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

фильтрации V. Полагаем, что до исходного момента времени геотермическое состояние пород было стационарным, тепловой поток и геотермический градиент были постоянными: = const; = = const (см. рис. 30).

Процесс перераспределения температурного поля после возникновения миграции изображается кривыми 2, 3 и т. д. для нарастающих интервалов времени ti< t<C, h •• Геотерма Гсоответствует новому стационарному состоянию после истечения неограниченного времени. Для строгой стабилизации нового распределения

Рис. 30. Влияние латеральной миграции на геотермическое поле.

температур необходимо поднять на АГсо температуру всего земного шара. В точной постановке эта задача пока не решена. Здесь остановимся лишь на основных параметрах установившейся геотермической кривой jToo.

Изменение мощности конвективного теплового потока Ддв на пути, равном единице, в стационарных условиях будет определяться формулой

Адв == СвУЯГоо tg а.

(XI. 14)

Освобождаемое конвективным потоком количество тепла Ад» отводится вверх по теплопроводности, где образуется суммарный теплопроводный поток + q. Таким образом, установившийся градиент выше потока подземных вод будет определяться так

Гоо = Го(1 + ). (XI. 15)

Максимальное отклонение температуры А Гоо на глубине потока подземных вод составит

АГоо = (Гоо-Го)й = Г„А. (XI. 16)

Так, для h = 1000 м и конкретных параметров, принятых для расчетов Кругликовым Н. М. [27], = 1, Гд = 3° С/100 м

получим по (XI. 16) АГоо = +30° С.

Указанный эффект достигается после длительного периода восстановления нового стационарного состояния температурного поля.

Рассматривая таким же образом задачу миграции воды по падению пласта, заметим, что конечный эффект охлаждения пород на глубине 1000 м при ранее принятых параметрах потока будет всего А Гоо = = 15° С, т. е. в два раза меньше, чем эффект нагревания для восхо-дяш;его потока; это свидетельствует о геотермической неравноценности восходяш;их и нисходяш;их потоков подземных вод.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Из приведенных выше несколь-

ГЕОТЕРМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ димеров аналитического

исследования теплового поля Земли можно сделать вывод о больших возможностях дальнейшего развития геотермических исследований. Аналитические решения ряда теплопроводных задач могут дать количественное представление о фокусируюш;ей силе антиклинальных структур, дальности «просвечивания» недр земли теплопроводным потоком, давности тектонических процессов, периодических изменениях климата на поверхности Земли и т. п. Изучение теплового поля в земной коре может показать пути миграции области по-глош;ения, области стока и т. д. Исследование глубинного температурного поля в зоне вулканической деятельности может выяснить возраст действуюш;их, периодичность или давность бездействуюш;их вулканов и т. п.

§ 2. ТЕРМОГРАММИРОВАНИЕ Температурные изменения

ДЕЙСТВУЮЩИХ СКВАЖИН » стволе скважины характеризуют

гидро- и термодинамические процессы, проходяш;ие в продуктивном интервале ствола скважины.

Начальная термограмма (или температурная кривая), замеренная по стволу скважины до ее пуска в работу, дает представление о естественном тепловом поле Земли. Переходные температурные про-

цессы после пуска скважины в работу отражают геометрию призабойной зоны, а установившиеся возмущения естественного теплового поля позволяют определить интервалы притока и поглощения и их продуктивность.

Температура в стволе действующей скважины соответствует температуре потока движущихся в скважине жидкостей и газов и зависит от скорости потока, интенсивности теплообмена между потоком и окружающими породами, от эффекта адиабатического расширения в стволе скважины, дроссельного эффекта в пласте, калориметрического эффекта при смешивании потоков с различными исходными температурами. Основой для выделения продуктивных и поглощающих интервалов, определения их мощности и производительности и выявления состояния призабойной зоны являются различия между геотермой и термограммой действующей скважины, вызываемые перечисленными выше явлениями. Рассмотрим влияние каждого из этих явлений на характер температурной кривой.

ТЕПЛООБМЕН в СТВОЛЕ Температура пластовой воды,

СКВАЖИНЫ нефти или газа равна геотерми-

ческой температуре на глубине залегания. Движущийся вверх по стволу скважины поток пластовой нефти встречается с более холодными стенками ствола

скважины и охлаждается --l-d--c-9-от

По пути движения. Характер температурной кривой восходящего потока жидкости Гв для случая, когда геотерма представлена прямой Тт, показан на рис. 31. Предположим, что точка Al на геотерме соответствует глубине притока жидкости в скважину из пласта малой мощности. Это предположение допустимо в том случае, когда эффектом Джоуля-Томсона можно пренебрегать. Если бы жидкость в потоке сохраняла первоначальную температуру при подъеме, то геотерма действующей

Рис. 31. Температурные кривые восходящего потока жидкости в скважине без учета эффекта Джоуля-Томсона.