Петрофизика (стр. 4 из 20)
Основное значение этих карт – использование при интерпретации гравитационного и магнитного полей с целью изучения глубинного строения земной коры. Кондиционность карт определяется равномерностью расположения точек исходных данных, а также проведением изолиний с учетом точности измерения параметров, возможности случайных ошибок из-за использования данных по выветрелым образцам.
Специализированные карты
Специализированные карты строят по величине параметров, выраженных в статистических характеристиках, в частности в отклонениях от среднего значения в единицах стандарта. Например, при построении карты приведенных аномальных значений плотности измеренное значение плотности σ переводится в значение плотности, нормированное по стандарту:
,где
- среднее арифметическое значение плотности данной группы пород; St0 – стандарт распределения плотности данной группы пород.Аномальными значениями петрофизического параметра считаются отклонения от среднего более чем на три стандарта. Карты строят для каждого параметра для отдельных участков. Они могут совмещаться и с петрофизическими картами.
По данным палеомагнитных исследований строятся палеомагнитные карты. Они отражают возраст пород по палеомагнитным данным, прямое или обратное направление вектора древней (синхронной) остаточной намагниченности, положение древнего магнитного полюса.
Петрофизические разрезы
Петрофизические разрезы дают представление об изменении физических свойств горных пород с глубиной залегания. Отличием петрофизических разрезов от геолого-геофизических является предварительное выделение петрофизических групп пород, т.е. дифференциация геологических комплексов (серий, свит) по петрофизической характеристике, оценке фациальных, структурных и текстурных изменений каждой петрофизической группы /9/.
Петрофизические разрезы условно подразделяются на:
· картировочные петрографические разрезы, которые строят в процессе геологической съемки с использованием геологических петрофизических данных и геофизических карт;
· петрофизические разрезы отдельных скважин, разрез которых составляют с использованием геологического изучения керна, данных определения петрофизических параметров по керну и каротажу, результатов опытно-фильтрационных работ в скважине.
· профильные петрофизические разрезы. Строятся схемы межскважинной корреляции пластов или горизонтов. В этом случае разрез отражает изменение петрофизической характеристики по вертикали и по латерали.
Контрольные вопросы к главе 1
1. Назовите три группы физических свойств отличающихся по природе и характеру закономерных изменений.
2. Отличаются ли физические свойства измеренные в лабораторных условиях от свойств пород в естественных условиях? Если да, то почему?
3. Чем отличаются карты физических параметров от специализированных карт?
Глава 2 Плотность и пористость минералов и горных пород
2.1. Плотность и пористость физических тел
Плотность является одним из основных физических параметров вещества /4,6,8/.. Плотность – это свойство вещества, характеризующиеся отношением его массы m к занимаемому объему V:
(2.1)Плотность горных пород является параметром, который определяет гравитационное поле (Федынский В.В., 1967):
(2.2)Таким образом, потенциал U является ньютоновским потенциалом притяжения объемных масс, распределенных в объеме V с плотностью σ.
Плотность горной породы обозначается «σ», и определяется как отношение массы горной породы (минерала) к объему породы (минерала), т.е. отношение массы твердой, жидкой и газовой фаз к его объему:
, (2.3)где mп- масса образца породы, состоящей из массы твердой mтв, жидкости mж и газа mг. Объем образца V складывается из объема твердой Vтв, жидкой Vж и газовой Vг фаз.
Отношение твердой фазы породы к занимаемому объему твердой фазы называется минеральной плотностью, и обозначается «δ»:
. (2.4)Единицей измерения плотности в системе СГС является г/см3, в СИ – кг/м3. В полевой геофизике плотность обычно обозначается «σ», и используют единицу измерения г/см3.
Горная порода является многофазной системой, состоящей из твердой фазы (минерального скелета) и порового пространства, заполненного воздухом и жидкостью. Поры в горной породе могут сообщаться друг с другом или быть изолированы минеральным скелетом.
Пористость горной породы определяется совокупностью пустот в минеральном скелете породы и обозначается как «n»:
. (2.5)Отношение объема пор Vп ко всему объему образца V называется коэффициентом общей пористости:
. (2.6)Единицей измерения пористости и коэффициента пористости являются проценты (%).
Масса жидкой фазы определяется с введением понятия относительной влагонасыщенности образца «p». Если
, то масса жидкой фазы определяется по формуле:
(2.7)Плотность образца определяется по формуле:
(2.8)Плотность водонасыщенных пород σвопределяется отношением массы горной породы с максимальной влажностью к объему породы. Принимая σж=1, p=1, определяем плотность водонасыщенного образца:
(2.9)Плотность газонасыщенных σг пород определяется отношением массы твердой фазы горной породы к объему, лишенной поровой влаги. То есть p=0 и плотность газонасыщенного образца:
(2.11)Плотность газоводонасыщенных пород σгв определяется отношением горной породы с лабораторной влажностью к объему породы.
С плотностью связано понятие удельного веса. Однако в отличие от плотности удельный вес не является физико-химической характеристикой вещества, так как зависит от места измерения. Определяется как отношение веса горной породы (P) к объему породы:
, (2.12)где g – ускорение свободного падения в данной местности. Плотность равна удельному весу вещества на ширине 45° на уровне моря.
Плотность химически простых твердых веществ характеризуется постоянным, строго определенным значением. Плотность обусловлена электронным строением и массой ядер атомов. Большая часть массы атомов (99,95-99,97%) сосредоточены в ядрах. Масса атомов каждого химического элемента численно возрастает в порядке их расположения в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Плотность элементов изменяется с определенной периодичностью. Для каждого периода (т.е. для ряда элементов имеющих одинаковые квантовые числа) наблюдается возрастание плотности и уменьшение атомного радиуса элементов в первой половине периода, и понижение плотности и увеличение атомного радиуса – во второй половине периода. Плотность увеличивается в каждой группе элементов по мере повышения атомной массы. Для каждого периода наблюдается свой уровень значений плотности, что соответствует дискретному изменению главных квантовых чисел электронов внешних орбит на единицу. Прослеживается закономерность в периодичности изменения орбитального квантового числа. Для sp–элементов наиболее существенное влияет изменение атомного радиуса. Эти элементы входят в состав большинства породообразующих минералов. Для d–элементов (все химические d-элементов принадлежат к металлам) плотность зависит преимущественно от массы ядер атомов (Дортман Н.Б., 1984).
Плотность твердых химических элементов изменяется в пределах 0,5 – 22,5 г/см3. Наименьшую плотность имеет литий – 0,53 г/см3 и калий 0,86 г/см3, наибольшую – иридий 22,5 г/см3.
Плотность воздуха при нормальных условиях (температура 20°С и давление 0,1МПа) равна 0,0012 г/см3 (Зтнченко В.С., 2005).
Для углеводородных газов метана и пентана значения плотности составляют соответственно 0,000715 и 0,000317 г/см3. Плотность природных подземных вод при нормальных условиях изменяется от значений 1,01 г/см3 (пресная вода) до 1,24 г/см3 (рассол). Дистиллированная вода при температуре 20°С характеризуется значением σ, равным 0,9982 г/см3 .
Плотность нефти в зависимости от ее химического состава меняется в пределах 0,5-1 г/см3 .