Тепловые свойства горных пород.
Тепловые свойства горных пород характеризуются удельной теплоёмкостью, коэффициентом температуропроводности и коэффициентом теплопроводности.
Удельная (массовая) теплоёмкость характеризуется количеством теплоты, необходимым для нагрева единицы массы породы на 1°С:
.
Этот параметр необходимо учитывать при тепловом воздействии на пласт.
Коэффициент теплопроводности (удельного теплового сопротивления) l характеризует количество теплоты dQ, переносимой в породе через единицу площади S в единицу времени t при градиенте температуры dT/dx:
.
Коэффициент температуропроводности (α) характеризует скорость прогрева пород (или скорость распространения изотермических границ).
Коэффициенты линейного (aL) и объёмного (aV) расширения характеризуют изменение размеров породы при нагревании:
.
Взаимосвязь тепловых свойств горных пород выражается соотношением (2.4):
.
Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Удельная теплоёмкость увеличивается при уменьшении плотности породы и растёт с увеличение температуры и влажности в пределах 0,4-2 кДж/(кг×К).
Теплопроводность и температуропроводность пород очень низки по сравнению с металлами. Поэтому для прогрева призабойных зон требуется очень большая мощность нагревателей. Вдоль напластования теплопроводность выше, чем поперёк напластования на 10-50%.
|
|
|
Коэффициенты линейного и объёмного расширения изменяются в зависимости от плотности породы аналогично теплоёмкости. Наибольшим значением коэффициентов расширения обладает кварцевый песок и другие крупнозернистые породы.
Коэффициент линейного расширения пород уменьшается с ростом плотности минералов.
Движение жидкости в трещиноватых и трещиновато-пористых пластах.
Промысловые данные, а также данные исследования кернов и шлифов свидетельствуют о том, что трещиноватые породы имеют сложную систему строения, а движение в них жидкости и газа отличается некоторыми особенностями по сравнению с движением в пористой среде. В трещиноватой породе имеются микро-и макротрещины, мелкие и крупные каверны, полости; сама порода —матрица (пространство между трещинами) может быть абсолютно непроницаемой или представлять собой обычную пористую среду. Раскрытия макротрещин имеют порядок 1мм, а в отдельных случаях и больше, микротрещин – 1-100мкм. Исходя из того, что сопротивление движению жидкости в трещиноватых породах достаточно велико, исследователи считают, что макротрещины не имеют значительной протяженности и в большинстве случаев соединяются между собой микротрещинами (которые и создают большие сопротивления).
|
|
|
Для понимания особенностей фильтрации жидкости и газа в трещиноватых породах рассматривают две модели пород - чисто трещиноватые и трещиновато-пористые (рис.78). В чисто трещиноватыхпородах (см. рис. 78,а) блоки породы, расположенные между трещинами, практически непроницаемы, движение жидкости и газа происходит только по трещинам (на рисунке показано стрелками), т. е. трещины являются и коллектором, и проводником жидкости к скважинам. К таким породам относятся сланцы, кристаллические породы, доломиты, мергели и некоторые известняки. Рассматривая трещиноватую породу с жидкостью как сплошную среду, нужно за элемент породы принимать
Рис. 78. Схемы чисто трещиноватой (а) и трещиновато-пористой (б) сред: 1,3 – трещины; 2-пористые блоки
объем, содержащий большое количество блоков, и усреднение фильтрационных характеристик проводить в пределах этого элемента, т. е. масштаб должен быть гораздо большим, чем в пористой среде. Если представить себе блок в виде куба со стороной а= 0,1м, то в качестве элементарного объема надо взять куб со стороной порядка 1м.
Трещиновато-пористаясреда представляет собой совокупность пористых блоков, отделенных один от другого развитой системой трещин (см. рис.78,б). Жидкость или газ насыщают и проницаемые блоки, и трещины. При этом поперечные размеры трещин значительно превосходят характерные размеры пор, так что проницаемость системы трещинk1значительно больше, чем проницаемость системы пор в блокахk2.В то же время трещины занимают гораздо меньший объем, чем поры, так что коэффициент трещиноватостиm1-отношение объема, занятого трещинами, к общему объему породы, существенно меньше пористости отдельных блоковm2.
|
|
|
Трещиновато-пористые коллекторы - это в основном известняки, иногда песчаники, алевролиты, доломиты.
Рис. 79. Модель трещиноватой среды с упорядоченной системой трещин
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 517; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!