Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Плотность осадочных пород определяется в первую очередь их пористостью, обусловленной структурой и диагенезом пород, в меньшей степени минеральным составом /4,6,8/





Пористость в широком смысле этого слова это доля объема пор в общем объеме пористого тела.

Зависимость между плотностью и пористостью горных пород выражается уравнением 2.11 и 2.8.

В целом точность определения плотности комплексов горных пород по корреляционным зависимостям составляет 0,02-0,06 г/см3. Для осадочных пород И.Н.Михайловым и Э.О. Тарасовой установлена зависимость:

(2.13)

Плотность минералов, образующих горные породы, может отличаться от плотности химически чистых самородных кристаллов. Вариации плотности минералов могут составлять 0,01-0,1 г/см3, иногда достигают 0,3г/см3 за счет неоднородности химического состава, наличия посторонних микропримесей и микротрещиноватости.

Пористость скальных пород незначительна и обычно изменяется от долей процента до нескольких процентов: у полускальных она может достигать 15-20%. Исключение составляет некоторые эффузивы: базальты, туфы, туффиты, а также некоторые известняки-ракушечники, мел, опоки и др., пористость которых достигает 30-35% (Зинченко В.С., 2005).

Общая пористость песчаных и глинистых пород изменяется в довольно широких пределах в зависимости от формы и размера слагающих их частиц, плотности сложения, сечения и характера цементации.

Пористость неоднородных по гранулометрическому составу пород обычно меньше, чем однородных, хорошо отсортированных, так как в неоднородных породах более мелкие частицы располагаются среди более крупных и общая плотность упаковки повышается. Чем меньше коэффициент неоднородности гранулометрического состава пород, тем выше их пористость (Зинченко В.С., 2005).

Существенное слияние на пористость пород оказывает плотность сложения. В зависимости от плотности укладки равновеликих частиц шарообразной форме независимо от их размера коэффициент пористости может изменяться от 26% при тетраэдрической укладке частиц до 48% при кубической (рис.2.2).

а б в

Рис.2.1. Изменение пористости породы, состоящей из равновеликих частиц шаообразной формы, в зависимости от плотности их сложения:



а – наиболее рыхлое сложение (kп=48%), б – средней плотности (kп=40%), в – наиболее плотное (kп=26%) (Зинченко В.С., 2005).

У пород тонкозернистых (тонкодисперсных) пористость выше, чем у пород грубодисперсных с меньшей удельной поверхностью. В соответствии с этим общая пористость глинистых пород обычно выше, чем пористость песков, гравелитов и других обломочных пород, хотя поры и пустоты у последних крупнее. У некоторых типов глин она может достигать 60%.

По общей пористостью горные породы подразделяются на три группы:

1) с низкой пористостью, kп<5%;

2) со средней пористостью kп=5-20%;

3) с высокой пористостью kп > 20%.

По условиям происхождения различают пористость первичную (сингенетичную) и вторичную (эпигенетичную). Первичная пористость возникает в процессе формирования породы. Вторичная пористость в горных породах (каверны, трещины, каналы) возникают в результате перекристаллизации элементов, составляющих породу, растворения и выщелачивания отдельных минералов и цемента, уплотнения и разуплотнения при воздействии тектонических сил, физического выветривания.

В зависимости от причин, порождающих трещиноватость горных пород, а также от структуры, текстуры, минералогического состава в горных породах образуются различные трещины по ширине (раскрытости), длине и ориентировке в пространстве. Отсюда выделяются следующие типы пород, пустотное пространство образовано межгранулярными (межзерновыми, первичными) порами, то есть коллекторами (Зинченко В.С., 2005):

1) коллекторы кавернозного типа, приуроченные, в основном, к карбонатным породам с кавернами и карстом, связанными между собой микротрещинами, по которым осуществляется фильтрация жидкостей и газов;

2) коллекторы трещинного типа, приуроченные к карбонатным породам, плотным песчаникам, хрупким сланцам, пронизанным трещинам, из которых фильтрация происходит только по трещинам с раскрытостью 0,005-0,01 мм;

3) коллекторы смешанные, представляющие собой сочетания и переходы по площади к размеру первого, второго типа и пористого коллектора.

Поры в породах могут быть связаны между собой и с атмосферой или изолированы друг от друга. В первом случае говорят об открытой, а во втором – о закрытой пористостью. Сумма объемов открытых и закрытых пор породы является ее общей пористость:

Vпор=Vп.о+Vп.з (2.14)

В слабоглинистых, высокопористых рыхлых породах общая и открытая пористости отличаются незначительно. В глинистых породах, в которых присутствуют, в основном, субкапилярные поры, различие может быть значительным.

В нефтепромысловой геологии при гидродинамических расчетах используют понятие эффективной и динамической пористости.

Коэффициент эффективной пористости kпэф характеризует полезную емкость породы по отношению к нефти или газу и представляет собой объем открытых пор за исключением объема заполненного физически связанной и капиллярно-удерживаемой водой:

(2.15)

где kп.св – коэффициент водонасыщения, определяющий содержание связанной воды в единице объема пор; Vв.св- объем связанной воды.



Динамическая пористость kп.д. представляет собой отношение объема фильтрующейся жидкости в породе к объему породы при заданной градиенте давления:

, (2.16)

где Vд – объем фильтрующейся жидкости; V – объем образца в породе. Объем Vд определяет количество извлекаемой нефти и газа.

 

Плотность породообразующих минералов песчано-обломочных и глинистых пород 2,5-3 г/см3, а карбонатных и гидрохимических 1,9-3 г/см3. Минеральная плотность пород, т.е. средняя плотность минерального скелета, изменяется в пределах 2,58-2,86 г/см3 в песчано-обломочных и 2,16—3 г/см3 в хемогенных образованиях.

Значения плотности некоторых типов осадочных пород:

Глина 2,2-2,5

Аргиллит 2,3-2,4

Песок 1,5-1,7

Алевролит 2,1-2,5

Песчаник 2,1-2,4

Мергель 2,2-2,4

Известняк 2,4-2,6

Доломит 2,5-2,6

Гипс 2,4-2,5

Ангидрит 2,6-2,8

Плотностная характеристика геологического разреза также зависит от плотности жидкой и газообразной фаз и от геохимической деятельности пластовых вод. В естественном залегании осадочные породы, расположенные ниже уровня грунтовых вод, характеризуются относительной влажностью ω=0,8÷1. Основными факторами, определяющими плотность воды, является ее минерализация и температура. Например, увеличение общей минерализации на каждые 40 г/л приводит к увеличению плотности воды на 0,025 г/см3 (Зинченко В.С., 2005).

При пористости песчаников в 20% и заполнении пор газом их плотность будет ниже на 10-15%, чем у водонасыщенных песчаников. Зависимость плотности воды от температуры заметно проявляется при замерзании воды. Плотность воды при этом уменьшается примерно на 0,1 г/см3. При высокой весовой влажности изменение воды на 0,1-0,15 г/см3 может обусловить изменение плотности породы до 0,12 г/см3.

Минеральная плотность большинства осадочных пород изменяется в пределах 2,56-2,88 г/см3, т.е. относительное изменение составляет примерно 15 %. Влияние минеральной плотности проявляется лишь в породах с низкой пористостью. Для осадочных пород характерна высокая пористость, достигающая 30-40%.

Таким образом, плотность осадочных пород в значительной мере определяется их пористостью. В общем случае диапазон изменения плотности осадочных пород составляет 1,2-3 г/см3. Наиболее характерные значения находятся в пределах 1,5-2,8 г/см3.

На плотность песчано-глинистых пород существенное влияние оказывает степень их диагенеза*. К причинам, обуславливающим диагенез пород, относится гравитационное уплотнение, вызванное нагрузкой вышележащих толщ, давлением при складчатых деформациях, тектонической деятельностью. Закономерность изменения пористости и плотности одновозрастных водонасыщенных пород одинакового состава может быть описана с помощью эмпирических соотношений (М.Л.Озерская):

(2.17)

, (2.18)

 

где - предельное значение пористости при H=0; H – глубина залегания пород; - минеральная плотность.

Наибольшей способностью к уплотнению обладают глины. В свежееотложенных глинистых осадках пористость составляет 80%, а плотность уменьшается на 35-40%, а плотность возрастает до 1,8-2,08 г/см3. При значительных нагрузках и мощности толщи перекрывающих пород около 3 км плотность аргиллитов может составлять 2,4-2,5 г/см3. Дальнейшее уплотнение возможно лишь при перекристаллизации частиц, наблюдаемой в глинистых сланцах.

Пески и песчанки, в отличие от глин, более резко реагируют на гравитационное уплотнение. Хорошо отсортированный песок на дне водоема может иметь пористость около 40%. На глубинах 1-1,5 км пористость песка под действием нагрузки вышележащих толщ уменьшаться до 6-10% за счет перегруппировки и дробления зерен. Резкое уплотнение песчаников происходит преимущественно при небольших нагрузках. На глубинах 1-2 км их плотность достигает значений 2,4-2,6 г/см3.

__________

* Под диагенезом понимается только преобразование осадка в собственно осадочную породу

Нужно заметить, что средняя плотность нередко уменьшается к своду локальных положительных структур в связи с тенденцией обломочных пород становиться в этом направлении грубее. К своду локальных структур обычно уменьшается глинистость обломочных пород и возрастает их отсортированность и пористость, что приводит к снижению плотности пород.

Превращение карбонатных осадков в породу и их уплотнение происходит также при сравнительно небольших статических давлениях. На глубинах до 1 км плотность известняков и доломитов составляет 2,5-2,6 г/см3.

За счет дальнейшего диагенеза и перекристаллизации плотность карбонатных пород увеличивается незначительно.

Плотность карбонатных пород положительных структур тесно связана с их положением на структуре. Обычно на своде структур развиты преимущественно известняки, а по направлению к крыльям возрастает содержание доломитов, что способствует росту плотности. Уменьшение плотности к своду также связано с возрастанием их трещиноватости (Кобранова В.Н., 1986).

Определенные закономерности в распределении плотности прослеживаются и в карбонатно-глинистых толщах. При их образовании карбонатный материал размещается в повышенных, а глинистый – в пониженных участках палеорельефа дна. Это приводит к увеличению плотности на участках развития карбонатных пород.

Для гидрохимических осадков диагенез пород не имеет существенного значения, поскольку эти породы уже на стадии осадконакопления характеризуются минимальной пористостью. Как следствие диагенеза пород с глубиной отмечается повышение плотности с увеличением возраста пород.

Влияние литологического состава на плотность осадочных пород сравнительно невелико, но для некоторых разновидностей заметно: ангидрит 2,9 г/см3, гипс - 2,3 г/см3, каменная соль – 2,1 г/см3.

Наличие акцессорных минералов (сидерита, пирита и др.) повышает на 0,1-0,2 г/см3. Особенно это характерно для осадочных образований складчатых регионов и областей сноса в платформенном чехле. Большое влияние на величину плотности пород оказывает состав цемента. Замена глинистого цемента в песчаниках и конгломератах на карбонатный увеличивает их плотность на 0,2 г/см3. В то же время присутствие глинистого цемента в карбонатных породах снижает их плотность. Широкие предела изменения плотности в рамках даже одной литологической разности свидетельствуют о необходимости выделения более дробных петроплотностных групп. Например, по плотности среди песчаников до сильносцементированных. Группа известняков может вмещать 4-5 разностей от известняка рыхлого с плотностью 1,8-2,25 г/см3 до известняка кристаллического с плотностью 2,7-2,9 г/см3.

Обогащение породы рудными минералами ведет к увеличению ее плотности до 3,5-4,0 г/см3 в зависимости от их плотности и процентного содержания. Плотность руд, как правило, очень высокая (3,5- до 5 г/см3) но окисленные руды имеют небольшую плотность (1,5-2,0 г/см3).

 

2.6. Плотность нефтей

 

Плотность нефтей колеблется в пределах 0,75-0,98 г/см3 (t=20°С), чаще всего в пределах 0,82-0,92 /4,6,8/. Она зависит, во-первых, от содержания в ней легких низкокипящих – бензиновых и лигроиновых фракций, во-вторых, от содержания асфальтово-смолистых компонентов, обладающих плотностью порядка 1 и выше, в-третьих, от химической природы углеводородов, составляющих основную массу нефти. Первая зависимость обратная, вторая – прямая, при этом первая зависимость в общем случае имеет большее значение, чем вторая. Третья зависимость проявляется в том, что метановые нефти (ряд алканов СnH2n+2) легче нафтеновых (ряд циклоалканов С2H2n-2), а последние в свою очередь легче ароматических (СnH2n-p, p=6,12 ..36).

Величина эффективной плотности залежи может быть по следующей формуле:

, (2.19)

где σз – эффективная плотность залежи; σв – плотность пластовой воды; σн.г – плотность нефти и газа в естественных условиях; kп – коэффициент пористости; kн.г. – коэффициент нефтегазонасыщения, определяющий степень заполнения объема пор нефтью и газом.

Проведенные рядом исследователей расчеты позволяют считать, что для газовых залежей σз в среднем составляет –(0,1-0,25) г/см3, а для нефтяных залежей – (0,05-0,1) г/см3. С глубиной при увеличении всестороннего давления плотность пород-коллекторов увеличивается, а пористость уменьшается, хотя довольно медленно (Березкин В.М.).

 






Date: 2015-06-06; view: 747; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.011 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию