Эппельбаум Л.В.^{1, 2}

¹ Кафедра геофизики, Факультет точных наук, Тель-Авивский университет, Рамат-Авив 6997801, Тель-Авив, Израиль: levap@tauex.tau.ac.il

² Азербайджанский Государственный Университет нефти и промышленности, Азербайджан AZ1010, Баку, просп. Азадлыг, 20 

DOI: 10.35714/ggistrat20250100012

Резюме. Теплопроводность геологических формаций является параметром, используемым для оценки земного теплового потока и геотермальных энергетических ресурсов. Этот параметр также имеет важное значение при изучении окружающей среды и поиске месторождений углеводородов и запасов подземных вод. Разработана новая методика определения теплопроводности в скважинах при наличии постоянного теплового потока. Ранее Эппельбаум и Кутасов (2013) проанализировали случай цилиндрического зонда с переменной скоростью теплового потока. Однако, как показывает опыт, в геофизической практике часто наблюдаются ситуации с постоянными (или квазипостоянными) скоростями теплового потока. Это гипотеза упрощает расчеты и позволяет получить более точные результаты. Предположим, что образцы керна или шлама, полученные из отбора образцов, могут определить плотность сухого пласта, пористость и насыщенность порового флюида. В этом случае можно оценить объемную удельную теплоемкость геологических образований. Предполагается, что данные о переходной температуре и времени доступны для цилиндрического зонда с постоянным тепловым потоком, размещенного в стволе скважины. Для решения этой задачи был использован широко известный метод Ньютона. Для определения проводимости пласта использовано полуаналитическое уравнение, описывающее температуру стенки зонда. Также рассчитывается температуропроводность пласта. Представлен модельный пример, который показывает прекрасную сходимость результатов.

Ключевые слова: теплопроводность, температуропроводность, цилиндрический зонд, постоянный тепловой поток

ЛИТЕРАТУРА

Carslaw H.S. and Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids. 2nd ed. Oxford University Press. Oxford, UK, 1959, 310 p.

Dalla Santa G., Galgaro A., Sassi R., Cultrera M., Scotton P., Mueller J.,  Bertermann D., Mendrinos D., Pasquali R., Perego R., Pera S., Di Sipio E., Cassiani G., De Carli M. and Bernardi A. An updated ground thermal properties database for GSHP applications. Geother­mics, Elsevier. Vol. 85, 2020, 101758, https://doi.org/ 10.1016/j.geothermics.2019.101758.

Boike J., Chadburn S., Martin J., Zwieback S., Althuizen I.H.J., Anselm N., Cai L., Coulombe S., Lee H., Lilje­dahl A.K. et al. Standardized monitoring of permafrost thaw: A user-friendly, multiparameter protocol. Arctic Science, Vol. 8, No. 1, 2021, pp. 153-182. https://doi.org/ 10.1139/as-2021-0007.

Earlougher R.C., Jr. Advances in Well Test Analysis. SPE, New York, Dallas, Vol. 5, 1977, 264 p.

Eppelbaum L.V. and Kutasov I.M. Cylindrical probe with a variable heat flow rate: A new method for determination of the formation thermal conductivity. Central European Journal of Geosciences, Vol. 5, No. 4, 2013, pp. 570-575, https://doi.org/10.2478/s13533-012-0155-2.

Eppelbaum L.V., Kutasov I.M. and Pilchin A.N. Applied Geothermics. Lecture Notes in Earth System Sciences. Springer. Heidelberg – N.Y., London, 2014, 751 p.  

Grossman S.I. Calculus. Academic Press. NY, San Francisco, London, 2014, 1337 p.

Kappelmeyer O. and Haenel R. Geothermics with special reference to application. Gebruder Borntraeger. Berlin, 1974, 238 p.

Koven C.D., Riley W.J. and Stern A. Analysis of permafrost thermal dynamics and response to climate change in the CMIP5 earth system models. Jour. of Climate, Vol. 26, Issue 6, 2013, pp. 1877-1900, https://doi.org/ 10.1175/JCLI-D-12-00228.1.

Kutasov I.M. and Eppelbaum L.V. Pressure and temperature well testing. 1st Edition, CRC Press. Boca Raton, 2015, 276 p., https://doi.org/10.1201/b19295.

Kutasov I.M. and Kagan M. Cylindrical probe with a constant temperature – determination of the formation thermal conductivity and contact thermal resistance. Geothermics, Vol. 32, Issue 2, 2003, pp. 187-193, https://doi.org/10.1016/S0375-6505(03)00014-2.

Li H., Zhao L., Han D.-H., Sun M. and Zhang Y. Elastic properties of heavy oil sands: Effects of temperature, pressure, and microstructure. Geophysics, Vol. 81, Issue 4, 2016, pp. D453-D464, https://doi.org/10.1190/ GEO2015-0351.1.

Liu C., Li K., Chen Y., Jia L. and Ma D. Static formation temperature prediction based on bottom hole tempe­rature. Energies, Vol. 9, No. 8, 2016, 646 p., https://doi.org/ 10.3390/en9080646.

Mufti I.R. Geothermal aspects of radioactive waste disposal into the subsurface. Journal of Geophysical Research, Vol. 76, Issue 35, 1971, pp. 8568-8585, https://doi.org/10.1029/JB076i035p08568.

Pasquale V., Gola G., Chiozzi P. and Verdoya M. Thermophysical properties of the Po Basin rocks. Geophysical Journal International, Vol. 186, Issue 1, 2011, pp. 69-81, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X. 2011.05040.x.

Popov Yu., Romushkevich R., Korobkov D., Mayr S., Bayuk, I., Burkhardt H. and Wilhelm H. Thermal properties of rocks of the borehole Yaxcopoil-1 (Impact Crater Chicxulub, Mexico). Geophysical Journal International, Vol. 184, Issue 2, 2011, pp. 729-745, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04839.x.

Tomaškovičová S. and Ingeman-Nielsen T. Coupled thermo-geophysical inversion for permafrost monito­ring. The Cryosphere, Vol. 18, Issue 1, 2024, pp. 321-340, https://doi.org/10.5194/tc-18-321-2024.