6. Тепловые (термические) свойства горных пород: теплопроводность,теплоемкость, температуропрово-ность. Коэффициенты линейного и объемного расширения нефти. Практическое их использование.

Они характеризуются:1 уд. Теплоемкостью; 2 коэф-ом теплопроводности; 3 коэф-ом температуропроводности; 4 коэф-ом линейного и объемного расширения;

Под уд. теплоемкостью понимают кол-во теплоты, необходимое для повышения температуры пород на 1⁰ С. Кол-во теплоты, необходимое для нагрева единицы массы пород на 1⁰ С наз-ся уд. теплоемкостью породы.

(1)

C – уд. теплоемкость, [Дж/кг ⁰С]; Q – кол-во необходимой теплоты, [Дж];

М – масса породы, [кг]; Т – Т₀ – начальная и конечная температуры, [ ⁰С].

Коэф-нт теплопроводности показывает хорошо или плохо данное тело пропускает тепло при установ. режиме, численно равно кол-ву тепла проходящем в породе ч/з ед. площади в ед. времени и градиенте температуры равна единице.

(2) λ – коэф-т теплопроводности, [ккал / град · м · с];

dQ – кол-во переносимого тепла за ед. времени dT, [ккал]; S - площадь сечения, [м²]; - градиент температуры, [град/м];

При определении теплопроводности пород при комнатной температуре делают расчет на пластовые условия по след. Формуле: (3) λ₀ - коэф-т теплопроводности при температуре Т₀; Т₀ – температура, при которой проводят эксперимент; Т – пластовая температура; К – поправочный коэф-нт, который изменяется в пределах ( 1...5 ) · 10^-3; Коэф-нт температуропроводности служит мерой скорости с которой пористая среда передает изменения температуры с одной точки в другую или хар-ет скорость прогрева породы (скорость распр-ия изотермич. границ в них).

Коэф-нт температуропроводности связан с коэф-ом λ и С следующей зависимостью:

(4) a - коэф-нт температуропроводности, [м²/с]; ρ – плотность породы, [кг/м³]; Коэф-нт линейного и объемного расширения. При нагреве породы расширяется. Способность породы к расширению хар-ся следующими коэф-ми :

, (5) α_L, α_V – коэф-ты линейного и объемного расширения, [град^-1]; dL, dT - приращение длины и объема образца при увеличении температуры на dT.

В осадочных г.п. теплопроводность обусловлена тепловыми колебаниями атомов кристаллической решетки, кот. связаны м/у собой упругими силами. Тепловые колебания распространяются по всем направлениям в виде упругих волн. В жидкостях и газах основным механизмом теплопередачи является конвенция. Тепловые свойства г.п. определяются экспериментальным либо расчетным путем. Многочисленные исследования термических свойств г.п. позволили получить следующие выводы:

1. чем больше пористость и начальная температура, тем больше их теплоемкость.

2. теплоемкость пород возрастает с уменьшением их плотности.

3. теплопроводность г.п., заполненных нефтью и водой значительно повышается за счет конвективного переноса тепла с жидкой средой.

4. температуропроводность г.п. повышается с уменьшением пористости и с увеличением влажности. В нефтенасыщенных породах она более низка, чем в водонасыщенных, т.к. теплопроводности нефти меньше, чем воды.

5. давление несущественно влияет на теплофизические свойства г.п.

Например, при увелич. давления на 100 МПа теплопроводность

изменяется всего лишь на 0,1 %

6. коэф-нт линейного расширения породы уменьшается с ростом плотности минерала. Крупнозернистые породы при прочих равных условиях расширяется при нагреве дольше, чем мелкозернистые.

Термические свойства г.п. учитываются при проектировании, использование тепловых методов на пласт, на призабойную зону скважин с целью увеличения коэф-ов нефтеизвлечения.