3.1. Термометрия. Физические основы. Регистрируемые параметры, единица измерения, технические особенности, область применения, интерпретация данных каротажа.

Термометрия скважин.

Измерение температуры по стволу скважины производят в целях изучения: естественного теплового поля Земли; местных тепловых полей; искусственных тепловых полей.

На континентах температура пород до глубин 10-40 м подвержена периодическим колебаниям, связанным с изучением интенсивности солнечного излучения.

Слои, в которых колебания суточных и годовых температур становятся незначительными, не поддающимися изменению, называются слоями постоянных суточных и годовых температур – нейтральный слой.

Интенсивность нарастания температуры с глубиной характеризуется геометрическим градиентом Г, (ºС100 м)

Г еометрическая ступень G – это расстояние в метрах, при углублении на которое температура горных пород возрастает на 1 К.

Местные или локальные тепловые поля, наблюдаемые в скважине, обычно приурочены к газоносным и нефтеносным пластам, пластам-коллекторам, в которых происходит циркуляция воды. При фильтрации через пористую среду жидкости температура ее за счет трения повышается; при фильтрации газа происходит снижение температуры вследствие адиабатического расширения газа. Это явление носит название эффекта Джоуля Томпсона или эффект дросселирования газа и нефти в продуктивном пласте.

В результате чего в скважине наблюдается аномалия температур, максимальное значение которой

Т_мах = ,

где ε – эффективный коэффициент Джоуля Томпсона;  = _c - _пл – перепад давления в скважине и пласте.

Коэффициент ε положительный, если газ в процессе дросселирования охлаждается, отрицательный если нагревается. Числовое значение коэффициента ε зависит от состава газа, поступающего в скважину, и его температуры.

Метод искусственного теплового поля.

Основным условием проведения термокаротажа по методу искусствен-ного теплового поля является в наличие в скважине неустановившегося тепло-вого режима.

После прекращения циркуляции ПЖ, заполняющей скважину, она воспринимает температуру окружающей среды, т.к. горные породы обладают разной температуропроводимостью, скорость восприятия глинистым ратсвором температуры окружающих пластов для этих пород различна.

Пески – обладают большей температуропроводимостью, чем глины. В зависимости от температуры жидкости в скважине песчаный пласт отмечается повышением (температура жидкости ниже естественной температуры пласта) или понижение температуры (температура жидкости выше температуры пласта). По полученным температурным кривым выделяют пласты с большей или меньшей температуропроводимостью.

Увеличение d_скв в глинистых пластах, обладающих пониженной температуропроводимостью, приводит к искусственному снижению температуропроводимости этих пород и увеличению дифференцируемости температурной кривой против них. После проведения цементирования обсадной колонны на интервале образования цементного кольца в результате экзотермической реакции схватывания цемента происходит подогрев породы и раствора. Оптимальным временем для проведения замера температуры 12-30 ч после закачки цемента.

Применение термометрии скважин.

Решаются следующие задачи: геологические и задачи связанные с выяснением технического состояния скважины. Выбор способа измерения температурной кривой и масштаба ее регистрации определяется характером и детальностью решаемых задач.

Измерение абсолютных значений температуры Т (в ºС) в функции глубины и времени производится для решения следующих задач: определение основных геометрических параметров (геометрического градиента, геометрической ступени, плотности теплового потока), тепловой характеристики пород (теплопроводность, температуропроводность, тепловое сопротивление ), изучение технического состояния цементного камня (высоты подъема цемента за колонной, наличие перетоков флюида в затрубном пространстве и мест поступления в скважину, выявление интервалов поглощения жидкости или ее поступления из пласта в скважину при бурении). Термограммы регистрируются с точностью 0,15 – 0,25 ºС.