Измерения петрофизических параметров

 

Физическую характеристику можно определить по полям, измеренных на поверхности земли, в воздухе, в скважинах, по физическим свойствам образцов горных пород.

Аэро- и наземные съемки позволяют получить физическую характеристику пород в естественном залегании на различных глубинах, в том числе на глубинах недоступных бурению.

Геофизические исследования скважин (ГИС) устанавливают характер линейного распределения исследуемых свойств в естественных условиях.

Лабораторные методы позволяют получить высокую точность определения физического параметра в образце. Свойства образца при этом не всегда точно отражают свойства породы в естественном залегании. Так как физическое состояние образца в лабораторном эксперименте не соответствует породе, находящейся в естественном залегании в условиях обводненности, механических и тепловых напряжений и т.д. Поэтому величины физических свойств, измеренных на образцах в лабораторных условиях и в естественном залегании, отличаются.

Однако большинство геологических, а также, физических свойств горных пород определяются в лабораторных условиях на образцах, взятых из обнажений, горных выработок и скважин (керн).

Некоторые свойства, например, деформационно-прочностные, магнитные (каппа-метрия), упругие (ультразвуковые) и др., определяются на опытных площадках, где коренные породы выходят на поверхность.

 

Статистические методы обработки определений физических свойств.

Статистическая обработка материалов состоит из двух этапов: предварительной обработки и математического анализа. Предварительная обработка заключается в составлении каталогов данных о составе и физических свойствах пород. Математический анализ позволяет установить основные закономерности изменения физических параметров и выделить петрофизические группы и ассоциации.

При выделении петрофизических групп пород применяется метод группирования по наиболее общим и устойчивым признакам: генетическому типу, составу, текстурно-структурными особенностями, диагенезу и метаморфизму.

Для выяснения распределения физического параметра в пределах предварительно выделенной петрофизической группы используют вариационный ряд, где каждому значения параметра x или интервалу его изменения ΔN соответствует определенная повторяемость значений параметра (частота).

Форма вариационной кривой или гистограммы служат основным качественным критерием для выяснения правильности выделения петрофизической группы.

 

Построение петрофизических карт и разрезов

 

Наиболее полное и наглядное представление о распределении физических свойств геологических образований дают карты:

1) петрофизические, отражающие распределение в плане петрофизических групп горных пород (или геологических формаций);

2) физических параметров, показывающие значения физических параметров пород (толщ) без учета их типа и состава;

3) специализированные – карты приведенных аномальных значений физических свойств горных пород, палеомагнитные и др.

Петрофизические карты

В основе легенд петрофизических карт лежит петрофизическая классификация горных пород, т.е. подразделение по физической характеристике пород различных генетических типов и петрографического состава.

Петрофизические карты или карты физических свойств пород (петроплотностная, петромагнитная, петроэлектрическая, петроскоростная и др.), полученные по данным лабораторных измерений на образцах, являются фактической основой для петрографического (литологического) картирования изучаемой площади.

Рекомендуется группировать физические свойства по интервалам их изменения буквенными индексами в алфавитном порядке.

Так, для плотности при σ<2 г/см³ вводится индекс а, далее с ростом σ на 0,05 г/см³ группам придаются индексы в виде букв русского алфавита: при σ = 2-2,05 (б), 2,05-2,10 (в), 2,10-2,15 (г),..., >3,2 (я).

Магнитная восприимчивость большинства ферро- и парамагнитных пород с χ < 100*10^-5 ед. СИ обозначается заглавной буквой А, а далее обозначают: при χ = 100-300 (Б), 300-700 (В), 700-1500 (Г) и т.д. (с увеличением интервала группирования вдвое при χ >40000*10^-5 ед. СИ (К)).

Для скоростей продольных волн вводится латинский алфавит: при V_p = 2,0-2,3 км/с (а) и далее скорости с интервалом 0,3 км/с обозначаются 2,4-2,7 (b), 2,8-3,1 (с), 3,2-3,5 (d),..., 7,6-7,9 (v).

При необходимости дается более дробная индексация: a1, a2,..., A1, A2,..., d1, d2 и т.п.

Окраска карт

Окраска карт подчинена принципу – показать наиболее выразительными средствами основное их содержание.

Для петроплотностной карты принимается гамма цветов, отражающая плотность: сине-зеленые – желтые – желтые – коричневые - темно-коричневые. Интенсивность окраски усиливается от среднего значения плотности пород (2,5 г/см³) в сторону ее уменьшения (до 1,8 г/см³). И увеличения (до 3,2 г/см³).

Гамма цветов на петромагнитной карте более многообразна. Различным цветом показывается химический состав пород:

Розово-красным – кислый;

коричневым – средний и высокоглиноземистый;

зеленым – основной;

фиолетовым – ультраосновной;

желтым – щелочной;

желто-оранжевым – песчаный;

голубым – карбонатный;

серым - глинистый и угленосный.

 

Карты физических параметров

Карты плотности, магнитной восприимчивости, намагниченности, радиоактивности и других параметров строят по данным измерения образцов или по данным расчетов с использованием геофизических карт. Геологическая и петрофизическая характеристика пород на картах не отражается; она может быть приведена в обобщенных показателях.

Карты плотности и магнитной восприимчивости для складчатых районах и древних щитов строят в изолиниях по значениям параметра в каждой точке или по средним значениям для площади с определенным радиусом. Для платформенных областей карты строят в изолиниях параметров (преимущественно плотности) по средним значениям в целом для осадочного покрова или отдельных стратиграфических единиц.

Основное назначение этих карт – использование при интерпретации гравитационного и магнитного полей с целью изучения глубинного строения земной коры

Специализированные карты

 

Специализированные карты строят по величине параметров, выраженных в статистических характеристиках, в частности в отклонениях от среднего значения в единицах стандарта.

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.

 

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.

Петрофизические разрезы условно подразделяются на: