В.И. Исаев Дисциплина «Интерпретация данных ГИС». ГЕОТЕРМИЧЕСКИЙ МЕТОД 1

Введение 1.Основные положения теории нафтидогенеза. 2.Характеристика материнских отложений. 3. Зоны катагенеза интенсивной генерации УВ. 4. Прямая и обратная задача геотермии скважины. 5.Теплофизические свойства отложений. 6.Естественное тепловое поле в скважине и разрезе. 7.Искусственное тепловое поле в скважине. 2

Параметры определяющие температуру отложений Осадочная толща описывается: мощностями стратиграфических комплексов h i, для каждого из которых заданы теплопроводность λ i, температуропроводность a i, плотность радиоактивных источников f i, скорость осадконакопления v i. Скорость осадконакопления может быть отрицательной.

Тепловые поля в скважине 4 Температурные измерения могут проводиться в установившемся или неустановившемся тепловом режиме скважины. При установившемся режиме температура бурового раствора не отличается от температуры стенок скважины, т. е. теплообмен между ними уже закончен.

Зоны катагенеза интенсивной генерации УВ Температурные интервалы реализации материнского УВ- потенциала: ВГЗ- верхняя зона газообразования; ГЗН- главная зона нефтеобразования; НГЗ- нижняя (глубинная) зона газообразования. Шкала катагенеза и зональности процессов нефтегазообразования ( по А.Э.Конторовичу и др.,1997) 5

Модель распространения тепла в разрезе осадочной толщи Процесс распространения тепла в слоистой осадочной толще описывается уравнением (1) где λ – теплопроводность; a – температуропроводность; f – плотность внутренних (рад-х) источников тепла; U – температура; Z –расстояние от основания; t – время. С краевыми условиями (2) (3) где – верхняя граница осадочной толщи; q – тепловой поток из основания.

Решение обратной задачи геотермии В случае стационарности глубинного теплового потока q, решение обратной задачи, т. е. определение q, выполняется из условия (6) Краевое условие (2) определяет температуру «нейтрального» слоя и может задаваться в виде кусочно-линейной функции U(t) векового хода температур поверхности земли. Краевое условие (3) может задаваться в виде кусочно-линейной функции q(t) изменения значения глубинного теплового потока. T i – измеренное распределение температур.

Решение прямой задачи геотермии Схема расчета палеотемператур состоит из двух этапов. На первом этапе, по распределению температур T i в скважине рассчитывается тепловой поток q через поверхность подстилающего основания, т. е. решается обратная задача геотермии. На втором этапе, с известным значением q решается прямая задача геотермии – непосредственно рассчитываются температуры U в заданных точках осадочной толщи Z в заданные моменты геологического времени t. 8

Теплофизические свойства отложений. Коэфф. λ 9 Коэффициент теплопроводности λ характеризует свойство среды передавать кинетическую (тепловую) энергию ее молекул. λ численно равен количеству калорий тепла, проходящих в 1час через сечение 1 м 2 в направлении, перпендикулярном сечению, при градиенте температур в 1°С/м и имеет размерность где Q количество тепла в ккал, протекающее за время τ часов через параллелепипед длиной l и сечением S при разности температур на его поверхностях сечений (t 1 - t 2 ), °С.

Теплофизические свойства отложений. Коэфф. а 10 Коэффициент температуропроводности a является комплексным параметром, представляющим собой отношение коэффициента теплопроводности λ к произведению теплоемкости с на плотность среды σ, и имеет размерность Коэффициент температуропроводности а выражает изменение температуры единицы объема среды за единицу времени. с удельная теплоемкость тела, ΔQ количество тепла, которое, будучи сообщенным Р кг вещества, изменяет его температуру на Δt o С.

Теплофизические свойства отложений. Скважина Северо-Айсазская 1. Нюрольская впадина. 11 λ=λ=

Естественное тепловое поля. Геотермограммы. 12 Вид геотермограммы t=f(H) и графика геотермического градиента Г 100 =f(H) на геологическом разрезе скважины

Естественное тепловое поля. Профили геоизотерм. 13

Естественное тепловое поля. Карты геоизотерм. 14

Искусственное тепловое поле в скважине 15 Температурные измерения могут проводиться в установившемся или неустановившемся тепловом режиме скважины. При неустановившемся режиме температура бурового раствора отличается от температуры стенок скважины, т. е. между ними происходит теплообмен.

Искусственное тепловое поле в скважине 16 Искусственные тепловые поля в скважине могут быть созданы: при заполнении скважины глинистым раствором, температура которого отличается от температуры пород, окружающих скважины; местным искусственным подогревом глинистого раствора электроподогревателем, перемещающимся в скважине вместе с термометром; экзотермической реакцией схватывания цемента в затрубном пространстве. Когда скважина заполнена раствором, температура которого отличается от температуры окружающих пород, тепловое поле будет подобно тепловому полю цилиндра бесконечной длины, конечного диаметра, остывающего или нагревающегося в безграничной однородной среде.

Искусственное тепловое поле в скважине. Изменение во времени разности между температурой глинистого раствора на оси скважины и температурой окружающих пород. 17 где Δt разница температуры в исследуемой точке (на оси скважины) по отношению к температуре окружающей среды (Δt 0 – разница в начальный момент времени τ), а 0 температуропроводность глинистого раствора, r 0 – радиус скважины

Искусственное тепловое поле в скважине. Раствор и породы имеют одинаковую а Кривые изменения во времени разности между температурой глинистого раствора по оси скважины и температурой окружающей среды для различных значений (шифр кривых)

Искусственное тепловое поле в скважине. Раствор и породы имеют разную а. 19 Кривые изменения во времени разности между температурой глинистого раствора по оси скважины и температурой окружающей среды для различных значений. 1 – 5 (шифр кривых) 1 – каменный уголь ; 2 – порода с тепловыми характеристиками глинистого раствора; 3 – песчаник 4 – доломит ; 5 – каменная соль

Искусственное тепловое поле в скважине. Близ границы раздела пород, отличающихся по термическим свойствам. 20 Кривые изменения температур t (I) и приращения температур Δ t (II) в скважине, пересекшей границу двух сред с различными тепловыми свойствами, по истечению различных промежутков времени τ (в секундах, при r 0 = 1 см). A – среда повышенной теплопроводности λ = 3.6 ; B –пониженной теплопроводности λ = 0.36.