Экзаменационный билет №34

1. Основные законы теплопроводности и тепловые свойства горных пород

, Согласно теории, распространение теплового поля в среде описывается дифференциальным уравнением теплопроводности (уравнение Фурье), которое для однородной изотропной среды имеет вид:

Величина, обратная λ, называется удельным тепловым сопротивлением

Интегрирование этого уравнения в условиях неустановившихся тепловых процессов, когда ∂t/∂τ≠0, представляет собой сложную задачу, решаемую лишь для наиболее простых случаев.

При установившемся процессе теплообмена ∂t/∂τ= 0 это уравнение обращается в уравнение Лапласа: V²t=0, т.е. распределение теплового поля описывается тем же законом, что и стационарное электрическое поле или гравитационное поле в пространстве, где нет дополнительных масс.

2. Объясните понятие естественной радиоактивности пород и расположите следующие названия горных пород в порядке воз­растания их радиоактивности: чистые каменные соли, глинистые известняки, кварцевые пески средней глинистости, чистые известняки, глинистые и полевошпатовые песчаники, глины. Объясните.

Гамма-каротаж

Физические основы метода Процесс самопроизвольного превращения ядер некоторых изотопов в ядра других элементов называется радиоактивностью.

Гамма-каротаж (ГК) заключается в измерении у-излучения естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ), содержащихся в горных породах, пересеченных скважиной. Интенсивность и энергетический спектр регистрируемого излучения зависит от состава, концентрации и пространственного распределения ЕРЭ, а также от плотности и эффективного атомного номера горных пород.

У магматических пород максимальной активностью отличаются кислые породы (в основном, из-за повышенного содержания калия, в котором содержится около 0,7% радиоактивного изотопа К^ю), минимальной - ультраосновные породы. Среди осадочных пород наиболее активны глины, обладающие высокой адсорбционной способностью, менее активны песчаники и, наконец, наименьшей активностью обладают известняки и доломиты, а также гидрохимические осадки (гипс, ангидрит, каменная соль). Исключение представляют только калийные соли, отличающиеся повышенной активностью, благодаря содержащемуся в та К.

3.Область применения и основы интерпретации данных термометриИзмерение естественных тепловых полей даже в неглубоких скважинах позволяет сделать определенные выводы о глубинном геологическом строении.

Так, например, в силу того, что тепловое сопротивление у каменной соли меньше, чем у терригенных осадочных пород, плотность теплового потока над соляными куполами выше, чем за их пределами, поэтому и температура в скважинах над центром купола увеличивается с глубиной более резко, чем на его периферии

Отсюда следует, что структуры, залегающие на большой глубине, могут быть обнаружены по температурным измерениям в неглубоких скважинах.

Однако широкого применения для поисков геологических структур терометрия не нашла из-за очень сильного влияния на тепловое поле подземного водообмена

. Термометрия скважин позволяет выявить наличие затрубных перетоков пластовых вод и определить их направление, а в необсаженных скважинах - определить местоположение притоков подземных вод.

При установившемся режиме движущиеся в затрубном пространстве снизу вверх более высокотемпературные воды нагревают участок обсадной колонны вдоль своего движения, и на термограмме этот участок выделяется ступенькой, резким уменьшением температуры напротив кровли поглощающего горизонта (рис. 15.13, а); при затрубной циркуляции сверху вниз, наоборот, происходит охлаждение соответствующего участка обсадной колонны и отмечается резкое увеличение температуры на подошве поглощающего горизонт

При определении мест притока подземных вод в скважину сначала жидкость в скважине перемешивают до усреднения ее температуры от устья до забоя и снимают контрольную термограмму 0. Затем часть жидкости из скважины откачивают (или оттартывают), понижая в ней давление и возбуждая приток подземных вод. Поскольку температура притекающей воды заведомо отличается от температуры перемешанного бурового раствора, то место притока отчетливо фиксируется на термограмме 1, снятой после откачки. Откачки повторяют, каждый раз сопровождая их температурными измерениями (кривые 2, 3, 4), пока пластовые воды не дойдут до устья скважины