Методы теплофизических исследований горных пород в нефтегазовой геотермии

Решение геофизическими методами задач поиска, разведки и разработки месторождений нефти и газа на современном этапе в условиях ухудшения структурных запасов углеводородов и обострения экологических проблем, развитие геотермальной энергетики, подземного строительства и т.д. предусматривает изучение физических процессов, происходящих в массивах пород. При этом важное значение имеет информация о физических, в том числе тепловых свойствах горных пород, которые проявляются в этих процессах и определяют их. Так, естественные и искусственные поля температуры в недрах обусловливаются параметрами тепломассопереноса пластов. Поэтому для интерпретации геотермических, гидрогеотермических, термометрических и других исследований нефтепромысловой практики, связанных с теплом Земли, необходимо наличие базы данных по тепловым характеристикам пород: тепло-, температуропроводности, теплоемкости и др. С привлечением последних решается широкий спектр задач нефтегазовой геотермии, в том числе: прогнозирование глубинных температур, изучение литологических особенностей разрезов скважин, контроль за разработкой месторождений углеводородов (определение мест притоков и затрубной циркуляции, проверка качества перфорации скважин), эксплуатацией газовых хранилищ, а также поиск и разведка подземных вод, изучение направлений их миграции, оценка области теплового влияния скважин и т.д. Для этого требуется знать зависимости тепловых параметров пород от горного и пластового давлений, температуры, характера насыщения, фильтрации флюидов и других факторов.

Цель работы - повышение достоверности теплофизических исследований при решении задач нефтегазовой геотермии путем развития теории регулярного теплового режима третьего рода в системе контактирующих тел, имеющих различные тепловые характеристики, и разработки на ее основе новых методов и аппаратуры для определения параметров тепломассопереноса в горных породах при моделировании условий пласта.

Основные задачи работы:

обоснование требований к методам и аппаратуре для определения параметров тепломассопереноса в горных породах при моделировании условий их залегания;

построение математической модели тепломассопереноса в капиллярно-пористых средах;

теоретическое и экспериментальное исследование закономерностей установившихся колебаний температуры (регулярного теплового режима третьего рода) в системе контактирующих тел с различными тепловыми свойствами;

разработка методов определения тепловых характеристик горных пород: при фильтрации в них жидкостей по направлению теплового потока и противоположно ему, при импульсном или взрывном воздействии на образец породы;

создание аппаратуры для измерения тепло-, температуропроводности и теплоемкости горных пород при моделировании термодинамических условий пласта;

исследование параметров тепломассопереноса в породах нефтебитумных месторождений;

построение теплофизических разрезов и моделей нефтяных месторождений на основе корреляции петрофизических свойств пород и материалов геофизических исследований скважин;

теоретическое обоснование и разработка метода расчета температуры пласта при его прогреве с учетом нелинейности тепловых характеристик горных пород. <...>