Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 14

Высокой теплопроводностью отмечаются все гидрохимические осадки и породы, обладающие электронной составлявшей теплопроводности: графит, железные и полиметаллические руды. С увеличением влажности породы от 0 до 40% теплопроводность пород увеличивается в 6 – 7 раз.

С увеличением температуры теплопроводность пород уменьшается. Так, в пределах до 500°С в осадочных породах, гранитах и базальтах теплопроводность уменьшается на 20%, а ультраосновных пород – в 2 – 2,5 раза.

Теплоемкость пород увеличивается с ростом пористости, влажности, температуры. Изменяется она также от изменения минералогического состава, растворенных в воде солей и их концентрации. Однако пределы изменения теплоемкости незначительные.

Коэффициент теплопроводности пород возрастает с увеличением их плотности и влажности, а с ростом пористости уменьшается. Он уменьшается и с увеличением нефтенасыщенности и мало зависит от минерализации.

Геотермические параметры пород связаны зависимостью:

                                λ = α С ρ

Таблица 2.1 Теплофизические параметры горных пород

Породы

l, Вт/м °С

С, кДж/кг°С

α10-6,м2/сек

Гранит

2,5-4,1

0,67-0,96

0,61-0,76

Базальт

2,1-2,8

0,84-1,1

0,66-1,2

Мрамор

2,0-3,5

0,8-1

0,86-5,3

Глина

0,6-2,7

0,79-0,92

-

Доломит

до 4,6

-

до 2,2

Известняк

0,81-4,1

0,77-1,0

0,5-2,0

Камен. соль

7,2

0,84

4,1

Песок

0,35-3,5

0,71-0,84

-

Песчаник

0,7-5,8

0,79-1,0

0,44-2,4

Вода

0,58

4,18

1,4

Лед

2-2,4

2,09

Нефть

0,140

2,09

0,69-0,86

Воздух

0,026

1,01

19,7

Важное значение для геотермической характеристики среды имеет геотермический градиент. Он определяется как отношение разности температур к разности глубин, на которых была измерена температура, и характеризует увеличение температуры на единицу глубины, 0С / 100 м2.

Градиент температуры используют для прогнозирования температур по глубине предполагаемой к разбуриванию толщи, для сравнения и прослеживания одноименных горизонтов по площади, для расчленения геологического разреза, выделения проницаемых горизонтов.

Градиенты температур в земной коре изменяются в широких пределах от 0,9 до 6,0 оС/100 м. Наибольшими величинами градиентов характеризуются более молодые геологические структуры, зоны интенсивной тектонической активности, вулканической деятельности. Как правило, все нефтеперспективные геологические структуры обладают повышенными значениями тепловых потоков и градиентов температур. В связи с этим геотермические исследования проводятся с целью оценки нефте- и газоперспективности территорий.

Для Припятского прогиба среднее значение градиентов температур составляет величину близкую к 2,5-3,0 оС/100 м. Следует иметь в виду, что эта величина будет различна для северной и южной зон прогиба, а также различна для горизонтов разных глубин. Так, в южной зоне она будет близка к 1,5 оС/100 м, а в северной больше 3,0 оС/100 м. С увеличением глубины градиенты температур для всех зон Припятского прогиба становятся по величине в среднем одинаковыми. Отмечается повышение градиентов температур в зонах глубинных тектонических нарушений.

На практике часто вместо градиентов температур используют обратную величину, которая называется геотермической ступенью. Геотермическая ступень показывает, сколько метров необходимо пройти скважиной, чтобы температура пород изменилась на 1оС.

Вопросы для самоконтроля к теме 2

1. Факторы, определяющие напряженное состояние горных пород.

2. Влияние горных выработок на напряжения в горной породе.

2. Виды деформаций пород.