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

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

2 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

3 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.

4 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.

5 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

6 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.

7 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.

8 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

9 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.

10 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.

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

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

13 Естественное тепловое поля. Профили геоизотерм. 13

14 Естественное тепловое поля. Карты геоизотерм. 14

15 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.

16 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.

17 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

18 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)

19 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

20 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.