Температура и давление в горных породах и скважинах
2.3.температура и давление в горных породах и скважинах
Повышение температуры горных пород с глубиной характеризуется геотермическим градиентом (величиной приращения температуры на 100 м глубины, начиная от пояса постоянной температуры)
,
где Г – температура горных пород на глубине Н, м (в 0С); Тср – средняя температура на уровне пояса постоянной годовой температуры в данном районе, 0С; h - глубина пояса постоянной годовой температуры, м (на нефтегазовых месторождениях h=25÷30м).
Геотермический градиент для различных районов меняется в пределах 1¸100С/100м. В породах осадочной толщи наблюдается более быстрое повышение температуры с глубиной, чем в изверженных и метаморфических породах. В среднем для осадочного чехла геотермический градиент принимается равным 30С/100м. Средние геотермические градиенты для освоенных глубин нефтяных и газовых месторождений приведены в табл. 3.1.
Пластовую температуру на глубине Н можно рассчитать по уравнению регрессии:
,
где 
- пластовая температура (в 0С) на глубине 
, Г ‑ геотермический градиент в 0С /м (см. табл. 3.1).
Таблица 3.1
Значение пластовых температур и геотермических градиентов в газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождениях
Рекомендуемые материалы
| Район | Н, м | Т, 0С | Г, 0С/100м |
|
| Западная Сибирь Тюменская область Красноярский край Томская и Новосибирская области Восточная Сибирь Якутия Иркутская область Дальний Восток Сахалинская обл. Камчатская обл. | 400¸3070 820¸2560 1550¸4520 660¸4080 600¸2700 120¸2420 200¸3290 | 13¸100 12¸60 49¸143 3¸95 12¸33 3¸81 20¸125 | 3,1 3,0 3,6 2,3 0,9 3,1 2,8 | 61+0,031(Н-2000) 43+0,030(Н-2000) 68+0,036(Н-2000) 42+0,023(Н-2000) 27+0,009(Н-2000) 61+0,031(Н-2000) 76+0,028(Н-2000) |
Наряду с температурой на свойства горных пород существенное влияние оказывает давление. Горное давление обусловлено весом вышележащих пород, интенсивностью и продолжительностью тектонических процессов, физико-химическими превращениями пород и т.п. При известной мощности h и r плотности каждого слоя пород вертикальная компонента горного давления (в Па) определяется следующим уравнением:
,
Обратите внимание на лекцию "Термины и понятия".
где g – ускорение свободного падения; n - число слоев. Это уравнение выражает геостатическое давление.
Значение бокового горного давления определяется величиной вертикальной компоненты давления, коэффициентом Пуассона пород и геологическими свойствами пород. Коэффициент пропорциональности между вертикальной и горизонтальной (боковой) составляющими горного давления изменяется в зависимости от типа пород от 0,33 (для песчаников) до 0,70 (для прочных пород типа алевролитов).
Пластовое давление - внутреннее давление жидкости и газа, заполняющих поровое пространство породы, которое проявляется при вскрытии нефтеносных, газоносных и водоносных пластов. Образование пластового давления является результатом геологического развития региона. Оно определяется комплексом природных факторов: геостатическим, геотектоническим и гидростатическим давлениями, степенью сообщаемости между пластами, химическим взаимодействием жидкости и породы, вторичными явлениями цементации пористых проницаемых пластов и т.п. Значения пластового аномально высокого давления могут существенно различаться в разных регионах. Для большей части месторождений пластовое давление обычно равно гидростатическому.
Гидростатическое давление (в Па) – давление столба жидкости на некоторой глубине:
рг = gpжН,
где pж - плотность столба жидкости, кг/м3; Н – высота столба жидкости, м.
