Артериальное давление под землей

5. Температура и давление внутри Земли

Чтобы рассчитать, каких значений достигает давление внутри Земли, вызванное весом горных пород, слагающих различные оболочки, нужно знать плотность пород на всех глубинах и величину силы тяжести также на всех глубинах вплоть до центра.

Как мы видели, плотность пород с глубиною растет, хотя и неравномерно. От 2,5 на поверхности она доходит до 3,4 на глубине около 100 км и до 6,0 на уровне 2900 км ниже поверхности. Здесь, на границе ядра, в величине плотности наблюдается скачок: она сразу достигает значения 9,5 (приблизительно), а далее снова растет равномерно, доходя в центре ядра до 12,5 (по М. С. Молоденскому, 1955) (см. рис. 8).

Рис. 8. Изменение плотности внутри Земли.

Рис. 9. Изменение ускорения силы тяжести внутри Земли.

Рис. 10. Изменения давления внутри Земли.

Рис. 11. Изменение температуры внутри Земли.

Может быть, интересно для сравнения напомнить, что в центре Солнца температура оценивается в 1 миллион градусов, на поверхности Солнца — около 6000°. Волосок горящей электрической лампочки накален до 3000°.

Последняя версия, т. е. представление о газообразном состоянии вещества внутри Земли, может быть сразу отклонена. Чтобы превратить в газ минералы, слагающие Землю, нужна гораздо более высокая температура, чем та, которая допустима, судя по изложенным выше данным.

Здесь нужно снова обратиться к помощи сейсмических наблюдений. Продольные и поперечные волны свободно проходят через все оболочки Земли, заключенные между поверхностью Земли и границей ядра; следовательно, всюду здесь вещество ведет себя, как твердое. С таким выводом согласуется заключение астрономов и геофизиков, которые показали, что твердость Земли в целом близка к твердости стали. По вычислениям В. Ф. Бончковского, твердость Земли оценивается в 12 · 10 11 дин на квадратный сантиметр, что в четыре раза больше твердости гранита.

Таким образом, совокупность современных данных говорит о том, что все оболочки Земли (кроме ее ядра!) должны считаться находящимися в твердом состоянии. Жидкое состояние материи можно допустить лишь для совершенно незначительных участков в толще земной коры, с которыми непосредственно связаны вулканы.

Термобарические условия в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах

Давление является одним из основных источников энергии в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах и на этом основании является одним из основных факторов нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

Различают два основных вида давлений: горное и пластовое.

Горное давление — это давление, под которым находится горная порода в какой-либо точке литосферы Земли. Оно создается суммарным действием геостатического и геодинамического давления.

Геостатическое или литостатическое давление обусловлено весом горных пород с насыщающими их флюидами в интервале от земной поверхности до точки измерения. В соответствии со средней плотностью осадочных пород, равной 2,31 г/см 3 , градиент геостатического давления составляет 0,0231 МПа на 1 м толщины пород.

Геодинамическое или геотектоническое давление связано с тектоническими процессами, вызывающими напряжения в горных породах, и имеет две составляющие: вертикальную и горизонтальную.

Пластовое давление — это давление, под которым находятся жидкости и газы, заполняющие поровое пространство пород-коллекторов. Пластовое давление определяет силу, движущую флюиды в природных резервуарах и является важным параметром, характеризующим энергетический потенциал залежей нефти и газа в недрах, а также определяет их фазовое состояние и состав.

Гидростатическое давление определяется весом столба неподвижной жидкости высотой от точки измерения до поверхности жидкости или пьезометрической поверхности.

Пьезометрическая (напорная или потенциометрическая) поверхность представляет собой поверхность равновесия, на которой устанавливаются уровни подземных вод в различных скважинах, вскрывших один и тот же водоносный горизонт. В статических условиях пьезометрическая поверхность имеет горизонтальное положение, а в динамических условиях – наклонное. Наклон указывает на направление движения вод от области питания к области разгрузки.

Для приблизительных расчетов, когда не известен характер изменения плотности флюидов по вертикали, используется величина условно гидростатического давления. Это — пластовое давление равное весу воображаемого столба пресной воды с плотностью 1 г/см 3 и высотой от точки залегания исследуемого пласта до земной поверхности (устья проектируемой скважины). Положение пьезометрической поверхности при этом не учитывается.

Вертикальный градиент условно гидростатического давления (при плотности воды 1 г/см 3 ) равен 0,01 МПа/м. Фактически значение градиента пластового давления может достигать 0,013 МПа/м.

В природе существуют инфильтрационные и элизионные гидродинамические системы. В инфильтрационных системах источником питания и создания напора являются воды земной поверхности, фильтрующиеся в недра под действием силы тяжести, то есть напор в них образуется под действием гидростатической нагрузки этих вод.

Инфильтрационные системы могут находиться в двух состояниях: статическом и динамическом. В статических инфильтрационных системах нет области разгрузки вод, поэтому их движение в пласте отсутствует и пьезометрическая поверхность расположена горизонтально на уровне области питания. Однако чаще подземные воды имеют область разгрузки и поэтому находятся в динамическом состоянии. Областями разгрузки вод служат области связи ПР с дневной поверхностью: выходы пласта на земную поверхность или в акваторию пересечение пласта разрывным нарушением, работа эксплуатационных скважин. В таких случаях пьезометрическая поверхность наклонена в направлении движения пластовых вод. Её положение определяется линией, соединяющей точки выхода водоносного пласта на земную поверхность в областях питания и разгрузки вод. Таким образом, при наличии движения вод, устанавливается гидродинамическое пластовое давление.

Рисунок – Схема распределения приведенных давлений (П) при горизонтальном и наклонном положении пьезометрической поверхности в инфильтрационных системах

Для определения величины напора подземных вод или определения наклона пьезометрической поверхности М.А. Жданов в 1933 году предложил использовать приведенные или пьезометрические давления, которые рассчитываются от какого-либо уровня приведения – уровня моря, водонефтяного контакта, или от какой-либо условной горизонтальной поверхности до пьезометрической поверхности данного пласта (см. рисунок, условная поверхность). Приведенные давления в одних и тех же скважинах по разным поверхностям сравнения отличаются друг от друга, но перепады давлений, определяющие величину напора и направления движения жидкостей в пласте, остаются неизменными.

На рисунке видно, что приведенные давления (напоры) для пласта I во всех скважинах равны, поскольку пьезометрическая поверхность горизонтальна, а для пласта II они уменьшаются от скважины 1 к скважине 3, то есть по направлению движения подземных вод.

Во флюидоупорах природных резервуарах выделяется поровое давление. Поровое давление (Рпор) это давление, действующее на флюиды в поровом пространстве пород, не обладающих эффективной пористостью и имеющих весьма низкую проницаемость. Поровое давление может расти и в пределе достигать значений литостатического давления. В этом случае аномально высокое поровое давление (АВПоД) приводит к гидроразрыву пород, разрушению стенок скважин и прихвату бурового инструмента.

Однако аномально высокое давление может возникать и в породах, обладающих эффективной пористостью, то есть в породах-коллекторах.

Таким образом, пластовое давление обусловлено давлением флюидов заполняющих пустотное пространство породы. Оно определяет силу упругого сжатия флюидов, которая оказывает давление на вмещающие породы или их скелет. Следовательно, пластовое давление препятствует процессу сжатия пород под действием горного давления. Разность между горным Рг и пластовым Рпл давлением показывает величину эффективного давления сжатия скелета горной породы или уплотняющего давления Ру:

Уплотняющее давление растет в породах-коллекторах при разработке нефтяных и газовых залежей. Иногда за счет этого коллектора теряют свою эффективную проницаемость.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Трудно назвать народ, у которого не было бы сказаний о существах, живущих во мраке подземелий. В русских былинах повествуется о гигантах (отец Святогора, Горыня, Дубыня, Усыня ), котрые жили под землёй, лишь изредка выходя на поверхность. Скандинавские мифы упоминают о целых племенах и народах, избравших пещеры и земные провалы местом своего обитания. Речь идёт о гномах.
[more]

По легендам, гномы – это маленькие существа, ростом не более 12 сантиметров, обитающие под землёй, отлично разбирающиеся в металлах и драгоценных камнях, а также обладающие способностью предсказывать будущее. Они снискали себе славу искусных кузнецов, так как выковали кольцо бога Одина, наделяющее богатством своего хозяина, и меч короля Артура – Эскалибур, перед которым не могли устоять ни камень, ни железо.

Согласно английским и французским мифам, карстовые пустоты и разветвлённые системы пещер, тянущиеся на многие километры, являются местом ежегодных балов фей и эльфов. Горе тому, кто осмелится помешать им, — он будет обречён до скончания века бродить по заколдованным пещерам в поисках выхода. Но, тем не менее нашлись всё же отважные смельчаки, которые и на этих фантастических балах побывали, и из-под земли выбрались. Иначе не дошли бы до нас прекрасные сказания о балах-феериях, которые устраивались в жутковатом свете гнилушек и фантастического фосфоресцирующего свечения.

Кроме гномов и эльфов мифическое подземелье населяли ещё тролли и гоблины, которых во Франции называли орками. Считалось, что эти существа, откровенно враждебные человеку, являются дальними родственниками гигантов и титанов, обитавших на нашей планете в незапамятные времена.

При сопоставлении этих легенд сразу обращают на себя внимание несколько общих моментов. Первое: подземные обитатели намного старше человеческого рода и ведут своё происхождение от существ, давно исчезнувших (богов, титанов, циклопов, асуров). Второе : все они неизменно обладают некими тайными знаниями и ремёслами, дающими им значительное преимущество перед человеком. И третье: почти всегда эти обитатели подземелий враждебно настроены по отношению к человеку и лишь крайне редко соглашаются помогать людям, исходя из своих непонятных для нас соображений.

В отличие от европейских легенд, древнегреческое мифологическое подземелье было населено душами усопших, которыми правил их мрачный царь – Гадес. Интересно, что во многих мифах точно указано, где именно следует искать вход в подземное царство. К числу подобных адских врат некоторые древние авторы (Гесиод, Апллодор, и Еврипид) относят лаконийский Тенар и феспротийский Аорн.

Современным исследователям удалось однозначно идентифицировать эти древние названия; оказалось, что эти непривычные имена носят входы в огромные пещеры и земные разломы, расположенные на Балканах, причём эти пещеры не изучены полностью до сих пор. Как бы там ни было, но, как видим, античными авторами признавалась возможность проникновения человека в подземный мир, хотя эта задача признавалась неимоверно трудной. Этой же точки зрения придерживались и некоторые раннехристианские теологи, называвшие вратами в адский мир кратеры Везувия в Италии и Геклы в Исландии, колодец святого Патрика в Исландии.

Но хотя далёкие предки человека и сделали всё возможное, чтобы не сталкиваться больше с людьми, существуя в своём замкнутом подземном мире, такие встречи всё же происходят. Практически у любого народа есть сказания о герое, побывавшем в загробном мире или в мире духов и вернувшихся оттуда живыми и здоровыми. Это и древнегреческий миф об Орфее и Эвридике, и шотландская баллада об Аледере-волынщике, спустившемся в подземелье фей, и средневековые христианские предания о рыцарях и святых, сходящих в ад.

Люди чувствовали там себя, конечно, не важно: климат сильно отличался от земного, а гигантские хищники, относящиеся к гигантским реликтовым видам, были только тем и озабочены, чтобы порвать на части непрошенных гостей с поверхности. Все сказания о подземных мирах и их мрачных обитателях возникли, конечно, не на пустом месте.

Это обстоятельство прекрасно понимали и некоторые неординарно мыслящие учёные. В конце XVIII столетия исследователь Лесли предложил отправить на поиски подземного царства экспедицию. В 1816 году учёный Кормульс заявил, что впадины на поверхности нашей планеты образуются из-за сдвигов земной коры, открывающей пустое пространство. А немецкий профессор Штейнгаузер утверждал, что внутри Земли находится ещё одна планета – Минерва, которая очень медленно вращается по круговой орбите.

В 1818 году некий Клив Симс бомбардировал Конгресс США, университеты и крупных учёных посланиями, в которых доказывал, что Земля состоит из нескольких концентрических сфер с отверстиями у полюсов и обитаема изнутри.

Советский академик В.Обручев выдвинул гипотезу о гигантском метеорите, который в далёкую историческую эпоху упал на Землю, пробил её земную кору и образовал в мантии гигантскую полость.

Американский исследователь алхимии Сайрус Тид, изучив древнеегипетские папирусы, развил идею о том, что Земля – сфера, на внутренней поверхности которой расположен обитаемый мир. Согласно взглядам учёного, люди обитают внутри Земли, а не на её поверхности.

Подводя итог всему сказанному, можно уверенно заключить, что люди всегда предполагали существование мира, сопряжённого с глубинами Земли и отличающегося от мира поверхностного специфическими физическими законами. В последнее время появились и конкретные факты, подтверждающие это предположение.

В конце 90-х годов XX века президент Ассоциации инженерной биолокации Владимир Хлопков сделал удивительное открытие. Специалисты его центра изучали аномальную зону, обнаруженную около подмосковного города Зеленограда. Взятая для исследования в лаборатории земля с аномальной территории пролежала несколько дней в одной из московских квартир. Каждый вечер в строго определённое время жильцов стадо беспокоить чувство необъяснимой тревоги.

Затем у них неожиданно поднялась температура: сначала до 37, а затем до 39 градусов. А дальше у людей начали проявляться давно забытые ими болезни. Операторы биолокации решили исследовать квартиру с помощью рамок, и тогда выяснилось следующее. Каждый вечер, примерно в восемь часов, биополе принесённой земли начинало увеличиваться, постепенно заполняя всю квартиру.

Проходило полтора часа, после чего поле начинало сокращаться, возвращаясь к своему первоначальному размеру. Такое необычное поведение биополя подтвердили и специальным образом обработанные фотографии, сделанные в момент его расширения. Над пробирками с землёй были отчётливо видны светлые полумесяцы. А это ничто иное, как признак энергоинформационного воздействия на грунт.

Дальнейшие исследования были проведены непосредственно в аномальной зоне. Она вела себя довольно похожим образом. Каждый вечер со скоростью примерно 90 сантиметров в секунду от неё начинало распространяться биополе. Затем оно подползало к Зеленограду и медленно заполняло весь город. Проходило некоторое время, и поле с той же скоростью начинало уходить назад. Весь цикл занимал около 3,5 часов.

Продолжив исследования, группа операторов биолокации точно установила существование на глубине 200 километров сильного, но весьма чуждого человеку разума. Трудно представить существование на такой глубине человека, созданного из белка. Но так ли уж обязательно, что тело разумного существа должно состоять из белков?

В 1984 году поляну после долгих поисков обнаружила экспедиция, организованная вице-президентом Владивостокской ассоциации уфологов А.Ремпелем. Уфологии с удивлением обнаружили, что поляну окружают необъяснимые физические поля. Стрелка компаса вела себя очень странно: вместо магнитного полюса она упрямо показывала на центр поляны. Приборы, фиксировавшие электромагнитное излучение, мгновенно зашкалило. Ещё больше поляна действовала на психику человека. Уже на некотором расстоянии от поляны исследователи начинали испытывать приступы беспричинного страха. А после работы рядом с ней у многих членов экспедиции заныли зубы, распухли суставы.

Если мы уже заговорили о запахе серы, то следует сказать, что огонь и сера, встречающиеся во многих легендах и мифах народов, описывающих преисподнюю – далеко не плод фантазии досужих сказителей. В 200 милях от Нью-Йорка, на берегу Чёрной речки, местные фермеры, неоднократно встречали гигантского зверя тёмно-бурого цвета, со сверкающими глазами. От него пахло серой. Поймать его сетью не удалось – она проходила сквозь тело монстра, не встречая никакого сопротивления.

В 1972 году в американская пресса сообщила о чудище холма Марпольф (штат Луизиана). Существо было гигантских размеров с головой, похожей на тыкву. Чудовище, на глазах очевидцев, издавая рычание, поднималось на холм. Некоторые уверяли, что у загадочного монстра были руки, в которых он держал что-то красное. Поднявшись на вершину холма, монстр исчез, словно растаяв в воздухе. Пытаясь отыскать его следы, полиция прочесала всё вокруг, но ничего не обнаружила, кроме участка земли, где трава оказалась как бы опаленной огнём.