Геотермический градиент
Температура на любой глубине может быть подсчитана с помощью геотермического градиента, если известны средняя температура на земной поверхности и геотермический градиент. Подземная температура, как правило, растет с глубиной. Величина его прироста с глубиной называется геотермическим градиентом и выражается как:
GG = 100*(Tf – Tm)/D,
где GG - геотермический градиент (oF/100ft) (oC/m)
Tf - температура пласта (oF) (oC)
Tm - средняя температура на поверхности земли для данной
области (oF) (oC)
D - глубина залегания пласта (ft) (m)
Это уравнение может быть также описано в следующем виде:
Tf = Tm + GG (D/100)
и позволяет оценить температуру пласта. Палетки для нахождения температуры пласта при помощи геотермического градиента показаны ниже:
Данные о средней наземной температуре обычно предоставляет государственные метерологические организации. Во многих странах существуют карты для разных времен года. Естественно, что чрезмерные холода или жара повлияют на изменение температурного градиента на небольших глубинах (выше 300 м).
Теплопроводимость пород (10-3 калорий/см/°C)
| Глина | 2.8-5.6 | Гипс | 3.1 | Вода | 12-14 |
| Песчаник | 3.5-7.7 | Ангидрит | Воздух | 0.06 | |
| Пористый известняк | 4-7 | Соль | 12.75 | Нефть | 0.35 |
| Плотный известняк | 6-8 | Сера | 0.6 | Газ | 0.065 |
| Доломит | 9-13 | Сталь | |||
| Кварц | Цемент | 0.7 |
Геотермический градиент – функция тепловой проводимости подземных пород (см. таб. ниже). Для оценки температуры используется палетка с несколькими градиентами (см. палетку выше), однако редко когда градиенты остаются постоянными. Более эффективно температурные исследования были использованы для идентификации разных литологических пластов благодаря изменениям геотермического градиента (см. рис. ниже). Некоторые геологические структуры, такие как соленые купола или рифы, а также зоны АВПД и разные во времени геологические отложения являются факторами, вызывающими изменения в геотермическом градиенте. В одной из областей США (Скалистые Горы) градиент увеличивается от 1,1 до 1,4 при переходе в Палеозойские отложения из более мощных вышележащих пород.
Ключевые моменты:
1. Пластовые температура и тепловая проводимость важны для петрофизической оценки, т.к. удельное сопротивление зависит от температуры.
2. Геотермический градиент – функция тепловой проводимости подземных пород.
3. Геотермический градиент редко остается постоянным.
4. Экстремальные холода на земной поверхности влияют на температуру на небольшой глубине (меньше 300 м.).
5. Экстремальная жара на поверхности также воздействует на градиент температуры в неглубоких скважинах.
6. Температурные исследования эффективно используются для выявления различных литологических залежей. Это связано с изменением градиента температуры в зависимости от типа залежи:
· Соляные купола или рифы
· Зоны высокого давления
· Разные геологические возраста
7. Тепловая проводимость воды практически не меняется с повышением концентрации солей.
8. Эффект поровых флюидов на общую проводимость относительно мал для пород низкой или незначительной пористости.
9. Тепловая проводимость глинистых частиц обладает тенденцией изменяться обратно пропорционально содержанию воды.
· В зонах высокого давления более высокое поровое давление является причиной более высокой пористости, чем и объясняется больший объем флюида.
· Геотермический градиент обычно больше в массивных глинистых пластах, которые располагаются над коллекторами.
· Геотермические градиенты, как правило, значительно уменьшаются в водоносных пластах.
Глины с высоким давлением и пористостью представляют собой геотермическую аномалию.