Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

ответственные измерения проводят, как правило, перед вводом скважины в эксплуатацию. При этом следует дождаться восстановления естественного поля после окончания бурения скважины. Обычно после прекращения циркуляции глинистого раствора скважину выдерживают перед замерами несколько суток в покое. Однако единственным способом проверки наличия восстановленного температурного поля в скважине является пока повторное измерение температуры, например, через несколько суток после первого замера. И только при повторении результатов можно считать их удовлетворительными.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ g течение геологических перио-

климАТА может изменяться среднегодо-

вая температура на поверхности Земли по разным причинам, например вследствие перемещения полюса холода, погружения суши под уровень моря (или отступления морей), по причинам, возникающим за пределами земного шара и пр.

Поскольку изменения климата охватывают обычно большие площади земной поверхности, то вызываемые ими теплопроводные потоки в земном покрове можно считать в первом приближении вертикальными. В случае скачкообразного изменения среднегодовой температуры на А Гц неустановившаяся температура в недрах будет соответствовать известной нам формуле (XI. 5), в которой на место произведения КГ поставим АГ

T(h) = Tg + hr±ATgQvlc~-. (XI. 6)

2 У at

Отрезок А Го отсекается продолжением прямой геотермической температуры на глубине, где влияние температурных возмущений с поверхности затухает. Однако следует иметь в виду, что соотношение (XI. 6) справедливо для однородных и горизонтально залегающих пород. В случае неоднородных горизонтальных пород удобнее пользоваться уравнением теплопроводного потока, которое вытекает из (XI. 6)

h2 т

у nat

где "к - теплопроводность пород.

Для нейтрального слоя (fe = 0) имеем

(XI. 7)

Г-- -AiiL- (XI. 8)

у nat

Отметим, что для принятых раньше параметров по истечении миллиона лет после установления нового климата еще нетрудно обнаружить разницу между текущим (XI. 8) и стационарным {h = = 5000 м) теплопроводными потоками, поскольку она больше 20 %.

в случае негоризонтального залегания пород при наличии структурных форм и тектонических нарушений геотермическое исследование по формулам (XI. 7) и (XI. 8) следует проводить на основании данных о теплопроводных потоках, усредненных на достаточно больших плош;адях, охватываюш;их области как интенсивных, так и разреженных теплопроводных потоков.

Стационарное состояние геотермического поля можно установить по данным измерений геотермического градиента и теплопроводности горных пород. В стационарном тепловом потоке соблюдается условие

= Я (fe) Г (fe) = const. (XI. 9)

Исследование стационарного и неустановившегося теплового поля мерзлых земных слоев дает ценные качественные и количественные материалы об истории больших участков земной поверхности. Например, обнаруженная под дном арктических морей (море Лаптевых, Восточно-Сибирское море) зона многолетнемерзлых пород не могла, очевидно, образоваться в суш;ествуюш;их условиях. Изучение состояния этой зоны раскроет динамику наступления моря на сушу, период времени суш;ествования суши и т. д. Предельная глубина промерзания грунтов еш;е не установлена. Она, по крайней мере, может быть выше 600 м [95]. В условиях, когда за первый год грунт промерзает вглубь ниже нейтрального слоя на 0,5 м, продолжительность периода промерзания до глубины 600 м можно оценить в первом приближении на основании соотношений (VII. 32) или (VII. 41),

/ 600 \2 . -

продолжительность этого периода равна t = (-Q-g-j i,o млн. лет.

о вертикальной конвекции Не затрагивая вопроса о реаль-

тепла в земной коре представлений сторонников

гипотезы вертикальной миграции нефти, рассмотрим лишь некоторые следствия, которые должна была бы вызывать такая миграция. В процессе вертикальной миграции, кроме смеш;ения температурных кривых со скоростью конвективного переноса тепла, совершается перенос веш;ества, что должно выразиться в виде выноса на поверхность земли или в зависимости от направления миграции поглош;е-ния больших масс воды. Для нагрева горных пород на 10° С выше нормальной геотермической температуры необходимо перенести геотерму на 300 м вверх, что в свою очередь соответствует расходу воды в количестве около 1500 млн. на 1 км плош;ади на поверхности земли. Поскольку заметные смеш;ения геотерм и вынос таких количеств воды в природе не наблюдаются, вертикальная миграция мало вероятна, или она происходит чрезвычайно медленно со скоростью, незаметной для наблюдений, или же совершается через разломы, каналы и треш;ины в земной коре, минуя массы горных пород, которые в этом случае не нагреваются и не могут служить тепловым объектом для исследования истории подземных течений.

Медленная вертикальная миграция вверх или вертикальная диффузия через массу однородных горных пород видоизменяет геотермическую кривую в соответствии с формулой (VII. 28)

T = Tg + rh+rut(i-iPeric-]. (XI. 10)

\ 2 у а* /

Смещение первоначальной геотермы характеризуется произведением

АТ=ГШ. (XI. И)

Изменение геотермического градиента на уровне нейтрального слоя определяется производной (XI. 10) по глубине h = О

АГ = 1,12Г-. (XI. 12)

По фактическим значениям параметров АР, и можно оценить продолжительность процесса миграции

«м-0,86 (4). (XI. 13)

Зависимости (XI. 11) и (XI. 12) показывают, что вертикальный перенос масс в земной коре, допускаемый сторонниками глубинного происхождения нефти, должен привести к заметным изменениям теплового поля в земной коре. Но исследования теплового поля Земли в этом направлении по существу не проводились, поэтому пока нет конкретных геотермических данных, подтверждающих гипотезу о вертикальной миграции через массы горных пород.

КВАЗИГОРИЗОНТАЛЬНАЯ Строго горизонтальная мигра-

мигрАция jj.jjjj подземных вод не должна

вызывать заметной деформации теплового поля Земли. Однако небольшие отклонения направления потока от горизонтального направления могут вызвать заметные температурные аномалии. В гидрогеологической литературе сделаны попытки количественно определить геотермическую роль подземных вод [24], [27] и др. в стационарных условиях.

Качественное рассмотрение нестационарной задачи показывает, что для достижения стационарных условий теплового поля требуется очень много времени - сотни тысяч лет после изменения режима миграции подземных вод. Поэтому практический интерес представляет и рассмотрение нестационарного геотермического поля квазигоризонтального потока. Такая задача будет пространственной или, по крайней мере, двухмерной (рис. 30), если принять, что ширина пласта в плоскости разреза сс неограниченна.

Пусть в момент времени = О в наклонном пласте мощностью Н возникает миграция воды по восстанию с постоянной скоростью