Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов

Новиков, Сергей Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи УДК 550.362

□ □34 < о i

НОВИКОВ СЕРГЕИ ВАСИЛЬЕВИЧ

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И НАСЫЩАЮЩИХ ФЛЮИДОВ

Специальность 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ " ^ ОКТ 2

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2009

003478753

Работа выполнена в Российском государственном геологоразведочном университете

им. Серго Орджоникидзе

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

проф. Ю.А. Попов

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

проф. Е.А. Поляков (РГГРУ)

кандидат геолого-минералогических наук,

H.H. Богданович (CK «ПетроАльянс»)

Ведущая организация: Башкирский государственный университет

Защита состоится 22.10.09 г. в 15— часов на заседании диссертационного совета Д

212.121.07 при Российском государственном геологоразведочном университете им.

Серго Орджоникидзе по адресу: 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, ауд. 638.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГРУ.

Отзывы, заверенные печатью учреждения, в двух экземплярах просим направлять по адресу: 117997, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23, РГГРУ, Ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан 22.09.2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, проф. УУ\у А.Д. Каринский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Тенденции развития нефтяной геофизики за последние десятилетия характеризуются существенным возрастанием роли геотермических и петротепловых исследований, как в рамках отдельных нефтяных месторождений, так и в масштабах крупных осадочных бассейнов с запасами углеводородов. В обоих случаях это обусловливает необходимость получения представительных данных о тепловых свойствах коллекторов.

Проектирование и оптимизация методов добычи нефти с тепловым воздействием на продуктивный пласт, особенно при добыче вязких нефтей, интерпретация данных термокаротажа, моделирование процессов тепло- и массопереноса в коллекторах на различных стадиях освоения месторождений, изучение тепловых режимов глубоких горизонтов в осадочных бассейнах, анализ влияния теплового режима недр на процессы формирования залежей углеводородов -при всех этих работах необходима информация о таких тепловых свойствах коллекторов, как теплопроводность, температуропроводность и объемная теплоемкость. Такая тепловая характеристика нефтенасыщенных пород, как температурный коэффициент линейного расширения, требуется для точных оценок напряженного состояния околоскважинного пространства и массива горной породы при использовании тепловых методов воздействия на пласт. В связи с этим повышение уровня достоверности информации о перечисленных тепловых свойствах коллекторов, и в частности - терригенных коллекторов, является актуальной задачей современной геофизики.

Современная тепловая нетрофизика характеризуется отсутствием достаточно надежных средств для измерений тепловых свойств пород в скважинах (теплового каротажа). В связи с этим изучение этих свойств в настоящее время возможно в основном путем измерений на керне при нормальных термобарических условиях с последующим изучением влияния пластовых давлений и температур на отдельных образцах. Но для теплофизических исследований нефтенасыщенных пород на керне даже при нормальных условиях до последнего времени существовали серьезные трудности, что являлось причиной острого недостатка в справочной и научно-технической литературе информации о теплопроводности и особенно температуропроводности, объемной теплоемкости и температурном коэффициенте линейного расширения нефтенасыщенных коллекторов и отсутствия надежных баз данных об этих свойствах для различных нефтяных месторождений.

В этих условиях в нефтяной петрофизике важной задачей до последнего времени являлось повышение уровня экспериментальных теплофизических исследований нефтенасыщенных пород на керне лабораторными методами при нормальных условиях и получение представительных, метрологически обоснованных данных о тепловых свойствах коллекторов, в частности - терригенных коллекторов,

для разных месторождений углеводородов. В рамках этой задачи необходимым является также развитие инженерных (несложных, но одновременно достаточно надежных) теоретических моделей эффективных тепловых свойств флюидонасыщенных пород и создание на их основе подходов к прогнозу тепловых свойств нефтенасыщенных пород-коллекторов.

Теплопроводность пород-коллекторов существенно зависит от теплопроводности поронасыщающих флюидов, что необходимо учитывать при интерпретации результатов измерений, теоретическом моделировании и прогнозе теплопроводности коллекторов. Вместе с тем существуют серьезные проблемы с надежным аппаратурно-методическим обеспечением экспериментальных исследований тепловых свойств флюидов, что является причиной недостатка экспериментальной информации о тепловых свойствах разных флюидов (пластовая вода, легкие и тяжелые нефти и др.). Все это определяет важность разработки более совершенных средств для измерений теплопроводности флюидов, метрологической проверки их надежности и получения представительной экспериментальной информации об этой характеристике.

Решение перечисленных задач должно способствовать повышению надежности данных о связях тепловых свойств с другими физическими свойствами нефтенасыщенных коллекторов, в первую очередь - с коллекторскими свойствами.

Цель работы

Целью работы является повышение эффективности тепловых методов добычи нефти и изучения процессов тепло- и массопереноса в осадочных бассейнах с запасами углеводородов путем развития теоретической и экспериментально-методической базы для получения надежных данных о тепловых свойствах нефтенасыщенных горных пород и насыщающих флюидов и повышения представительности экспериментальной информации о тепловых свойствах коллекторов и их связи с другими физическими свойствами коллекторов.

Основные задачи исследований

В соответствии с поставленной целью в работе решается ряд конкретных задач, основными из которых являются:

1. Повышение представительности существующей базы данных о тепловых свойствах терригенных коллекторов (кварцевых песчаников) нефтяных месторождений - теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения - путем прецизионных массовых измерений на представительных коллекциях керна с учетом тепловой анизотропии и неоднородности пород на уровне образца и пласта.

2. Установление корреляционных связей тепловых свойств с коллекторскими и другими физическими свойствами нефтснасыщенных пород.

3. Разработка и метрологическое тестирование аппаратуры для измерений теплопроводности флюидов и проведение при ее помощи измерений теплопроводности нефтей, бурового раствора и других порозаполнякнцих флюидов в широком диапазоне температур.

4. Повышение эффективности применения при теплофизических исследованиях терригенных коллекторов широко распространенной в нсгрофизике теоретической модели эффективной теплопроводности Лихтенеккера-Асаада, оценка вариаций значений корректировочного коэффициента данной теоретической модели для нефтенасыщенных горных пород и изучение его связи с геометрическими характеристиками норового пространства.

5. Разработка методики прогноза теплопроводности нефтенасыщенных терригенных коллекторов на основе теоретического моделирования.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе массовых измерений тепловых свойств (теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости и температурного коэффициента линейного расширения) нефтенасыщенных пород-коллекторов па коллекциях керна впервые получены представительные метрологически обоснованные данные о тепловых свойствах терригенных коллекторов (кварцевых песчаников) с учетом тепловой анизотропии и неоднородности пород на уровне каждого образца.

2. По результатам обширных экспериментальных исследований установлены корреляционные зависимости между тепловыми, емкостными, акустическими и фильтрационными свойствами терригенных коллекторов, насыщенных нефтью (включая тяжелую нефть) и другими флюидами, замещающими нефть при тепловых методах добычи.

3. Разработан и метрологически проанализирован аппаратурно-методический комплекс для измерений теплопроводности нефтей и других флюидов в диапазоне температур от 0 до 160 °С.

4. На основе измерений, проведенных при помощи разработанной аппаратуры, получены данные о теплопроводности нефтей различных месторождений и бурового раствора в широком температурном диапазоне.

5. Экспериментально установлены значения корректировочного коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для нефтенасыщенных терригенных коллекторов, что обеспечило применимость этой модели при прогнозе теплопроводности кварцевых нефтенасыщенных песчаников.

6. Разработана методика прогноза теплопроводности нефтенасыщенных. кварцевых песчаников по экспериментальным данным о теплопроводности пород в их

воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях с последующим применением теоретической модели Лихтенеккера-Асаада.

Защищаемые научные положения

1. Экспериментальные результаты о теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости и коэффициенте тепловой анизотропии, полученные в результате прецизионных измерений более чем на 250 образцах кварцевых песчаников, насыщенных тяжелой нефтью и другими порозаполняющими флюидами, значительно расширяют базу данных по тепловым свойствам терригенных коллекторов и их корреляционным связям с другими физическими свойствами коллекторов, помогают осуществить прогноз вариаций тепловых свойств в процессе термодобычи.

2. Разработанная аппаратурно-методическая база для измерений теплопроводности флюидов обеспечивает повышение надежности экспериментальной информации о теплопроводности порозаполняюших флюидов, необходимой для интерпретации результатов геплофизических исследований коллекторов и прогноза их тепловых свойств на основе теоретического моделирования.

3. Экспериментально установленные диапазоны вариаций температурного коэффициента линейного расширения кварцевых песчаников при температуре от 20 до 170 °С предоставляют возможность для более точных оценок напряженного состояния околоскважинного пространства и горного массива при использовании тепловых методов воздействия на пласт.

4. Установленные требования к точности определения исходных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада и полученные значения корректировочного коэффициента этой модели для нефтенасыщенпых кварцевых песчаников обеспечивают прогноз теплопроводности коллекторов данного тина на основе этой теоретической модели.

Личный вклад автора состоит в следующем:

активное участие в организации и проведении массовых измерений тепловых свойств коллекций кварцевых песчаников, насыщенных нефтью, пластовой водой и воздухом с различных нефтяных месторождений;

корреляционный анализ результатов измерений комплекса физических свойств пород нефтяных месторождений;

создание аппаратурно-методической базы для измерений теплопроводности флюидов и ее метрологические исследования;

измерения теплопроводности различных нефтей, бурового раствора, пластовой воды цемента при помощи разработанных аппаратуры и методики;

разработка комплекса требований к качеству исходных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для обеспечения необходимой

надежности оценки теплопроводности нефтенасыщенных пород на основе данной модели;

определение корректирующего коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для кварцевых песчаников и анализ взаимосвязи этого коэффициента с геометрическими характеристиками порового пространства;

разработка методики прогноза теплопроводности нефтенасыщенных пород по данным о теплопроводности воздушно-сухих и водонасыщенных пород.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Результаты измерений комплекса тепловых свойств терригенных коллекторов одного из месторождений вязких нефтей, установленные диапазоны пространственных вариаций тепловых свойств в пределах месторождения и в зависимости от вида насыщающих флюидов являются важным элементом для создания теплофизической 4Б-модели месторождения и оценок напряженного состояния горного массива при проектировании и оптимизации нефтедобычи при помощи термических методов.

2. Экспериментальные данные о тепловых свойствах нефтенасыщенных кварцевых песчаников в совокупности с результатами других петрофизических измерений на тех же образцах позволили установить взаимосвязь тепловых свойств с емкостными, фильтрационными и акустическими свойствами, что необходимо для прогноза теплового режима коллектора и осуществления сейсмомониторинга месторождения тяжелой нефти.

3. Разработанная аппаратурно-методическая база для измерений теплопроводности флюидов с учетом влияния их тепловой конвекции в процессе измерений используется для получения экспериментальных данных о теплопроводности нефти, бурового раствора и пластовой воды в широком диапазоне температур, для прогноза вариаций теплопроводности пород-коллекторов в процессе добычи тяжелых нефтей при помощи термических методов, моделирования теплопроводности пород при их насыщении разными флюидами по данным о теплопроводности минерального скелета, пористости и геометрических характеристиках порового пространства.

4. Расширение области применимости теоретической модели Лихтенеккера-Асаада обеспечивает прогноз теплопроводности терригенных коллекторов по данным о пористости и теплопроводности минерального скелета пород.

Реализация и внедрение результатов исследований

Результаты работы внедрены в Научно-исследовательской лаборатории проблем геотермии Российского государственного геологоразведочного университета,

применяются компаниями ООО «Технологическая компания Шлюмберже», CK «ПетроАльянс» и ООО «Лукойл» и использованы в работах РГГРУ по проектам, поддерживаемым Российским фондом фундаментальных исследований.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на V Международной конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика-2003», Международной конференции «Тепловое поле Земли и методы его изучения» в 2008 г., Международных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» в 2003, 2005, 2007 и 2009 г.г., Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России в 2006 г., конференции «Молодые - наукам о Земле» в 2006 и 2008 г.г., X юбилейной международной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009» в 2009 г.

Публикации

Результаты работы отражены в 4 научных статьях и 12 тезисах докладов, сделанных на Международных научных конференциях.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 115 страниц машинописного текста, 65 рисунков, S таблиц и библиографию из 111 наименований.

Работа выполнена в Научно-исследовательской лаборатории Проблем геотермии при кафедре технической физики и кибернетики Российского государственного геологоразведочного университета.

Автор глубоко благодарен научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору Попову Ю.А. за участие в становлении автора как исследователя, большую помощь в научной работе и подготовке диссертации. Автор выражает искреннюю признательность доктору технических наук, профессору В.А. Вертоградскому за совершенствование научно-технической подготовки автора, благодарит А.П. Лазаренко за помощь при разработке аппаратуры, признателен заведующей НИЛ Проблем геотермии РГГРУ P.A. Ромушкевич за многочисленные консультации при геологическом анализе коллекций и расширение его геологического кругозора, к.ф.-м.н. И.О. Баюк за помощь при петротепловых исследованиях теоретического характера, к.т.н. Д.Е. Миклашевскому за помощь при разработке программного обеспечения для измерительной аппаратуры. Автор пользуется случаем поблагодарить всех сотрудников кафедры технической физики и кибернетики РГГРУ и НИЛ Проблем геотермии РГГРУ за внимание, помощь и ценные советы в ходе выполнения работы. Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам НИЛ Проблем геотермии Д.Н. Горобцову, А.О. Черепанову и В.Ю. Татаринову за помощь

при экспериментальных исследованиях и считает своим приятным долгом выразить благодарность сотрудникам Московского исследовательского центра компании Шлюмберже С.С. Сафонову, В.В. Шако и В.В.Тертычному за большую помощь при проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, приведены защищаемые положения, охарактеризованы научная новизна, практическая значимость работы и личный вклад автора.

В Главе 1 дан анализ современного состояния аппаратурно-методической базы для изучения тепловых свойств нефтенасьпценных осадочных пород теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения - и имеющихся баз данных по тепловым свойствам нефтенасыщенных пород.

Показан большой вклад в изучении тепловых свойств нефтяных коллекторов ученых России и стран СНГ Б.А. Яковлева, A.A. Липаева, А.Н. Масленникова, Б.П. Поршакова, Д.И. Дьяконова, С.А. Николаева, А.Н. Соломатина и др.

Применительно к экспериментальным теплофизическим исследованиям нефтенасыщенных коллекторов проанализированы достоинства и недостатки методов и приборов, ранее разработанных для измерений тепловых свойств в скважинах (т.е. аппаратурно-методического обеспечения теплового каротажа) и представляющих наибольший практический и научный интерес. Показано, что все современные методы теплового каротажа можно разделить на следующие основные группы: 1) на основе подвижных измерительных зондов; 2) с использованием стационарных зондов; 3) измерения при помощи оптико-волоконных измерителей температуры; 4) с применением тепломеров, 5) по динамике восстановления температуры в скважине после бурения или промывки.

Анализ методов и установок теплового каротажа показывает, что практически любые способы реализации теплового каротажа требуют теплового возбуждения фрагментов массива горной породы и скважинного флюида с регистрацией пространственно - временных вариаций температуры в скважине. Возникающие при этом сложные процессы тепломассопереноса в скважинах и массивах горных пород создают серьезные проблемы для достижения необходимого качества измерений, не решенные удовлетворительно до настоящего времени. В связи с этим можно сделать вывод о том, что ни один из предложенных способов теплового каротажа не обеспечивает в совокупности выполнения следующих необходимых требований:

1) возможность одновременных измерений комплекса тепловых свойств пород - теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоемкости;

2) точность измерений не хуже 10 % для теплопроводности и 15% для температуропроводности (при доверительной вероятности 0,95);

3) достаточно высокая производительность для получения данных о пространственных вариациях тепловых свойств в пределах месторождения;

4) универсальность зондов применительно к работе в разнообразных скважинных условиях;

5) приемлемый радиус влияния зонда (глубинность исследований), исключающий искажающее влияние глинистой корки, обсадной колонны, зоны проникновения промывочной жидкости и механических изменений в породах околоскважинного пространства;

6) достаточная защищенность от помех вследствие искажающего влияния конвекции флюида в скважине и нестабильности теплового сопротивления на участке поверхность зонда - стенки скважины.

Несмотря на наличие многочисленных разработок в области лабораторных измерений тепловых свойств горных пород, современная аппаратурно-методическая база теплофизических исследований пока не может обеспечить требуемое качество экспериментальной информации о тепловых свойствах пород т-зЫи. В связи с этим наиболее надежным способом получения информации о тепловых свойствах пород являются лабораторные измерения на керне.

Лабораторные исследования тепловых свойств нефтенасыщенных образцов коллекторов предъявляют ряд следующих специальных требований:

• отсутствие жестких требований к форме, размерам изучаемых образцов горных пород и качеству обработки их поверхности;

• необходимость неразрушающих бесконтактных измерений, обеспечивающих сохранность керна и исключающих влияние теплового контактного сопротивления на измерения;

• высокая производительность измерений;

• регистрация вариаций теплопроводности и температуропроводности в пределах каждого образца;

• возможность измерений локальных значений теплопроводности;

• анализ тепловой анизотропии пород.

Для проведения массовых измерений тепловых свойств керна был выбран метод оптического сканирования, который отвечает всем вышеприведенным требованиям.

Из анализа литературных данных следует, что в настоящее время для проведения прецизионных измерений температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) горных пород в наибольшей степени подходит модифицированный кварцевый дилатометр, разработанный в НИЛ Проблем геотермии ИГРУ. Данный дилатометр характеризуется прецизионным уровнем измерений ТКЛР на образцах горных пород, обеспечивает измерения ТКЛР на образцах стандартного керна и исследования анизотропии ТКЛР на одном образце, а также позволяет определять зависимость ТКЛР от темпера!уры с шагом не менее 20 °С.

Показана необходимость получения надежных данных о теплопроводности пластовых флюидов, таких как вода, нефть, буровой раствор и керосин (керосин часто используется в петрофнзических исследованиях в качестве модели легких нефтей). Важность информации о теплопроводности этих флюидов определяется тем, что поронасьпцающие флюиды в значительной мере определяют теплопроводность пористых и трещиноватых флюидонасыщенных сред. Показаны современные проблемы получения экспериментальных данных о теплопроводности флюидов, связанные с отсутствием надежных баз данных и серьезными недостатками существующих методов и средств измерений этого параметра. Среди методов измерений теплопроводности флюидов большое распространение получил так называемый метод горячей проволоки или линейного источника. Суть метода заключается в нагреве изучаемого флюида измерительным зондом, который имеет форму протяженного прямолинейного цилиндрического нагревателя, и регистрации изменения его температуры во времени. Однако свободная тепловая конвекция, возникающая при нагреве флюидов, резко ухудшает возможности точных измерений теплопроводности, так как характер теплообмена перестает быть кондуктивным и температурное поле характеризуется сложной гидродинамической структурой течений флюида, что делает неприемлемым определение теплопроводности флюида на основе чисто кондуктивной теоретической модели, положенной в основу метода измерений. В работе обосновывается необходимость разработки более совершенных, по сравнению со стандартными приборами, средств измерений теплопроводности нефти, пластовой воды, бурового раствора.

В связи с актуальностью применения теоретического моделирования теплопроводности нефтенасьпценных пород для прогноза данного параметра и интерпретации экспериментальных данных в работе рассматриваются возможности современных моделей. Особое внимание уделяется возможности применения простых инженерных теоретических моделей. Среди таких моделей наиболее распространенной является теоретическая модель Лихтенеккера и ее более совершенная модификация, предложенная Асаадом. В этой модификации в модель вводится корректирующий коэффициент, зависящий как от литотипа изучаемой породы, так и от вида поронасыщающего флюида. Однако значения корректирующего коэффициента Асаада для горных пород в литературе описаны только для воздушно-сухих и водонасыщенных пород. Определение корректирующих коэффициентов теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для нефтенасьпценных пород, анализ закономерностей его вариаций и связи коэффициента с геометрическими характеристиками порового пространства могут дать принципиально новые возможности для оценки эффективной теплопроводности нефтенасьпценных пород-коллекторов и интерпретации получаемых экспериментальных данных.

Глава 2. В данной главе описываются результаты теплофизических экспериментальных исследований двух коллекций (I и II) горных пород, отобранных

из отдельных скважин одного из месторождений вязкой нефти. Породы представлены в основном кварцевыми песчаниками.

Исследования включали в себя следующие этапы:

• массовые измерения теплопроводности (Я), температуропроводности (а) и объемной теплоемкости (Ср) пород на керне при насыщении пород моделью пластовой воды, тяжелой нефтью, керосином, который использовался в качестве модели слабовязкой нефти, этиленгликолем и в воздушно-сухом состоянии, что соответствует заполнению порового пространства паром;

• измерения температурного коэффициента линейного расширения пород;

• измерения пористости, проницаемости и скорости распространения продольных упругих волн;

• изучение корреляций между тепловыми и другими физическими свойствами пород.

Насыщение керна керосином при лабораторных исследованиях тепловых свойств коллекторов применялось в целях моделирования насыщения пород слабовязкой нефтью, так как было установлено, что тепловые свойства керосина и легких нефтей весьма близки. Из результатов экспериментальных исследований нефтенасыщенных и керосинонасыщенных пород установлено, что теплопроводность образцов, насыщенных керосином, отличается от теплопроводности пород, насыщенных тяжелой нефтью, не более чем на 7%, для температуропроводности различие не превышает 18%, а отличие в объемной теплоемкости достигает 5%.

Насыщение 26 образцов этиленгликолем с проведением теплофизических измерений проводилось для анализа зависимости корректировочного коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада от теплопроводности флюидов (Глава 4).

По результатам измерений тепловых свойств пород двух коллекций при разном флюиде в поровом пространстве (вода, тяжелая нефть, керосин, этиленгликоль и воздух) были установлены тесные корреляционные связи теплопроводности и объемной теплоемкости с пористостью (рис. 1 и 2), а также были оценены диапазоны вариаций и средние значения тепловых свойств при нормальных термобарических условиях (таблица 1). Полученные результаты свидетельствует о значительных изменения теплопроводности и объемной теплоемкости кварцевых песчаников при замене флюида в порах, что происходит в процессе добычи тяжелых нефтей методами теплового воздействия на пласт.

По результатам измерений теплопроводности, только на 8 образцах коллекции I и на 8 образцах коллекции II установлена существенная тепловая анизотропия с коэффициентом анизотропии в диапазоне 1.2 - 2.7. Следовательно, можно сделать вывод, что все коллекции представлены горными породами, обладающими малой тепловой анизотропией.

Измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) проводились при помощи специальной аппаратуры, разработанной в РГГРУ.

Экспериментальные данные по ТКЛР были полученные для 60 воздушно-сухих образцов кварцевого песчаника из коллекций I и II. Изучавшийся диапазон температур составлял 25 - 100 °С. Нагрев образцов стандартного керна из слабоконсолидированных кварцевых песчаников до более высоких температур мог привести к существенной дезинтеграции образцов, что сделало бы недостоверными результаты последующих петрофизических и петрографических исследований. Из прежних исследований, проводившихся в НИЛ Проблем геотермии РГГРУ, установлено, что зависимость ТКЛР от температуры является в основном линейной. Данная закономерность позволила нам установить прогнозные зависимости ТКЛР для температур в диапазоне 100 - 170 °С (рис. 3 и 4). используя уравнения регрессии, установленные по экспериментальным данным в диапазоне температур 25 - 100 °С.

».V

Пористость, "А Пористость, У.

| ^ б)

Рис. 1. Зависимости теплопроводности (а) и объемной теплоемкости (б) горных пород от пористости, становленные при измерениях на образцах коллекции I в сухом (красные точки), керосинонасыщенном Зеленые точки), в состояниях насыщения этиленгликолем (розовые точки) и соляным раствором (синие точки).

у = 6.3447е К = 0.78

Пористость, %

а)

ас. 2 Зависимости теплопроводности (а) и объемной теплоемкости (б) пород от пористости, установленные и измерениях на образцах керна коллекции П в сухом (красные точки), керосинонасыщенном (зеленые

чки), нефтенасыщенном (черные точки) и водонасьпценном (синие точки) состояниях.

Таблица 1. Статистические данные о тепловых свойствах пород коллекций I и II.

Тепловые свойства |

Порода Сухие и воздушно-сухие Нефтенасьпценные (керосинонасыщенные) Водонасьпценные

Вт/(м-К) 10* м /с Ср, 10' Дж/(м3'К) К Вт/(м-К) а, 10* м2/с Ср, №' Дж/(м3-К) Вт/(мК) а, 10"° м"/с Ср, 10" Дж/(м3'К) ]

Песчаники кварцевые 2.03 (0.44)« 1,17-3,96 1.42 (0,221 0,81-2,15 1.43 (0.20) 1,10-2,44 3,01 (0.401 2,13-4,60 1.60 (0,21) 1,01-2,39 1.89 (0.17) 1,43-2,55 4,16 (0.35) 3,12-5,22 1.49(0.141 1,23-2,05 2.80 (0.271 1,98-3,46 248

Песчаники лейкоксен-кварцевые 2.10 (0.24) 1,75-2,60 1.41 (0,21) 1,09-1,80 1.50(0.14) 1,33-1,71 3.03 (0.41) 2,36-4,20 1.59(0,26) 1,28-2,16 1,91 (0.14) 1,67-2,18 4.28(0,14) 4,05-4,48 1.44 (0.091 1,33-1,62 2.98 (0,19) 2,61-3,20 11 |

Алевролиты 2 57 (0.841 1.42(0,36) 1.78 (0.33) 3.39 (0.35) 1.72 (0,321 2.01 (0.29) 4.53 (0.32) 1.55(0.10) 2.93(0.18) I 10 1

0,89-3,46 0,62-1,71 1,39-2,27 2,73-3,94 1,07-2,18 1,71-2,56 3,89-4,76 1,43-1,71 2,72-3,13

-—-----, СКО - среднеквадратичное отклонение.

(Минимально е - Максимальн ое)

Температура, °С

Рис. 3. Экспериментальные данные по ТКЛР, полученные для 30 образцов в сухом состоянии из коллекции I.

8 -—---,-------

О 20 40 60 80 100 120 140 160 1В0 Температура, °С

Рис. 4, Экспериментальные данные по ТКЛР, полученные для 30 образцов в сухом состоянии из коллекции П.

Контрольные эксперименты в диапазоне температур 25 - 180 °С показывают, что линейная зависимость наблюдается и в данном случае, что обеспечивает определение ТКЛР для температур вплоть до 180 °С с систематической погрешностью не более 8% по результатам измерений в диапазоне температур 25 - 100°С. Результаты оценки вариаций экспериментальных данных о ТКЛР при температурах 30, 90 и 170 °С представлены в таблице 2.

Таблица 2. Диапазоны вариаций значений ТКЛР при разных температурах для образцов коллекций I и II.__

Образцы Температура, °С

30 90 170

Коллекция I (10,1-11,0>10"6К'' (11,5-12,5)-10"6 К'1 (13,0 - 14,5)-10"6 К'1*

Коллекция II (9,3 - 10,6)Т0"6 К"1 (11,8 - 12,5)Т0'6 К'1 (13,4- 15,1)-10"6К''*

* - прогнозные значения.

При помощи измерительной установки УК-10 ПМС на образцах керна из коллекции II проведены измерения скорости продольных волн (Ур) при нормальных условиях (частота акустического сигнала 100 кГц). Измерения проводились

последовательно на образцах в четырех состояниях флюидонасыщения: нефтенасыщенном, сухом, водонасыщенном и керосинонасыщенном.

Коэффициент корреляции между скоростью продольных волн Ур и пористостью составил 0,69, 0,65, 0,64 и 0,66 соответственно для пород с воздухом, водой, керосином и тяжелой нефтью в порах.

По результатам комплексных измерений скоростей Ур одних и тех же образцов стандартного керна в различном состоянии флюидонасыщения установлена тесная корреляционная связь между

теплопроводностью (Я) и скоростью продольных волн (УР) (рис. 5). Установленные уравнения регрессии связи теплопроводности и скорости продольных упругих волн пород-коллекторов при насыщении различными флюидами при нормальных условиях имеют следующий вид:

• вода в порах X = 2,752-е0,0001%;р Вт/(М'К), коэффициент корреляции Я= 0,71;

. тяжелая нефть Х= 1,127- е0'0003^, Я = 0,91;

« керосин X = 1,727-е00002Ур Вт/(м-К), Я = 0,83;

• воздух X = 0,960-е°'°004Ур Вт/(м-К), Я = 0,85.

SOO 1WO 1500 2000 2500 3000 35СЮ 4000 4500 Скорость продольных ВОПИ V„ Ule

Рис. 5. Поле корреляции теплопроводности и скорости продольных упругих волн Vp, в сухом (красные точки), керосинонасыщенном (зеленые точки), нефтенасыщенном (черные точки) и водонасыщенном (синие точки) состояниях.

Установлена достаточно тесная корреляционная связь между теплопроводностью и температуропроводностью при различном флюидонасыщении для образцов двух исследованных коллекций (рис. 6 и 7).

Теплопроводность, ВтГ(М'К)

Рис. 6. Зависимости температуропроводности пород (а) от теплопроводности (X) (коллекция 1) в сухом (красные точки), керосинонасыщенном (зеленые точки) и водонасыщенном (синие точки)состояниях.

S ,.,.

Теплопроводность, 8т/(мК)

Рис. 7. Зависимости температуропроводности пород от теплопроводности (коллекция II) в сухом (красные точки), керосинонасыщенном (зеленые точки), нефтенасыщенном (черные точки) и водонасыщенном (синие точки) состояниях.

На рис. 8 и 9 показаны поля корреляций между составляющей тензора теплопроводности параллельной плоскости слоистости, и проницаемостью пород по газу. В таблице 3 отображены уравнения и коэффициенты корреляций связи между этими параметрами.

Проницаемость, мД

Проницземоотъ, мД

Рис. 8. Поля корреляций между теплопроводностью Рис. 9. Поля корреляций между теплопроводностью и и проницаемостью по газу для образцов коллекции I. проницаемостью по газу для образцов коллекции И.

Таблица 3. Уравнения и коэффициенты корреляций связи теплопроводности (X/])

Состояние флюидонасыщения Л!=ЛРг) Коллекция I Коллекция II

Сухие образцы Уравнение Х,=-0Д661л1(Рг)+3,459 '0Д981л\(Рг)+3,631

Коэффициент корреляции 0,57 0,50

Керосинонасыщенн ые образцы Уравнение X—0,195Ьп(Рг)+4,671 0,213Ьп(Л)+4,820

Коэффициент корреляции 0,72 0,68

Нефтенасыщенные образцы Уравнение - >.—0,218Ьп(Рг)+4,674

Коэффициент корреляции - 0,65

Водонасыщенные образцы Уравнение Я,—0,131 Ьп(?г)+5,406 X—0,149Ьп(/,т-)+5,167

Коэффициент корреляции 0,65 0,62

Глава 3 посвящена разработке аппаратурно-методической базы для измерений теплопроводности пластовых флюидов. Данные о теплопроводности пластовых флюидов необходимы при оценке параметров теплового режима, при моделировании процессов тепло- и массопереноса в скважине и околоскважинном пространстве, прогнозе и анализе вариаций эффективной теплопроводности пород-коллекторов, оптимизации тепловых методов добычи вязких нефтей и в некоторых других случаях. Работа была направлена на создание экспериментального подхода к измерениям, при котором было бы пренебрежимо мальм влияние конвекции флюида, возникающей при нагреве флюида, на результаты измерений.

В связи с этим выполнен комплекс исследований, направленных на разработку аппаратурно-методической базы для измерений теплопроводности различных флюидов, свободной от указанного недостатка. Эти работы включали в себя:

• создание теоретических и экспериментальных основ методики измерений и разработку измерительного прибора с исключением влияния тепловой конвекции на результаты измерений теплопроводности флюида;

и метрологическое тестирование

• анализ погрешностей измерений разработанного прибора;

• сравнение качества измерений теплопроводности разработанным прибором и имеющимся стандартным прибором «КЭ-2 Рго».

В результате этих исследований был создан прибор, обеспечивающий получение надежной, прецизионного уровня информации о теплопроводности нефтей, керосина и бурового раствора при различных температурах. Разработанный прибор позволил изучать пространственно-временные вариации теплопроводности цементного раствора во время гидратации и высыхания.

В основу теоретической модели прибора положен метод измерения теплопроводности горных пород, основанный на применении линейного источника тепла. Разработанный прибор включает в себя измерительную ячейку, которая представляет собой игольчатый зонд (рис. 10), внутри которого расположен I)-образный платиновый нагреватель диаметром 0,1 мм. К проводнику припаяны два потенциальных отвода диаметром 0,05 мм. Пустотное пространство в зонде заполнено теплопроводящей пастой с теплопроводностью X = 0,62 Вт/(м-К) (при температуре 25 °С). Диаметр зонда равен 0,8 мм, его длина составляет 50 мм. Таким образом,

обеспечивается выполнение условия — > 30, необходимого для применимости теории линейного источника к линейному нагревателю данного типа (В1ас1оте11 е1 а!., 1954).

а)

б)

Рис. 10. Схема измерительного зонда (а) и ячейка для измерений теплопроводности (б): 1 - корпус зонда, 2 - платиновый нагреватель, 3 - потенциальные отводы, 4 - теплопроводная паста, заполняющая пустотное пространство, 5 - разъем крепления сигнальных проводов, 6 -цилиндрическая измерительная ячейка, 7 - установленный в измерительную ячейку зонд для измерений теплопроводности жидкости.

В процессе измерений регистрируют зависимость температуры от времени, а для определения теплопроводности выбирают участок зависимости Т((), характеризующийся линейной зависимостью температуры от логарифма времени, соответствующей теоретической модели метода линейного источника (рис. 11). Разработанная методика обеспечивает измерения теплопроводности флюидов лишь в пределах интервала времени рь в течение которого остается справедливой

Эффект естественной тепловой СОНВСШИИ ч г2____________________Х^/

..Ъ

зависимость Т ~ Таким образом, исключается погрешность измерений, вызванные конвекцией флюида.

Специальные эксперименты по изучению влияния естественной конвекции на измерения теплопроводности при двух положениях измерительного зонда, вертикальном и горизонтальном, позволили установить существенные ограничения на ориентацию зонда при измерениях на флюидах с низкой вязкостью. Показано, что существенные преимущества обеспечиваются при вертикальной ориентации зонда.

Для оценки систематической и случайной погрешностей измерений теплопроводности флюидов разработанным нами прибором и определения зависимости этих погрешностей от температуры флюида проведено метрологическое тестирование прибора. В качестве стандартных образцов теплопроводности флюидов, для которых по литературным источникам и данным Национального института стандартов США хорошо известны значения теплопроводности при различных температурах, применялись дистиллированная вода и глицерин. По результатам измерений теплопроводности воды в температурном диапазоне от 5 до 85 °С и глицерина от 5 до 160 °С определены основные технические характеристики прибора, которые приведенные в таблице 4.

1л (время, с)

Рис. 11. Типичная зависимость температуры линейного источника от логарифма времени нагрева с участком, соответствующим искажающему влиянию свободной тепловой конвекции на формирование температуры линейного источника при измерениях теплопроводности флюида.

Таблица 4. Технические характеристики разработанного прибора для измерений

Температурный диапазон измерений 0-160 °С

Диапазон измерений теплопроводности 0,1-0,7 Вт/(м-К)

Случайная погрешность измерений (при доверительной вероятности 0.95) ± 3,5%

Систематическая погрешность измерений менее ± 5%

Полная погрешность измерений теплопроводности (при доверительной вероятности 0.95) не более ± 6%

Нижняя граница диапазона вязкости изучаемых флюидов 3-Ю"4 Пах

Сравнение результатов метрологического тестирования разработанной аппаратуры и стандартного промышленного прибора KD-2 Pro в широком температурном диапазоне показало, что систематические погрешности измерений прибором KD-2 теплопроводности слабовязких жидкостей недопустимо велики (вплоть до 75%), в то время как разработанный прибор свободен от этого серьезного недостатка.

При помощи разработанного прибора были проведены измерения теплопроводности керосина марки К0-20, трех видов нефтей, включая вязкую (тяжелую) нефть, и бурового раствора на водной основе в широком температурном диапазоне.

Результаты измерений теплопроводности нефтей представлены на рис. 12 в виде абсолютных измеренных значений Хт и относительных изменений 8Х, которые

где Хт - теплопроводность нефти при данной

рассчитаны по формуле

Л>

температуре, Х0 - теплопроводность нефти при начальной температуре, близкой к О °С.

Зависимости 81 от температуры для изучавшихся образцов нефтей представлены на рис. 13. Как видно из рисунка, относительные изменения теплопроводности хорошо согласуются друг с другом и могут бьгть описаны одной полиномиальной зависимостью вида: 5Х = 4,017" 10"6 !2 + 2,327- 10"6'Т + 0,997.

Результаты измерений теплопроводности бурового раствора, основанного на воде, в температурном диапазоне до -90 °С в сравнении с температурной зависимостью теплопроводности воды показали, что теплопроводность бурового раствора систематически превышает теплопроводность воды во всем температурном диапазоне на 17%.

• пттк (мм«| юфп

• нефть С «на рею го мсторовдния

• нефть Удмурте»»го место ровд«**

СКО

100

Температура, °С

Рис. 12. Экспериментальные данные о зависимости Рис. 13. Относительное изменение теплопроводности вязкой нефти, нефтей Самарского теплопроводности вязкой нефти, нефтей и Удмуртского месторождений в зависимости от Самарского и Удмуртского месторождений в температуры. СКО - среднеквадратичное зависимости от температуры, СКО -отклонение. среднеквадратичное отклонение.

С использованием разработанной аппаратуры были проведены экспериментальные исследования влияния процентного содержания воды в нефти на эффективную теплопроводность. Проведено сравнение результатов исследований с результатами моделирования эффективной теплопроводности водосодержащей нефти на основе разных теоретических моделей.

Изучение пространственно-временных вариаций теплопроводности цементного раствора в процессе гидратации и при последующем высушивании осуществляли на образце с размерами 60x60x60 мм. Измерения начинали через 30 мин после завершения перемешивания порошка цемента с водой и продолжали в процессе застывания и высыхания образца с интервалом 30 мин в течение первых 60 часов с

завершением измерений через одну неделю после изготовления образца. Измерительный зонд устанавливался в горизонтальном положении в центре образца. Контрольные измерения теплопроводности образца на установке оптического сканирования (с измерениями на всех гранях и последующем усреднении результатов) проводились через 48 и 60 часов, а также через 7 дней после замешивания образца цемента.

Экспериментальные данные о теплопроводности образца цемента в процессе гидратации и высыхании представлены на рис. 14. Из этих данных видно, что через 48 часов после замешивания образца значения эффективной теплопроводности, измеренные установкой оптического сканирования и новым прибором, весьма близки и составляют 1,64 и 1,66 Вт/(м-К) соответственно. Измерения теплопроводности

цемента двумя приборами через 60 часов после замешивания показывают существенное расхождение: 1,56 Вт/(м-К) для установки оптического сканирования и 1,67 Вт/(м'К) для разработанного прибора. Такое расхождение результатов можно объяснить наиболее интенсивным и быстрым высыханием образца в приповерхностных участках (глубиной 1-1,5 см), в то время как в центре образца, на

1.8

<2 1.7

А 1.6

| 1.5

с о 1.4

е 1.3

1.2

- Новый прибор, контроп. ныв тмерения I- Установка отческого сканирован« Непрерывные измерения, новыйлрибор

О 2 4 6 . 8

Время, сутки

14. Сопоставление результатов измерений теплопроводности образца цемента измеренной новым прибором и методом оптического сканирования в различные моменты времени. СКО - среднеквадратичное отклонение.

Рис.

глубине 2,5-5 см, через 60 часов еще сохраняется остаточная вода. Измерения теплопроводности цемента, проведенные через 7 суток после замешивания, вновь показали весьма близкие результаты: 1,38 и 1,34 Вт/(м-К) соответственно для установки оптического сканирования и разработанного нами прибора. Отсюда следует, что через 7 суток исследуемый образец цемента имеет однородную структуру при теплопроводности материала, установленной при помощи установки оптического сканирования и разработанного прибора.

Глава 4 посвящена результатам исследований по расширению применимости широко известной теоретической модели Лихтенеккера в целях прогноза теплопроводности пород, насыщенных пластовыми флюидами, и интерпретации экспериментальных данных теплофизических исследований. Для этого изучена возможность введения в модель корректировочного коэффициента, предложенного Асаадом. Результаты включают в себя определение требований к точности определения параметров модели Лихтенеккера-Асаада, оценку корректировочного коэффициента

этой модели по данным экспериментальных исследований, анализ связи корректировочного коэффициента с геометрическими характеристиками норового пространства, описание созданной методики прогноза теплопроводности нефтенасыщенных пород на основе теоретической модели Лихтенеккера-Лсаада.

Базовое уравнение Лихтенеккера для эффективной теплопроводности неоднородной двухкомпонентной среды, которая в нашем случае представляет собой композицию «минеральный скелет - порозаполняющий флюид», имеет вид:

з _ . зф

^зфф ' ЛМ л флюид , (1)

где Х3фф - эффективное значение теплопроводности горной породы, Хм -теплопроводность минерального скелета, )-фж,ш, - теплопроводность порозаполняющего флюида и Ф - пористость.

Из уравнения (1) следует:

1о8Л«^ = ф. или = (2)

^■сухая ^йозд)*

где Я„ж - теплопроводность флюидонасыщенной породы, ЛС1Гая -теплопроводность сухой породы, ).фжиг) - теплопроводность порозаполняющего флюида, ХвоЗфт - теплопроводность воздуха, а с)/.—

Как следует из уравнения (2), зависимость между параметром &1 и Ф в полулогарифмическом масштабе должна быть линейной. В работе Вп£аис1 и УаББеиг (1989) было показано, что корреляция между параметром iog(ЛlюcЛc:yxtu,), установленным экспериментально, и пористостью Ф для пористых пород описывается линейным уравнением регрессии, и данное соответствие характеризовалось как общий случай для осадочных пород. Однако наши сопоставления результатов экспериментальных исследований тепловых свойств осадочных пород различных нефтегазовых месторождений с результатами теоретических расчетов показали, что соответствие данных, описанное В^аис! и УаБэеиг (1989), наблюдается только для коллекций Самотлорского и Таллиннского месторождений нефти, которые представлены чистыми песчаниками, которые изучались также и в работе В^аиё и УазБеиг (1989). Во всех других случаях наблюдается значительное расхождение экспериментально установленных линий регрессии и теоретической зависимости.

В работе Brigaud и Уазвеиг (1989) было показано, что для описания

теплопроводности осадочных пород теоретическая модель Лихтенеккера не может

обеспечить удовлетворительный результат, и было предложено использовать

теоретическую модель Лихтенеккера-Асаада, которая имеет вид:

3 _ ;1-/-Ф ...

фф ~ флюид (->)

где / - корректировочный коэффициент, который в основном зависит от структуры порового пространства и который до последнего времени был определен лишь для некоторых типов сухих осадочных пород.

Нами проведена оценка влияния неопределенности данных о теплопроводности

матрицы и погрешностей измерений эффективной теплопроводности и пористости образцов на неопределенность определения корректировочного коэффициента / по результатам измерений теплопроводности на образцах пород. Для повышения надежности прогноза теплопроводности коллекторов на основе теоретической модели Лихтенеккера-Асаада оценено влияние степени неопределенности в значения коэффициента теплопроводности минерального скелета и пористости на точность оценок эффективной теплопроводности.

Проведенные расчеты позволили установить зависимость относительной неопределенности 3/ от параметров Хм, и Х^ при различном флюидонасыщении. Зависимость между 3/и относительной погрешности в определении теплопроводности матрицы 8Хт, полученная при различных значениях эффективной теплопроводности и значении теплопроводности матрицы равной Х„ = 3 ВтДм-К), представлена на рис. 15.

В работе установлена взаимосвязь корректировочного коэффициента / теоретической модели Лихтенеккера-Асаада с геометрическими

характеристиками порового

пространства, а именно - средним аспектным отношением пор/трещин в модели эффективной теплопроводности многокомпонентной среды, основанной на теории эффективных сред (Тертычный В.В., дисс. на соискание степени к.ф.-м.н., 2002; Вауик, 2002).

В результате построены ЗБ -поверхности, отображающие связь коэффициента / с пористостью и аспектным отношением пор/трещин этой теоретической модели, на основании которых можно сделать вывод о том, что значения корректировочного коэффициента / теоретической модели Лихтенеккера-Асаада зависят от:

• типа заполняющего поровое пространство флюида, а точнее от его значений теплопроводности;

• геометрии порового пространства (чем меньше аспектное отношение пор/трещин, тем больше значение коэффициента /);.

• теплопроводности минерального скелета горной породы.

По экспериментальным данным о теплопроводности кварцевых песчаников коллекций I и II при их насыщении разными флюидами, по известным значениям пористости и теплопроводности матрицы были рассчитаны значения корректировочного коэффициента / теоретической модели Лихтенеккера-Асаада. На основании того, что две изучавшиеся коллекции кварцевых песчаников принадлежат

81м, %

Рис. 15. Зависимость относительной ошибки определения коэффициента / от относительной ошибки в определении теплопроводности матрицы при У^фф. 1 - 2,5 Вт/(м-К); 2 - 2,0 Вт/(м-К); 5-1,5 Вт/(мК); 4 - 1,0 Вт/(м-К); 5 - 0,5 Вт/(мК), Хф„тд = 0,024 Вт/(м-К).

одному литотипу и по результатам петрофафического анализа имеют одинаковую структуру эти две коллекции были объединены. Значения корректировочного коэффициента определялись исходя из средней теплопроводности минерального скелета, определенной из общих уравнений регрессии при экстраполяции в область с нулевой пористостью.

По результатам расчетов были определены средние значения коэффициента / для каждого состояния флюидонасыщсния и определена зависимость корректирующего коэффициента от теплопроводности порозаполняющего флюида. Статистические данные о результатах определения корректирующего коэффициента/ для образцов коллекций при заполнении порового пространства разными флюидами приведены в таблице 5.

Таблица 5. Статистические данные о значениях корректирующего коэффициента / рассчитанных для образцов коллекций I и II при насыщении пород различными флюидами.____________

Керн Насыщение

Сухие образцы Керосин Нефть Этиленгликоль Вода

Коллекция I и II 0.77 (0.1 !)♦ (0,50-1,14) 0.63 (0.08) (0,37- 0,94) 0.75 (0.11) (0,50- 1,12) 0.57 (0.06) (0,45-0,69) 0,55(0.12) (0,19- 1,04)

Кол-во образцов 260 261 93 26. 230

_Средне4РКО)_5 СКО - среднеквадратичное отклонение.

(Минимальное — Макси-иальное)

По результатам исследований разработана методика прогноза теплопроводности пористых кварцевых песчаников, основанная на теоретической модели Лихтенеккера-Асаада и экспериментальных данных о теплопроводности керна в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях, Методика прогноза включает в себя четыре основных стадий:

Стадия Г. Измерения теплопроводности коллекции керна в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях;

Стадия II: Построение корреляционных связей теплопроводности исследуемых коллекций керна от пористости в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях. Определение теплопроводности минерального скелета горных пород по установленным уравнениям регрессии;

Стадия III: Оценка средних значений коэффициентов / для воздушно-сухих и водонасыщенных образцов исследуемого керна. Оценка значений коэффициента/ для флюида с заданной теплопроводностью из ранее полученных зависимостей;

Стадия IV: Расчет эффективной теплопроводности керна, насыщенного заданным флюидом при помощи теоретической модели Лихтенеккера-Асаада.

Разработанная методика была протестирована на двух коллекциях образцов керна кварцевых песчаников, рассмотренных в Главе II. Относительное расхождение

между прогнозными и экспериментально установленными значениями теплопроводности флюидонасыщенных образцов коллекций I и II в среднем составляет 9% для образцов в керосинонасыщенном состоянии и 3,6% для образцов в нефтенасыщенном состоянии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основе прецизионных измерений теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости и коэффициента тепловой анизотропии, выполненных для 267 образцов кварцевых песчаников при насыщении их тяжелой нефтью, водой, керосином (как моделью легкой нефти) и воздухом, сформирована представительная база данных о тепловых свойствах флюидонасыщенных терригенных коллекторов, представленных в основном кварцевыми песчаниками.

2. Из анализа результатов измерений комплекса тепловых свойств нефтенасыщенных образцов пород, представляющих собой терригенные коллектора (в основном кварцевые песчаники), установлены тесные корреляционные связи и уравнения регрессии связи тепловых свойств пород с емкостными, фильтрационными свойствами и взаимные корреляционные связи тепловых свойств при разных порозаполняющих флюидах.

3. Измерения скоростей продольных волн и тепловых свойств для исследованных коллекций кварцевых песчаников, насыщенных нефтью и другими флюидами, позволили установить тесные корреляционные связи тепловых свойств с акустическими и емкостными свойствами терригенных коллекторов данного типа.

4. На основе массовых измерений температурного коэффициента линейного расширения кварцевых песчаников установлено, что диапазон вариаций температурного коэффициента линейного расширения при температуре 20-30 °С составляет (9,3 - 11,0)10'6 К"1, а при температуре 170 °С (13,0 - 15,0-Ю"61С1.

5. Разработана и метрологически изучена аппаратурно-методическая база для измерений теплопроводности флюидов, насыщающих коллектора, в температурном диапазоне от 0 до 160 °С и при нижней границе диапазона вязкости изучаемых флюидов 3 10*4 Па с. Влияние естественной тепловой конвекции, возникающей при измерениях теплопроводности флюидов созданным прибором, контролируется и исключается из результатов измерений.

6. При помощи разработанного прибора проведены измерения теплопроводности нефтей различных месторождений, бурового раствора на водной основе и керосина К0-20 (используемого в качестве модели легкой нефти при петротепловых исследованиях) в температурном диапазоне 2... 160°С.

7. Комбинация измерений теплопроводности разработанным прибором и методом оптического сканирования позволила контролировать тепловые свойства

цемента и устанавливать пространствеино-врсмснныс вариации тепловых свойств цемента в процессе его застывания и высыхания.

8. Аналитическим путем установлено влияние погрешностей при определении различных исходных параметров теоретической модели Лихтенекксра-Асаада на точность определения корректирующего коэффициента модели и прогноза эффективной теплопроводности для терригенных коллекторов, представленных кварцевыми песчаниками,

9. Экспериментально установлены значения корректирующего коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для терригенных коллекторов (кварцевых песчаников) при заполнении порового пространства различными флюидами. Установлена зависимость этого коэффициента от теплопроводности порозаполняющих флюидов и разработана методика оценки теплопроводности нефтенасыщенных терригенных коллекторов на основе рассмотренной модели, основанная на экспериментальных данных о теплопроводности пород в сухом и водонасыщенном состояниях.

Публикации по теме диссертации

1. Новиков C.B., Попов Ю.А., Тертычный В.В., Шако В.В., Пименов В.П. Возможности и проблемы современного теплового каротажа. Изв. Вузов, Геология и разведка, 2008, № 3, с. 54-58.

2. Новиков C.B., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Тарслко Н.Ф., Татаринов В.Ю. Прибор для измерений теплопроводности флюидов и результаты его применения. Изв. Вузов, Геология и разведка, 2009, № 2, с. 56-60.

3. Новиков C.B., Колбенков A.B., Вертоградский В.А., Миклашевский Д.Е. Теплопроводность осадочных пород в зависимости от термобарических условий их залегания. Сборник тезисов докладов IV Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов 'Теофизика-2003", Санкт-Петербург, 2003, с. 134-136.

4. Вертоградский В.А., Попов Ю.А., Новиков C.B. Зависимость теплопроводности высокопористых флюидонасыщенных известняка и песчаника от давления. Сб. тезисов докладов VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2003. т.З, М., 2003, с. 133.

5. Миклашевский Д.Е., Вертоградский В.А., Коробков Д.А., Попов Ю.А., Новиков C.B. Теплопроводность монокристаллического кварца при высоких давлениях. Сб. тезисов докладов VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2005, 3, с. 177.

6. Вертоградский В.А., Попов Ю.А., Миклашевский Д.Е., Коробков Д.А., Лазаренко А.П., Новиков C.B. Установка для измерения теплопроводности горных пород при высокой температуре, поровом и двухкомпонентном внешнем давлении. Сб.

тезисов докладов VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2005, 3, с. 174.

7. Новиков C.B., Баюк И.О., Шако В.В., Попов Ю.А. Использование нелинейной оптимизации при определении тепловых свойств пород методом линейного источника. Сборник трудов «Молодые - наукам о земле», М., РГГРУ, 2006, с. 104.

8. Новиков C.B., Шако В.В., Баюк И.О., Попов Ю.А. Определение комплекса тепловых свойств горных пород методом линейного источника. Сборник докладов «Всероссийской конференции-конкурса студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России», Санкт-Петербург, 2006, с.49-50.

9. Горобцов Д.Н., Коробков Д.А., Новиков C.B. Тепловые свойства пород разреза Ен-Яхинской сверхглубокой скважины. Сб. тезисов докладов VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», М.: 2007,6, с. 347-350.

10. Новиков C.B., Типенко Г.С., Шако В.В. Особенности тепломассопереноса в модели скважины при теплофизических измерениях с применением линейного источника тепла. Сб. тезисов докладов научной конференции «Молодые - наукам о Земле», М., РГГРУ, 2008, с. 281

11. Новиков C.B., Шако В.В., Черепанов А.О., Гаинцев А.Ю. Экспериментальная модель тепломассопереноса в скважинах при измерениях тепловых свойств массива. Сб. тезисов докладов научной конференции «Молодые - наукам о Земле», М., РГГРУ,

2008, с. 282

12. Новиков C.B., Попов Ю.А., Тертычный В.В., Шако В.В., Пименов В.П. Современные тенденции развития теплового каротажа. Сборник научных трудов «Тепловое поле Земли и методы его изучения», М., Изд. РИО РГГРУ, 2008 с. 160-166.

13. Новиков C.B., Татаринов В.Ю. Прибор для определения теплопроводности флюидов и результаты измерений. Сборник докладов X юбилейной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009», Ухта, УГТУ, 2009, с.178 - 182.

14. Новиков C.B., Богданов Е.Д., Горобцов Д.Н. Повышение эффективности теоретической модели Лихтенеккера-Асаада и ее применение для прогноза теплопроводности нефте- и керосинонасыщеиных образцов кварцевых песчаников. Сборник докладов X юбилейной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009», Ухта, УГТУ, 2009, с. 174-178.

15. Новиков C.B., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Богданов Е.Д. Изучение структуры порового пространства кварцевых песчаников по их тепловым свойствам. Сб. тезисов докладов IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле»,

2009, т.2, с.223.

16. Новиков C.B., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Татаринов В.Ю. Прибор для измерений теплопроводности жидкостей. Сб. тезисов докладов IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2009, т.2, с.224.

Подписано в печать О Ч , 2009г. Объем А п.л.

Тираж \ 00 экз. Заказ № ЦЪ

Редакционно-издательский отдел РГГРУ Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Новиков, Сергей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ.

1.1. Анализ современной базы тепловых свойств нефтенасыщенных горных пород.

1.2. Возможности определения тепловых свойств горных пород в скважинах.

1.2.1. Подвижные измерительные зонды.

1.2.2. Стационарные измерительные зонды.

1.2.3. Измерения с применением оптико—волоконных измерителей температуры.

1.2.4. Использование тепломеров.

1.2.5. Измерения по динамике восстановления температуры после бурения или циркуляции флюида.

1.3. Выбор оптимальной аппаратурно-методической базы для измерений тепловых свойств нефтенасыщенных пород.

1.4. Необходимость измерений теплопроводности пластовых флюидов и проблемы при решении этой задачи.

1.5. Возможности прогноза теплопроводности нефтенасыщенных пород на основе теоретического моделирования и пути повышения эффективности данного подхода.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ С ДРУГИМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ.

2.1. Описание изученных коллекций горных пород месторождения.

2.2. Исследование тепловых свойств нефтенасыщенных пород.

2.3. Тепловые свойства пород при различных флюидах в поровом пространстве.

2.3.1. Результаты измерений тепловых свойств пород коллекции I.

2.3.2. Результаты измерений тепловых свойств пород коллекции II.

2.4. Результаты измерений температурного коэффициента линейного расширения коллекций I и II.

2.5. Результаты изучения скоростей продольных упругих волн коллекции II и их корреляции с тепловыми свойствами.

2.6. Взаимные корреляции тепловых свойств и их корреляции с другими физическими свойствами.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА III. ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ФЛЮИДОВ КАК ВАЖНЫЙ ЭТАП ПЕТРОТЕПЛОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ.

3.1. Метод и аппаратура для измерений теплопроводности флюидов.

3.2. Влияние естественной тепловой конвекции на результаты измерений теплопроводности.

3.3. Метрологическое тестирование нового прибора для измерений теплопроводности флюидов.

3.4. Сравнение измерений теплопроводности новым прибором и стандартным промышленным прибором KD-2 Pro.

3.5. Изменения теплопроводности керосина, нефтей и бурового раствора в зависимости от температуры.

3.6. Исследования пространственно-временных вариаций теплопроводности цемента в процессе гидратации и высушивания образца

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА IV. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГНОЗА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ НА ОСНОВЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛИХТЕНЕККЕРА-АСААДА.

4.1. Применение теоретической модели Лихтенеккера при интерпретации экспериментальных данных о теплопроводности горных пород.

4.2. Анализ влияния неопределенностей входных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада на результаты оценки эффективной теплопроводности.

4.3. Связь корректирующего коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада с геометрическими характеристиками порового пространства.

4.4. Экспериментальные оценки корректирующего коэффициента для терригенных коллекторов и его зависимость от типа порозаполняющего флюида.

4.5. Методика прогноза теплопроводности нефтенасыщенных коллекторов

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов"

Актуальность работы

Тенденции развития нефтяной геофизики за последние десятилетия характеризуются существенным возрастанием роли геотермических и петротепловых исследований, как в рамках отдельных нефтяных месторождений, так и в масштабах крупных осадочных бассейнов с запасами углеводородов. В обоих случаях это обуславливает необходимость получения представительных данных о тепловых свойствах коллекторов.

Проектирование и оптимизация методов добычи нефти с тепловым воздействием на продуктивный пласт, особенно при добыче вязких нефтей, интерпретация данных термокаротажа, моделирование процессов тепло- и массопереноса в коллекторах на различных стадиях освоения месторождений, изучение тепловых режимов глубоких горизонтов в осадочных бассейнах, анализ влияния теплового режима недр на процессы формирования залежей углеводородов — при всех этих работах необходима информация о таких тепловых свойствах коллекторов, как теплопроводность, температуропроводность и объемная теплоемкость. Такая тепловая характеристика нефтенасыщенных пород, как температурный коэффициент линейного расширения, требуется для точных оценок напряженного состояния околоскважинного пространства и массива горной породы при использовании тепловых методов воздействия на пласт. В связи с этим повышение уровня достоверности информации о перечисленных тепловых свойствах коллекторов, и в частности — терригенных коллекторов, является актуальной задачей современной геофизики.

Современная тепловая петрофизика характеризуется отсутствием достаточно надежных средств для измерений тепловых свойств пород в скважинах (теплового каротажа). В связи с этим изучение этих свойств в настоящее время' возможно в основном путем измерений на керне при нормальных термобарических условиях с последующим изучением влияния пластовых давлений и температур на отдельных образцах. Но для теплофизических исследований нефтенасыщенных пород на керне даже при нормальных условиях до последнего времени существовали серьезные трудности, что являлось причиной острого' недостатка в, справочной и научно-технической литературе информации^ теплопроводности и особенно температуропроводности, объемной теплоемкости и температурном коэффициенте линейного расширения^ нефтенасыщенных коллекторов и отсутствия надежных баз данных об этих свойствах для различных нефтяных месторождений.

В' этих условиях в нефтяной петрофизике важной задачей до последнего' времени являлось повышение уровня экспериментальных теплофизических исследований нефтенасыщенных пород на керне лабораторными методами при нормальных условиях и получение представительных, метрологически обоснованных данных о тепловых свойствах коллекторов; в частности — терригенных коллекторов, для разных месторождений углеводородов. В рамках этой задачи необходимым является также развитие инженерных (несложных, но одновременно достаточно надежных) теоретических моделей эффективных тепловых свойств флюидонасыщенных пород и создание на их основе подходов к прогнозу тепловых свойств нефтенасыщенных пород-коллекторов.

Теплопроводность- пород-коллекторов, существенно зависит от теплопроводности поронасыщающих флюидов, что необходимо учитывать при интерпретации результатов измерений, теоретическом моделировании и прогнозе теплопроводности коллекторов. Вместе с тем существуют серьезные проблемы с надежным аппаратурно-методическим обеспечением экспериментальных исследований тепловых свойств флюидов, что является причиной недостатка экспериментальной информации о тепловых свойствах разных флюидов (пластовая^ вода, легкие и тяжелые нефти и др.). Все это определяет важность разработки более совершенных средств для измерений теплопроводности флюидов, метрологической проверки их надежности и получения представительной экспериментальной информации об этой характеристике.

Цель работы

Целью работы является повышение эффективности тепловых методов добычи нефти и изучения процессов тепло- и массопереноса в осадочных бассейнах с запасами, углеводородов путем развития теоретической и экспериментально-методической базы для получения надежных данных о тепловых свойствах нефтенасыщенных горных пород и насыщающих флюидов и повышения представительности экспериментальной информации о тепловых свойствах коллекторов и их связи с другими физическими свойствами коллекторов. f Основные задачи исследований

В соответствии с поставленной целью в работе решается ряд конкретных задач, основными из которых являются:

1. Повышение представительности существующей базы данных о тепловых свойствах терригенных коллекторов (кварцевых песчаников) нефтяных месторождений — теплопроводности, температуропроводности, объемной теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения — путем прецизионных массовых измерений на представительных коллекциях керна с учетом тепловой анизотропии и неоднородности пород на уровне образца и пласта.

2. Установление корреляционных связей тепловых свойств с коллекторскими и другими физическими свойствами нефтенасыщенных пород.

3. Разработка и метрологическое тестирование аппаратуры для измерений теплопроводности флюидов и проведение при ее помощи измерений теплопроводности нефтей, бурового раствора и других порозаполняющих флюидов в широком диапазоне температур.

4. Повышение эффективности применения при теплофизических исследованиях терригенных коллекторов широко распространенной в петрофизике теоретической модели эффективной теплопроводности Лихтенеккера-Асаада, оценка вариаций значений корректировочного I коэффициента данной теоретической модели для нефтенасыщенных горных пород и изучение его связи с геометрическими характеристиками порового пространства.

5. Разработка методики прогноза теплопроводности нефтенасыщенных терригенных коллекторов на основе теоретического моделирования. г

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе массовых измерений тепловых свойств (теплопроводности, i температуропроводности, объемной теплоемкости и температурного коэффициента линейного расширения) нефтенасыщенных пород-коллекторов на коллекциях керна впервые получены представительные метрологически обоснованные данные о тепловых свойствах терригенных коллекторов (кварцевых песчаников) с учетом тепловой анизотропии и неоднородности пород на уровне каждого образца.

6. Разработана методика прогноза теплопроводности нефтенасыщенных кварцевых песчаников по экспериментальным данным о теплопроводности пород в их воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях с последующим применением теоретической модели Лихтенеккера-Асаада.

Защищаемые научные положения

2. Разработанная аппаратурно-методическая база для измерений теплопроводности флюидов обеспечивает повышение надежности экспериментальной информации о теплопроводности порозаполняющих флюидов, необходимой для интерпретации результатов теплофизических исследований коллекторов и прогноза их тепловых свойств на основе теоретического моделирования.

4. Установленные требования к точности определения исходных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада и полученные значения корректировочного коэффициента этой модели для нефтенасыщенных кварцевых песчаников обеспечивают прогноз теплопроводности коллекторов данного типа на основе этой теоретической модели.

Личный вклад автора состоит в следующем: активное участие в организации и проведении массовых измерений тепловых свойств коллекций кварцевых песчаников, насыщенных нефтью, пластовой водой и воздухом, с различных нефтяных месторождений; корреляционный анализ результатов измерений комплекса физических свойств пород нефтяных месторождений; создание аппаратурно-методической базы для измерений теплопроводности флюидов и ее метрологические исследования; измерения теплопроводности различных нефтей, бурового раствора, пластовой воды цемента при помощи разработанных аппаратуры и методики; разработка комплекса требований к качеству исходных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для обеспечения необходимой надежности оценки теплопроводности нефтенасыщенных пород на основе данной модели; определение корректирующего коэффициента теоретической модели Лихтенеккера-Асаада для кварцевых песчаников и анализ взаимосвязи этого коэффициента с геометрическими характеристиками порового пространства; разработка методики прогноза теплопроводности нефтенасыщенных пород по данным о теплопроводности воздушно-сухих и водонасыщенных пород.

Практическая ценность работы

1. Результаты измерений комплекса тепловых свойств терригенных коллекторов одного из месторождений вязких нефтей, установленные диапазоны пространственных вариаций тепловых свойств в пределах месторождения и в зависимости от вида насыщающих флюидов являются важным элементом для создания теплофизической 4D-модели месторождения и оценок напряженного состояния горного массива при проектировании и оптимизации нефтедобычи при помощи термических методов.

2. Экспериментальные данные о тепловых свойствах нефтенасыщенных кварцевых песчаников в совокупности с результатами других петрофизических измерений на тех же образцах позволили установить взаимосвязь тепловых свойств с емкостными, фильтрационными и акустическими свойствами^ что необходимо для прогноза теплового режима коллектора и осуществления сейсмомониторинга месторождения тяжелой нефти.

4. Расширение области применимости теоретической модели: Лихтенеккера-Асаада обеспечивает прогноз теплопроводности терригенных коллекторов, по данным о пористости и теплопроводности минерального скелета пород.

Реализация и внедрение результатов исследований

Результаты работы внедрены в Научно-исследовательской лаборатории проблем геотермии Российского государственного- геологоразведочного университета, применяются компаниями ООО «Технологическая компания, Шлюмберже», СК «ПетроАльянс» и ООО «Лукойл» и использованы в работах PFFPY по проектам, поддерживаемым Российским фондом фундаментальных исследований.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на V Международной конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика-2003»,. Международной конференции «Тепловое поле Земли и методы его изучения» в 2008 г., Международных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» в 2003, 2005, 2007 и 2009 г.г., Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России в 2006 г., конференции «Молодые - наукам о Земле» в 2006 и 2008 г.г., X юбилейной международной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009» в 2009 г.

Публикации

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 115 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 8^ таблиц и библиографию из 111 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Новиков, Сергей Васильевич

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

4. На основе массовых измерений температурного коэффициента линейного расширения кварцевых песчаников установлено, что диапазон вариаций температурного коэффициента линейного расширения при температуре 20-30 °С составляет (9,3 - 11,0)-10~6 К"1, а при температуре 170 °С (13,0 - 15,1)-10"6 К"1.

5. Разработана и метрологически изучена аппаратурно-методическая база для измерений теплопроводности флюидов, насыщающих коллектора, в температурном диапазоне от 0 до 160 °С и при нижней границе диапазона вязкости изучаемых флюидов З'Ю"4 Пах. Влияние естественной тепловой конвекции, возникающей при измерениях теплопроводности флюидов созданным прибором, контролируется и исключается из результатов измерений.

7. Комбинация измерений теплопроводности разработанным прибором и методом оптического сканирования позволила контролировать тепловые свойства цемента и устанавливать пространственно-временные вариации тепловых свойств цемента в процессе его застывания и высыхания.

8. Аналитическим путем установлено влияние погрешностей при определении различных исходных параметров теоретической модели Лихтенеккера-Асаада на точность определения корректирующего коэффициента модели и прогноза эффективной теплопроводности для терригенных коллекторов, представленных кварцевыми песчаниками,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Новиков, Сергей Васильевич, Москва

1. Аматуни А.Н. Методы и приборы для определения температурных коэффициентов линейного расширения. М., Изд-во стандартов, 1972, 138 с.

2. Бабаев В.В., Будымка В.Ф., Сергеева Т.А., Домбровский М.А. Тепло физические свойства горных пород. Москва, Недра, 1987, 156 с.

3. Бабичев А.П. и др. Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

4. Бевзюк М.И., Геращенко О.А., Грищенко Т.Г., Кутас Р.И. Новый способ опредления теплопроводности горных пород в скважинах. Промышленная теплотехника, 1980, №4, с. 99 102.

5. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

6. Вертоградский В.А., Попов Ю.А., Миклашевский Д.Е. Метод и установка для измерений теплопроводности горных пород при высоких давлениях и температурах. Изв. Вузов, Геология и разведка, 2003, № 5, с. 47-51.

7. Вертоградский В.А., Попов Ю.А., Новиков С.В. Зависимость теплопроводности высокопористых флюидонасыщенных известняка и песчаника от давления, сборник тезисов и докладов конференции «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 2003, т.З. с.134.

8. Гебхарт Б., Джалурия Й., Махаджан Р., Самакия Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен. В 2-х кн. М.: Мир, 1991, 678 и 528 с.

9. Ю.Гиматудинов Ш. К. и др. Физика нефтяного и газового пласта. М.: Недра, 1982, 312 с.

10. П.Горобцов Д.Н., Коробков Д.А., Новиков С.В. Тепловые свойства пород разреза Ен-Яхинской сверхглубокой скважины. Доклады VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». М.: 2007, т.6, с. 347-350.

11. Григорьев Б.А., Богатов Г.Ф., Герасимов А.А. Теплофизические свойства нефти, нефтепродуктов, газовых конденсатов и их фракций. М.: МЭИ, 1999, 372 с.

12. И.Гуров П.Н. Обоснование метода и зонда теплового бокового каротажа. НТВ "Каротажник", 2005, №170, с. 54 58.

13. Н.Гуров П.Н. Устройство для измерения теплопроводности и объемной теплоемкости пластов в скважине. Патент РФ, № 2190209, 2005.

14. Добрынин В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа. Москва, Недра, 1979, 239 с.

15. Дьяконов Д.И., Яковлев Б.А. Определение и исследование тепловых свойств горных пород и пластовых жидкостей нефтяных месторождений. М.: Недра, 1959. 426 с.

16. Карслоу Г., и Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 487 с.

17. Коноплев Ю.П., Буслаев В.Ф., Ягубов З.Х., Цхадая Н.Д. Термошахтная разработка нефтяных месторождений. М.: Недра, 2006, 288 с.

18. Коробков Д.А., 2006. Исследования тепловых свойств осадочных пород методом оптического сканирования. Дисс. к.т.н. наук, Москва, 184 с.

19. Ландау Л.Д. и Лившиц И.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982, 622с.

20. Липаев А.А. Теплофизические исследования в петрофизике. Казань, КГУ, 1993, 145 с.

21. Липаев А.А., Хисамов Р.С., Чугунов В.А. Теплофизика горных пород нефтяных месторождений. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003, 304 с.

22. Любимова Е.А., Масленников А.Н., Ганиев Ю.А. О теплопроводности горных пород при повышенных температуре и давлении в водо- и нефтенасыщенном состоянии. Изд. АН СССР. Сер. Физика Земли, 1978, №5, с. 42-51.

23. Любимова Е.А., Масленников А.Н., Ганиев Ю.А. Термические свойства водо- и нефтенасыщенных осадочных и изверженных горных пород. Acta geophysica polonica, 1977, №4, с. 273-286.

24. Методические рекомендации по исследованию пород-коллекторов нефти и газа физическими и петрографическими методами. ВНИГНИ, 1978, 47с.

25. Миклашевский Д.Е., 2007. Разработка и применение аппаратурно-методического комплекса для измерений тепловых свойств горных породпри повышенных термобарических условиях. Дисс. к.т.н. наук, Москва, 184 с.

26. Миклашевский Д.Е., Вертоградский В.А., Коробков' Д.А., Попов Ю.А., Новиков С.В. Теплопроводность монокристаллического кварца при высоких давлениях. VII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», 2005, 3. С. 177.

27. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е. М.: Энергия, 1977, с. 344.

28. Николаев С.А., Николаев Н.Г., Саламатин А.Н. Теплофизика горных пород. Казань, КГУ, 1987, с. 150.

29. Новиков С.В., Баюк И.О., Шако В.В., Попов Ю.А. Использование нелинейной оптимизации при определении тепловых свойств пород методом линейного источника. Сборник трудов научной конференции «Молодые наукам о земле», М. РГГРУ, 2006, с 104.

30. Новиков С.В., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Богданов Е.Д. Изучение структуры порового пространства кварцевых песчаников по их тепловым свойствам. Сборник, тезисов докладов IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2009, т.2, с. 223.

31. Новиков С.В., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Тарелко Н.Ф., Татаринов В.Ю., Прибор для измерений теплопроводности флюидов и результаты его применения. Изв. Вузов, Геология и разведка. 2009, № 2, с. 56-60.

32. Новиков С.В., Миклашевский Д.Е., Попов Ю.А., Татаринов В.Ю. Прибор для измерений теплопроводности жидкостей. Сборник тезисов докладов IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», 2009, т.2, с. 224.

33. Новиков С.В., Попов Ю.А., Тертычный В.В., Шако В.В., Пименов В.П. Возможности и проблемы современного теплового каротажа. Изв. Вузов, Геология и разведка. 2008, № 3, с. 54-58.

34. Новиков С.В., Попов Ю.А., Тертычный В.В., Шако В.В., Пименов В.П. Современные тенденции развития теплового каротажа. Сборник трудов X международной конференции «Тепловое поле Земли и методы его изучения», Москва, 2008, с. 160-166.

35. Новиков С.В., Татаринов В.Ю. Прибор для определения теплопроводности флюидов и результаты измерений. Сборник докладов X юбилейной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009». Ухта, УГТУ, 2009, с. 178-182.

36. Новиков С.В., Типенко Г.С., Шако В.В. Особенности тепломассопереноса в модели скважины при теплофизических измерениях с применениемлинейного источника тепла. Тезисы докладов научной конференции «Молодые наукам о Земле». М., РГГРУ, 2008, с. 281.

37. Новиков С.В., Шако В.В., Черепанов А.О., Гаинцев А.Ю. Экспериментальная модель тепломассопереноса в скважинах при измерениях тепловых свойств массива. Тезисы докладов научной конференции «Молодые наукам о Земле». М., РГГРУ, 2008, с. 282.

38. Пименов В.П., Семенова А.П. Расчет температурного режима бурящейся скважины при наличии зон поглощения бурового раствора // Изв. вузов. Геология и разведка, 2005, №4, с. 58 — 61.

39. Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Теплофизические измерения и приборы. Под ред. Е.С. Платунова. Ленинград, Машиностроение, 1986 с. 256.

40. Пономарев С.В., Мищенко С.В., Дивин А.Г., Вертоградский В.А., Чуриков А.А. Теоретические и практические основы теплофизических измерений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008, 408 с.

41. Попов Ю.А. О поправках к экспериментальным оценкам глубинного теплового потока. Тепловое поле Земли и методы его изучения. Под ред. М.Д. Хуторского и Ю.А. Попова. М.: Изд. РУДН, 1997, с. 23 31.

42. Попов Ю.А. Теоретические модели метода измерения тепловых свойств горных пород на основе подвижных источников тепловой энергии. Изв. вузов, Геология и разведка, 1983, №9, с. 97-103.

43. Попов Ю.А., Мандель A.M. Геотермические исследования анизотропных горных массивов. Известия РАН. Физика Земли, 1998, № 11, с. 30-43.

44. Попов Ю.А., Рабе Ф., Бангура А. Анализ адекватности теоретической и экспериментальной моделей метода оптического сканирования. Москва, Изв. вузов, Геология и разведка, 1992, с. 4-9.

45. Попов Ю.А., Семенов В.Г., Коростелев В.М. Бесконтактное определение теплопроводности горных пород с помощью подвижного источника тепла. Изв. АН СССР. Физика земли, 1983, №7, с. 86-93.

46. Поршаков Б.П., Романов Б.А., Шотиди К.Х., Купцов С.М. Исследование теплофизических свойств гонных пород в проблеме повышения нефтеотдачи. Нефтяное хозяйство, №7, 1980, с. 44-47.

47. Семенова А.П., 2006. Теоретическое изучение теплопереноса в скважине и горном массиве применительно к задачам геотермии. Дисс. к.ф.-м. наук, Москва, с. 145.

48. Сергеев О.А., Шашков, А.Г. Теплофизика оптических сред. Минск: Наука и техника, 1983, с. 232.

49. Столяров М.М., Попов Ю.А., Тертычный В.В., Коробков Д.А. Особенности методики определения теплопроводности горных пород на основе теоретической модели Лихтенеккера-Асаада. Изв. вузов, Геология и разведка, №5, 2007, с.69-73.

50. Филиппов Л.П. Исследование теплопроводности жидкостей. М.: МГУ, 1970, с. 239.

51. Череменский Г.А. Прикладная геотермия. Л.: Недра, 1977, с. 224.

52. Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. Под ред. А.В. Лыкова. М.: Энергия, 1973, с. 336.

53. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. Москва, 1977, с. 400.

54. Яковлев Б.А. Прогнозирование нефтегазоностности недр по данным геотермии. Москва, Недра, 1996, с. 240.

55. Asaad, У. A study of the thermal conductivity of fluid bearing porous rocks. PhD Dissertation, Univ. of Calif., Berkeley, 1955, 71 p.

56. Batzle, M. & Wang, Z. Seismic properties of pore fluids, Geophysics, 1992, 57, p. 1396-1408.

57. Beirao S.G.S., Ramires M.L.V., Nieto de Castro M.Dix, and C.A. A new instrument for the measurement of the thermal conductivity of fluids. Int. Journal of Thermophysics, July 2006, V 27, N 4, p. 1018-1041.

58. Blackwell, J.H. A transient-flow method for determination of thermal constants of insulation materials in bulk. Journal of Applied Physics, 1954, V 25, p. 137 -144.

59. Brigaud F. and Vasseur G. Mineralogy, porosity and fluid control on thermal conductivity of sedimentary rocks. Geophysical Journal, 1989, 98, p. 525-542.

60. Brigaud, F. Conductivite thermique et champ de temperature dans les bassins sedimentaires a partir des donnees de puits. Documents et Travaux, Centre Geologique et Geophysique De Montpellier, 1989, 23, 419 p.

61. Burkhardt H., Honarmand H., and Pribnow D. Test measurements with a new thermal conductivity borehole tool. Tectonophysics, 1995, V 224, p. 161-165.

62. Butler R.M. Thermal Recovery of Oil and Bitumen. New Jersey: Prentice Hall Inc., 1991, 496 p.

63. Carslaw H.S. and Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. Oxford, 1959, 527 p.

64. Clauser Chr. and Huenges E. Warmeleifahigkeit von Gesteinen und Miniralen. Niedersachsisches Landesamt fur Bodenforschund Hannover, 1993, 48, 135 p.

65. E. Forgues, J. Meunier, FX. Gresillon, C. Hubans*, Total, Pau, France and D. Druesne. Continuous High-Resolution Seismic Monitoring of SAGD. SEG/New Orleans, 2006, Annual Meeting.

66. Grunzel U. and Wilhelm H. Estimation of the in-situ thermal resistance of a borehole using the Distributed Temperature Sensing (DTS) technique and the Temperature Recovery Method (TRM). Geothermics, 2000, N 29, P. 689-700.

67. Huenges, E., Burhardt, H., and Erbas, K. Thermal conductivity profile of the KTB pilot corehole. Scientific Drilling, 1990, N 1, p. 224-230.

68. Koji Morita and Warren S. Bollmeier II. Measurement of the in-situ thermal conductivity of formations in a geothermal field method and results of measurement. Proceedings World Geothermal Congress, 1995, p. 771 - 776.

69. Kukkonen I., Suppala I., Korpisalo A. and Koshkinen T. Drill hole logging device TER076 for determination of rock thermal properties. Posiva 2007-01. Geological Survey of Finland, Posiva OY, 2007, 63 p.

70. Kukkonen I., Suppala I., Sulkanen K., and Koskinen T. Measurement of thermal conductivity and diffusivity in situ: measurements and results obtained with a test instrument (Working Report 2000-25, Geological Survey of Finland) Posiva OY, 2000, 55 p.

71. Kutasov I. and Kagan M. Cylindrical probe with a constant temperature -determination of the formation conductivity and contact thermal resistance // Geothrmics, 2003, 32, p.187-193.

72. Kutasov I.M. Applied geothermics for petroleum engineers. Developments in Petroleum Science. ELSEVIER, 1999, 48, 347 p.

73. Lichtenecker K. und Rother K. Die Herkeitung des logarithmishen Mischungs-gesetzes ans allgemeinen Prinsipien des stationaren Stroming. Phys.Zeit., 1931, 32, p. 255-260.

74. Mattsson N. Steinmann G. and Laloui L. In-situ thermal response testing new developments. Proceedings European Geothrmal Congress, Germany 30 May-1 June 2007, Germany, 2007, p.59-65.

75. Nur, A., C. Tosaya, and D. Vo-Thanh, Seismic monitoring of thermal enhanced oil recovery oil recovery processes, in 54th Ann. Internat. Mtg. Soc. Explor. Geophys., Atlanta, 1984, p. 337-340.

76. Popov Y., Romushkevich R., Bayuk I., Korobkov D., Mayr S., Burkhardt H., and Wilhelm H. Physical properties of rocks from the upper part of the Yaxcopoil-1 drill hole, Chicxulub crater. Meteoritics & Planetary Science, 2004, 39, 6, p. 799-812.

77. Popov Yu. A., Tertychnyi V. V., Romushkevich R. A., Korobkov D. A., and Pohl J. Interrelations Between Thermal Conductivity and Other Physical Properties of Rocks: Experimental Data. Pure and Appl. Geophys., 2003, 160, p. 1137-1161.

78. Popov Yu. and Romushkevich R. Thermal conductivity of sedimentary rocks of oil-gas fields. Proceedings volume of the International Conference "The Earth's Thermal Field and Related Research Methods", Moscow, Russia, 2002, p. 219 -223.

79. Popov Yu., Pribnow D., Sass J., Williams C., Burkhardt H. Characterization of rock thermal conductivity by high-resolution optical scanning. Geothermics, 1999, 28, p. 253-276.

80. Popov Yu., Tertychnyi V., Korobkov D. Correlation between thermal conductivity and reservoir properties of sedimentary rocks. Abstract volume of International Conference "Geothemics on the turn of centuries", Evora, Portugal, 2000, p. 124.

81. Popov Yu., Tertychnyi V.,Romushkevich R., Korobkov D., Pohl J. Interrelations between Thermal Conductivity and Other Physical Properties of Rocks: Experimental Data. Pure and Applied Geophysics, 2003, SB01, p. 64-69.

82. Popov Yu., Pevzner L., and Khakhaev B. Experimental geothermal investigations in superdeep wells: methods of investigations and new results. International Conference "The Earth's thermal field and related research methods", Moscow, 1998, p. 214-217.

83. Pribnow, D., Sass, J. H. Determination of thermal conductivity from deep boreholes. Journal of Geophysical Research, 1995, 100. p. 9981-9994.

84. Seipold, U. Der Warmetransport in kristallinen Gesteinen unter den Bedingungen der kontinentalen Kruste. Sc. Tech. Rep. Potsdam, STROl/13. Germany, 2001, p. 123.

85. Smith H.D. Jr. Methods for thermal well logging. US Patent No 3,807,227,1974.

86. Smith, H.D. Jr. Methods for thermal well logging. US Patent No 3,892,128,1975.

87. U. Theune and D.R. Schmitt Feasibility Study of Time-Lapse Seismic monitoring for Heavy Oil Reservoir Development The Rock-Physical basis. CSPG/CSEG Joint Convention, 2003, p. 1148-1150.

88. U.S. Patent № 5159569. Formation evaluation from thermal properties. H. Xu and R. Desbrandes, 1992.

89. Wang, Z. & Nur, A. Wave velocities in hydrocarbon saturated rocks: Experimental results, Geophysics, 1990, 55, p. 723-733.

90. Wiener, Abh. Leipz. Akad. 1912, 32, p. 509.

91. Wiener, Phys. Z. 1904, 5, p. 332.

92. Wong, T.F. and Brace, W.F. Thermal expansion of rock: some measurements at high pressure. Tectonophysics, 1979, 57, p. 95-117.

Информация о работе

Новиков, Сергей Васильевич
кандидата технических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.10

Диссертация

Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы