Теплопроводность сухих и флюидонасыщенных горных пород при высоких температурах и давлениях. Эксперимент и моделирование - Автореферат

Специальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника (технические науки) Работа выполнена в учреждении Российской академии наук «Институт проблем геотермии Дагестанского НЦ РАН» Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Ивлиев Андрей Дмитриевич доктор технических наук, профессор Алишаев Мухтар Гусейнович Защита состоится «8 » июля 2010г. в 15.00 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 002.071.01 при учреждении Российской академии наук «Институт проблем геотермии Дагестанского НЦ РАН» по адресу: 367030, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке учреждения Российской академии наук «Институт проблем геотермии Дагестанского НЦ РАН».Знание зависимости теплопроводности горных пород от давления и температуры позволяет экстраполировать вглубь земной коры, чтобы оценить распределение температуры с глубиной, следовательно, построить модель тепловой эволюции Земли. Разработка геотермальных моделей Земли (тепловых полей Земли) требует глубокого знания зависимости теплопроводности различных слоев земной коры от температуры и давления. Теплопроводность связана с такими очень важными термодинамическими и акустическими свойствами пород, как коэффициент температуропроводности, теплоемкость, плотность, скорость звука, что позволяет использовать данные ЭТ для расчета этих свойств и проверки их корреляционных связей. Породы состоят из различных минералов с различным химическим составом, поэтому теплопроводность пород зависит не только от температуры и давления, но и от минералогического состава, структуры и геометрической конфигурации пор, их ориентации, распределения и упаковки, размеров зерен, формы трещин и их концентраций и т.д. • результаты экспериментальных исследований теплопроводности флюидонасыщенных пористых сред позволяют оценить точность теоретических моделей, описывающих, эффективную теплопроводность сложных многокомпонентных сред в зависимости от температуры, давления, флюидонасыщения и пористости, а также усовершенствовать их (повысить их точность и точность предсказания);Особое внимание уделено обзору моделей, описывающих зависимость ЭТ от температуры, давления и пористости. Третья глава посвящена результатам экспериментальных исследований теплопроводности сухих (алевролит, доломит, песчаник (), песчаник (), песчаник (), известняк, амфиболит, гранулит, пироксен-гранулит, андезит) и флюидонасыщенных (песчаник (), песчаник ()) образцов горных пород. Как видно, теплопроводность горных пород при любых температурах и давлениях может быть предсказана, если известны только предельные значения теплопроводности при высоком давлении или теплопроводности скелета и значения теплопроводности при атмосферном давлении , как функции от температуры. Как видно из рис.9, предсказанные значения ЭТ геометрической средней (рис.9 (а) кривая 6), Sugawara и Yoshizawa (рис.9 (а) кривая 8), Asaad (рис.9 (а) кривая 9), Huang (рис.9 (б) кривая 3) и Chaudhary и Bhandari (рис.9 (б) кривая 4) моделями прекрасно согласуются с нашими измерениями ЭТ породы с пористостью 13%. Значения ЭТ, предсказанные моделями Lichtenecker, Bruggeman, Brown (второго порядка), Sidorov и Litovskii (рис.9 (а) кривые 1,4,3,5 и 2 соответственно) значительно выше, чем экспериментальные значения, полученные нами - на 45-50 %, в то время как модели Hsu и Brown (первого порядка) (рис.9 (а) кривые 10 и 11 соответственно) ниже, чем измеренное значение, примерно на 45 %.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ