Тепловые свойства горных пород и насыщающих их флюидов
Исследованиями установлено, что слоистые породы имеют разные коэффициенты теплопроводности по напластованию и перпендикулярно к нему. Коэффициент вдоль напластования на 30−35% выше, чем перпендикулярно к нему. Для проведения методов повышения нефтеотдачи (закачки влажного пара и внутрипластового горения) следует знать влияние температуры насыщения на теплофизические характеристики воды и водяного… Читать ещё >
Тепловые свойства горных пород и насыщающих их флюидов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Тепловые свойства горных пород и насыщающих их жидкосте необходимо знать при проектировании различных методов тепловог воздействия на призабойную зону скважин и пласт в целом. Тепловы свойства горных пород и жидкостей зависят от многих факторов температуры, давления, пористости, водонасыщенности: минералогического состава породы и насыщающих жидкостей.
В таблице 1.1 приводятся некоторые обобщенные результаты исследований теплофизических свойств карбонатных и терригенных пород по результатам лабораторных исследований.
Таблица 1. Средние значения теплофизических свойств горных пород
Горные породы. | Средняя плотность,. | Коэффициент температуропроводности, 107 | Коэффициент теплопроводности,. | Удельная теплоемкость,. |
Карбонатные породы. | ||||
Доломиты Известняк Известняк глинистый. |
|
|
|
|
Терригенные породы. | ||||
Аргиллиты Алевролиты глинистые Песчаники: нефтенасыщенные водонасыщенные. |
|
|
|
|
Эти результаты указывают на существенное отличие пород по теплофизическим свойствам, поэтому знание литолого-петрофизических особенностей пород, слагающих нефтепродуктивный пласт, определяет правильность выбора теплофизических коэффициентов. Кроме того, следует помнить, что результаты исследований теплофизических свойств пород, приводимые в таблице 1.1, выполнены при комнатной температуре (20 °С). Для их пересчета на пластовые температуры можно пользоваться формулой:
(1.12).
где — коэффициент теплопроводности при температуре; К — поправочный коэффициент, К = (1−5)10-3; То— температура, при которой проведены лабораторные эксперименты; Т — пластовая температура.
Исследованиями установлено, что слоистые породы имеют разные коэффициенты теплопроводности по напластованию и перпендикулярно к нему. Коэффициент вдоль напластования на 30−35% выше, чем перпендикулярно к нему.
Изменение теплофизических свойств горных пород от давления несущественное.
Так, например, при увеличении давления на 100 МПа теплопроводность известняка изменяется только на 0,1%, поэтому при выборе теплофизических параметров для расчетов предварительно подлежат изучению литолого-петрографические характеристики пород с учетом их физического состояния по давлению, температуре, нефтегазоводонасыщенности и др.
Удельная теплоемкость горных пород возрастает с уменьшением их плотности, она зависит от минералогического состава и не зависит от строения, структуры и дисперсного состояния минералов. Установлено, что с увеличением влажности и температуры теплоемкость пород возрастает.
Теплопроводность и температуропроводность горных пород по сравнению с металлами очень низка. Поэтому для прогрева на 60−70 К пород призабойных зон скважин даже на небольшую глубину (2−3 м) необходимо выдерживать нагревательные приборы в течение нескольких суток. Теплопроводность горных пород, заполненных нефтью и водой, значительно повышается за счет конвективного переноса тепла жидкой средой. По этой причине для усиления прогрева пород пласта и увеличения глубины прогрева забой скважины одновременно подвергается ультразвуковой обработке, в результате чего ускоряется процесс передачи тепла за счет конвекции, возникающей вследствие упругих колебаний среды. Температуропроводность горных пород повышается с уменьшением пористости и с увеличением влажности. В нефтенасыщенных породах она более низка, чем в водонасыщенных, так как теплопроводность нефти меньше, чем воды.
Теплопроводность пород практически не зависит от минерализации пластовых вод.
Кроме характеристик породы температурные условия в стволе и пласте предопределяются также теплофизическими свойствами нефти, воды и газа. В таблице 1.2 приведены средние значения теплофизических свойств нефти и воды при стандартных условиях (20 °С и 0,1 МПа).
Таблица 1.2 Средние значения теплофизических свойств нефти и воды
Показатели. | Нефть. | Вода. |
Теплопроводности,. | 0,139. | 0,582. |
Удельная теплоемкость,. | 2,1. | 4,15. |
Температуропроводность,. | 0,069−0,086. | 0,14. |
Для проведения методов повышения нефтеотдачи (закачки влажного пара и внутрипластового горения) следует знать влияние температуры насыщения на теплофизические характеристики воды и водяного пара.