Теплопроводность горных пород при высоких давлениях и температурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

к

На правах рукописи

ЦОМАЕВА Татьяна Александровна

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ высоких

ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРАХ

Специальность 01.04.14 — Теплофизика и молекулярная физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Махачкала — 1995

Работа выполнена в Институте проблем геотермии Дагестанского научного центра Российской академии наук.

Научный руководитель — доктор технических наук Абдулагатов И. М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Багдуев Г. Б. кандидат физико-математических наук Мурлиева Ж. X.

Ведущая организация — Институт проблем нефш и газа РАН, г. Москва.

Защита состоится «28» декабря 1995 г. в 14 ч. на заседании диссертациоп-* ного совета К 200.35.01. в Институте проблем геотермии ДНЦ РАН по адресу: 367030, г. Махачкала, пр. Калинина,, 39-а, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДНЦ РАН.

Автореферат разослан «

Ученый секретарь Диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТБМЫ. В последит десятилетия о связи с поиском альтернативных источнжов экэргсга, в частности гвотермяческой, значительно возрос интерес к изучении твплофизпческих сеойств флюздонэсюцвнных пористых материалов в различных тврлодкцаяпче с-к:тх условиях. Одним из вагнайших направлений з изучении тепловых свойств пористах систем является исслэдрванкэ теплопроводности горных пород . Дапннв о теплопроводности горпшс пород при еесоких температурах н давлениях необходима для развитая а реиония задач геотермальной энергетики и энергетики гэодннзмичвсюх процессов осадрчзшх бассейнов, а такгв при совэраэнстзовааии способов добычи нефти: для изучения распределения тегздаратур и распространения фронта тепла при твртшчвских гзтодзх воздействия на заявзн тягэлой и вязкой нофгги, при определения остаточной шфтеЕзсшая-пости в коллекторах. Терг'лразвэдкз нэфтегазоЕЦХ тасгорозданий и объяснение' шэханизшв ташгавых аномалий над гологятольянма погрв бенни?,та структурами обусловили необходимость получения данных о тепловых свойствах raso-, подо-, нофтенвсыщэншх гористых пород-кодлакторов в тор.гадшш.гачаскзх условиях, соответствующих гдубж-нам их залегания.

Икзрэния коэффициента теплопроводности в шдвльшх услоза-ях и Ейявлэнныэ прз этом корреляционные свпзз. кезду теплэхфовод-ностьэ и друга,53 фззстэскся свойствами пород, "гакаш как шо ность и скорость звукоетг волн, дзот воз!.аззЕость прогнозировать твшювыэ свойства и температуру горних массивов на глуОКЕнх, прэдстевлящих интарес для разработка газонафгшггх s »ер^гзльннг кестороядвний и даге на глубинах,8щэ на достигнуtik бурэнием.

В связи с зтим очевидна актуальность работы, шполнйшто^ л

соответствии с планами НИР ш программа ГКНГ 0.50.01., задание 02.Q5.H на 1Э86-1990гг, госрегастрацдя 0187. QOIiCiQ. а также по мэздунзродной програшэ II-3 КАПГ на 1986-1990 гг.'Теофазическиэ свойства вэпдаства я внутренное строаниа Земля". В настощза врз-мя исследования, проводятся в соответствии с ой-фикадо:,г.гLeскоí¿ програмдаэй фундаментальных исследований на париод 1ЭЭ1-2000гг. "Физико-технические проблемы энергетики."

ЦЕЛЬ РАйОТЫ. I.Исследовать изканшсш коэффициента теплопроводности. горных пород и модальных срэд 2 различных состояниях флшдакаснщэншз в зависимости от температуры и „явления. 2.Вшивать связь теплоцроЕодЕости с другими флаичоск^га свойствами иссладуокого вещества, которые лагко пз^эрялтся к шга бы слунять основой дли корректного косвенного (расчетного) определения теплопроводности.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. I.Разработка и создаикэ измерительной ячейки для опрвдалэьшя коэффициента теплопроводности многоног,гло-нентных, шрастцх, • фпщдонасыщвнных материалов с высокой точностью.

3. Эксшршэнтальнов определение коаффпцнаата теплопроводности осатрчшх пород, вклнчая неконсолздировзннне системы, ш-таштич&ски рззаожашшо кэрны из глубоких скважин, образцы пород таз рзднж кастороздэшгй ш искусственное пористое стекло, такав опрадалвнзв таких их физических характеристик, как плотность с пористость„ зернистость, степень содержания влаги и скорость ультразвуковых волн.

3. Выявление корреляционных связей маафу таплопроводностью горных пород, плотностью к упругуата свойства!«.

4. Эксш)рт№г -:трлыюе ощюда-т-.-.гае температурной к барической

1 о

зависимости •гашюпроводноста осадочких пород в условиях фяшдо-ннснщрния.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. 1-Ьл основэ стационарного компенсационного тлотода плоского слоя рэзработаиз и создана измерительная ячейка для опрэ^эхэкия фононной теплопроводности дисперсных флшдонаси-г.зппх "зтэрдгихэз и горных пород.

2. флсдграасзцщвнннв образод осадспшп пород и шуг.стого ::т:г.с:а в интервал» тегшэретур 273 - 433 К и под даялэ-цг.:г: от зтгсосфзрпого ,~р ¿ОСПИа.

3. Еэпзглак заетгэггг^аов'ст сдеозрэтенного влияния вясоких тегзтзрзтур а гцдрсстгтгггзского давления нз ташюнройодность гср^лз пород в Оп^^спзсягэрнном сестолшнг. Опрздзлэн бврнчоскзй

г&язязюсть гэлжтроводаостя оч* плотности т^двдуоясз сэв"? обоСщвщзй, тыш сттегральвиа зарактор,

■га» как чсг.^з шалость упиававтся алшшпв других факторов: ш-

¿ГГХгОЗта» Ер012ЛЦЗВ5ЩСта» фДЩДОНаСНИрЗЕИЯ Я ЕСНЦЭНТрНЦПП иэродооб

рззущзх тяшзрахов. Езахзлэсаязъ ташазпрозодкоста со скоростями упругих зоея носхгг дафЕэрвЕЦнруаща характер, та: коя дав1? гоз-ггязюсть учэтз влияния зершстоста» рэспрэдэлэния пор и трещин, з та:сз твкстурпо-структурак :-зге эркер-тг границ относительно ■галлового штока.

5.Устанозлэш, что тэхшопроводвостъ шрод и гинарашв яро-шрцгеонапьна цротавадаяшэ гоютноста (р) л скорости ультразвука

которое Ерэдстзаляэт собой акустичэскуэ песпсость. Опрэдэ-лзн козффгцдвнт прошрцноналъноста.

6. Прэдяолэн косвенный штод ¿арадэлйния теплопрогодвоста горных пород а различных тврглобарячэскнх условиях по дашом

с

плотности И скорости ультразвуковых воли.

7.00нарух©но относительной постоянство коэффициента теплопроводности горных пород по глубина» объясняемой распродалонпаю термодинамических шрама тров в осадочном чехла таким образе«, что ушныаашв чвтшзпрошдаоста. с ростом тащ&ратурц коаазнсару-ется увеличением аз от дзвлэиая на данной глубина. задвдшгыЕ пашхшш.

1. Тераюбарцчасквя зависимость таплопроводшета тораш: пород и поршушх материалов подчиняется обьеданаяшыу закону ЭГлшна-Брзд^дана с постоянным барачьснш коа№ц:иштом, цз'аиа«: с пгдростатического давления IDO Ша.

2.3авпдодэсуь шцду тошкщроводаостьа порода и произг^дщивг» во плотности ш скорость ультразвуков^ вола являатея основы: косвенного опрэделвшя Т&ШЮПр020КЗОСШ х'ОрШХ пород.

З.Совгластпоо влняппэ таглпоратури к дзвлзняя на теплопроводность Здаздриасшршшх горшх пород приводи? к црантшюскоцу постоянству ташщроводаости горных маееииов и раззшлато распределения твршдонашчешшх параметров в осадочном чехла эдлсга образом, что ушиызениэ тешшроЕодазста с ростов таглпэрэтуры ксяяшнсяруется уЕ&япчшшан а о от давления 1Ш этой глубина.

ПРЖТЛЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ PA6QTU.

Ваяияанннэ зависимости теплопроводности фзшэдшасодэннцх пород-коллэктортв от давления и ташаратда могут бить прамэнаны для оценка твруодана&аческих условий в земпых вадрзх при рапвшт разлетннх задач гвотврлаи. Результаты сзшренай тагшгаро водности осадочных пород (карал из специальных разведочных сквагин) исполкзова^нсь пра разработка геотермических штодов

разводки и внедрении их в подразделениях Ншгнз-Вольского •территориального- геологического. управления в 1970-1980гг.; при изучении геотерлических полей Прикаспийского рогиопа в связи с поиском !лэ с торо.зде шгй углеводородов и тзр?лальншс вод в 1981 -19В8гг. Соответствующие отчета находятся в фондах ЙФ, ИГ и ШГ Дагестанского научного центра и объединения "Дагнефть".

Экспврги,;вятальнта значения теплопроводности горних пород в условиях илестовж твкпэ'ратур и давлений , а такта рас-считаншэ данные теплопроводности горного массива лэгла в основу составления кзрт-сразов по тепловоз потоку п тагягоратурам на глубинах до 5 кл при участии автора в Советской рабочей группа над квэдунэродтл! проектом 'Тоотэротшскпй атлас Еврош". 19851983гг.

АПРОВЛЦШ РАБОТЫ. Осеовннэ полоззння работа даишздггвалксь п обсуцдались на кшздшх сессиях Экспертного Совета КО? РС-1СР /Элиста 197 О, Саратов 1971гг/, Гоотор:гл.чоской школа: "Католика и аппаратура гооторзивскш: исслэдовзшзй" /Грозпий 1973г/ Есосовзпоа кокфоршщпн "Нщюдшэхозяйстеэгопш и пзтоднчзскшз проблемн гзатэргЕ" / • Махачкала 1978/, V Всосоазнш совещании 1378г-Бзцу. "йлзичзекнв свойства горзнз пород цря. внеокях тврко-дииамглагссгх иарппзтрах. "На итоговой кзздувзродиш. симшзпукэ проэхето 11-3 КМ1Г "Грофгзпчэишэ сшйствз ввсузствз и внутрзшшз строзппэ Ззтая." СССР» Махачкала, 1990т, -из 9 ой тэшшфязлчвскоЗ копфэрзпцпп СНГ. Махачкала ЛЗЭЗг.

ЛКЧЕЗШ ВКЛАД автора заключался в участии сборка установки, з пзтюсрэдстаэЕнцх пзгтэрзшшх козффпцпэптз таплспроподЕОсет образцов горних пород, в обработка рззультзтов, ваявлзннн корреляций коэффициента теплопроводности с физкчвегазгз. сеойстввкя пород

и предложании клеванного метода определения теплопроводности.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследования опубликовано 15 работ.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Депортация состоит из введения, четырех глав, заключения, списи лит&ратурн, васчитыващэго 73 ссылки, приложения. Работа изло:-ана на 167 страницах, включая 41 рисунок и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение посвящено мотивировке актуальности темы; сфораду-звана цель исследования, научная и практическая ценность полученных результатов; перечислены основные положения, установлен ннв в хода вшюлнашя диссертации.

В первой главе (обзорной) рассмотрены фззшо-хтаетэские особенности горных пород» вяиящаэ на аффективный характер теплопроводности в них. На основе разработок А.Ф.Чудковского, Г.А.Чэрвменского, С.йэна и Д.Ввтсаля, А.Лоэба и др. проанализированы разлшгшэ шхашгжш ташюпзреноса в пористых влзтанасы-щринш: катэрегалах и оцэйаш влияние конвекции, диффузии водяного пара а Ездогевнак ей тоашпроводность в горных породах. •

Дан кра-шай обзор катодов взмэрвяия теплопроводности горных пород, щж атоа особое шншннз уделено етационаршй! котодам е способам устранения йэтодвдееких опта лс, влнягщих на точность пз г.эрзщщ» ■гак как, обосшвавая свой выбор, автор останавливается та кошэнсацвоншш датодэ плоского слоя стационарного теплового поля, как наиболее прзгодЕок для измерения фононной тешюправод-шега горнш: пород при васокжх давлениях и температурах.

В З'юй гз главе приводется краткий обзор работ, прэдетавля-щпх результаты пзшрапия тешювнх свойстп горют пород и шродо

образующие минералов при высоких давлениях а температурах, при этом выделены работы, где проводились исследования теплопроводности при одновременном воздействии высотах РТ- параметров.

Во второй главе описаны измерительные ячейки для определения

г

■¿'йплонроводности горных пород И пористых яатариьлоз В НОрлаЛЫШХ усломияз и а условиях высоких тэкператур и давления.

Ссобзгатостьп данной кетодакя является то, что влияние кон-некцил, обуславливающей аффективна! характер теплопроводности з тюристчх «аенщенннх средах, исюшчалось оонтшва путем посредством отбора градиента температур на образце. Для этого снималась сахгжп гость коэффициента твшшроводцсста ейргзцд от нащипгэнаа на нагревателе» создающего перепад таиюратура ш образце. Рабочем аатераалом яшшвтея тот, где зангсз.'лс'гь тешюиросод-гюстд с г напряжения линейна.

Охетла гаг.еэрителькой ячейки, гагсэщогтой в гш'яэнлав снсого

давления, пртзедона аз рис 1.

¿дога аородц

(1-2) одт.?!:н:ссого- д^ггэ^ра 1215"::, п.'4{.'};•. сощнг^Л грядазпз "а: 'лэратури та. образцах, "зк'зрлэгмй тар:.:а-нырзг;з 'х* -Т II Т^-'ГЛля КСУ-пансацш бокс?:н:: потерь от Соковой повзпплшстп псеозеого

нагревателя (3) црэдусгютреа ког.швнеадеонный нагреватель (7) Холодильники (4) и (5), изготовленные нз келаной бор^лив-

-"¡Г, —|

-

■ 1 1 11 4-

1 ;1 ('

1 \ 1 1 ! 1 ! 1

'-V

! 2-

1 з-г

Рис. 1.

- i о -

вой бронзи, илактг хороший коцтакт с корпусом каглори ьисохого дашшшш. В прэдалах дз 250 Ша всвсторошшо ^wnicta создавалось с "шжсй'Ь'з ?лаышаого r.o:.:apüceopa ¿HTP-25DQ, болоо ixcoiuia дашонхш (до 4GQ Ша) создавшись и гааогаГ: гиаяро о гь-

«оного Koioipoccop'j î&iiprsan х^рэ GCíl-!0 Лор^^ь^роа^иии oav-Еуюшйхось и газовом термостате CHQji-3.5.

Еолп считать, что топлогоД соток градешыт&ого пагрэватали О. ид&'г чор:>з нкпшЗ. Q u шрзя^! Q., образцу ц па пгг*зра ov иг»кш£м вш&рсшосяи о^рззцоа 0 , vo Q-Q„-i Q„+Qj,P a i-op

Q-C^

"V' Иг

T):;¡ а r. K., - uTocx-x: ПОБОpljgvüí;, ii Г. ir, 1 ¡: 2ro

цлй; ¡¿ -^рц^ур I:í¡ и, - ....

чзрлй doi'üi,.^:; гл^.'лг.^ооч'Ь, иохашь т^одсга^хмил;^ m v'v-

иула: k,____.»áSSZ-ab/In -jp-, tj;u ti :•.. ¡i,, - i

Оочазцгга i: Zï^'i-namiL^ 4í3C¿.;í upuiopa»

Aeüjeb погрjпко crüíi иакаэ-гл, что í¿íící»>¿; ишчахшул

ïiû 4S„ n îsp:i luiirx ïi'^iû^r.xy,.;:';

и зталоалого образца, i; качаем!.;;; которого

ajjysstß пишяэнш& кййхад.дввг расю/даило с хлорату/ тага ^.uaps сз&бка

В трг>?ьой г;.-.;,:.• oífójí^r/vca р&ьудътата ш;сц»р:й^цт>:ъаж: цссладоаанаи тошшцраводаоета флидэшгоадшшхк осодслшш: город как в шрьашьшг. условшгл, та): к щгл шео!шх т&шаратурах и давлашшх.

Изиэр&тя при шжна-яшх тв^аюратурах и ¿ггюсМйрном давлйниа •сепшироводности рихшх пород (плотность« иэнидо I.iv v/m4) пока

опда, 4T(j (¡язпчоскоо состояташ ((&гоглдопас1щошость) образца итог прч&'чдаадро влняняо, но сратпшшш с хшгаческп?.! составом. Рв-улътет» этшслолпп по аг-.тар!П8ской затсвкостп топлопроЕодиоста от плотяост! для пвскотз-шгтуш,л, супа с в Г:, суглинков совпадают с дяшига по теплопроводности осадков океанического дна. .

Oiy>mta влшшпя плотности, порпстостя, плагопасищэшостп, зернистости па таплопрородяосгь порнстгс: посчвких, карбонатных, ютяттатах, плоткнх рудшх п ?г9тв»'Х)р?аз1фовапЕ11Х образцов выявила пттчг^осгсашюо тгогаяо кг коя'Итгртн? тошшроводгазстя плотное-■пс образца. Пр:? ото?: стоишь шгешдання флзздп количэствэшю оцо-тпюэтея как уЕ8дт-;ош.:з плогностя я лроцосео зкоиэрпугэитэ. Псслэ-дозанпэ глляпдя грануло'.аптгтчоского состава показало, что различна ?«з~ду 1фушгозорш!СТУ?^1 пэсчохппЖлЯ и бапээ тзш?сзврнясту?5П1 образце?^ других лг-?охопноскто-; резногг.?;пюсто:1, такса г?гк гоезш и кзтостаякя, проявляется в ilöHbTi'Tx вшгсошшх топлоцроволпоота послэдгсгс.с ркзикцоЗ но богэо 15« дляртявшх пготпостай.

Енла й^ятшита еппзь. тзшюпровадуос-щ пак cyrns, так л глф-ттгаскщргошх сбрпщотз трод-гсолятсюров я схоросго .vzrpyrcn шла 7 с пор'лстсстю Ii пэрштстостьг). Пга созпздэвел пзкторз тошазш-го поля с нопрапяонквя упрупхх соля показано, что хгавффзцпэнг тэалрпроводастг» горных пород связав; а проззездепизм шютпостз образца па скорость ,jnp:rmz продолыпя боле соотпозэппеп вида 7t=!i.p>Y , котороо продставдаот собой' aisycrrrco скука гэсткость. Определен коа^флцпоя? пропорциональное^ (к) в нормальных условиях, который еолзнвйно' г"зIii'зтея в црэдэлах O.I2-O.I8 прл пзг.!э-пэнии порастоста от 2G3 до 33 соотезтствэшю.

Вывод о соответствии фокошшй теплопроводности епспзцвненх пород теории Дебая (А. С pVL) и установланпэ зшнссяэста вида

1С -

Л=Г(р'7 ) дало возгшжость пврайти к косвенному. определении р

теплопроводности пород при нормальных условиях на основа данных о Плотности 1. скорости упругих волн "эталона" и исследуемого образце. В качестве "эталона" били иснользованн как изжаренные значения теплопроводности настцонных осадочных пород, так и литературное данные, в частности значения Л., Ур к р кварцита к гранита, изкерэшше в Институте геофизики АН УССР под руководством Т.е.Лебедева. ш последним данным величина коэффициента коррэляцип (к) для гранита и югарцита токка меняется в пределах К-.П.1810.02.

Во втором раздала третьей глаьн анализируется результата кзглерения при высоких температурах и давлениях образцов песчаников, известняков и впсокопорастого стекла в качестве коддлыюй среды. За нсклвчвыпам одного образца несчанака, шапцего очень низкую теплопроводность ж стекла, все образцы, насыщеннее газом,

маслом и водой икэли теплопроводность, которая уменьшалась с

1

ростом температура согласно закону Эйкэна л^-тр. Оценка п дает величину, равную 0.92-0.58 йшзкув к единице в продала;: погрешности изкврения. Зависимость теплопроводности от температуры онпсиваатсг. формулой:

гг.0 1-, - ■гшкзщзоЕодцость прн ког/латазЛ тзказпатутх: 'Г..

Кжзрзшк при Есзеторзшэг гн.щгазтзтглвсио:.: дагш>к:": показе ли »'вьлпчоиа?: *тп^лпроЕоддас\.;г для о^разцри* иричагл в начальной стадия болов разков, что обуслоила ¡ю, виды.;), улучшенном поровш; контактов ц ' сжимаемостью флюидов. Теплопроводность под давлением подчиняется зависимости

аналогичной предлотлэшюй Вриджоннм

Лр= (1+рР),

где Л. - теплопроводность при атмосферной давления, ?- давление, Р= - барический козффяцивнт теплопроводности.

При одновременном воздействий теотэратурк я дазлввня К соответствует объединенному закон»/ Эйкена-Вридягсвна:

гд& Л. - тешюнроводкость при начальной тешэратуре я атг'осфэриом давлении. »

>1а рхо.Яа.6 кркяэливз зависимости -гэплопрогодаосто сгг, дзвлвпея к твттгаратурн таваттняка Г из гсэстороццэш;;?. Салгабая-Гаага с плотностью р=2.33 г/см3 и пористость© п=5£ , а ав . За, б - стекла с порпстостьв '10%. Проведенное исслвдо'Зяиеэ барического коэффициента гэшшво-воддости показало ого углэньпонпе как с росток давл9ЕКЯг так ш тогтгарг.-гурм. Разброс значений р, сзязеншй со свойстапст: "лсинв-ггцэго фдпэдэ, лорчстостьэ з сгруктутею-текстур1за с^ровп^й образцов, пргжодэт к сродреку зшзчэгаго барического шзвф^ашятг тенюнрог.одаостг: оеадопаня пород „ равное* 1.8«Ю-3 МНй-?.

Дат. сршнэтггл с дзншгшз других авторов бшш; зрзвздэн^ распет« по прэ~ лотзнко:! з?шггог<часксй. фор^лз для шзотшсс пород Г::па'цкягого "Х-та - грзнязе п тетпрц'.гга. Иезготря зб го» {1зрряесгг!;й ¿г7г:;«;.:г:тг Сип полагай для касирнЕаг зсйдочег:: пи].-од, расчп'гзшпго но акдчвнпк когффщпэтагв тзелокпзодеост:;

слэдоээтэльтю ,

Н'Мект, так назнваагрго "бэспорогого" образца тано шлучЕГЬ при полном влагонзсм'дешгл, так как плотнив гранита (пористость

Рис. 2. Теплопроводность извести;-а (месторозденио Салтабак-Гата) в зависимости от тамлэратури а) л давления 6)

Рис. 2 а

Рлс. 2 б

¿1» -

а 1ез -

е

а

■< 1.в7 •

1.71

* ■ ■■■ ^ччЧ.

. че С\

х *

о - 01 кч » - м 1-,'л > - ко г--"-, о -

• - гсо « -

4

\

\

2.6

и 2.2 -

2.0 -

• - 373 К

й - «« К

//

гп

1Л -

и кй 160 Но Т,К Р.Шс

рас. 3. Теплопроводность пористого стскяа в зависхдосги

о? тедшоратурк а) и давления б)

0.75

О.'й

0.4$

¿а ¿з зъ~

IX

«¿3

' 1о ' (¿о' 1&' гбз'

РЛШс

Рис.3 а

Рис.3 6

• .

Q.;-Ï7-I.57>) и ннскадешшв паечаклкл (пористость до I2S) удовлатш-р:ггвлыю тглсшзатса одной зтсоиотргюйуыо.

Ттг.т образом показано, что для горше пород осадочного чч:ела с f,:ojiu'î,î содарзапяем андазсто-базальтои/л. ^ccniçunniZ на огаховашгл '.tocnoïKioro определения теплопроводное-^ » т'э^юлыазх ус::ог;;я;{ Сить ецшген.ч звЕПСкто-гь

топлопросодпостп з РГ условия:: с по"хн,:.п рагэпсгиа:

г,,£ - -F- [ни (ПОР]

И 'гптаотуг.'-Г? гл::г-> схказгаса з:р:":зп::госгь 1а>л,,/,-оиь?£» •■■vJn:-jx

c::opccr¿,i ynpynnt гол:< u, дл:1 о-^^мхлл, ■'с'^^"""'.гпттоп олу: i ;;::i¡:::y.ft ::а cirjj.r:u

viuci'."-:: с:::';":от;-!-.:: rof/.'.::": i.opo," иод j: :!.П.Еаларон"Л'>; ;t

Н.П.Дпгг;:':::- ; n .rr.vi'-pti'r;/'мдэтггков. значо-

1П!!.к;;>;опод:;ос';ч л5г, дп г.т.эр'элоз :í ► 203 длп :: г'^'-с' ок^гтосхпг ьорэд городу/ о ^opcu^îi огод'.—снуп! ¿¡':rri ;!"Г'п л скраш'йшг':! ьсли ^рглыть :.:о что

:';г<:;:г::галыг:п и знл!Ю17.:я тешопрошдпоста пород, прл-

^.-.он.":.'» г> спрасочмпях, отличяатса г:.:и:ду собой з 2-3 рззз. Ксдс-лгл-пглл еостааяяг« ацдазП'го-бпзаяьтошэ ассощгаидд -пвксг^алъпна гагдорогаша гяэчзшя 'гагоюпрсгодаосгл образцов базальта и обся-

ДГС8ПП ТО шл»го кэныяо расчв'ишй иол11чшш, что ,аяю OrtbilCffiVfb

стоклообртаной структурой атах пород.

Hswa оценена тс>нлоиротдпог,ть горних пород иод давлением .г,п 15ГН »'fri ¡; па нри?«оро Кольской си««р - \луЯшоЯ сквагдаи оиределааа т»>(1г:оар)под»"»' ть »•'•¡од в ааваскмостл от т^кнарптурч и

давления, соответствующих глубине их залегания, вплоть до глубины Э км.

Расчеты показали, что в тармобарических условиях глубин осадочного чехяа уменьшение коэффициента теплопроводности горных пород о увеличением температура компенсируется его увеличением ,. от давления таким образом, что величина коэффициента теплопроводности практически постоянна с глубиной. Некоторые вариант: значений К объяснима различие?,5 типов пород, слаганцях глубинный разрез к квтодагж измерений.

Говоря об использовании экспериментальна! данных по тепло-цроводЕОсти горных пород в геот&рлнчееккх исследованиях, с частности при разработке ковах кэтодрв теркоразведки !,»стороадеш;й. углеводородов, -бал одалан швод о том. что теплопроводность явяяатся аффэктавшм параметром коизлэкскрэвания внутри. ыэтодь тэр-доразведки..

Обгарухэшая связь вдгэд тэшкшрсЕОдпостьэ и плотностью, и такса мапшвой воецришлаьэотыз в руднкх зонах и в зонах кварц-глоретознх !гэтасо«атктоз указывает на возможность кодгштекспрзг,:;-ЕШ5 ш-уодов. зфашрззгадса» патаеторазведви с гсотер^чоаг!-:.::;

старании гре еусояех тешорзтурэх и давлениях были использована для расчета тл^Сшнап: тзтлгаратур и тапловах потоков. Била составлэни керш- ерьЕм ташератур на глубинах до 5км-, а так-ке карта -гепловыз. штоков ча таррпторш Восточного Предкавказья.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основа стационарного компенсационного метода плоского слоя разработана и создана измерительная ячейка длл абсолютного определения фоаонкШ твш&;проводности многокомпонентных,

пори стих, флшдонасыщенных материалов.

2.Измерен коэффициент теплопроводности тконсоладкровзншх-осадочных пород и кернов различного» лкгслогичвскота состава из геотермических сквахяк в водонас. еденном состояний, образца рудных и метасоматнческих пород шмтмвталличэскиг шсторогцртай при нормальных условиях; кзггерена таплопрозодкость нэсчашдаов и известняков из глубоких скважин газонефггккш; кэсгороздашЯ, а таюа» пористого стекла з газо-, масло-, водрнаскщвннога состоянии при высоких давлениях (0.1-400 МПа) к температурах (273-42311).

3. Сделана оценка влияния плотности, гористости,, заршстос-ти на теплопроводность осадочных пород.

4. Определена теетшратурная ж барическая ззезс ккость теплопроводности осадочных пород в условиях флшдрнагаядзпая.

5 Расчиташ тешюше потоки для осадочного чехла Восточного Предкавказья.

6.Выявлено првиму1дэствэнноэ влняяеэ нлотносги на ковффяци-онт -теплопроЕодносга' горной порода; ствпэнь шшгоязсипаззя количественно оценивается как увеличение шютносчгк, З'ггаЕКгэнге 1 теплопроводности с уменьшением прэобладазицэго аадэраашш жрз/днзг' раз?.эроБ зерен объясняется рассвиввнЕвм тепгозой .анэрпш на границах зерен и норового пространства.

7.Показано, что оценка гвнлопрозодЕостда го шютнозта, . сдугаащвй в качестве штегрируЕщэго пврЕкэчтра, ^аэ^г ошейка ±15%, которую дазно уменьшить ввэдэеевм в куэстеэ да^^рвкцнругщвго пара?,щтра - скорости звуковых волн, учштаватэзто ;,?асшяо:25пгз структурких наодкородностей а нор относетэльно напразлвь£я теплового и акустического поля.

8.Установлено, что завнсхэшсть коэффициента теплопроводное-

та от произведения плотности ни скорость звуковых волн может быть использована для косвенного определения коэффициента теплопроводности пород осадочного чехла.

9. Показано, что уменьшение .коэффициента теплопроводности влагонасыщэнных горних пород с ростом твшвратури соответствует закону ЭЯквна { X п ) в пределах погрешности измерения ±5%, в интервала температур меньших температур Дзбая.

10. Отеэчавтся что резкое увеличение теплопроводности в начальной стадии создания гидростатического давления связано с улучшение?,; контактов в поровом пространства и схзшаег.юстьы фяипдов, однако, абсолютные значения барического коэффициента теплопроводности меньше, чем наблюдаемые в измерениях при кетзигидростатичвскнх давлениях, нарушавших первоначальную структуру породи.

11. Установлено, что изменение барического коэффициент.1;

тешюпроЕодшста (3 = -^"["ТР-) происходит в сторону укзньшения с

усзлочепЕза тэгяюратура и давления. Разброс значений р, связапний. со свойствам насыщакцэго фдилда, пористостью и структурш-такстуршй,: строашхзм образца, . приводит к среднему значения барического коэффициента таплппрот?''«дно стл пород, равному р=1.8.10"3гШа"1.

•12 .Показано, что тешшрошдаость горних пород при одаовракаа пом воздействии тествратура п давления удовлетворяет уравнению:

- V- -^-И15] -

13.Предложена форедла для косвенного определения теплопроводности горшх пород осадочного чехла в зависимости от температур и давления на глубине их залегания.

• .

Т4.Показана практическая применимость полученных ампири-ческих зависимостей для расчыта теплопроводности горних пород }:а любой глубине, где могут бить определены р я У .

15. Установлено, что в т&ршбарнческях условиях глубин осадочного чехла уменьшение коэффициента теплопроводности, горкмх пород с ушдлчен".;оп тьмиоратуры ксшюнсируотся его упгигдчтпто:.! от давления таким образом , что волнчпна т&хтопроводкостя остается отаосотальш постоянной.

По тдиссертации олубдокопаьн слодущнэ работа:

I. !1з;.:орзпкэ тытазпроводкоста твердых сыпучих пород и иосшлыштукоа / Х.И.Ампрхапоз, Х.А.Ганрбашв, В.В.Су&таоз, 1!рг,ч;г;лр'.1па ?.Л. (Ио:.;зош)// В сб.: Гсотзрипасккв цссжодовшт з Даг-эстаке и вопрос*! драктпчасиого псиольгопаши тепла Еомпл. -Махачкала, Изд-тю Даг.ЯДН СССР. - 1570.- 0.21-23.

?,. Тсшлопроводаость и другие флзкчвскпэ параметры горпкх пород и руд некоторых сульфидных »лэсторогучэша / Х.А.Гаггрбаков, М.О.Лохтагапоз, Т.А.Црмав&а и да.// Геология и разводка. Пзз. Е!1с:!1. уч. завод. - 1976. - N¡2. - С.124-126.

3. Теплопроводность флшлдонасигцэгашх коллекторов в условиях пластовых температур и давлений. /Х.И.Лиирханов, В.В.Суетнов, А.АЛСурбанов, Т.А.Цотдаовэ // Натер-лаян V Всосоаз. совещания. -Баку, 1978. - 0.212-213.

4. Те • шопроводность аасшушшх коллекторов в условиях глубин, доступных 'бурению/ В.В.Суетнов, Х.А.Гаирбоков, Л.Л.Кур-банов, Т.А.Цомаеш //Таплсфкигсаскиа свойства тзэрдах тел. Тр.

шьта./ 1!н-т физики Даг.ФАН СССР. - »,-ахачкала, 1573. - С.8А-87.

о

5. Гяирбаков Х.А., Цокавва Т.А. Относатолььоа изгирспиа ' горних пород при высоких давлениях и теьтпературах

О

//Народно-хозяйственные и методические проблеш геотермии: Тез. докл. Всвсовз. соввщ. - Махачкала, 1Э78. - С.II.

6. Цо?*аэза Т.к. Корреляция теплопроводности пород // Народнохозяйственные и методические проблемы геотермии: Тез. докл. Всесою. совещ. - Махачкала, 1578. - С .12.

7. Цомаава Т.Д. Геотеретчкская характеристика Равнинного и Прадгоркого Дагестана // Гагаризические поля Прикаспийского региона. Тр. ш-та / Ин-т проблей геотермии Даг. ОАН СССР. -IS84. Вал.2. - С.18-28.

• 8. Сардаров С.С., Цомаева Т.&., Савин Д.В. ТарлпческЕГ. рагим осадочного чехла Восточного Предкавказья // Тр. кн-та / Кн-т'преблэк геотермии Даг. ©АН СССР. - 1935. - Вып.6. - С.10-17

9. Цгвюава 4.L. Псслэдовакиа теплового потока в Дагестане// Технология остэная геотермальных ресурсов Восточного Прадкавкавья тр. ш-та / Ин-т проблем геотергдвз Даг. £>ДН СССР. -ISS7. - 0.4-8.

10. Клиров 0.Н.„• Цо?йаева Т., Ра:лазавова &.3., ©гащазшр-ннй компенсационный мэтод измерения теплопроводности гор^х пород // В сб. s Стандартизация геотермальных исследована* в: тектонически актавшх районах. - Махачкала. 1!зд-во Дог. ©АН СССР. - ISS7. G.I7I-I75.

• II. Гзарбако© И.&., Цркаева î.â., Эюгров С.Н. Теплопроводность осадочнш: шрод // • Геофизические свойства вещества и внутреннее• строение Земли : Тез. докл. итогового ивадун. симпозиума проекта II-3 КАПГ . I.I0-6.I0. 1ЭЭ0г. -Махачкала, 1990.- С. 49.

12. Гаирбеков S.â.„ Бабаев A..D., Цомаава T.â. Корреляционная СВЯВЬ КОНД.'ЧГГТТЗЕОЙ теплопроводности горных пород со

скоростями акустических волн // 9-ая теплофизическая конференция СНГ: Тез. докл. - Махачкала. 1ЭЭЯ. - С.232.

13. Цомавва Т.?1., ' Таирбеков X. А., Бабаев АЛ). Теплопроводность горных пород в тердабарических,условиях и связь ов с плотностью и скоростями упругих волн // Геотермия. Геологические и т^плофизические задачи тр. кн-тэ / Ин-т проблем геотермии ДНЦ РАН. - Махачкала, 1992. - С.220-225.

14. Влияние различных флюидов на теплопроводность и скорость упругих волн в пористых осадочных породах /Л.Ю.Бабаев, Х.А.Гаирбеков, В.А.Цурсалов, Т.А.Цопаовэ // Геотермия. Геотермальная энергетика тр. хш-та / Кн-т проблем геот£гм:п1 ДНЦ РАН. - Махачкала, 19Э4.- С.176-180.

15. Цомаева Т.А., Эмиров С.Н., Мурсалов В.А. Исследование теплопроводности водо- и маслоаасшценного песчаник" в условиях высоких давлений и тег,«ператур // Геотор?.!ал. Геотермальная энергетика тр. ии-та / Ин-т проблем гэотерлни ДНЦ РАН. - Махачкала, 1994. - С.171-175.