СОДЕРЖАНИЕ
2
Введение................................................................3
1. Современный подход к решению геотермических задач и задач термоупругости.......................................................9
2. Исследование температурного поля и напряженно-деформированного состояния упругого полупространства, находящегося под воздействием теплового точечного источника.......................................13
3. Исследование влияния термовибрационных воздействий на упругую среду...............................................................43
3.1. Связанная задача термоупругости................................44
3.2. Несвязанная задача термоупругости..............................53
3.3. Асимптотические представления для поля перемещений и приращения температуры в дальней зоне.......................................59
3.4. Математическая модель тепловых воздействий на двух- и трехслойную геологическую Среду.............'........................70
4. Численное моделирование термовибрационных воздействий на нефтяные залежи..............................................................80
Заключение.............................................................89
Список литературы......................................................93
ВВЕДЕНИЕ
3
В последнее время проблемы определения температурных полей и температурных напряжений в твердых телах приобрели большое значение и привлекают внимание специалистов различных областей.
Наиболее многочисленны и разнообразны задачи, возникающие в технических приложениях. К ним относятся вопросы расчета конструктивных элементов зданий, машин, нагревательных устройств и других технических средств на температурные воздействия. Общеизвестны приложения термики в технологических процессах, сопровождаемых нагревом или использующих нагрев. К их числу принадлежат сварка, твердение бетона, связанное с выделением тепла, закалка и другие.
Не менее важно определение геотермических полей в науках о Земле. Формирование теплового поля приповерхностных слоев Земли обусловлено влиянием двух различных по происхождению источников тепла - мощной, изменяющейся во времени солнечной радиации и гораздо менее интенсивного, относительно стабильного глубинного источника. Тепловое влияние залежи полезных ископаемых на температуру приповерхностных пластов и поверхности Земли является физической основой метода наземных и дистанционных их поисков и разведки.
В последние годы широкое распространение получили термические методы воздействия на пласт, позволяющие достичь более высокой выработки нефтяных залежей по сравнению с другими физико-химическими методами вторичного воздействия на них. Относительно большая доля известных запасов нефти во всем мире характеризуется высокой вязкостью нефти, что является одним из основных факторов, определяющих ее малую подвижность в пористой среде и неудовлетворительную эффективность извлечения /53/. Как
температуры и поле перемещений, которые дают представление об их изменении в зависимости от расположения источников колебаний и частоты колебаний теплового источника.
В четвертом разделе проводится численное моделирование термовибрационных воздействий на нефтяные залежи. С использованием полученных аналитических результатов на примере конкретных продуктивных пластов Каражанбасского и Кенкиякского месторождений исследовано изменение вязкости нефти в зависимости от изменения температурного поля для случаев теплового, механического и термовибрационного воздействий.
Достоверность результатов обеспечивается строгостью математических методов, соответствием полученных решений современным физическим представлениям и сравнением их с известными теоретическими результатами там, где это возможно.
На защиту выносятся:
1. Математическая модель термовибрационных воздействий на напряженно-деформированное состояние и температурное иоле геологической среды.
2. Полуаналитическое решение задачи для определения напряженно-деформированного состояния и приращения температуры геологической среды при термовибрационных воздействиях.
3. Результаты исследования зависимости приращения температуры от местоположения теплового источника при тепловых воздействиях на одно-, двух- и трехслойную среду.
4. Расчеты параметров тепловых и термовибрационных воздействий на продуктивные пласты с использованием посгроенной математической модели на примере нефтяных залежей Каражанбас и Кенкияк.
Работа выполнена при поддержке гранта ИЕС-004 Американского фонда гражданских исследований и развития для независимых государств бывшего Советского Союза.
9
I. СОВРЕМЕННЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ГЕОТЕРМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ И ЗАДАЧ ТЕРМОУПРУГОСТИ
Повышение эффективности поисковых и разведочных работ на полезные ископаемые тесно связано с применением новых методов, основанных на получении полезной информации из недр путем исследования различных геофизических полей в приповерхностных слоях и на поверхности Земли. В этом направлении весьма перспективно изучение структуры геотермического поля /36/. Развитие геотермических поисков полезных ископаемых началось более полувека назад. В работах Г.В.Богомолова, Л.А.Цыбули, П.П.Атрощен-ко /9/, Ш.Ф.Мехтиева, А.Х.Мирзаджанзаде, С.А.Алиева /40/, Э.Б.Чекалюка, И.М.Федорцева, В.Г.Осадчего /60/ и др. на основании фактических данных, собранных во многих районах Земли, показана приуроченность повышенных значений температур, геотермических градиентов и тепловых потоков к породам, перекрывающим нефтяные и газовые месторождения. Т.Ю.Бочаров, Ф.М.Гусейнов и Ю.А.Сулейманов /11/, В.Н.Матвиенко /39/ подтвердили существование температурной аномалии над сводом структуры.
Существенную роль теплопереноса при восходящем движении флюидов в формировании геотермического поля нефтегазовых месторождений отмечает А.Д.Аникиев /3/. Термодинамика аномальных нефтей в пластах рассмотрена в работе /58/.
В монографии В.Г.Осадчего, А.И.Лурье и В.Ф.Ерофеева /44/ детально освещается вопрос об исследовании геотемпературного поля в целях поисков нефтегазовых залежей.
В природных условиях процессы переноса тепла и вещества в недрах сопровождаются массобменом в системе раствор-порода и имеют взаимосвязанный характер. Физико-математические модели, отражающие
- Київ+380960830922