Геофизические исследования: статья

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ГИДРАТА CO
И.И. ФАДЕЕВА1,2
А.А. ДУЧКОВ1,2
А.Ю. МАНАКОВ1,3
Д.Е. АЮНОВ2
1 Новосибирский государственный университет
2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука CО РАН
3 Институт неорганической химии им. А.В. Николаева CО РАН.
Журнал: Геофизические исследования
Том: 21
Номер: 2
Год: 2020
Страницы: 61-77
УДК: 550.367
DOI: 10.21455/gr2020.2-5
Полный текст статьи
Ключевые слова: количественная оценка гидратосодержания, лабораторный эксперимент, гидрат СО, теплопроводность, температуропроводность, объемная теплоемкость
Аннотация: Предложен новый подход к оценке гидратосодержания в породе геотермическим методом. Известно, что переход поровой воды в гидрат заметно понижает теплоемкость осадка. Это открывает возможность количественной оценки гидратосодержания по измерению объемной теплоемкости осадка в двух состояниях - с гидратом в порах и без гидрата, когда после полного его разложения в порах остается одна вода. Тепло- и температуропроводность осадков может быть определена с помощью двухигольчатого зонда по предлагаемой авторами методике. Для оценки количества содержащегося в порах гидрата используется объемная теплоемкость, которая рассчитывается как отношение теплопроводности к температуропроводности (λ/ а ). Предлагаемый подход проверен в лабораторных экспериментах на образцах песка с сформированным синтетическим гидратом СО
Список литературы: Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 384 с.

Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. 280 с.

Голубев В.А. Свидетельства присутствия газогидратов в верхнем слое донных осадков озера Байкал: результаты измерений теплопроводности in situ // Докл. Академии наук. 1998. Т. 358, № 3. С.384-388.

Дучков А.Д., Манаков А.Ю., Казанцев С.А., Пермяков М.Е., Огиенко А.Г. Измерение теплопроводности синтетических образцов донных осадков, содержащих гидраты метана // Физика Земли. 2009. № 8. С.42-50.

Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992. 236 с.

Казанцев С.А., Фадеева И.И. Устройство для оперативного измерения температуропроводности слабосцементированных пород // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2015. Т. 2, № 2. С.82-85.

Калинин А.Н., Соколова Л.С., Дучков А.Д., Черепанов В.Я. Исследования теплового компаратора применительно к измерениям теплопроводности горных пород // Геология и геофизика. 1983. № 3. С.116-122.

Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 488 с.

Кутас Р.И., Кравчук О.П., Бевзюк М.И. Диагностика газогидратности придонного слоя осадков Черного моря по результатам измерения их теплопроводности in situ // Геофизический журнал. 2005. Т. 27, № 2. С.238-244.

Лысов В.Г., Рыков Ю.Г. О вычислении фазового равновесия в задачах многокомпонентной фильтрации // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2014. № 94. 20 с.

Никитин Д.С., Хуторской М.Д., Никитин А.С. Бесконтактные измерения теплофизических свойств горных пород на установке ТС14 // Процессы в геосредах. 2016. № 7. С.246-254.

Пермяков М.Е. Эффективная теплопроводность гидратосодержащих образцов по результатам лабораторных измерений при различных Р-Т-условиях: Дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2010. 89 с.

Попов Ю.А., Семенов В.Г., Коростелев В.М., Березин В.В. Определение теплопроводности горных пород с помощью подвижного источника тепла // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1983. № 7. С.86-93.

Суетнова Е.И. Аккумуляция газовых гидратов в порах в процессе уплотнения наращиваемой реологически слоисто-неоднородной среды осадков // Геофизические исследования. 2013. Т. 14, № 1. С.71-78.

Фадеева И.И., Аюнов Д.Е., Дучков А.А. Исследование возможностей развития нестационарного метода определения теплофизических свойств линейным источником // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2019. Т. 2, № 3. С.174-180.

Фадеева И.И., Дучков А.А., Пермяков М.Е. Теплофизический метод количественной оценки гидратосодержания в образцах, имитирующих донные осадки // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 6. С.1251-1261.

Филиппов П.И. Приложение теории теплопроводности к теплофизическим измерениям. Новосибирск: Наука, 1973. 62 с.

Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. М.: Энергия, 1973. 336 с.

Assael M.J., Antoniadis K.D., Wakeham W.A. Historical evolution of the transient hot-wire technique // Int. J. Thermophys. 2010. V. 31, N 6. P.1051-1072.

ASTM D 5334-00, Standard test method for determination of thermal conductivity by thermal needle probe procedure. 2000. 6 p.

Bristow K.L., Kluitenberg G.J., Horton R. Measurement of soil thermal properties with a dual-probe heat-pulse technique January // Soil Science Society of America Journal. 1994. V. 58, N 5. P.1288-1294.

Campbell G.S., Calissendorff C., Williams J.H. Probe for measuring soil specific heat using a heat-pulse method // Soil Science Society of America Journal. 1991. V. 55, N 1. P.291-293.

Circone S., Stern L.A., Kirby S.H., Durham W.B., Chakoumakos B.C., Rawn C.J., Rondinone A.J., Ishii Y. CO2 hydrate: synthesis, composition, structure, dissociation behavior, and a comparison to structure I CH4 hydrate // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107, N 23. P.5529-5539.

de Wilde P., Griffiths R., Goodhew S. Validation of data analysis routines for a thermal probe apparatus using numerical data sets // Build. Simul. Springer-Verlag. 2008. V. 1, N 1. P.36-45.

Kluitenberg G.J., Ham J.M., Bristow K.L. Error analysis of the heat pulse method for measuring soil volumetric heat capacity // Soil Science Society of America Journal. 1993. V. 57, N 6.P.1444-1451.

Lee T.-C., Duchkov A.D., Morozov S.G. Determination of thermal conductivity and formation temperature from cooling history of friction-heated probes // Geophysical Journal International. 2003. V. 152, N 2. P.433-442.

Ochsner T.E., Horton R., Ren T. Simultaneous water content, air-filled Porosity, and bulk density measurements with thermo-time domain reflectometry // Soil Science Society of America Journal. 2001. V. 65, N 6. P.1618-1622.

Popov Yu., Tertychnyi V., Romushkevich R., Korobkov D., Pohi J. Interrelations between thermal conductivity and other physical properties of rocks: experimental data // Pure and Applied Geophysics. 2003. V. 160. P.1137-1161.

Riedel M., Willoughby E.C., Chopra S. Geophysical characterization of gas hydrates. Tulsa: SEG geophysical developments series. 2010. 412 p.

Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate hydrates of natural gases. Boca Raton; London; New-York: CRC Press, 2007. 752 p.

Von Herzen R., Maxwell A.E. The measurement of thermal conductivity of deep sea sediments by a needle probe method // Journal of Geophysical Research. 1959. V. 64, N 10. P.1557-1563.