книги из ГПНТБ / Физические свойства пород Балтийской синеклизы

Рис. 24. Схематические карты изопахит и плотности (Л), пористости и пластовой скорости (Б) тер* ригенно-карбонатного комплекса юры и мела.

Условные обозначения см. на рис. 16.

отчетливое изменение величин физических параметров приуро­ чено к северному борту Куршской впадины, к Неманской зоне и ее возможному продолжению в север-северо-западном направ­ лении вдоль берега Балтийского моря. Характер изменения фи­ зических параметров и изопахит литолого-стратнграфических комплексов девонско-каменноугольного структурного этажа можно проиллюстрировать на примере карбонатного комплекса отложении наровской свиты (рис. 21, А, Б). Полное представ­

ление об особенностях изменения физических свойств отложе­ ний девонской и каменноугольной систем, отличающихся ликк логическим разнообразием, очевидно, можно составить лишь на основе более детального изучения физических параметров в пределах отдельных свит, горизонтов, даже ритмов.

В отложениях пермского карбонатно-сульфатно-галогенного комплекса четко выделяются две области — северная, незначи­ тельного прогибания, в пределах Куршского блока, и южная, интенсивного прогибания, в пределах Прегольского блока. Эти области разделяет Неманская зона, для которой характерны сильные колебания мощностей большинства горизонтов перм­ ских отложений с тенденцией к уменьшению суммарной мощно­ сти. Исключение составляют отложения ангидритового вала верхней перми, по распространению тяготеющего к Неманской зоне (рис. 22, А). На схеме изопахит пермского литолого-стра-

тиграфического комплекса наблюдается субмеридиональная зона уменьшенных мощностей, расположенная вдоль побережья Балтийского моря, которая осложняет субширотно вытянутый прогиб в пределах Прегольского блока.

Физические параметры пермских отложений (рис. 22, А, Б)

в пределах северной и южной областей осадконакопления прак­ тически постоянны. Зоны градиентов плотности, пористости по­ род, скорости распространения продольных волн имеют северозападное и ' субширотное простирание, будучи приурочены к се­ верной границе Неманской зоны и северной части Прегольского блока.

Структурные планы триасового и мелового литолого-страти- графических комплексов сходны и в общих чертах повторяют ■структурный план пермских отложений. Некоторое отклонение установлено для Неманской зоны, где мезозойские отложения представлены в виде ступени с уменьшенными мощностями в пределах локальных структур.

Схемы изменения плотности, пористости и пластовой скоро­ сти также имеют сходство (рис. 23, 24, А, Б). Неманской зоне

в полях физических параметров мезозойских отложений соот­ ветствует обширная заливообразная структура. Однако, в отли­ чие от отложений нижнего структурного этажа, где подобная структура обращена к борту синеклизы, этот «залив» раскры­ вается в сторону Балтийского моря.

Смена характера отражения Неманской зоны в отложениях

61

различных структурных этажей и влияние ее на распределение физических параметров соответствующих литолого-стратиграфи- ческих комплексов, по всей вероятности, связаны с изменением господствующих фациальных условий и тектонического режима в ходе основных тектонических циклов.

Результатом обобщения исследований изменения физических свойств пород Балтийской синеклизы _по площади является

схема распределения средних значений овл и оПл (рис. 25), по­ строенная по данным табл. 39. Средние значения плотности и скорости распределения продольных волн в пределах всего оса­ дочного чехла вычислены как средние взвешенные величины средних значений физических параметров литологических комп­ лексов с учетом их мощности по отдельным скважинам. Выяв­ ленные зависимости скорости распространения продольных

Рис. 25. Схематическая карта средней плотности влажных пород и средней синеклизы.

62

волн и плотности пород от мощности осадочного чехла позво­ лили интерполировать эти параметры между опорными сква­ жинами согласно карте глубин залегания фундамента с эле­ ментами тектонического районирования.

чины этих параметров возрастают. Для Курземского блока сред­ няя плотность осадочного чехла составляет около 2,40 г/см3, средняя скорость распространения продольных волн — 2,8— 2,7 км/с. Южно-Латвийская ступень и Неманская зона харак­ теризуются промежуточными значениями обоих параметров.

Для Прегольского блока величины плотности близки к 2,40 г/см3. Скорость распределения продольных волн в направ­ лении акватории возрастает с 2,7 до 3,0 км/с.

скорости распространения продольных волн в осадочном чехле Балтийской

Условные обозначения см. на рис. 16.

Г л а в а III. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ, КОЛЛЕКТОРСКИМИ И УПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ

ОРДОВИКСКИХ И КЕМБРИЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

Все методы интерпретации диаграмм, отражающих резуль­ таты электрометрических исследований скважин, в той или иной степени базируются на использовании параметра пористости.

Параметр пористости Рп представляет собой отношение

удельного сопротивления насыщенной минерализованным раст­ вором породы рп к удельному сопротивлению насыщающего ее раствора рв:

р_ Р"

Г-л------ .

Рв

Целью лабораторного изучения электрического сопротивле­ ния образцов керна было установление зависимости между па­ раметром пористости и величиной пористости. Применение та­ кого рода данных является необходимым для бескернового определения пористости по материалам исследования скважин электрометрическими методами.

Согласно наблюдениям советских и зарубежных ученых, ха­ рактер зависимости Pu = f(n) определяется не только объемом

пор, но и геометрией порового пространства.

Установлено, что для терригенных пород структура порового пространства, а следовательно, и значения параметра пористо­ сти зависят от сортированности и окатанности зерен кластогенного материала, их упаковки, типа и состава цементирующего вещества.

В карбонатных породах наряду с межзерновыми пустотами большое место принадлежит пустотам вторичного происхожде­ ния: порам выщелачивания, трещинам и кавернам.

Зависимость параметра пористости от величины пористости выражается формулой

(5)

t

где ап — постоянная величина, определяемая величиной пори­

стости и параметром пористости породы до цемен­ тации;

64

m — структурный показатель, обусловливаемый строением порового пространства и степенью сцементирован­ ное™ пород.

Найденное эмпирически уравнение (5) подтверждается мно­ гочисленными экспериментальными данными.

Электрическое сопротивление и скорость распространения продольных волн взаимосвязаны через величину пористости. С увеличением пористости пород скорость распространения про­ дольных волн и электрическое сопротивление уменьшаются.

Установление корреляционной связи между скоростью рас­ пространения продольных волн и параметром пористости пред­ ставляет практический интерес для разработки способов по­ строения сейсмограмм косвенным путем.

СЕВЕРНАЯ ЧАСТЬ БАЛТИЙСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

На территории Западной Латвии исследование зависимости между электрическими, коллекторскими и упругими свойствами кембрийских терригенных пород и ордовикских и силурийских карбонатных отложений проводилось по образцам из скв. Дур- бе-39, Вергале-45, Скрунда, Кроньауце, Талсы и Эдоле-67.

Определение удельного электрического сопротивления по­ род рп осуществлялось по двухэлектродной схеме, представляю­

вую фазу, и двумя основными — измерительным и сравнения. Удельное сопротивление электролитов рв измеряли резистивиметром ГТР-1, реализованным в виде четырехэлектродной схемы переменного тока частотой 1000 Гц с микроамперметром в ка­ честве измерительного прибора. Удельное сопротивление насы­ щающего раствора составляло 0,046—0,061 Ом-м.

Скорость распространения продольных волн измеряли де­ фектоскопом ДУК-20, база образцов превышала три длины волны.

Сопоставление результатов анализа пористости, проница­ емости, гранулометрии, химического состава ипетрографического изучения шлифов алевролитов и песчаников позволяет дать следующую характеристику этих пород.

Зерна кластогенного материала зачастую плохо окатаны. Степень окатанности зерен возрастает с увеличением их круп­ ности. Процентное содержание зерен одного размера колеблется в пределах 40—80% .-По составу цемент глинистый, глинисто­ карбонатный и карбонатный. Тип цемента пленочно-поровый и контактово-поровый, реже базальный. Поры овальной и непра­ вильной формы. Значения пористости и газопроницаемости вы­ сокие. С увеличением в составе цемента доли карбонатного

вещества газопроницаемость уменьшается. Значения параметра пористости и скорости распространения продольных волн низ­ кие.

Исследованные карбонатные породы представлены извест­ няками, реже — мергелями. По данным петрографического ис­ следования шлифов, выполненного В. И. Яковлевой, органоген­ ные известняки делятся на несколько типов в зависимости от

Причиной возникновения вторичной пористости карбонатных пород в основном является выщелачивание кальцитового це­ мента и органических остатков. Форма пор чаще неправильная, иногда овальная. Значения вторичной пористости пород изменя­ ются от 1 до 7%. Размер пор вторичного происхождения состав­ ляет 0,05—3 мм. Межзерновая пористость колеблется от 2 до 10%. Породы практически непроницаемы. Межзерновая газо­ проницаемость, как правило, меньше 0,01 мД. Пористость и скорость распространения упругих волн изменяются в широких пределах. Для глинистых известняков и мергелей характерно за­ кономерное увеличение межзерновой пористости и уменьшение значений параметра пористости.

Взаимосвязь между значениями вторичной и межзерновой пористости, а также между величиной вторичной пористости и параметром пористости не обнаружена.

Измерения пористости, параметра пористости и скорости распространения продольных волн выполнены на одних и тех же образцах цилиндрической формы, которые предварительно экстрагировались от солей и битумов.

Ниже приводятся результаты экспериментального исследова­ ния зависимостей Pn=f(n) и Pn=f(vBn)-

Представленная на рис. 26 зависимость параметра пористо­ сти от величины пористости однотипна для всего комплекса ис­ следованных пород. В пределах значений п от 5 до 25% зави­ симость Pn=f(ti) в логарифмическом масштабе линейна и вы­

Коэффициент корреляции равен 0,93.

Зависимость (6 ), по-видимому, нельзя считать единственно

возможным типом взаимосвязи параметров. В некоторых слу­ чаях в процессе обработки материала отмечалось влияние на ее характер вещественного состава пород, а именно некоторое упрощение строения порового пространства в малоглинистых

€6

некарбонатных песчаниках, а также в глинистых известняках. Однако выразить закономерность изменения параметра пори­ стости от вещественного состава пород количественно пока не представляется возможным. Тем не менее высокий коэффициент корреляции Рп и п позволяет рекомендовать зависимость (6 ) для

определения пористости как терригенных, так и карбонатных разрезов. Следует заметить, что при проверке этой зависимости для карбонатных пород значения пористости, полученные по графику (6 ) на основе иопользования электрокаротажных диа­

грамм, целесообразно сравнивать не с результатами единичных лабораторных определений образцов, а со средними значениями пористости пласта.

Зависимости параметра пористости от величины пористости для различных районов Советской Прибалтики, выявленные рядом исследователей, графически представлены на рис. 2 7 . Незначительное отклонение кривой 1 от кривой 2 можно свяр

зать как с некоторым усложнением строения порового про­ странства карбонатных пород, обусловленным вторичными про­ цессами, так и с незначительными систематическими погрешно­ стями измерений из-за не­ совершенства методики и техники лабораторных исследований.

штабах ' с учетом влияния анизотропных свойств пород на характер корреляционной связи между параметрами. Отмечены следующие особенности взаимосвязи параметра пористости и скорости распространения продольных волн. В направлении, па­ раллельном слоистости пород, прослеживается тесная зависи­ мость между этими показателями (а). Коэффициент корреля­ ции равен 0,92. В билогарифмическоммасштабе зависимость линейна. Отмечается слабое влияние вещественного состава на характер связи между величинами Рп и п (б). В направлении,

перпендикулярном слоистости пород, скорость распространения продольных волн, особенно в мелкослоистых образцах, заметно уменьшается (в—д). Так, для пород с Рп=150 v 11 = 5 км/с, и^ =

= 4 км/с.

Для одних и тех же отложений значения скорости распро­ странения продольных волн, полученные при исследовании об­ разцов лабораторными методами, как правило, выше пласто­ вых скоростей, установленных посредством сейсмокаротажа. Объясняется это двумя причинами: 1 ) различной ориентиров­

кой сейсмического луча в мелкослоистой природной среде и образцах карбонатных пород; 2 ) изменением соотношения плот­

ных и рыхлых пород в естественных условиях и в образцах за

68

четов по той причине, что изменение этого параметра по разрезу скважины в гораздо большей степени зависит от сопротивления пластовых вод рв, чем от пористости пород.

По данным А. А. Фрейманиса, минерализация пластовых вод в скв. Папе-23, например, изменяется от 1,48 г/л (D3, ин­ тервал опробования 396—409 м) до 134,30 г/л (f=i_2) интервал опробования 1711— 1732 м), а сопротивление пластовых вод рв — соответственно от 5 до 0,06 Ом-м.

В южной части Балтийской синеклизы разница значений ми­ нерализации еще больше.

Использование параметра Рп= — вместо рк не представ-

Рв

ляет затруднений, так как при этом нет необходимости в специ­

ческие данные после несложной их обработки.

На рис. 30 приведен геолого-геофизический разрез скв. Папе23 с пересчетом каротажных диаграмм в послойные значения соответствующих параметров. Кроме непосредственных значе­ ний рк даны и пересчитанные в Рп с учетом различной минера­ лизации пластовых вод. Для изучения корреляционной зависи­ мости физических параметров данные НГК и ГК представлены в виде разности Ду. Рассчитаны парные и множественные связи (табл. 40). Получено многомерное уравнение регрессии:

Упл = 0,168Ду + 0,53h +

+ 1821,

коэффициент корреляции г= 0,80.

Коэффициенты корре­ ляции для парных связей имеют соответственно следующие значения:

'Чл-И. = 0 >6 6 ; гапл-д? — 0,34;

Г"пл- ' 1

Гра-Ау =0,93.

69