3.6. Термометричний метод
За допомогою термометричних методів вивчаються теплові поля у свердловинах з метою розвідки корисних копалин, контролю за експлуатацією продуктивних пластів, визначення технічного стану свердловин, а також розв'язання задач регіональної геології і геотермії.
Теплові
поля поділяються на природні та штучні,
а за зміною тепла -
на
стаціонарні й нестаціонарні. На теплове
поле в гірських породах в основному
діють два механізми переносу теплоти:
кондукція і вимушена конвекція, їх вплив
на теплове поле залежить від термічних
властивостей середовища: теплопровідності
теплового
опору
,
масової
(С) і об'ємної
теплоємностей,
температуропровідності а.
Термічні властивості гірських порід визначаються їх мінеральним складом, структурою, а також термобаричними пластовими умовами. Термічні властивості гірських порід, пластових флюїдів і заповнювачів стовбура свердловини, що є характерні для нафтових і газових свердловин, наведені в табл.3.1.
Таблиця 3.1
Гірські породи |
Вт/(мтК) |
х 103 кг/м3 |
с, х103Дж/(Кгс) |
х10-7 м2/с |
Осадкові гірські породи |
||||
Алевроліт |
0,4 — 0,6 |
1,8 — 2,8 |
0,8 — 1,7 |
5—15 |
Аргіліт |
1,2 — 3,0 |
1,7 — 2,9 |
0,8—1,0 |
10—15 |
Глина |
0,4—3,0 |
1,2 — 2,6 |
0,8 — 3,6 |
2—12 |
Доломіт |
1,0 — 6,5 |
1,5 — 3,1 |
0,8 — 3,5 |
4 — 20 |
Вапняк |
0,7 — 4,4 |
1,4 — 2,9 |
0,7 — 1,7 |
3 — 20 |
Кухонна сіль |
1,7 — 7,2 |
2,1 —2,3 |
0,8 — 4,7 |
10 — 40 |
Крейда |
0,8 — 2,2 |
1,5 — 2,8 |
0,8 — 3,9 |
2—15 |
Мергель |
0,5 — 3,9 |
1,5 — 2,8 |
0,8 — 3,1 |
3 — 14 |
Пісковик |
0,4 — 5,0 |
2,0 — 3,0 |
0,7 — 3,4 |
3 — ЗО |
Метаморфічні гірські породи |
||||
Глинистий сланець |
0,3 — 3,0 |
1,7 — 2,9 |
0,7 — 1,0 |
6 — 30 |
Гнейс |
1,0 — 5,0 |
2,6 — 3,1 |
0,8— 1,2 |
4—16 |
Кварцит |
2,7 ^ 7,5 |
2,6 — 2,7 |
0,7 — 1,3 |
12 — 30 |
Мармур |
1,3 — 4,0 |
2,6 — 2,7 |
0,4—1,0 |
10 — 50 |
Магматичні гірські породи |
||||
Андезит |
1,3 — 3,0 |
2,2 — 2,7 |
— |
до 13 |
Базальт |
0,5 — 4,3 |
1,7 — 3,0 |
0,6 — 2,1 |
3 — 22 |
Габро |
1,7 — 2,9 |
2,8 — 3,1 |
0,7—1,2 |
8—13 |
Граніт |
1,4 — 4,1 |
2,5 — 2,7 |
0,5—1,6 |
6—15 |
Діабаз |
2,1 —2,9 |
2,6 — 3,0 |
0,8 — 2,1 |
4 — 7 |
Діоріт |
1,4 — 2,9 |
2,6 — 2,9 |
0,6—1,2 |
3 — 12 |
Кварцевий порфір |
біля 1 ,0 |
2,5 — 2,7 |
до 1,2 |
5 — 7 |
Пластові флюїди і заповнювачі стовбура свердловини |
||||
Вода |
0,37 — 0,56 |
1,04—1,18 |
3,9 — 4,8 |
0,87—1,15 |
Нафта |
0,1 —0,14 |
0,85 — 0,87 |
1,9 — 2,4 |
0,56 — 0,86 |
71
Продовження табл. З.1.
Гірські породи |
λ, Вт/мтК) |
р. х103 кг/м3 |
с, х103 Дж/Кгс) |
а, х10-7 м2/с |
Газ |
0,02 — 0,05 |
__ |
2,3 — 4,2 |
— |
ПР звичайна ПР обважнена |
0,6 — 0,9 10,6 — 0,9 |
1,1 — 1,5 1,7 — 2,2 |
2,8 — 3,6 1,5 — 2,0 |
1,5 — 2,3 1,9 — 2,6 |
Цементний камінь |
||||
Портландцемент з бетонітовою глиною |
0,32 — 0,34 |
1,4—1,6 |
1,3 — 2,2 |
0,9—1,4 |
з кварцевим піском |
0,37 — 0,50 |
1,0—1,3 |
1,8 — 2,1 |
1,6 — 2,3 |
Для вимірювання температури у свердловинах застосовують спеціальні електричні або електронні термометри, які опускаються у свердловину на каротажному кабелі. Температура у свердловині вимірюється при двох режимах - невстановленому і встановленому. При невстановленому тепловому режимі температура вимірюється для розв'язання таких задач: вияснення температурного режиму роботи бурильного інструменту і геофізичних приладів; врахування температури при інтерпретації даних каротажу; виділення інтервалів затрубних перетоків, визначення місць притоку у свердловину газу і нафти, виявлення дебіту газу, виділення газоносних пластів, визначення висоти підйому цементу у затрубному просторі, поглинаючих і віддаючих пластів, знаходження інтервалів перетоку пластових флюїдів.
При встановленому режимі вимірюється температура порід. Вимірювання проводять через 10 і більше діб перебування свердловини у спокої. У свердловині не повинно бути переливів, газопроявів, затрубного руху. Результати вимірювань представляють у вигляді діаграм зміни природної температури у свердловині з глибиною. Температурну криву записують при спуску термометра. При підйомі термометра проводяться контрольні заміри. За цими даними підраховують геометричний ступінь і геотермічний градієнт для різних ділянок розрізу.