семян зерновых культур при их посеве на этой почве и данным по оценке токсикоза почвы, обработанной сывороткой или навозом, по величине ингибирования развития семян на почве, обработанной мелиорантом (И2).

Изобретение относится к способу исследования водопроницаемости и суффозионной устойчивости модели элемента конструкции грунтового гидротехнического сооружения, состоящей из несвязного грунта и фильтрующего геосинтетического материала, включающему размещение модели элемента конструкции на нижней сетке, лежащей на неподвижной опорной решетке, расположенной в нижней части фильтрационной камеры, укладку образца несвязного грунта, выполняемую отдельными слоями, подвергая его легкому уплотнению трамбованием, а около стенок фильтрационной камеры - штыкованию установку поверх образца несвязного грунта верхней сетки, затем подвижной нагрузочной решетки, на которую при помощи устройства для передачи нагрузки передается заданная нагрузка, водонасыщение образца грунта кипяченой или дистиллированной водой при восходящем направлении потока, создание напора бачками верхнего и нижнего бьефов путем подачи воды в бачок верхнего бьефа насосом из емкости для воды, поступающей по трубе, определение градиента напора по показаниям трубчатых пьезометров, подсоединенных к бачкам верхнего и нижнего бьефов, определение нагрузки на грунт по датчику нагрузки, фиксацию осадки подвижной нагрузочной решетки датчиком линейных перемещений, расчет величины коэффициента фильтрации образца грунта при восходящем или нисходящем направлении потока воды.

Изобретение относится к способам изучения водной эрозии почв. Сущность: определяют средний уклон и потенциал эрозионной стойкости подстилающей поверхности исследуемого ключевого участка на ландшафтной катене склоновых земель.

Изобретение относится к автоматизированным информационным системам в области нефтедобычи и может использоваться для подбора оптимального технологического режима процесса добычи и транспортировки нефти и газа в системе «скважина - промысловая система сбора и транспорта продукции скважин», а также для проведения технической оценки состояния нефтепромысловых объектов.

Изобретение относится к области исследований свойств пород сланцевых толщ. При осуществлении способа определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи. Затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород. После этого на образцах пород измеряют теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре. Измеряют объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре. Определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород. По результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростями распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах. Для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Затем определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Достигается расширение функциональных возможностей определения тепловых свойств пород для изучения сланцевых толщ, а также - возможность определения теплопроводности и объемной теплоемкости пород, с учетом пластовых температуры и давления. 1 пр., 3 табл.

Наверх