Екзаменаційний білет № 12

1. Методи визначення щільності гірських порід.

Метод гідростатичного зважування

В цьому методі на терезах різного роду (технічних, аналітичних, електронних) визначають вагу зразка в повітрі, а потім його вагу у воді. Густину гірської породи обчислюють за формулою:

,

де - густина води, яку приймають =1 г/см³, Р - вага зразкау повітрі, Р₁ – вага зразка у воді.

При визначенні густини порід зразків у виміряні значення вводяться поправки (особливо для промислових свердловин) з метою приведення густини до умов природнього залягання:

• за природню вологість порід;

• за густину мінералізованої води, що заповнює пустоти;

• за густину газа, що насичує пустоти порід, який знаходиться в природніх умовах під тиском;

• за усадку глин.

Переваги метода

1. безпосереднє вимірювання густини;

2. можливість одночасного вивчення інших фізичних параметрів порід і мінерального складу на тих самих зразках

Недоліки метода

1. точковий характер визначення густини;

2. складність або неможливість врахування впливу процесів вивітрювання або бурінню на зміни значень густини;

3. неповний вихід керна при відборі зразків з свердловини;

4. висока вартість проходки свердловин з відбором керна.

Визначення густини за зв’язками між

різними фізичними параметрами порід

Це багаточисельна група способів визначення за:

• поглинанням -квантів гірськими породами;

• пористістю порід;

• швидкістю розповсюдження пружних хвиль;

• електричними властивостями;

• магнітними властивостями.

Степінь зв’язку густини з іншими параметрами, а одже, і точність визначення густини різні для різних способів.

Визначення густини порід за зв’язками між різними фізичними властивостями порід проводиться, головним чином, за даними ГДС, проте для цих цілей можуть бути використані результати і наземних польових спостережень.

Серед методів ГДС лише один метод густинного гама-гама-каротажу (ГГК_г) дає можливість напряму визначити густину гірських порід внаслідок існування прямого зв’язку фізичних параметрів “поглинання -квантів” - “густина”. Ця залежність визначається рівнянням:

(1)

де І – виміряна інтенсивність випромінювання після проходження -квантів через пластину товщиною h;

І₀ - початкова інтенсивність випромінювання;

₀ – коефіцієнт (масштабний множник).

Цей метод має широку область застосування в промисловій геофізиці. Похибка визначення густини в ГГК_г складає 0.03-0.05 г/см³.

Нейтронний каротаж (НГК, ТННК, ІННК) розглядає зв’язок параметрів “поглинання нейтронів” – “пористість” – “густина”. Визначення густини породи здійснюється за формулой:

, (2)

де - відповідно густина породи, мінералогічна густина і густина флюїду.

Визначення вимагає проведення лабораторних петрофізичних досліджень.

Аналогічно формулі (2) здійснюється розрахунок густини і в електричних методах каротажа: КО – каротаж опорів і ПС – метод самочинної поляризації. В методі опорів (КО) існує зв’язок параметрів “електричний опір” – “пористість” – “густина”, а в каротажі самочинної поляризації (ПС) розглядяється зв’язок “аномалія ПС” – “пористість” – “густина”. Коефіцієнт пористості в обх випадках визначається напряму, а для визначення мінералогічної густини і густини флюїду необхідні додаткові лабораторні дослідження. Похибка визначення густини за електричними мтодами ГДС складає 0.06-0.1 г/см³.

Метод акустичного каротажу (АК) дозволяє визначати густину гірських порід завдяки двом напрямкам: за коефіцієнтом пористі та за існуючими кореляційними зв’зками між швидкістю розповсюдження пружних хвиль і густиною. Похибка визначення густини в методі АК складає 0.06-0.1 г/см³.

Визначення густини за гравіметричними даними

В трьохвимірниму варіанті густину обєкта довільної форми, що збурює аномалію, оцінюють за формулою:

(3)

У випадку двовимірного варіанту густину визначають за формулою:

, (4)

де  - гравітаційна стала, V - обєм, S – площа поперечного перерізу тіла.

Ця задача вирішується для тіл правильної геометричної форми за характериними точками графіків g_а або або похідних гравітаційного потенціалу.

В загальному випадку, якщо відома форма і глибина залягання об’єктів, що збурюють

аномалії, отримують систему рівнянь:

(5)

де i=1,2…N; j=1,2,…n; g_ij – гравітаційний ефект в точці і, обумовлений j-тим тілом з густиною 1г/см³; σ_і – густина j-го тіла; φ_і-фонове поле від неврахованих джерел; ς_і-випадкова завада; Δg_i – сумарний гравітаційний ефект в точці і. В системі рівнянь (5) невідомими є густина, параметри фонового поля і значення випадкових похибок. Якщо не приймати до уваги значення випадкових похибок, то система (5)складається з N рівнянь і має n+r невідомих, де r – число параметрів, що характеризують фонове поле.

В сучасній практиці гравірозвідки найбільше використовуються два часткових вирішення системи рівнянь (5):

• визначення густини порід проміжного шару за наземними вимірюваннями з гравіметрами;

• визначення густини порід проміжного шару за даними свердловинних і шахтних вимірювань.