Геотермальные условия нефтяных и газовых месторождений. Гидрогеотермическая зональность в НГБ. (Лекция 7)

1.

Лекция VII
Геотермальные условия нефтяных и газовых месторождений. Гидрогеотермическая зональность в НГБ
Гидрогеотермия – раздел гидрогеологии, посвященный изучению закономерностей теплопереноса и теплообмена в
водоносных толщах литосферы.
Тепловой режим подземных вод зависит от распределения и интенсивности источников тепловой энергии и условий
теплопереноса.
1

2.

Передача теплоты в пределах земной коры представляет собой
сложный процесс распространения тепловой энергии в твердом
породообразующем скелете и заполняющих поры породы жидкостях и
газах. В литосфере теплоперенос осуществляется главным образом за
счет теплопроводности и конвекции. Следовательно, общий тепловой
поток q (Вт/м2) представляет собой сумму кондуктивной qкд и
конвективной qкв составляющих теплопереноса, т.е.
q = qкд + qкв
Кондуктивная теплопроводность qкд горных пород имеет атомномолекулярный характер, возникает в неравновесных системах при
наличии градиента температур и описывается уравнением Фурье
qкд = -λgradT
где λ – коэффициент теплопроводности среды, в которой
распространяется тепло;
gradT =∆Т/∆Н – приращение температуры ∆Т в интервале глубин ∆Н.
2

3.

Под конвекцией понимается передача теплоты в горных
породах движущимся потоком подземных вод. Водные
растворы являются важнейшим фактором
перераспределения теплоты в недрах. Конвективная
составляющая плотности теплового потока
qкв=Cvt
где С – удельная теплоемкость;
V – скорость фильтрации;
t – температура подземных вод.
Удельной теплоемкостью называется отношение
теплоемкости к массе тела, измеряется она в Дж/ (кг·°С).
3

4.

Геотермический градиент – прирост температуры на
единицу глубины:
r=(t2-tl)/(h2-hl)
где tl, t2- температуры пород, определенные на глубинах
соответственно hl и h2
Обычно геотермический градиент относят к интервалу
глубин 100 м, в этом случае он выражается в 0С/100 м.
Геотермическая ступень – расстояние по вертикали, на
протяжении которого температура изменяется на 1 0С:
G=(h2-hl)/(t2-tl)
Геотермический градиент, отнесенный к интервалу 100 м, и
геотермическая ступень связаны соотношением:
r100 = 100/G
4

5.

Рис. 19 – Графики изменения с глубиной Н геотермических градиентов Г,
замеренных в скважинах (а) и исправленных с учетом поправки (б), в
Западно-Сибирском бассейне (по А.Р. Курчикову, Б.П. Ставицкому)
Породы: 1, - глинистые;
2, - песчаные.
Скважины: 1 - Весенняя, 3;
2 - Нижнетабоганская, 28;
3 - Верхнекамбарская, 293;
4 - Самотлорская, 223;
5 - Среднебалыкская, 67;
6 - Уренгойская, 139;
7 - Западно-Таркосалинская, 94
5

6.

Знание величины геотермического градиента в районе
исследования позволяет прогнозировать температуру на
глубинах, где еще не было проведено замеров. Температура на
заданной глубине tH в однородных по теплофизическим
свойствам породах определяется по формуле
tH – t1 + Гср(Н-Н0)
где t1 – фактическая температура на глубине замера Н0;
Н – заданная глубина экстраполяции;
Гср – среднее значение геотермического градиента
Если в интервале экстраполяции залегают различные по
теплофизическим свойствам породы, состояние из n слоев, то
температуру на заданной глубине С.И.Сергиенко (1984 г.)
предлагает рассчитывать по формуле
i n
tH = t1 + grad Ti(Hi-Hi-1)
i 1
где grad Ti – значение геотермического градиента для каждого из
слоев;
Hi-Hi-1 – толщина n-го слоя.
6

7. Рис. 20 – Схема образования гидрогеотермической аномалии в пласте А

1 – направление движения вод по разлому; 3 – соленосная толща;
пласты: 2 – водоносный 4 –известняка; 5 – глинистый; 6 –алевролитов
7

8.

Рис. 21 – Распределение температур в продуктивных частях разреза Уренгойского
(а) и Медвежьего (б) месторождений (по В.Н.Корценштейну)
8

9.

Рис. 22 – Кривые распределения температур горных пород в
меридиональном геологическом разрезе Западно-Сибирского бассейна (по
А. Р. Курчикову, Б. П. Ставицкому)
Границы: а - поверхности фундамента, б - разновозрастных отложений, в - линии равных температур, 0С.
Месторождения: 1 - Семаковское, 2 - Ямбургское, 3 - Северо-Уренгойское, 4 - Уренгойское,
5 - Губкинское, 6 - Вэнгаяхинское, 7 - Вынгапурское, 8 - Северо-Варьеганское, 9 - Варьеганское,
10 - Еганское, 11 - Черногорское, 12 - Самотлорское, 13 - Вартовско-Соснинское, 14 - Ломовое,
15 - Ключевское, 16 - Лугинецкое, 17 - Останинское, IS - Казанское; разведочные площади:
19 - Олимпийская, 20 - Кенгская, 21 - Пихтовская
9

10. Контрольные вопросы:

1.Какова роль подземных вод в формировании
теплового поля Земли?
2. Какие факторы определяют тепловой режим Земли?
3. Что понимается под нейтральным слоем?
4. Каковы причины формирования геотермической
зональности в НГБ?
5. Какую роль играют геотермические параметры в
нефтегазопромысловой гидрогеологии?
10