Література

1. Физические свойства горных пород и полезных ископае-мых. Справочник геофизика /под ред. Дортман Н.Б./. М., Недра, 1984.

Лабораторна робота №16

Визначення залежності швидкості пружних хвиль від пористості і насиченості порід

1. Мета і задачі роботи

Мета роботи:вивчення закономірностей зміни швидкості пружних хвиль в залежності від фазового складу гірських порід.

Задача роботи: виконати розрахунки і побудувати графіки залежності швидкості від співвідношення твердої, рідкої і газової фаз породи.

2. Основні положення

Густина гірських порід залежить від густини твердої _т, рідкої _р і газової _г фаз, та їх співвідношення в одиниці обєму. Експериментальними дослідженнями встановлено, що зміна співвідношення фаз та тип флюідонасиченості у гірських породах має більший вплив на пружні властивості породи, ніж зміна мінерального складу.

Як відомо, в ідеально пружному середовищі швидкість розповсюдження пружних хвиль є функцією модуля Юнга Е і коефіцієнта Пуассона (або коефіцієнтів Ламе,), а також функції щільності

V_р===,(1)

V_S==. (2)

3. Порядок виконання роботи

3.1. Використовуючи формулу (1) і формулу густини

=(1k_п)+K_нk_п_ф, (3)

де: k_п - коефіцієнт пористості;

K_н - коефіцієнт насиченості породи;

_ф - густина флюіда, що заповнює пори

виконати розрахунки і побудувати графіки залежності між швидкістю хвиль, коефіцієнтом пористості і флюідонасиченістю.

3.2. Розрахунки виконати для груп порід

Осадові	Магматичні	Осадові	Магматичні
Пісковик	Граніт	Камяна сіль	Андезит
Аргіліт	Базальт	Алевроліт	Сієніт
Вапняк	Діоріт	Пісковий сланець	Амфіболіт
Глина	Габро

3.3. Коефіцієнт пористості змінювати від 5% до 40% з кроком 2%.

3.4. Коефіцієнт насиченості взяти рівним 0.5 і 1.0.

3.5. В якості флюіда взяти:

а) мінералізовану воду, _в=(1.01-1.2)10^-3 кгм³;

б) нафта, _н=(0.7-0.9)10^-3 кгм³;

в) газ, _г=(0.3-0.5)10^-3 кгм³.

3.6. Розрахунки і побудова графіків виконати на ПЕОМ.

3.7. Проаналізувати результати і зробити висновки про характер впливу зміни твердої, рідкої і газової фаз на швидкість пружних хвиль.

3.8. Розраховані значення оформити у вигляді таблиці. Графіки вивести на принтері.

4. Питання для самоконтролю

1. Які фазові складові породи впливають на швидкість пружних хвиль?

2. Який фізичний зміст мають коефіцієнти пористості та насиченості?

Література

1. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник геофизика. под ред. Дортман Н.Б.. М., Недра, 1984.

Лабораторна робота №17 Дослідження залежності швидкості пружних хвиль з глибиною

1.Мета і завдання роботи

Метою роботи єдослідження звязку між швидкістю пружних хвиль і глибиною, аналіз впливу вертикальної зональності розподілу густини і пористості.

Завдання роботи:для заданого вертикального розрізу виконати розрахунки і побудувати графіки залежності швидкості пружних хвиль з глибиною, дослідивши при цьому вплив пористості і густини порід.

2.Основні положення

Теоретичними і експериментальними дослідженнями установлено, що швидкість пружних хвиль і пружні модулі залежать від густини і пористості гірських порід. Крім того, спостерігається закономірна зміна цих показників з глибиною: пористість зменшується, густина і швидкість збільшується.

Гірські породи в природньому стані складаються з трьох фаз: твердої, рідкої і газоподібної. Але безпосередні розрахунки впливу співвідношення фазових компонентів на швидкість були б занадто складними. Інший шлях полягає у використанні емпіричних залежностей. Гассманом запропонована наступна формула для зміни швидкості пружних хвиль з глибиною

, (1)

де: Е– модуль Юнга, Па;

- коефіцієнт Пуассона;

g – прискорення сили тяжіння, мс^-2;

 - густина породи, кг м^-3;

Z– глибина, м.

Недоліком цієї формули є відсутність звязку з коефіцієнтом пористості і густиною флюіда – факторів, які мають значний вплив на швидкість пружних хвиль.

При необхідності враховувати співвідношення твердої і рідкої фаз, швидкість пружних хвиль розраховують за формулою

, (2)

де: V₀ – швидкість пружних хвиль на земній поверхні, мс^-1;

_т,_ф– густина твердої і рідкої фаз, кг м^-3;

K_п– коефіцієнт пористості.

3.Порядок виконання роботи

3.1.З попередніх робіт використати значення модуля Юнга, коефіцієнт Пуассона, густину твердої і рідкої фаз. Коефіцієнт пористості змінювати від 1% до 40% для осадових порід і від 0% до 5% для магматичних.

3.2.Використовуючи ПЕОМ побудувати графіки залежності швидкості пружних хвиль з глибиною на проміжку від 0 до 3 км з кроком 100 м.

3.3.Проаналізуйте хід графіків при зміні пористості і густини.

4.Питання для самоконтролю

1. Які закономірності зміни фізичних властивостей спостеріга-ються з глибиною?

2. Які фізичні фактори впливають на зміну швидкості пружних хвиль з глибиною?