11. Некоторые 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. Наиболее широко используются следующие свойства.

11.1. 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, водопроводимость, 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 (рис.17), по которому определяют эффективный диаметр частиц, составляющий 10 % от всех

Рис. 17. Суммарная кривая гранулометрического состава.

фракций – d_е. В зависимости от гранулометрического состава пород, применяют различные методы анализа. Крупные фракции (0,1-10,0 мм) – ситовым методом, мелкие (частицы < 0,1 мм) – ареометрическим методом и методом отмучивания в спокойной воде.

По соотношению фракций

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 изложены в курсе «Грунтоведение».

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

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

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

Коллоидно – дисперсные системы определяются отмучиванием и центрифугированием. При этом выделяются частицы d до 0,001 мм, с предварительным удалением карбонатов соляной кислотой.

Таблица 2.

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