Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Порядок проведення роботи. 1.Встановити хрестовину з отворами в горизонтальне положення.






1.Встановити хрестовину з отворами в горизонтальне положення.

2.Вставити мірні важелі каверноміра в хрестовину.

3.Під’єднати каверномір до панелі вимірювання.

4.Включити панель вимірювання.

5.Через кожних 10 см (від 18 см до 78 см) знімають значення DU з вимірювального пристрою при силі струму 2, 4 та 6 мА. Результати вимірювань заносять в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 – Результати проведення лабораторної роботи

Сила струму I, мА Значення DU при відповідних діаметрах, мВ
18 см 28 см 38 см 48 см 58 см 68 см 78 см
               
               
               

6.Будують графіки градуювання каверноміра DU = f(dс).

7.За формулою (3.2) розраховують сталу каверноміра при I =2, 4 та 6 мА і зіставляють.

 

3.5 Контрольні питання

1.Призначення каверномірів.

2.Технічна характеристика каверномірів.

3.Принцип роботи каверномірів.

4.Градуювання каверноміра.

5.Методика визначення сталої каверноміра.

6.Задачі, які вирішуються за допомогою електричного термометра.

 

3.6 Література

1. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М., Недра, 1977. 432 с.

2. Дахнов В.Н. Промысловая геофизика. М., Недра., Гостоптехиздат, 1986, - 692 с.

3. Померанц Л.И., Чукин В.Т. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований скважин. М.: Недра, 1978.


Лабораторна робота №4

Вивчення будови, принципу роботи

та градуювання термометра

4.1 Мета роботи

Вивчити фізичні основи даного методу, будову та принцип роботи апаратури, а також провести градуювання термометра.

 

4.2 Теорія

Інтенсивність і поширення теплових полів залежить від термічних властивостей, геометричних форм і розмірів досліджуваних середовищ.

Термічні властивості гірських порід характеризуються коефіцієнтом теплопровідності або питомим тепловим опором, тепловою анізотропією, питомою теплоємністю і коефіцієнтом температуропроводності.

Коефіцієнт теплопровідності l визначається з відомого рівняння Фур’є:

 

, (4.1)

 

яке описує передачу тепла dQ за час dt через елемент середовища з поперечним перерізом ds, довжиною dl при перепаді температур dt. У рівнянні (4.1) l характеризує властивість середовища передавати теплову енергію її молекул і називається питомою теплопровідністю середовища. У системі СІ має розмірність Вт/м·градус.

Питомий тепловий опір x – величина, яка обернена питомій теплопровідності l, і має розмірність м·градус/Вт. Для різних гірських порід і корисних копалин x варіює в широких межах – від тисячних до десятків м·градус/Вт. Він знижується зі збільшенням щільності, вологості, проникності і вмісту льоду в породі, підвищується при заміщенні в поровому просторі води нафтою, газом або повітрям і залежить від шаруватості порід (теплова анізотропія).

Теплова анізотропія порід характеризується безрозмірним коефіцієнтом

 

, (4.2)

 

де x n і x t – питомі теплові опори породи по нормалі та по дотичній до напластування. Так як в шаруватих породах x n> x t, то l t> 1 (1, 015-1, 32).

Питома теплоємність С р визначається з рівняння

 

, (4.3)

 

яке описує зміну температури dt тіла, що має об’єм dV і густину d, при наданні тілу тепла dQ. Коефіцієнт С р у рівнянні (4.3) характеризує властивість середовища змінювати свою температуру. В системі одиниць СІ С р має розмірність Дж/кг·градус. Для більшої частини гірських порід і корисних копалин С р варіює у відносно невеликих межах – від 580 до 2090 Дж/кг·градус, зростаючи зі збільшенням вологості.

Коефіцієнт температуропроводності а входить множником у диференціальне рівняння теплопровідності і має розмірність м2/с. Величина а визначається співвідношенням а=l/Срd. Це комплексний параметр, що характеризує тепло-інерційні властивості гірських порід. Він виражає зміну температури одиниці об’єму середовища за одиницю часу. Гірські породи розрізняються за температуропроводністю більш ніж у 100 разів.

У розподілі природного теплового поля істотне значення має тепловий опір, а при вивченні нестаціонарних теплових процесів, при аналізі штучних теплових полів у свердловинах – теплоємність і температуропроводність гірських порід. Диференціація гірських порід і корисних копалин за термічними властивостями лежить в основі застосування термічних методів для вивчення геологічних розрізів свердловин, а теплова анізотропія гірських порід забезпечує можливість рішення тектонічних задач.

Аналіз теплових полів зводиться до рішення диференціального рівняння теплопровідності, що у випадку однорідного ізотропного середовища в системі прямокутних координат має вид:

 

, (4.4)

 

де ¶ t/t – зміна температури t з часом t в точці з координатами x, y, z; Ñ 2 t – лапласіан від функції t, що має в прямокутній системі координат наступне вираження:

 

. (4.5)

 

Інтегрування рівняння в умовах нестаціонарних теплових процесів, коли ¶ t/t =0, є складною задачу, яку можна розв’язати лише для найбільш простих окремих випадків поширення тепла.

При сталому процесі теплообміну, коли ¶ t/t =0, рівняння (4.4) перетвориться в рівняння Лапласа

 

. (4.6)

 

Області застосування методу природного теплового поля Землі та геологічні задачі, які розв’язуються за результатами даного методу.

Розподіл природного теплового поля в товщі земної кори залежить головним чином від літологічних, тектонічних та гідрогеологічних факторів, на вивченні яких базується розв’язок наступних задач:

1. Літолого-тектонічні та гідрогеологічні задачі регіональної геології. Ці задачі розв’язуються шляхом визначення основних геотермічних параметрів, до яких відносяться геотермічний градієнт, геотермічна ступінь та густини теплового потоку.

За допомогою зазначених параметрів проводять:

1) визначення природної температури порід на заданій глибині;

2) кореляцію розрізів свердловин при регіональних дослідженнях;

3) прогнозування тектонічної будови території, яка не вивчена за допомогою буріння;

4) вивчення гідрогеологічної і мерзлотної характеристики досліджуваних районів. Для розв’язку цих задач звичайно використовують термограми природного теплового поля.

2. Детальне дослідження розрізів свердловин. При розв’язанні цієї задачі використовуються також матеріали інших геофізичних методів. Для цієї мети визначають теплові характеристики порід (теплопровідність або тепловий опір і температуропроводність) за даними термічних досліджень свердловин зі сталим чи несталим тепловим режимом.

Теплові характеристики в комплексі з іншими петрофізичними параметрами порід дозволяють вирішувати наступні задачі:

1) літологічного розчленовування розрізів свердловин;

2) виявлення колекторів;

3) пошуків корисних копалин.

Найбільше доцільно залучати дані термометрії для вивчення глинистих покришок, пошуків колекторів у карбонатних відкладах, визначення газоносності карбонатних і тонкошаруватих піщано-глинистих комплексів. Для цього необхідні діаграми детальної термометрії.

 

4.3 Апаратура, обладнання та матеріали

Електричний термометр опору є основним приладом для виміру температур у свердловинах. Його дія заснована на зміні опору металевого провідника зі зміною температури:

 

, (4.7)

 

де R t0 і R t – опір провідника при деякій початковій температурі t 0 і вимірюваній температурі t; a – температурний коефіцієнт (його величина для міді складає 0, 004°С-1).

За величиною R t можна визначити температуру середовища в свердловині.

Переважно в свердловинних електричних термометрах опорів використовується мостова схема виміру для трьохжильного й одножильного кабелів. У схемі для трьохжильного кабелю всі чотири плеча мостової схеми розташовані в свердловинному приладі, а в схемі для одножильного кабелю одне чуттєве плече моста змонтоване в свердловинному приладі, а три плеча розташовані на поверхні.

У мостовій схемі термометра з трьохжильним кабелем (Рис. 4.1, а) плечі R2 і R4 є інертними з дуже малим температурним коефіцієнтом, а плечі R1 і R3 – чутливими зі значним температурним коефіцієнтом. Інертні плечі виготовляються з манганіну або константану (a =(1-3)∙ 10-5°С-1), чутливі плечі – з міді. Живлення моста здійснюється постійним струмом з поверхні, зворотним проводом служить земля. В іншій діагоналі моста між точками М і N вимірюється різниця потенціалів D U, яка пропорційна зміні температури середовища в свердловині.

Рисунок 4.1 – Схеми виміру температур у свердловині електричними термометрами на трьохжильному (а) і одножильному (б) кабелях та електричним термометром типу ТЕГ (в)

Опори інертних плечей практично при будь-якій температурі не змінюють своєї величини та рівні один одному, тобто R2 = R4. При деякій температурі t 0 спостерігається рівновага моста, тобто дотримується умова R1R3 = R2R4. При цій температурі різниця потенціалів між точками М і N дорівнює нулю. Температура, що вимірюється, рівна:

 

, (4.8)

 

де C = 2/R 0 a – стала термометра.

Визначення сталої термометра С і температури t 0 рівноваги моста проводиться шляхом градуювання електричного термометра за допомогою точного ртутного термометра.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.