Использование результатов температурных замеров
В большинстве случаев измерение температуры производится с целью выявления в разрезе скважины зон с отличной от фона тепловой характеристикой, выделяющихся аномальными «пиками» или градиентами [35]. Такие исследования весьма распространены в промысловой практике. Наиболее часто определяется местоположение зон понижения температур, соответствующих участкам поступления газа в скважину, или наоборот ‑ зон повышенной температуры при определении высоты подъема цемента за колонной. Термограммы скважин оказывают определенную помощь при корреляции пластов в скважинах, поскольку различные пласты характеризуются различной теплоемкостью и теплопроводностью. Данные замеров температуры используются также для обнаружения утечки газа в скважины из пластов при его подземном хранении. Такая утечка может быть обнаружена, даже если она составляет всего 300 куб. футов в сутки.
Источники тепловой энергии
Температурные измерения служат для определения: 1) величины тепловой энергии пород и заключенных в них флюидов и 2) направления теплового потока, что определяется по величинам геотермического градиента. Наличие градиента, обусловленного средней удельной теплоемкостью осадочных пород, свидетельствует о том, что огромные количества тепловой энергии перемещаются как в направлении дневной поверхности, так и параллельно ей, в верхних нескольких милях земной коры.
Источниками тепла в верхней части земной коры могут быть мощные тепловые потоки, идущие от центра ядра Земли [36], остывающие изверженные магматические массы, радиоактивный распад [37] или тепло подкоровых термических конвекционных потоков [38]. Второстепенное значение имеет тепловая энергия трения, возникающая в процессе диастрофизма, когда отдельные частицы пород трутся друг о друга, а также экзотермические химические реакции внутри проницаемых пород. Влияние обоих этих источников тепловой энергии является временным и локальным.
Способность вещества проводить тепло называется его теплопроводностью¹. Теплопроводность некоторых наиболее распространненых горных пород приведена в табл. 9-2. Различия геотермических градиентов отдельных территорий могут быть связаны с различиями в источниках тепла и теплопроводности пород.
Таблица 9-2 Теплопроводность различных пород¹
¹Теплопроводность ‑ количество тепла в калориях, передаваемое в 1 сек через пластинку толщиной 1 см и площадью 1 см² при изменении температуры на 1°С
Изменения геотермического градиента в одной или нескольких скважинах на одной и той же площади наиболее вероятно обусловлены различной теплопроводностью вскрытых этими скважинами отложений. Необходимо заметить, что величина наблюдаемой пластовой температуры в каждой точке может быть обусловлена в конечном счете несколькими причинами. Кроме того, при интерпретации любые данные температурных измерений, аналогично данным о пластовом давлении, относятся лишь к определенному моменту геологического времени. Эти данные характеризуют только одну точку на кривой, которую, вероятно, можно было бы построить, если бы было возможно проследить направление изменения температуры в течение нынешнего геологического времени, ее повышение или снижение относительно какого-либо уровня. Поскольку каждый из обычных геологических процессов, протекающих в нефтегазоносных регионах (осадконакопление, эрозия, диастрофизм, интрузивная деятельность), характеризуется определенным тепловым эффектом, можно сделать вывод о том, что температура отложений, залегающих в верхних нескольких милях земной коры, в течение геологического времени должна была периодически повышаться или понижаться, по крайней мере в пределах ныне наблюдаемых температур, т.е. между 60 и 325°F. В связи с этим все явления, обусловленные увеличением или уменьшением тепла, наблюдаемые нами в настоящее время в нефтяных месторождениях, безусловно, могли происходить и в геологическом прошлом.