ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ДЛЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИТЕРПРЕТАЦИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ГИС.
Каждый геофизический метод основан на регистрации и изучении определенных физических свойств горных пород. Широким исследованием физических свойств горных пород занимается наука – петрофизика, в которой систематизируются результаты изучения природы физических свойств горных пород, характеризуются и классифицируются типы пород и фации по комплексу физических свойств и по способности свойства изменяться в зависимости от геологических процессов, устанавливаются связи между физическими и петрографическими свойствами пород. Петрофизические характеристики расчленяют массивы горных пород (осадочные, метаморфические, магматические), проводят корреляцию разрезов скважин, особенно когда это трудно сделать по геологическим признакам (из-за отсутствия фауны, например) и решают ряд других задач. Большинство физических характеристик систематически изучаются по керну. Рассмотрим некоторые физические характеристики и их связь, между друг другом, в терригенном разрезе (состоит из песчаного, алевролитового, глинистого материала).
1.Плотность.
Плотностью П - называется физическое свойство вещества, определяемое как отношение массы породы к ее объему:
П = mП / VП
где mП – масса породы; VП – ее объем. Единицей измерения служит кг/м3 (г/см3).
Плотность горных пород, особенно рыхлых и слабо метаморфизованных, тесно связана с пористостью. Пористость (коэффициент пористости) – это отношение объема всех пор VПОР к объему сухой породы VСУХ определяется по формуле:
KП = VПОР / VСУХ = (VЖ - VГ) / VП
где VЖ , VГ – объем пор, заполненных жидкостью и газом; VП – общий объем породы.
Поскольку горные породы состоят из твердой, жидкой и газообразных фаз, то плотность горных пород представляет собой отношение массы породы с естественной влажностью и структурой к ее объему:
П = (mТ + mЖ + mГ) / VОБР
где mТ, mЖ , mГ – масса твердой, жидкой и газообразной фаз; VОБР – общий объем образца. Плотность породы П связана с пористостью KП соотношением:
П = Т*(1 - KП) + KП
в предложении, что все поры заполнены водой (mЖ + mГ численно равны VЖ + VГ), а плотность твердой фазы (минерального скелета) Т есть отношение mТ / VТ.
Плотность песчанистых, алевролитовых и глинистых пород изменяется от 1.6 до 2.8 г/см3, по классификации из 5 групп – принадлежат ко второй – плотность низкая и пониженная. Ряд плотности терригенных пород: песчаники – 2.1 – 2.4*103 кг/м3; алевролиты – 2.2 – 2.5 *103 кг/м3; глины и аргиллиты – 2.2 – 2.5*103 кг/м3. Величина плотности сильно зависит от их пористости и в меньшей степени от минерального состава. Плотность газонасыщенных пород больше зависит от пористости, чем водонасыщенных, так как пористость обломочных пород зависит от их минерального состава, формы обломков и их отсортированности, то и на плотность очень влияют эти факторы. Плотность УВ (углеводородных) газов находится в пределах от 0.000715(метан) до 0.00317 г/см3 (пентан) и в среднем близка к плотности воздуха. Плотность нефтей изменяется в зависимости от химического состава от 0.72 до 1 г/см3, ископаемых углей 0.8 – 2.0 г/см3, торфа равна 0.72 г/см3. На плотность углей сильно влияет степень метаморфизма: плотность лигнита 0.8 г/см3, плотность антрацита 1.4 – 2.0 г/см3.
Плотность и пористость пород связаны линейной зависимостью: плотность возрастает с уменьшением пористости. Плотность возрастает с увеличение концентрации плотных железисто-магнезиальных минералов (компонент FeO+Fe2O3+CaО+MgO) и уменьшением содержания кремния SiO2. Пористость в значительной степени уменьшается с ростом давления и температуры, следовательно, плотность пористых пород (особенно глин) повышается с увеличением глубины. Например, на глубине 182м плотность глинистых сланцев олигоцена составляет 2.0 г/см3 , а на глубине 1859м – 2.52 г/см3. Плотность снижается с увеличением коэффициента КПР их проницаемости (свойство породы пропускать жидкость и газ через себя при перепаде давления). Значение плотностей сухих и влажных пород также уменьшается с уменьшением коэффициента КГЛ их глинистости (свойство содержать частицы с dЭФ < 0.01 мм, реже с dЭФ < 0.001 мм). Эти связи обусловлены тем, что как и П, так и КПР, а также КГЛ в значительной степени зависят от коэффициента КП.