УДК 548.562
Фадеева И.И., Дучков А.А.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГИДРАТОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД
Аннотация
Скопления природных газогидратов в мерзлых толщах могут оказать значительное влияние на процессы дегазации и деградации криолитозоны в условиях потепления климата. Важнейшую роль в описании этих процессов играет построение реалистичных теплофизических моделей разложения мерзлых гидратосодержащих пород. В настоящей работе описана теория и эксперимент по определению с помощью геотермического зонда теплофизических свойств пород, т.е. их теплопроводности и температуропроводности. Предложен и апробирован на данных лабораторных экспериментов метод оценки теплофизических свойств гидратсодержащих пород до и после диссоциации в них газовых гидратов, а также количественной оценки изначального содержания в них газовых гидратов. Во-первых, предлагаемый метод может быть использован для определения теплофизических свойств и гидратосодержания в осадочных породах криолитозоны и донных отложений акваторий. Во-вторых, проведение лабораторных исследований для искусственных гидратосодержащих образцов позволяет получить новые данные о теплофизических свойствах гидратосодержащих пород с лучшим контролем количества и текстуры гидрата в них. Все эти данные далее могут быть использованы для построения реалистичных моделей деградации гидратосодержащих мерзлых толщ.
Ключевые слова: газовые гидраты, теплопроводность, температуропроводность, объемная теплоемкость.
Fadeeva I.I., Duchkov A.A.
THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDIES OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF HYDRATE-CONTAINING ROCKS
Abstract
Accumulations of natural gas hydrates in frozen strata can have a significant impact on the processes of degassing and degradation of the cryolithozone in a warming climate. The most important role in describing these processes is played by the construction of realistic thermophysical models for the frozen hydrate-containing rocks decomposition. In the present work, the theory and experiment of defining thermophysical properties of rocks, i.e. their thermal conductivity and thermal diffusivity, by using a geothermal probe are described. A method for assessing the thermophysical properties of hydrate-containing rocks before and after the dissociation of gas hydrates in them, as well as a quantitative assessment of the initial content of gas hydrates in them, is proposed and tested on the data of laboratory experiments. First, the proposed method can be used to determine the thermophysical properties and hydrate content in the sedimentary rocks of the cryolithozone and bottom sediments of water areas. Secondly, carrying out laboratory tests for artificial hydrate-containing samples makes it possible to obtain new data on the thermophysical properties of hydrate-containing rocks with better control of the amount and texture of hydrate in them. All these data can then be used to construct realistic models of hydrate-containing frozen strata degradation.
Keywords: gas hydrates, thermal conductivity, thermal diffusivity, specific heat per unit volume.
DOI 10.29222/ipng.2078-5712.2018-23.art69
Полный текст статьи в формате PDF