RU2704002C1 - Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ - Google Patents
Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704002C1 RU2704002C1 RU2019120655A RU2019120655A RU2704002C1 RU 2704002 C1 RU2704002 C1 RU 2704002C1 RU 2019120655 A RU2019120655 A RU 2019120655A RU 2019120655 A RU2019120655 A RU 2019120655A RU 2704002 C1 RU2704002 C1 RU 2704002C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rocks
- thermal conductivity
- directions
- temperature
- heat capacity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
Abstract
Изобретение относится к области исследований свойств пород сланцевых толщ. При осуществлении способа определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи. Затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород. После этого на образцах пород измеряют теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре. Измеряют объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре. Определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород. По результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростями распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также - установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах. Для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Затем определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Достигается расширение функциональных возможностей определения тепловых свойств пород для изучения сланцевых толщ, а также - возможность определения теплопроводности и объемной теплоемкости пород, с учетом пластовых температуры и давления. 1 пр., 3 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области исследований свойств пород сланцевых толщ, а именно - теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоёмкости.
Уровень техники
Из анализа уровня техники известен способ определения теплопроводности пород на основе данных сейсморазведки [3]. Способ заключается в том, что проводят измерения теплопроводности пород на высушенных образцах пород при атмосферных температуре и давлении. Для интервалов глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород, определяют скорость пробега продольной волны в породах путём вертикального сейсмического профилирования. По результатам измерений устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Затем определяют скорость распространения продольной волны в породах в межскважинном пространстве по данным сейсморазведки. После этого определяют теплопроводность сухих пород для межскважинного пространства по данным о скорости распространения продольной волны в породах, полученным путём проведения сейсморазведки, используя для этого метод регрессионного кригинга, основой которого является установленное уравнение регрессии между теплопроводностью высушенных образцов пород и скоростью распространения продольной волны в породах. Затем по данным о пористости пород в межскважинном пространстве и определенной теплопроводности сухих пород в межскважинном пространстве, определенной на основе уравнения регрессии, устанавливают теплопроводность матрицы пород, используя для этого теоретическую модель теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего [9] и значение теплопроводности воздуха. После этого определяют теплопроводность водонасыщенных пород в межскважинном пространстве, используя для этого определенные значения теплопроводности матрицы пород, теплопроводность воды и теоретическую модель теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего.
Недостатками данного способа являются:
• способ не позволяет определять главные компоненты теплопроводности и коэффициент тепловой анизотропии для анизотропных пород, что является серьезным недостатком при изучении пород сланцевых толщ с учетом их стабильно высокой анизотропии. Известно, что коэффициент тепловой анизотропии для пород сланцевых толщ достигает значения 3,3 согласно результатам многочисленных измерений на керне пород различных месторождений [21, 12, 6]. При этом коэффициент акустической анизотропии для пород сланцевых толщ также значителен и достигает величины 1,5 и выше [6, 22];
• способ не позволяет определять объемную теплоёмкость и температуропроводность пород;
• способ не позволяет определять теплопроводность с учётом пластовых термобарических условий;
• высушивание образцов в ряде случаев приводит к развитию микротрещиноватости в образцах пород, которая существенно влияет на результаты измерений теплопроводности [19];
• определение теплопроводности пород в водонасыщенном состоянии в межскважинном пространстве невозможно без определения пористости в межскважинном пространстве;
• погрешности оценок теплопроводности пород по теоретической модели теплопроводности средневзвешенного геометрического среднего могут достигать 35 % [19].
Более близким к заявляемому техническому решению является известный способ определения теплопроводности пород и удельной теплоёмкости пород на основе данных геофизических исследований скважин [8], который взят за прототип. Данный способ включает измерения теплопроводности пород и удельной теплоёмкости пород на водонасыщенных образцах пород при атмосферных температуре и давлении. Измеряют также скорости распространения продольной волны в породах путём акустического каротажа в скважине и плотность пород путём гамма-гамма плотностного каротажа в скважине для интервалов глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород. Определяют литологические типы пород изучаемого разреза. После этого по результатам измерений для каждого литологического типа устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах, а также для каждого литологического типа устанавливают уравнения регрессии между удельной теплоёмкостью пород и объемной плотностью пород. Затем в интервалах с отсутствием измерений теплопроводности образцов пород и удельной теплоёмкости пород определяют теплопроводность пород и удельную теплоёмкость пород по данным о скорости распространения продольной волны в породах и плотности пород, используя установленные уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах и между удельной теплоёмкостью пород и плотностью пород.
Прототип обладает следующими недостатками:
• способ не позволяет определять главные компоненты теплопроводности и коэффициент тепловой анизотропии для анизотропных пород, что является серьезным недостатком при изучении пород сланцевых толщ с учетом их стабильно высокой анизотропии. Известно, что коэффициент тепловой анизотропии для пород сланцевых толщ достигает значения 3,3 согласно результатам многочисленных измерений на керне пород различных месторождений [21, 12, 6]. При этом коэффициент акустической анизотропии для пород сланцевых толщ также значителен и достигает величины 1,5 и выше [6, 22];
• способ не позволяет определять теплопроводности и объемной теплоёмкости пород при пластовых термобарических условиях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа определения тепловых свойств пород сланцевых толщ путем учёта тепловой анизотропии пород, также за счет обеспечения возможности определения теплопроводности и объемной теплоемкости пород с учетом пластовых температуры и давления.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счёт предложенного способа определения теплопроводности и объемной теплоёмкости горных пород сланцевых толщ. В соответствии с предложенным способом определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи. Затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород. После этого на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре. Также проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре. Определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи. Затем по результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростями распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород. Также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах. После этого определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием результатов измерений тепловых свойств пород и с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также используя установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах. Затем для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. После этого определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления.
Осуществление изобретения
Предлагаемый способ осуществляется в несколько этапов.
На этапе 1 определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи, например, по данным геофизических исследований скважин (ГИС) путем построения объемно-минералогической модели породы [15]. Для построения объемной-минералогической модели породы используют алгоритмы решения обратной задачи, подразумевающие нахождение объемных долей компонент объемной-минералогической модели из системы уравнений, связывающей известные физические свойства компонент с показаниями различных методов ГИС [13, 2].
Объемно-минералогическая модель породы может быть также получена по результатам проведения спектрометрического импульсного нейтронного гамма-каротажа [15].
В случае наличия образцов пород, литологические типы могут быть выделены геологом по результатам проведения макроописания образцов пород или по результатам проведения лабораторных литолого-петрографических исследований образцов пород.
Выделение литологических типов может быть осуществлено также по результатам проведения сейсмофациального анализа (см., например, [18]).
На этапе 2 для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород на образцах пород. Это необходимо, так как направления главных осей теплопроводности не обязательно совпадают с направлениями параллельным и перпендикулярным напластованию пород и поэтому не могут быть определены по результатам визуального анализа (или исходя из положения скважины, вскрывшей исследуемые породы сланцевой толщи, относительно плоскости напластования). Поскольку главные оси анизотропии пород одинаково направлены для теплопроводности, скоростей распространения упругих волн, механических свойств пород (это следует из работы [6], стр. 73, рисунок 6), определение направлений главных осей теплопроводности пород может быть осуществлено, например, путём проведения трех экспериментов по одноосному сжатию стандартных образцов пород [23]. Направления главных осей теплопроводности могут определяться такими причинами, как направление наложенной трещинноватости и текстурно-минеральные особенности пород.
Направления главных осей теплопроводности могут быть определены также при помощи неоднократного оптического сканирования образцов пород с разными направлениями линий сканирования [11].
На этапе 3 на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород при атмосферных давлении и температуре. Это может быть осуществлено, например, методом оптического сканирования [11, 10]. Кроме того, на образцах пород проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре. Метод оптического сканирования обеспечивает одновременные измерения теплопроводности и объемной теплоёмкости пород.
Кроме того, определяют скорость распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи. Это может быть осуществлено, например, методом акустического каротажа в скважине [17, 4] или по данным сейсморазведки [16]. При наличии образцов пород возможно измерение скорости продольных волн в породах непосредственно на образцах пород в лаборатории.
На этапе 4 определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, от температуры и давления (в интервале значений температуры и давления, характерных для рассматриваемой сланцевой толщи), и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. В обоих случаях это можно сделать, например, по результатам проведения лабораторных измерений на образцах пород [20]. При отсутствии возможности проведения измерений на образцах пород при пластовой температуре и давлении можно воспользоваться опубликованными зависимостями для соответствующих литологических типов [1, 7, 14].
Кроме того, по результатам измерений на этапе 3 для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии [5] между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах в одном из направлений главных осей теплопроводности. После этого для каждого литологического типа определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием данных по измерениям тепловых свойств пород и наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные уравнения регрессии.
На этапе 5 результаты определения теплопроводности для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, и объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре, полученные на этапе 4, приводят к пластовым температуре и давлению, используя установленные на этапе 3 зависимости теплопроводности пород для соответствующего направления от температуры и давления и установленные на этапе 3 зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Необходимые значения пластовых температуры и давления определяют, например, методом термометрии скважин и пластоиспытания [17].
Пример определения теплопроводности и объемной теплоёмкости пород сланцевых толщ
Пример реализации предлагаемого способа представляет собой следующее. Объектом исследования являются породы сланцевой толщи одного из месторождений углеводородов в доманиковых отложениях Волго-Уральской нефтегазовой провинции (территория России). Имеются две скважины 1 и 2, пробуренные в данном месторождении. Для скважины 1 имеются образцы керна доманиковых отложений. Проводят макроописание керна образцов керна скважины 1 и устанавливают, что отложения доманикового горизонта сложены следующими литологическими типами: 1 - известняк, 2 - известняк глинистый, окремненный, 3 - аргиллит известковистый.
Затем для каждого литологического типа выбирают один образец керна и задают декартову систему координат OXYZ, в которой ось OZ перпендикулярна напластованию пород сланцевой толщи, при этом оси OX и OY лежат в плоскости, перпендикулярной оси OZ (т.е. в плоскости, параллельной напластованию пород сланцевой толщи). Далее, методом оптического сканирования на образцах пород керна каждого литологического типа проводят три измерения теплопроводности пород в направлениях осей системы координат OXYZ и три измерения теплопроводности пород в направлениях, которые не параллельны осям лабораторной системы координат и не параллельны между собой. Результаты каждого измерения записывают в виде уравнения с использованием известного (см. [11]) соотношения (1):
где λ - измеренное значение теплопроводности вдоль линии сканирования, λA -теплопроводность для направления главной оси теплопроводности А, λB -теплопроводность для направления главной оси теплопроводности B, λC - теплопроводность для направления главной оси теплопроводности C, α - угол между главной осью теплопроводности А и линией сканирования, β - угол между главной осью теплопроводности B и линией сканирования, γ - угол между главной осью теплопроводности C и линией сканирования. По результатам шести измерений вдоль шести разных линий сканирования составляют систему из шести уравнений типа (1). В каждом из шести уравнений методами аналитической геометрии выражают углы между линиями сканирования и главными осями теплопроводности пород (α, β, γ) через углы между главной осью теплопроводности А и осью OZ (az), между главной осью теплопроводности B и осью OX (ax) и между главной осью теплопроводности С и осью OY (ay). Далее, решают эту систему из шести уравнений (в нашем случае - методом Ньютона), в результате чего для каждого литологического типа определяют три главных значения тензора теплопроводности пород (λA, λB λC) и три угла - угол az между главной осью теплопроводности А и осью OZ, угол ax между главной осью теплопроводности B и осью OX и угол ay между главной осью теплопроводности С и осью OY. Результаты решения системы из шести уравнений для каждого литологического типа приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Результаты определения главных значений тензора теплопроводности (λA, λB λC) и углов ax, ay и az.
| Литологический тип | λA, Вт/(м⋅К) | λB, Вт/(м⋅К) | λC, Вт/(м⋅К) | az | ax | ay |
| Известняк | 2,62 | 2,87 | 2,85 | 17 | 10 | 8 |
| Известняк глинистый, окремненный | 2,33 | 2,75 | 2,77 | 13 | 5 | 4 |
| Аргиллит известковистый | 1,62 | 2,11 | 2,13 | 10 | 5 | 3 |
Сопоставляя главные значения тензоров теплопроводности между собой, устанавливают, что для каждого литологического типа два главных значения λB и λС тензора теплопроводности приблизительно равны между собой, так как расхождения этих двух главных значений тензора теплопроводности находятся в пределах погрешности измерений теплопроводности пород, при этом эти два главных значения тензора теплопроводности пород значительно превосходят третье главное значение λA тензора теплопроводности пород. Такое соотношение главных значений тензора теплопроводности пород соответствует характерной для сланцевых толщ анизотропии тетрагонального типа, при котором два главных значения λB и λС тензора теплопроводности следует считать равными между собой и отличными от третьего главного значения λA тензора теплопроводности пород. Поэтому, по результатам измерений для каждого литологического типа следует считать, что теплопроводность пород для направлений главных осей теплопроводности пород λB и λС равны и составляют 2,86 Вт/(м⋅К) для известняка, 2,76 Вт/(м⋅К) для известняка глинистого, окременного, и 2,12 Вт/(м⋅К) для аргиллита известковистого.
После этого для всех образцов пород каждого литологического типа скважины 1 методом оптического сканирования при атмосферных давлении и температуре проводят измерения теплопроводности пород для установленных направлений главных осей теплопроводности A и B и одновременно проводят для образцов пород каждого литологического типа измерения объемной теплоемкости пород. При измерениях теплопроводности рассматривают две главных оси из трех, так как для каждого литологического типа, как показано выше, теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности С равна теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B. Также в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов керна доманиковых отложений, по данным акустического каротажа для каждого литологического типа определяют скорости распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих ранее установленным направлениям главных осей теплопроводности А и В.
По результатам измерений для каждого литологического типа пород устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород для направлений главных осей теплопроводности A и скоростью распространения продольной волны в породах для направления А, устанавливают уравнение регрессии между теплопроводностью пород для направления B и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности B, устанавливают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород A и устанавливают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B. По причине того, что для каждого литологического типа коэффициент детерминации для уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B больше коэффициента детерминации для уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород A, для последующего определения объемной теплоёмкости пород скважины 2 по данным о скорости распространения продольной волны в породах выбирают уравнение регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах для направления главной оси теплопроводности пород B.
Полученные уравнения регрессии имеют следующий вид:
где λA - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности A, λB - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности B, единицы измерения теплопроводности - Вт·м-1⋅К-1, Сρ - объемная теплоёмкость пород, единица измерения объемной теплоёмкости - МДж⋅м-3⋅К-1, VpA - скорость распространения продольной волны для направления главной оси теплопроводности A, VpB - скорость распространения продольной волны для в направления главной оси теплопроводности B, единица измерения скоростей распространения продольной волны - км⋅с-1, a, b, c, d, e и f - регрессионные коэффициенты для уравнений (2), (3), (4), представленные в таблице 2.
Таблица 2. Коэффициенты регрессии для разных литологических типов в уравнениях (2) - (4)
| Литологический тип | a | b | R2 | N | c | d | R2 | N | e | f | R2 | N |
| Известняк | 0,29 | 0,80 | 0,71 | 56 | 0,26 | 0,82 | 0,65 | 49 | 0,11 | 1,48 | 0,72 | 151 |
| Известняк глинистый, окремненный | 0,24 | 0,71 | 0,65 | 34 | 0,23 | 0,74 | 0,53 | 30 | 0,09 | 1,49 | 0,46 | 56 |
| Аргиллит известковистый | 0,21 | 0,65 | 0,51 | 26 | 0,19 | 0,72 | 0,48 | 23 | 0,11 | 1,51 | 0,42 | 44 |
Согласно результатам проверки значимости коэффициентов детерминации по критерию Стьюдента при уровне доверительной вероятности 0,95, коэффициенты детерминации, приведенные в таблице 2 для каждого литологического типа, являются статистически значимыми.
Затем для скважины 2 в интервале доманиковых отложений проводят литологическое расчленение разреза по данным спектрометрического импульсного нейтронного гамма-каротажа. Также для скважины 2 устанавливают скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород в скважине 2, т.е. для направления, составляющего установленный ранее угол az с направлением перпендикулярным напластованию сланцевой толщи, для направления, составляющего установленный ранее угол ay с направлением напластования пород сланцевой толщи, и для направления, составляющего установленный ранее угол ax с направлением напластования пород сланцевой толщи.
После этого по данным о скорости распространения продольной волны в породах для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A и B, и по уравнениям (2) - (4) для соответствующих литологических типов определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород A и B, при атмосферных давлении и температуре и определяют объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре. Как показано выше, для каждого литологического типа теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности С равна теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B.
По данным температурного каротажа и по данным пластоиспытания в скважинах 1 и 2 устанавливают, что в интервале доманиковых отложений значения пластовых давлений варьируют в диапазоне от 52 до 55 МПа, а пластовые температуры варьируют в диапазоне от 105 до 120 С°. Для каждого литологического типа путём измерений на образцах скважины 1 определяют зависимости теплопроводности пород для направлений главных осей теплопроводности A и B (зависимость теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности С аналогична зависимости теплопроводности пород для направления главной оси теплопроводности B вследствие характерной для сланцевых толщ анизотропии тетрагонального типа) от температуры и давления и также определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления. Полученные зависимости в диапазоне температур от 25 до 120 С° и в диапазоне давлений от 0,1 до 55 МПа описываются следующими уравнениями:
где λA - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности A, λB - теплопроводность пород для направления главной оси теплопроводности B, единицы измерения теплопроводности - Вт⋅м-1⋅К-1, Сρ - объемная теплоёмкость пород, единицы измерения объемной теплоёмкости - МДж⋅м-3⋅К-1, T - температура, единицы измерения - градусы Цельсия, P - давление, единицы измерения - МПа, g, l, h, m, x, r, s, v, u - коэффициенты регрессии в уравнениях (5), (6) и (7). Значения коэффициентов регрессии g, l, h, m, x, r, s, v, u для каждого литологического типа представлены в таблице 3.
Таблица 3. Коэффициенты регрессии для разных литологических типов в уравнениях 5-7
| Литотип | Уравнение 5 | Уравнение 6 | Уравнение 7 | ||||||||||||
| g, 10-3 | l, 10-3 | h | R2 | N | m, 10-3 | x, 10-3 | r | R2 | N | s, 10-3 | v, 10-3 | u | R2 | N | |
| Известняк | -2,1 | 1,9 | 2,31 | 0,96 | 12 | -1,9 | 1,7 | 2,27 | 0,96 | 11 | -1,5 | 1,1 | 1,91 | 0,96 | 11 |
| Известняк глинистый, окремненный | -1,8 | 1.5 | 2,10 | 0,95 | 10 | -1,6 | 1,3 | 2,01 | 0,95 | 11 | -1,0 | 1,2 | 1,94 | 0,95 | 11 |
| Аргиллит известковистый | 1,5 | 1,2 | 1,93 | 0,97 | 11 | -1,1 | 1,1 | 1,81 | 0,93 | 10 | -1,2 | 1,4 | 2,01 | 0,93 | 10 |
После этого для каждого литологического типа приводят результаты определения теплопроводности для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A, B и С, при атмосферных давлении и температуре к пластовым температуре и давлению, используя для этого данные о температуре и давлении в интервалах глубин доманикового горизонта и установленные для соответствующего литологического типа зависимости (5) и (6).Также для каждого литологического типа приводят результаты определения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре к пластовым температуре и давлению, используя для этого данные о температуре и давлении в интервалах глубин доманикового горизонта и установленную для соответствующего литологического типа зависимость (7).
Далее по скважине 2 в интервале доманиковых отложений рассчитывают температуропроводность пород при пластовых температуре и давлении для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности A, B и С как отношение теплопроводности породы для соответствующего направления при пластовых температуре и давлении к объемной теплоёмкости породы при пластовых температуре и давлении.
Список литературы
1. Abdulagatova, Z. Effect of temperature and pressure on the thermal conductivity of sandstone / Abdulagatov, I. M., & Emirov, S. N. // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 2009. - №46 (6). P. 1055-1071.
2. Doveton, J.H. Fast matrix methods for the lithological interpretation of geophysical logs / Cable, H.W. // Comput. Geol. - 1979. - №3. P. 101-116.
3. Gu, Y. Using seismic data to estimate the spatial distribution of rock thermal conductivity at reservoir scale / Ruhaak, W., Bar, K., Sass, I. // Geothermics. - 2017. - №66. - P. 61-72.
4. Hornby B. Anisotropy correction for deviated-well sonic logs: Application to seismic well tie / Howie J., Ince D. // Geophysics. - 2003. - №68. - P. 464-471.
5. Kendall, M. The advanced theory of statistics / Stuart, A. New York: Hafner. - 1979. - 676 P.
6. Kim H., (2012) Anisotropy of elastic moduli, P-wave velocities, and thermal conductivities of Asan Gneiss, Boryeong Shale, and Yeoncheon Schist in Korea / Cho J.-W., Song I., Min K.-B. // Engineering Geology. - 2012. -148. -P. 68-77.
7. Kukkonen I.T., 1999. Temperature and pressure dependencies of thermal transport properties of rocks: implications for uncertainties in thermal lithosphere models and new laboratory measurements of high-grade rocks in the central Fennoscandian shield / Jokinen, J. and Seipold, U. // Surveys in Geophysics. - 1999. №20. - 33-59.
8. Leu, W. New thermal property data base of the Swiss Molasse Basin sedoments: Intergrating wireline logs, cores and cuttings / Rybach, L., Scharli, U., Megel, T., Keller, B. // Proceedings of European Geothermal Conference Baset. - 1999. - №2. - P. 213-219.
9. Lichtenecker K. The thermal conductivity of granular materials. // Physikalische Zc. - 1926. №27. - P.115-118.
10. Popov Y. Characterisation of rock thermal conductivity by high-resolution optical scanning / Pribnow D., Sas s J., Williams C., Burkhardt H. //Geothermics. - 1999, №28, P. 253-276.
11. Popov Y. ISRM Suggested methods for determining thermal properties of rocks from laboratory tests at atmospheric pressure / Beardsmore G., Clauser C., Roy S. // Rock Mechanics and Rock Engineering. - 2016. - №49 (10). - P. 4179-4207.
12. Rajeshwar K. Review - Thermophysical properties of oil shales / Nottenburg R., and Dubow J. // Journal of Materials Science. - 1979. -14. - P. 2025-2052.
13. Savre, W.C. Determination of a more accurate porosity and mineral composition in complex lithologies with the use of the sonic, neutron and density Surveys. J. Petrol. Tech. - 1963. - №15(9). - P. 945-959.
14. Schon, J.H. Physical properties of rocks: a workbook, Handbook of petroleum exploration and production. Elsevier. - 2011. - №8. - P. 481.
15. Serra, O. Fundamentals of Well-Log Interpretation-The Interpretation of Logging Data, Elsevier, 1986. - 423 P.
16. Боганик Г. Н. Сейсморазведка / Гурвич И.И. Тверь АИС, 2006. - 743 с.
17. Дьяконов Д.И. Общий курс геофизических исследований скважин / Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. М.: Недра, 1984. - 432 с.
18. Пейтон Ч.Е. Сейсмическая стратиграфия Ч. 1, Ч. 2. М.: Изд. «Мир». - 1982. - 846 с.
19. Попов Е.Ю. Измерения тепловых свойств пород на стандартном керне как необходимый этап теплофизических исследований месторождений углеводородов / Ромушкевич Р.А., Попов Ю.А. // Известия высших учебных заведений. - 2017. -№2, с. 56-69.
20. Попов Ю.А. 2013. Новая аппаратурно-методическая база тепловой петрофизики как средство повышения эффективности добычи тяжелых нефтей / Чехонин Е.М., Паршин А.В., Попов Е.Ю., Миклашевский Д.Е. // Нефть. Газ. Новации. - 2013. - №4. С. 52-58.
21. Попов Ю.А. Исследования баженовской свиты с применением непрерывного профилирования тепловых свойств на керне/ Попов Е.Ю., Чехонин Е.М., Габова А.В., Ромушкевич Р.А., Спасенных М.Ю., Заграновская Д.Е. // Нефтяное хозяйство. - 2017. - №3. - с. 23-27.
22. Попов Ю.А. Повышение качества изучения анизотропии пород путем сочетания акустического каротажа и измерений теплопроводности на керне / Михальцева И.В., Чехонин Е.М., Попов Е.Ю., Ромушкевич Р.А., Калмыков Г.А. // Тезисы 17-й научно-практической конференции по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа «Геомодель 2015». - 2015. DOI: 10.3997/2214-4609.201413949
23. Христич Д.В. К вопросу об определении главных осей анизотропии материала // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. - 2014. - 2. - С. 206-213.
Claims (1)
- Способ определения тепловых свойств – теплопроводности и объемной теплоемкости – пород сланцевых толщ, в соответствии с которым определяют литологические типы пород в интервалах глубин сланцевой толщи, затем на образцах пород сланцевой толщи для каждого литологического типа определяют направления главных осей теплопроводности пород, после этого на образцах пород проводят измерения теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, при атмосферных давлении и температуре, также проводят измерения объемной теплоёмкости пород при атмосферных давлении и температуре, определяют скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, в интервалах глубин, соответствующих интервалам отбора образцов пород сланцевой толщи, затем по результатам измерений теплопроводности пород для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, объемной теплоемкости пород и скорости распространения продольных волн в породах для направлений, соответствующих установленным направлениям главных осей теплопроводности пород, для каждого литологического типа пород устанавливают уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, также устанавливают уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольной волны в породах, после этого определяют теплопроводность пород при атмосферных давлении и температуре для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности, и объемную теплоёмкость пород при атмосферных давлении и температуре в интервалах глубин сланцевой толщи с отсутствием результатов измерений тепловых свойств пород и с наличием данных по скоростям распространения продольных волн в породах, используя для этого установленные для литологических типов уравнения регрессии между теплопроводностью пород и скоростью распространения продольных волн в породах для соответствующих направлений главных осей теплопроводности пород, а также используя установленные для литологических типов уравнения регрессии между объемной теплоёмкостью пород и скоростью распространения продольных волн в породах, затем для каждого литологического типа определяют зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и определяют зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления, после этого для каждого литологического типа определяют теплопроводность пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, и объемную теплоёмкость пород при пластовых температуре и давлении, используя для этого установленные для литологических типов пород зависимости теплопроводности пород для направлений, соответствующих направлениям главных осей теплопроводности пород, от температуры и давления и зависимости объемной теплоёмкости пород от температуры и давления.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120655A RU2704002C1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120655A RU2704002C1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704002C1 true RU2704002C1 (ru) | 2019-10-23 |
Family
ID=68318501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019120655A RU2704002C1 (ru) | 2019-07-03 | 2019-07-03 | Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704002C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720582C1 (ru) * | 2019-10-25 | 2020-05-12 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ определения общего содержания органического вещества в породах сланцевых толщ, обогащенных углеводородами (варианты) |
| RU2761935C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-12-14 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ локализации перспективных зон в нефтематеринских толщах |
| RU2762078C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-12-15 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ локализации перспективных зон в нефтематеринских толщах |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330527A1 (ru) * | 1986-02-05 | 1987-08-15 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ определени теплопроводности анизотропных материалов |
| US5285692A (en) * | 1990-08-31 | 1994-02-15 | Exxon Production Research Company | Methods for measuring physical parameters of a low permeability rock formation in situ |
| RU2170335C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-07-10 | Предприятие "Надымгазпром" | Способ определения оптимального режима эксплуатации скважины в многолетнемерзлых породах |
| RU2180742C1 (ru) * | 2000-08-24 | 2002-03-20 | Решетов Вячеслав Александрович | Способ оптимизации эксплуатационных свойств твердого материала |
| RU2636821C1 (ru) * | 2016-05-27 | 2017-11-28 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ определения механических свойств породы пласта-коллектора |
| CN109446632A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-08 | 国网上海市电力公司 | 一种考虑土壤导热和比热容的单根电缆暂态温升获取方法 |
-
2019
- 2019-07-03 RU RU2019120655A patent/RU2704002C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330527A1 (ru) * | 1986-02-05 | 1987-08-15 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ определени теплопроводности анизотропных материалов |
| US5285692A (en) * | 1990-08-31 | 1994-02-15 | Exxon Production Research Company | Methods for measuring physical parameters of a low permeability rock formation in situ |
| RU2170335C2 (ru) * | 1999-04-13 | 2001-07-10 | Предприятие "Надымгазпром" | Способ определения оптимального режима эксплуатации скважины в многолетнемерзлых породах |
| RU2180742C1 (ru) * | 2000-08-24 | 2002-03-20 | Решетов Вячеслав Александрович | Способ оптимизации эксплуатационных свойств твердого материала |
| RU2636821C1 (ru) * | 2016-05-27 | 2017-11-28 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ определения механических свойств породы пласта-коллектора |
| CN109446632A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-08 | 国网上海市电力公司 | 一种考虑土壤导热和比热容的单根电缆暂态温升获取方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720582C1 (ru) * | 2019-10-25 | 2020-05-12 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Способ определения общего содержания органического вещества в породах сланцевых толщ, обогащенных углеводородами (варианты) |
| RU2761935C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-12-14 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ локализации перспективных зон в нефтематеринских толщах |
| RU2762078C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-12-15 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ локализации перспективных зон в нефтематеринских толщах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vernik et al. | Velocity anisotropy in shales: A petrophysical study | |
| Boness et al. | A multiscale study of the mechanisms controlling shear velocity anisotropy in the San Andreas Fault Observatory at Depth | |
| Castagna et al. | Relationships between compressional-wave and shear-wave velocities in clastic silicate rocks | |
| Wyllie et al. | Elastic wave velocities in heterogeneous and porous media | |
| Wang | Seismic anisotropy in sedimentary rocks, part 2: Laboratory data | |
| Yin et al. | In situ stress field evaluation of deep marine tight sandstone oil reservoir: A case study of Silurian strata in northern Tazhong area, Tarim Basin, NW China | |
| RU2704002C1 (ru) | Способ определения тепловых свойств пород сланцевых толщ | |
| Lubbe et al. | A field investigation of fracture compliance | |
| Yun et al. | Ultrasonic elastic characteristics of six kinds of metamorphic coals in China under room temperature and pressure conditions | |
| Massaro et al. | Analyzing a suitable elastic geomechanical model for Vaca Muerta Formation | |
| Liu et al. | Architecture of buried reverse fault zone in the sedimentary basin: A case study from the Hong-Che Fault Zone of the Junggar Basin | |
| Yin et al. | Assessment of the geostress field of deep-thick gypsum cap rocks: A case study of Paleogene Formation in the southwestern Tarim Basin, NW China | |
| Rabbel et al. | Superdeep vertical seismic profiling at the KTB deep drill hole (Germany): seismic close‐up view of a major thrust zone down to 8.5 km depth | |
| Iyare et al. | Brittleness evaluation of Naparima Hill mudstones | |
| He et al. | Calculations of rock matrix modulus based on a linear regression relation | |
| ZHAO et al. | Seismic rock physics characteristics and modeling of ultra-deep carbonate reservoirs | |
| Hefny et al. | A laboratory approach for the calibration of seismic data in the western part of the Swiss Molasse Basin: the case history of well Humilly-2 (France) in the Geneva area | |
| Venieri et al. | Determining elastic properties of organic-rich shales from core, wireline logs and 3-D seismic: A comparative study from the Duvernay play, Alberta, Canada | |
| Kern | Measuring and modeling of P-and S-wave velocities on crustal rocks: a key for the interpretation of seismic reflection and refraction data | |
| Li et al. | The effects of water content on transversely isotropic properties of organic rich gas shale | |
| Li et al. | Seismic characterization of in situ stress in orthorhombic shale reservoirs using anisotropic extended elastic impedance inversion | |
| Luo et al. | Seismic AVAZ inversion for orthorhombic shale reservoirs in the Longmaxi area, Sichuan | |
| CN112505766B (zh) | 一种评价井外不同方位下裂缝发育程度的方法 | |
| Sharifi | Dynamic-to-static modeling | |
| Rasouli | Geomechanics of gas shales |