Введение

Петрофизика – наука о физических свойствах горных пород (плотность, удельное электрическое сопротивление, магнитная и диэлектрическая проницаемость, теплопроводность, пористость, проницаемость и других характеристиках [23].

В настоящее время подавляющее большинство известных месторождений углеводородов связано с осадочными горными породами. В связи с этим в представленном учебном пособии основное внимание уделено изучению физических свойств осадочных горных пород (в дальнейшем - ОГП).

Физические свойства ОГП связаны с их минералогическим, флюидальным составом, текстурно-структурными особенностями.

Эти факторы определяются условиями седиментации и постседиментационными изменениями ОГП.

Минералогический состав ОГП определяется составом материнских горных пород, обстановкой осадконакопления, диагенетическими и постдиагенетическими процессами.

Материнскими горными породами для ОГП служат магматические, метаморфические и первичные осадочные горные породы.

Магматические горные породы являются продуктом кристаллизации остывающего магматического расплава.

Метаморфические горные породы образуются при глубоких изменениях магматических и осадочных пород, обусловленных воздействием высоких температур, давления, горячих водных растворов и других факторов метаморфизма.

Магматические, первичные осадочные и метаморфические горные породы, находящиеся на поверхности земной коры, подвергаются действию процессов выветривания, в результате чего формируется осадочный материал, который под воздействием различных геологических агентов (вода, ветер, ледники) переносится в бассейн седиментации, где аккумулируется с образованием осадка (процесс седиментогенеза). В дальнейшем осадки консолидируются с образованием осадочных горных пород (процесс диагенеза).

С течением геологического времени ОГП погружаются на значительную глубину. В процессе этого погружения ОГП испытывают влияние значительного давления и температуры, подвергаются действию агрессивных флюидов, действию внутриплиных напряжений и деформаций.

Эти факторы изменяют физические свойства ОГП.

Так, обломочные ОГП в процессе своего погружения под воздействием давления и температуры испытывают значительное уплотнение. Если давление превышает предел прочности ОГП, то возникают процессы трещинообразования. Если горная порода содержит легко растворимые компоненты, то под действием агрессивных флюидов происходит их вымывание и образование пустот (каверн).

Флюиды (вода, нефть, газ), заполняя пустоты между зёрнами горных пород (скелетом горной породы), привносят в пустотное пространство различные примеси: цементирующие вещества, которые могут заполнять пустотное пространство горной породы.

Любые ОГП в своём составе имеют твёрдую фазу.

Твёрдая фаза разделяется на две составляющие:

- жёсткую (скелетную),

- пластичную (глинистую).

Скелетная составляющая представляет собой алевритовую, псаммитовую, гравелитовую фракции негидратирующихся минералов.

Пластическая составляющая образована пелитовой фракцией гидратирующих минералов преимущественно группы глин (каолинит, гидрослюды, монтмориллонит и др.). Физические свойства этих двух составляющих твёрдой фазы горной породы сильно различаются.

Жидкая фаза подразделяется на две компоненты.

1.Водная (представлена водными растворами солей),

2. углеводородная (нефть, конденсат).

Газовая фаза. В состав газовой фазы входят углеводородные и благородные газы, а также почвенный воздух.

Исследование физических свойств горных пород позволяет изучать геологическое строение территории исследования, условия седиментации и постсидементационного развития, выявлять скопления углеводородов, оценивать их промышленную значимость, определять режимы разработки месторождений нефти и газа.

Между различными параметрами, характеризующими физические свойства горных пород, отмечаются значительные корреляционные связи.

К примеру, повышение скорости прохождения упругих колебаний коррелируется с повышением плотности горных пород; увеличение удельного сопротивления горной породы – с уменьшением пористости, либо увеличением нефтегазонасыщения и т.п. [9,11, и др.].

Определение физических свойств горных пород по комплексу параметров (электрических, радиоактивных, тепловых, магнитных, сейсмических и ультрозвуковых и др.) в лабораторных условиях позволяет сформировать базовые (эталонные) характеристики этих пород.

Для определения физических характеристик горных пород используются различные лабораторные методы и методики [10,12,18,19 и др.] исследования образцов полученных в процессе строительства скважин (керн, шлам).

На основе этих определений выявляются корреляционные зависимости, связывающие физические характеристики горных пород с их литологией, минералогическими, структурными, фильтрационно-емкостными показателями, степенью флюидонасыщения и составом флюидов и т.д.

Построенные корреляционные зависимости позволяют, в процессе проведения геологоразведочных работ, путём проведения геофизических исследований разреза скважин получать информацию о свойствах горных пород и сложенных ими пластов, значительно сократив интервалы разреза которые необходимо освещать керновым материалом.