Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 1.

Гусак С. А. Сравнительный анализ применения моделей Лихтенеккера и Лихтенеккера - Асаада. При построении модели предполагалось, что минеральные зерна, поры и трещины имеют форму эллипсоидов вращения, которая описывается аспектным отношением, представляющим собой отношение полуоси, нормально ориентированной к плоскости симметрии эллипсоида, и полуоси, лежащей в плоскости симметрии. Поскольку при анализе рассматривались изотропные образцы горных пород, для ориентации эллипсоидов использовалась случайная функция распределения. На основе использованной теоретической модели проведены расчеты эффективной теплопроводности пород с разным аспектным отношением пор/трещин, диапазон которого варьировался от 0,001 до 1 при вариации значений теплопроводности минерального скелета от 3 до 7 Вт/(мК). Результаты расчетов показали, что влияние аспектного отношения пор/трещин на эффективную теплопроводность породы зависит от отношения теплопроводностей минерального скелета и флюида в поровом пространстве. При этом для водонасыщенных пород наблюдается минимальное влияние аспектного отношения пор/трещин. Для таких пород наибольшее влияние геометрических характеристик порового пространства на эффективную теплопроводность породы наблюдается при пористости от 10 до 40 %. При пористости менее 10 % расхождение в величине эффективной теплопроводности породы во всем диапазоне аспектного отношения пор/трещин не превышает 4 %. В этом случае теплопроводность матрицы выступает в качестве доминирующего фактора. Заключение Выполнена расчетно-аналитическая оценка применения моделей Лихтенеккера и Лихтенеккера - Асаада для прогноза эффективной теплопроводности водонасыщенных горных пород. Обобщение результатов оценки позволяет сделать вывод, что использование модели Лихтенеккера - Асаада может приводить к погрешности оценки эффективной теплопроводности водонасыщенных непористых и слабопористых горных пород (ф < 0,1), которая сопоставима или превышает относительное расхождение в теоретической оценке теплопроводности различных горных пород по экспериментальным данным и по модели Лихтенеккера. Модель Лихтенеккера - Асаада позволяет обеспечить высокое качество теоретической оценки теплопроводности горных пород при наличии экспериментальных данных, полученных на основе использования измерительного оборудования, обеспечивающего высокоточное определение структурного фактора. При отсутствии соответствующих экспериментальных данных на стадии предпроектных исследований для достаточно корректных инженерных оценок теплопроводности водонасыщенных слабопористых горных пород, которые представляют наибольший практический интерес для подземного размещения особо ответственных объектов, может быть применена модель Лихтенеккера. Благодарности Работа выполнена в рамках темы НИР № 0226-2019-0026 "Развитие методологии создания подземных комплексов для атомных станций малой мощности в Арктике". Конфликт интересов Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. Библиографический список Дучков А. Д., Соколова Л. С., Родякин С. В., Черныш П. С. Зависимость теплопроводности пород осадочного чехла Западно-Сибирской плиты от влажности и пористости // Геология и геофизика. 2014. Т. 55, № 5-6. С. 991-1000. DOI : http://dx.doi.org/10.15372/GiG20140520. E DN: SMXAZB. Зверев А. Б. Результаты натурных исследований устойчивости камерных сооружений подземной атомной станции // Использование подземного пространства страны для повышения безопасности ядерной энергетики : материалы междунар. конф., Апатиты, 20-22 октября 1992 г. В 3 ч. Ч. 2. Вопросы строительства и обеспечения безопасности подземных атомных станций. Апатиты : КНЦ РАН, 1995. С. 150-163. Новиков С. В. Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов: дис. . канд. тех. наук. М., 2009. 155 с. Попов Е. Ю., Ромушкевич Р. А., Попов Ю. А. Измерения тепловых свойств пород на стандартных образцах как необходимый этап теплофизических исследований месторождений углеводородов // Известия вузов. Геология и разведка. 2017. № 2. С. 56-70. EDN: YUINNB. Столяров М. М., Попов Ю. А., Тертычный В. В., Коробков Д. А. Особенности методики определения теплопроводности горных пород на основе теоретической модели Лихтенеккера - Асаада // Известия вузов. Геология и разведка. 2007. № 5. С. 69-72. EDN: LLZVFL. Fuchs S., Balling N., Forster A. Calculation of thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat capacity of sedimentary rocks using petrophysical well logs // Geophysical Journal International. 2015. Vol. 203, Iss. 3. P. 1977-2000. DOI: https://doi.org/10.1093/gji/ggv403. 110