Курс лекций ухта 2006 удк 550. 812. 1 553. 98 Н 64
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
е) минералогическое иммерсионное изучение полученных при механическом анализе фракций обломочных и глинистых или нерастворимого остатка карбонатных пород. При этом производится следующее: ж) разделение минералов по удельным весам на тяжелые и легкие; з) определение минералов иммерсионным методом с подсчетом компонентов. При мощности слоя, равной 10 м и более, рекомендуется изучать, по крайней мере в шлифах, пробы из кровли, из середины и из подошвы слоя; Минералого-петрографическому изучению в шлифах должны подвергаться все разности осадочных горных пород. Совершенно обязательно изготовление шлифов не только из песчаников, алевролитов, известняков, крепких мергелей и т. п., но также из глин. Шлифы должны быть ориентированы перпендикулярно. Механический анализ и изучение минералогического состава иммерсионным методом следует выполнить в основном лишь для обломочных пород — песков, песчаников, алевролитов, алевритов, а также для глин и известняков при наличии в последних достаточной алевритовой или песчаной примеси. Механический анализ для названного типа горных пород следует применять в более широких масштабах, имея в виду цель выяснения механического состава, с чем в значительной мере связаны физические свойства обломочных пород и глин. Кроме того, данные механического анализа позволяют уточнить название породы. Методы механического и минералогического анализа могут применяться и для карбонатных пород, в том случае, когда они обогащены обломочным материалом. При отсутствии характерных палеонтологических остатков в карбонатных породах знание минералогического состава нерастворимой части последних может быть полезно для стратиграфических целей. Изучение породы в шлифах в этих случаях может оказаться недостаточным. Обломочные минеральные частицы извлекаются из карбонатных пород путем обработки соляной кислотой 1:10, в случае возможности разделяются на фракции и на тяжелые и легкие минералы, как это указано для обломочных пород и глин, и подвергаются обычному иммерсионному изучению. Результат механического анализа должен представляться по фракциям, принятым за стандартные при обработке материалов по всем опорным скважинам. И Фракция, мм Более 0,25 От 0,25 до 0,10 От 0,10 до 0,01 Менее 0,01 Карбонаты (растворимая часть) Всего (навеска породы) зучение глинистых минералов Для расшифровки минералогического состава тонких фракций, слагающих основную массу глин, не всегда достаточно одного оптического анализа. Поэтому для типовых образцов желательно применять комплексный метод исследования глин, слагающийся из термического, рентгеноскопического, химического и других видов анализа. Изучение минералогического состава глин, подстилающих и перекрывающих пласты, содержащие нефть, необходимо для понимания условий образования нефтяных и газовых месторождений. Минеральный состав глинистых горных пород производится в специальных лабораториях с применением различных методов, не являющихся обязательным элементом комплексного исследования материалов бурения. Основным методом является метод окрашивания, потому что он является массовым и его можно применять также и в полевых условиях. В результате испытаний методом окрашивания все породы по составу глинистых минералов, с учетом глубины залегания этих пород и их геологических особенностей, разбиваются на группы. Представители проб каждой группы проверяются другими методами, к которым относятся: а) термический, составляющий от общего количества окрашенных проб 10-20%; б) рентгеноструктурный - 5%; в) электронномикроскопический - 15-30%; г) оптический, на специально приготовленных ориентированных агрегатах - 10-20%. Выборочный химический анализ Исходя из результатов минералого-петрографического изучения горных пород, в тех случаях, когда возникают неясности в отношении минералогического состава горных пород, должны производиться выборочные химические анализы. Химическому анализу следует подвергать горные породы и в тех случаях, когда на основании предшествующего микроскопического, петрографического исследования и спектрального анализа выяснилась необходимость более детального изучения химического состава горных пород. В зависимости от возникших задач химические выборочные анализы могут носить различный характер: качественный или количественный анализы для выяснения содержания тех или иных определенных элементов, шестикомпонентный анализ (количественное определение содержания нерастворимого остатка, Р2О3, СаО, Mg0, СО2 и S03), полный химический анализ. Встреченные в скважинах полезные ископаемые: угли, горючие сланцы, железные, марганцевые и прочие руды, алюминиевое и химическое сырье — подвергаются полному химическому анализу для выяснения их промышленных качеств. Спектральный анализ Спектральный анализ за последнее время начал широко применяться в нефтяной геологии. Являясь быстрым физическим методом определения химического состава вещества, спектральный анализ может заменить длительные и трудоемкие химические анализы. С помощью спектральных методов анализа можно быстро и точно дать химическую характеристику породы с определением всех металлов и некоторых других элементов. Спектральный анализ позволяет визуально по спектрограмме сказать об ориентировочном содержании этих элементов. С помощью количественного спектрального анализа можно произвести точное количественное определение микроэлементов, содержащихся в исследуемом образце. Спектральным анализом могут быть выявлены промышленные концентрации цветных, редких, рассеянных и радиоактивных элементов. Спектральный анализ является незаменимым, будучи высокочувствительным методом при использовании весьма незначительных навесок. Работами А.П. Виноградова, А.Д. Архангельского, Л.А. Гуляевой, С.М. Катченкова и др. показано большое значение микроэлементов, содержащихся в водах, породах, золах битумов и нефтей, для целей корреляции, для геохимической характеристики битумов, нефтей и вмещающих их пород и для выяснения процессов миграции элементов. В осадочных породах следует определять следующие элементы: Al, Mg, Ca, Si, Fe, P, Mn, Ni, V, Ti, Cu, Na, К, Li, Ba, Sr, В, Cr, Zr и в пределах верхних 500 м разреза - U, Th, Tr, Mo, Ga, Ge, Sc, Tl, Sn, Be, Pu, Zn; в изверженных породах, кроме перечисленных элементов, еще - Zn, Pb, Sn, Cd, Ge, Mo, Co, In, Be, Bi, W, Ag, As, Au, Y, Те, Ga, Та, Nb. Спектральный анализ может быть использован при обработке материалов бурения как для вспомогательных целей, так и для последующих, более детальных исследований на те или другие элементы, имеющие практическое значение. Спектральный анализ имеет большое значение для самостоятельного решения целого ряда геохимических задач. Спектральный метод анализа облегчает работу химика-аналитика, так как быстро отвечает на вопрос, в каком количестве находится определяемый элемент в породе и присутствуют ли элементы, мешающие проведению химического анализа. Образцы для спектрального анализа пород должны отбираться из каждой литологической разности, а в случае литологически однородной толщи через 1-5 м, в зависимости от степени однородности. Более детальному опробованию должны подвергаться слои, обогащенные органическим веществом, с выделениями пирита и других сульфидов и в особенности с повышенной гамма-активностью (по гамма-каротажным диаграммам). По таким частям разреза следует образцы на исследование отбирать через 50 см, и в первую очередь по интервалам, в которых упомянутые признаки особенно отчетливы. Палеонтологические исследования Палеонтологическое изучение керна является основным элементом комплексного изучения осадочных образований и должно самым тесным образом увязываться с другими видами исследования, в первую очередь с литолого-петрографическим изучением керна. При палеонтологическом изучении керна необходимо иметь в виду следующие вопросы. Изучение видового состава ископаемых организмов, встреченных в различных вскрытых скважиной стратиграфических подразделениях. Палеонтологическое изучение должно быть комплексным: оно должно заключаться не в определении отдельных руководящих форм или представителей тех или иных групп организмов, а в изучении всего комплекса органических остатков. Определение геологического возраста вскрытых скважиной отложений, стратиграфическое расчленение разреза и сопоставление его (корреляция) с другими известными разрезами, где вскрываются одновозрастные отложения. Установление связи между видовым составом организмов и характером вмещающих их остатки осадочных горных пород. Выяснение условий образования осадков и физико-географических условий геологического прошлого. Выявление породообразующего значения ископаемых организмов и их значения для понимания процессов нефтегазообразования. Микрофаунистическое исследование керна является исключительно важным при комплексном его изучении, во многих случаях на основании этого исследования даются основные стратиграфические выводы по скважине. Микрофаунистическое исследование ведется по следующей схеме: а) поверхностный осмотр и описание образца породы; б) подготовка образца для обработки; в) разрыхление образца; г) отмучивание образца, желательно с разделением на фракции на специальных приборах или на сите (или ситах), упаковка для хранения; д) отбор микрофауны, изготовление микроскопических препаратов (помещение микрофауны в камеры). Из плотных пород, не поддающихся дезинтегрированию обычными методами (кроме прокаливания), изготовляются палеонтологические шлифы, желательно большой площади и в достаточном количестве, обеспечивающем определение всех фаунистических остатков - сечения раковин; при этом желательно (а часто и необходимо) соответственным образом их ориентировать, что достигается в процессе изготовления пришлифовок. В некоторых случаях удается отпрепарировать раковины из породы при помощи игл и молотка - из таких выделенных раковин могут изготовляться ориентированные сечения или эти раковины подвергаются лишь поверхностному изучению. Спорово-пыльцевой анализ образцов, особенно важный при изучении континентальных отложений, ведется в соответствии с указаниями соответствующих руководств. При подготовке образцов для исследования следует иметь в виду, что наиболее благоприятными для спорово-пыльцевого анализа являются темноокрашенные глинистые и тонкопесчанистые породы, особенно такие, которые содержат растительные остатки (хотя бы в виде детрита); грубообломочные породы почти никогда не содержат ископаемых спор и пыльцы, в известняках споры и пыльца встречаются относительно редко. Камеральная обработка крупных палеонтологических остатков макрофауны и макрофлоры производится специалистами по отдельным группам организмов. В большинстве случаев определения производятся на основании изучения внешних признаков. Иногда при изучении таких, например, групп, как кораллы и мшанки, приходится прибегать к изготовлению ориентированных шлифов (поперечных, продольных, тангенциальных). При изучении внутреннего строения плеченогих иногда приходится прибегать к изготовлению и изучению последовательных пришлифовок примакушечной части раковины (поперечных, ориентированных нормально к кривизне створки). В процессе определения производятся необходимые измерения, зарисовки, а также, по мере надобности, фотографирование палеонтологических остатков. Определения осуществляются путем сопоставления образцов с изображениями и описаниями в специальных монографиях, а в случае возможности - с оригиналами. Определения должны производиться до вида, если позволяют изученность данной группы ископаемых, сохранность материала и существующая литература. Определение физических свойств пород Определение физических свойств горных пород, в особенности таких, как пористость и проницаемость, имеет исключительно важное значение для освещения разреза с точки зрения выяснения условий нефтеобразования, для понимания путей миграции нефти и условий ее накопления в коллекторах. Кроме того, определение физических свойств пород значительно пополняет литолого-петрографическую характеристику разреза. Без определения физических свойств горных пород немыслима надлежащая геологическая интерпретация данных геофизических исследований, как проводившихся на самой буровой, так и в тяготеющих к ней районах. Лабораторное определение физических свойств пород производится по следующим видам исследований: а) определение объемного веса (плотности), удельного веса (минералогической плотности), проницаемости и вычисление общей (абсолютной) пористости; б) определение упругих свойств горных пород; в) определение магнитной восприимчивости и остаточного намагничения; г) определение относительной электропроводности горных пород и мембранного потенциала; д) определение естественной гамма-активности пород; е) определение открытой, а в случае необходимости, эффективной пористости. Определение объемного веса (плотности) пород, их удельного веса (минералогической плотности) необходимо для правильной интерпретации данных различных геофизических исследований, и в первую очередь результатов гравиметрической съемки. Кроме того, перечисленные физические свойства горных пород отражают в известной мере их минералогические и литологические особенности, а также степень метаморфизации. Различаются следующие определения: а) объемный вес (плотность) породы в естественно влажном состоянии: отношение веса всех составляющих породу фаз - твердой, жидкой и газообразной, из которых состоит порода в природных условиях, к ее объему, занимаемому всеми этими фазами, выражаемое в г/см ; б) объемный вес (плотность) сухой породы (твердой фазы): отношение веса твердой фазы к объему породы; в) удельный вес (минералогическая плотность) - отношение веса твердой породы к ее объему. По данным определений объемного веса (плотности) сухой породы и ее минералогического удельного веса вычисляется абсолютная пористость породы. Абсолютная пористость представляется в виде процентного отношения объема всех содержащихся внутри данного тела пор, как закрытых, так и соединяющихся, к объему данного тела. Образцы для определения объемного веса (плотности) должны быть по возможности взяты из свежего керна, вынесенного из буровой скважины или, в случае отсутствия свежевынутого керна, из сухого керна, взятого из кернохранилища. Желательно отбирать образцы весом не менее 200 г; минимальный вес образца для указанных определений 50 г. В последнем случае необходимо взять образцы породы данного типа не менее чем в трех местах по разрезу и дать для объемного веса среднее значение по трем определениям. Отбирать образцы для определения плотности следует, руководствуясь общими указаниями настоящей инструкции, но не реже чем через 10 м по стволу скважины для однородных мощных толщ. Определение упругих свойств горных пород Изучение упругих свойств горных пород необходимо для уточнения интерпретации результатов сейсморазведочных работ. Различие упругих свойств имеет также существенное значение при выявлении фациальных изменений, наличии метаморфизации и литификации пород и т. д. Скорость распространения упругих волн может быть определена на образцах горных пород при помощи ультразвукового сейсмоскопа по скорости прохождения упругого импульса от пьезоэлемента. По времени прохождения импульса и длине его пути, определенном толщиной образца, вычисляется скорость упругой волны (в м/сек). Для измерения скорости упругих волн необходимы образцы пород с двумя параллельно отшлифованными поверхностями, расстояние между которыми равно 4-8 см. Изучение магнитных свойств пород Изучение магнитных свойств горных пород необходимо для уточнения причин наблюдаемых в природе магнитных аномалий и, в конечном итоге, для получения представления о глубинном геологическом строении данного района. На основании изучения магнитных свойств составляется магнитометрический разрез района, который в ряде случаев может быть использован для корреляции разрезов скважин. Изучение магнитных свойств осадочной неметаморфизованной толщи, обычно не вызывающей заметных аномалий магнитного поля, в основном дает материал для корреляции разрезов и для палеогеографических построений. Необходимо иметь в виду, что механическое перенесение полученных в каком-либо районе результатов изучения магнитных свойств и соответствующей им минералогической характеристики горных пород на другие районы в целях объяснения причин магнитных аномалий может привести к ошибкам. Магнитная характеристика горной породы определяется величинами магнитной восприимчивости и естественной остаточной намагниченности породы. Магнитная восприимчивость — отношение намагниченности, возникающей под действием внешнего магнитного поля, к величине этого поля. Удельная магнитная восприимчивость выражается в см/г. Остаточная намагниченность характеризует постоянную намагниченность породы, которая не зависит от внешнего намагничивающегося поля. Остаточная намагниченность выражается в эрстедах или гауссах. Образцы для изучения магнитных свойств горных пород должны отбираться из характерных для данного разреза горных пород: осадочных, изверженных и метаморфических, по возможности из всех разностей последних, в числе, предусмотренном проектом на обработку материалов по данной скважине. В образцах не должно содержаться нехарактерных для данной породы включений. Наиболее интересные с точки зрения магнитных свойств горные породы желательно подвергать минералого-петрграфическому исследованию и химическому анализу. |