Skoltech 的研究人員利用他們在巖石建模方面的獨(dú)特實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和專業(yè)知識來測試通常用于石油、天然氣和地?zé)犷I(lǐng)域的搜索、勘探和開發(fā)以及放射性廢物處理的巖石熱導(dǎo)率理論模型。該研究描述了一種顯著改進(jìn)模型的方法，發(fā)表在地?zé)釋W(xué)雜志上。

巖石由于其不同的成分和結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)特征)而難以研究和建模，這反映了它們數(shù)百萬年的形成條件。與工業(yè)材料相比，它們的特性更難研究，因?yàn)閹r石是異質(zhì)的，并且在自然界中具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)用的巖石樣本短缺，情況變得更加復(fù)雜，因此科學(xué)家不得不使用在很大程度上過度簡化巖石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的近似方法來進(jìn)行理論建模也就不足為奇了。這導(dǎo)致輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量差，石油和天然氣以及地?zé)岚l(fā)電行業(yè)、放射性廢物處理以及其他依賴地下熱狀態(tài)洞察力的專業(yè)人士使用的建模工具的可靠性低。

目前預(yù)測巖石熱導(dǎo)率的方法是基于簡化的理論模型，這些模型不能公正地考慮決定這種巖石特性的各種因素。因此，各種理論模型之間的熱導(dǎo)率評估可能相差數(shù)百%。在他們發(fā)表在Geothermics上的論文中，Skoltech 研究人員和他們的同事認(rèn)為，最流行的熱導(dǎo)率模型相當(dāng)不可靠，尤其是在多孔巖石方面。

“我們測試了最流行的巖石熱導(dǎo)率理論模型的性能，發(fā)現(xiàn)其輸出存在重大錯誤，這使我們描述了一種改進(jìn)熱導(dǎo)率建模的方法，”論文合著者、Skoltech 教授 Yuri Popov 說。“我們的研究依賴于 Skoltech 廣泛的理論專業(yè)知識和大規(guī)模實(shí)驗(yàn)，其中涉及對巖石熱物理特性的無損高精度測量。我們在大量樣品上使用了我們獨(dú)特的內(nèi)部設(shè)備，研究了多達(dá) 1,750 個樣品來自不同地區(qū)的巖石——由于我們的密切合作，我們從 Skoltech 的工業(yè)合作伙伴那里收到了最有價值的天然材料。”

先前多孔巖石熱導(dǎo)率模型的錯誤源于將巖石作為介質(zhì)的極端簡化，因?yàn)樵撃Ｐ秃雎粤藥r石的結(jié)構(gòu)特征，只考慮了其組分的熱導(dǎo)率及其體積分?jǐn)?shù)。在某種程度上，這是因?yàn)楂@得關(guān)于沉積巖熱導(dǎo)率的可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以測試模型仍然是一個棘手的問題，直到最近。在大多數(shù)情況下，通過常規(guī)技術(shù)獲得并在現(xiàn)有參考書和數(shù)據(jù)庫中引用的有關(guān)巖石熱導(dǎo)率的早期數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行徹底的修改。對熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏嚴(yán)格的質(zhì)量控制，導(dǎo)致對該特性時空變化范圍的錯誤理解，

“熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)的可靠性在實(shí)踐中經(jīng)常被忽視：有人認(rèn)為這些值的誤差對計(jì)算結(jié)果影響不大，而另一些人則認(rèn)為他們對巖石的熱導(dǎo)率了如指掌，可以輕松計(jì)算。還有一些人認(rèn)為在他們的模擬器中使用默認(rèn)值之前，我們發(fā)現(xiàn)缺乏最新的熱物理特性可能會導(dǎo)致幾十個百分點(diǎn)的重大錯誤，例如，在重油產(chǎn)量預(yù)測中——這對許多專家來說是一個令人討厭的意外。然而，如果我們提出的改進(jìn)在模擬器中的熱導(dǎo)率建模中實(shí)施，那么產(chǎn)量預(yù)測的可靠性將大大提高，”Skoltech 首席研究科學(xué)家 Evgeny Chekhonin 指出。

“雖然我們對提高熱導(dǎo)率建模質(zhì)量的建議使該過程更加復(fù)雜，但這顯然會導(dǎo)致目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)更加可靠。當(dāng)涉及到多孔和裂縫性儲層巖石時，這種預(yù)測不僅對碳?xì)浠衔锖苤匾崛。灿糜诘責(zé)崮?。除此之外，可靠的熱?dǎo)率估計(jì)對于地下放射性廢物儲存至關(guān)重要，因?yàn)檫@可以最大限度地降低巖石過熱的風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致進(jìn)一步的壓裂和危險(xiǎn)流體向地表泄漏，“波波夫教授補(bǔ)充道。

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