Метод изучения местных тепловых полей

Местные или локальные тепловые поля, наблюдаемые в сква­жине, обычно приурочены к газоносным и нефтеносным пластам, пластам-коллекторам, в которых происходит циркуляция воды, сульфидным рудам, ископаемым углям, галогенным осадкам.

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 эффекта дросселирования газа и нефти в продуктивном пласте. В результате дроссельного эффекта в скважине наблюдается аномалия температур, максимальное значение которой

где — эффективный коэффициент Джоуля Томпсона; —перепад давлений в скважине и пласте.

Коэффициент принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается, и отрицательным, если происходит его нагревание. Числовое значение коэффициента зависит от состава газа, по-ступающего в скважину, и его температуры. Для природных горючих газов при температурах 20—200 °С и давлениях 5—30 МПа е из­меняется в пределах 0,05— 0,45. Значения снижаются с ростом давления, темпера­туры и молекулярного веса газа. В процессе бурения давление столба промывочной жидкости превышает пласто­вое давление, вскрываемый газоносный пласт отмечается снижением температуры. В эксплуатационных скважинах газоносный пласт от­мечается отрицательной аномалией независимо от соотно­шений давлений в скважине и пласте. Значения связаны не с количеством поступающего из пласта газа, а с перепадом давления в продуктивном пласте. Поэтому небольшие поступления газа могут вызывать значительные температурные аномалии охлажде-ния, в то время как против высокодебитных и хорошо проницаемых газовых пластов с малым перепадом давления возможны малые значения

Для нефти и воды коэффициенты г отрицательны: _н ~ — (0,1 — 0,15), _в ~ (— 0,05). В связи с этим против мест поступления в скважину нефти и воды возможны небольшие положительные аномалии. Рудные тела и ископаемые угли на контакте с природ­ными водами подвергаются окислению. Окислительные процессы сопровождаются выделением тепла, что приводит к возникновению против таких пород положительных аномалий.

Галогенные породы в момент их вскрытия отмечаются отрица­тельными температурными аномалиями. Снижение температуры вызывается поглощением тепла при растворении соли. По мере насыщения глинистого раствора солью его способность к растворе­нию снижается, происходит потеря тепла и температурные анома­лии против галогенных пород со временем исчезают. Пласты-коллекторы с циркулирующими в них водами находят отражение на термограммах в зависимости от температуры циркулирующей воды.

Возможности температурных изменений для выявления локаль­ных аномалий в скважине значительно расширились с разработкой высокочувствительных термометров на полупроводниках — аномалий-термометров. Такие термометры рассчитаны для изучения тепловых полей низкой интенсивности и способны регистрировать температуру в детальном масштабе до 0,02 °С/см. В скважинах с установившимся тепловым режимом участки разреза с понижен­ными и повышенными значениями температуры отмечаются на аномалий-термограмме соответственно пониженными или повышен­ными аномалиями на фоне диаграммы геотермического градиента.