3. Физические и водные свойства горных пород

Для лучшего понимания различных гидрогеологических процессов, происходящих в системе вода ^→_← горная порода, необходимо рассмотреть основные водно – физические свойства горных пород. Далее рассматриваются наиболее используемые из них.

3.1 Гранулометрический состав и его значение в гидрогеологии.

Осадочные породы состоят из элементов самой разнообразной величины от микрометра или 0,001 мм (частицы глинистых и коллоидных минералов) до сотен миллиметров (галька, валуны). Определение размера зерен и частиц по их отдельным фракциям называется механическим или гранулометрическим анализом («гранула» – частица (зерно) «метр» - измерение, определение). От гранулометрического состава зависят многие свойства (прежде всего, фильтрационно-емкостные) пород: проницаемость, пористость водо- и нефтеотдача, капиллярность и др. Гранулометрический состав необходимо знать при выяснении геологических и палеогеографических условий формирования водоносных горизонтов, при выборе конструкции фильтров для разведочных и эксплуатационных скважин на воду и нефть. Строится график гранулометрического состава, по которому определяют эффективный диаметр частиц, составляющий 10 % от всех фракций – d_е. в зависимости от гранулометрического состава пород, применяют различные методы анализа (Рис. 1).

Крупные фракции (0,1-10,0 мм) – ситовым методом, мелкие (частицы < 0,1 мм) – ареометрическим методом и методом отмучивания в спокойной воде. Классификация горных пород по гранулометрическому составу (по В.А. Приклонскому) приведена в таблице 1.

Рис. 1. Суммарная кривая гранулометрического состава.

Таблица 1

Классификация горных пород по гранулометрическому

составу (по В.А. Приклонскому)

Название породы	Размер частиц, мм
Валуны Галька и щебень Гравий и дресва Песок очень крупный крупный средний мелкий тонкий Пылеватые частицы Глинистые частицы грубые тонкие	> 200 20-200 2-20 0,05-2 1-2 0,5-1 0,25-0,5 0,10-0,25 0,05-0,10 0,005-0,05 0,0015-0,005 < 0,0015

По соотношению фракций Сv = d₆₀/ d₁₀ рассчитывается коэффициент неоднородности грунта Сv<3 – однородный, Сv>3 – неоднородный. Вариации Сv составляют 1,1 – 20.

Зная эффективный диаметр (d_е), можно определить (ориентировочно) коэффициент фильтрации по формуле Козени: К = d_е²

Подробные сведения о гранулометрическом составе пород можно найти в курсе «Грунтоведение».

Пористые нефтегазоносные породы по размеру частиц разделяется на три группы: псаммиты, алевриты и пелиты.

Псаммиты – пески (1, 0 – 0,1 мм), алевриты (0,1-0,001) пелиты (<0,01). К псаммитам относятся породы, содержащие 50-80% (1,0-0,1) и т.д.

Может иметь место и четвертая группа, когда содержание фракций <50%.

Коллоидно – дисперсные системы определяются отмучиванием и центрифугированием. При этом выделяются частицы d до 0,001 мм.

Предварительно удаляют карбонаты соляной кислотой.