Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Коллекторские свойства горных пород↑ ⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 8 Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Важнейшим свойством горных пород является их способность вмещать флюиды, пропускать их через себя, или, наоборот – быть непроницаемыми. Все эти свойства носят название коллекторские. Изучение коллекторских свойств горных пород проводится прямыми методами – по образцам керна (кусочкам породы, вынутым из скважины), или косвенными – по геофизическим материалам, по испытаниям скважин на приток. Лабораторное изучение керна – прямое, точное и достоверное. Однако из–за того, что керн обычно разламывается по трещинам, они выпадают из поля зрения исследователя, в результате чего реальная проницаемость пород зачастую оказывается больше, чем определено при лабораторных исследованиях. Поэтому В.Д. Скарятин рекомендует рассматривать трещинный коллектор в виде совокупности двух сред:
–блоков горных пород, размером от нескольких сантиметров до нескольких дециметров (матрицы коллектора), где основная емкость и фильтрация обусловлены порами, кавернами и мелкими трещинами сообщающимися друг с другом; –межблокового пространства, представляющего собой крупные протяженные трещины и зоны дробления пород с приуроченными к ним расширениями, кавернами, пещерами и другими полостями. Итак, горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке, называются коллекторами. Абсолютное большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (пески, алевриты, песчаники, алевролиты и некоторые глинистые породы), так и карбонатные (известняки, мел, доломиты) породы. Практически со всеми перечисленными горными породами мы встречались во время практики. В маршруте №4 в точке наблюдения №12 на левом берегу р. Мста мы познакомились с разрезом, представленным доломитами, известняками и мергелями и убедились, что он обладает хорошими коллекторскими свойствами (рис. 11.1). Кроме пород-коллекторов существуют породы слабопроницаемые, или практически непроницаемые. Такие породы называются породами-флюидоупорами (покрышками). Лучшие из них – каменная соль и глина. Особенно хорошие изолирующие свойства у монтмориллонитовой глины, способной разбухать в воде. Большая часть горных пород имеет средние коллекторские и изолирующие свойства. В результате флюиды не могут спокойно мигрировать по породе и в то же время не являются надежно удержанными. Такие породы называют ложными покрышками. Так в маршруте №4 в точке наблюдения №12 карбонатную толщу, которую мы подробно изучали и в которой отбирали образцы, подстилает водоупорный горизонт красных глин. С породами-флюидоупорами мы встретились и в маршруте №5 в точке наблюдения №17 на правом берегу реки Мста у моста объездной дороги города Боровичи. Здесь мы увидели обнажение пород, представленных чередованием белых, красных и зелёных глин (рис. 11.2). А в маршруте № 8 в точке наблюдения №30 в правом борту аммонитового оврага мы обнаружили выходящие на поверхность глины, которые являются основным водоупором в данном районе.
В целом породы - коллекторы характеризуются такими свойствами как пористость, проницаемость и трещиноватость.
Пористость Пористость горной породы характеризуется наличием в ней пустот (пор), являющихся вместилищем для жидкостей (воды, нефти) и газов, находящихся в недрах Земли. То есть пористость – это объем порового пространства, который оценивается отношением объема пор к объему горной породы. Выраженная в процентах эта величина называется коэффициентом пористости.
m=Vп/Vобщ*100%, где m – пористость пород, Vп - объем пор в образце породы, Vобщ – объем всего образца.
Пористость чистого стекла – 0%, пористость гранита от 1 до 3 %, пористость песчаников 10–20 и не более 33 %, пористость хлеба 50–70%, пористость пуховой подушки до 85%, то же для пустой бутылки, считая за пору ее полезный объем. В нефтегазовой геологии обычно различают три вида пористости. 1) Общая пористость характеризует все виды пор, в том числе и самые мелкие, поэтому общая пористость сухих глин, как правило, выше пористости песчаников. 2) Открытая пористость характеризует сообщающиеся поры, которые могут поглощать жидкость или газ; открытая пористость соответствует общей. 3) Эффективная пористость характеризует совокупность пор, через которые происходит миграция флюида, то есть это те поры, в которые он может не только проникать, но и быть извлеченным. Таким образом, это объем пор с учетом остаточной воды. Поэтому эффективная пористость для воды, нефти и газа различна, более того она различна для их смеси в разных соотношениях. Пористость сухих образцов колеблется в широких пределах, но достаточно определенна для каждого типа пород. Общая пористость больше, чем открытая, а открытая больше, чем эффективная. Строение порового пространства определяется размерами, формой и пространственными взаимоотношениями пор. По размерам поры классифицируются по разным признакам (табл. 11.1).
Таблица 11.1.
Пористость может быть в горной породе изначально, тогда она называется первичной, а может появиться в процессе существования горной породы – тогда она называется вторичной, например, при растворении горной породы или ее перекристаллизации. Кроме того, пористость бывает гранулярная (или межзерновая) – в терригенных породах, каверновая встречается в карбонатных породах (каверны - поры, образованные в результате растворения составных частей хемогенных или биогенных пород или разложения соединений, неустойчивых в определенных термобарических обстановках) и трещинная – в любых по генезису породах.
Таблица 11.2.
Гранулярная пористость зависит от окатанности, сортированности, формы и способа укладки зерен, а также от типа и состава цемента. Коэффициент пористости может достигать 40%, но обычно он превышает 20. Трещинная пористость не превышает 3–5 %. Кавернозная пористость характерна для растворимых пород карбонатов, сульфатов и хлоридов. Размеры каверн от долей миллиметров до десятков метров. Очень большую, но неравномерную пористость имеют органогенные известняки, которые мы встречали в маршруте №2 в точке наблюдения №4 на Бельском карьере и в маршруте №4 в точке наблюдения №11 на левом берегу реки Мста (Рис. 11.4). Характерные значения пористости для различных горных пород приведены в таблице (табл. 11.2).
Проницаемость Проницаемость – способность пород пропускать флюиды. Пути миграции флюидов - поры, каверны, соединяющиеся каналами, трещины. Чем крупнее пустоты, тем выше проницаемость. Для оценки проницаемости обычно используется линейный закон фильтрации Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости жидкости. Закон Дарси применим при условии фильтрации однородной жидкости, при отсутствии адсорбции и других взаимодействий между флюидом и горной породой. Величина проницаемости выражается через коэффициент проницаемости (Кпр): Кпр=Q*m*L/D*p*F, где Q - объем расхода жидкости в единицу времени; D*р - перепад давления; L - длина пористой среды; F - площадь поперечного сечения элемента пласта; m - вязкость жидкости. Практической единицей измерения проницаемости является дарси. 1 дарси - проницаемость пористой системы, через которую фильтруется жидкость с вязкостью 1 сантипуаз (сП), полностью насыщающая пустоты среды, со скоростью 1 см3/с при градиенте давления 1 атм (760 мм) и площади пористой среды 1 см2. 1 дарси = 0,981*10-12 м2. Промышленную ценность нефтяного месторождения можно определить по проницаемости его пород - способности проникновения жидкости или газов через породу. Движение жидкостей или газов через пористую среду называется фильтрацией. Различают несколько видов проницаемости. 1) Абсолютная проницаемость - это проницаемость горной породы применительно к однородному флюиду, не вступающему с ней во взаимодействие, при условии полного заполнения флюидом пор среды. Абсолютная проницаемость измеряется в сухой породе при пропускании через последнюю сухого инертного газа (азота, гелия). В природе не встречаются породы, не заполненные флюидами (различными газами, жидкими углеводородами, водой и т.д.). Обычно поровое пространство содержит в различных количествах воду, газ и нефть (в залежах). Каждый из флюидов оказывает воздействие на фильтрацию других. Поэтому редко можно говорить об абсолютной проницаемости в природных условиях. 2) Эффективная (фазовая) проницаемость - проницаемость горной породы для данного жидкого (или газообразного) флюида при наличии в поровом пространстве газов (или жидкостей). Этот вид проницаемости зависит не только от морфологии пустотного пространства и его размеров, но и от количественных соотношений между флюидами. 3) Относительная проницаемость - отношение эффективной проницаемости к абсолютной. Относительная проницаемость породы для любого флюида возрастает с увеличением ее насыщенности этим флюидом. Все породы в той или иной мере проницаемы. Все породы по своим свойствам являются анизотропными, следовательно, и проницаемость в пласте по разным направлениям будет различной. В обломочных породах Кпр по наслоению выше, чем в направлении, перпендикулярном наслоению. В трещиноватых породах по направлению трещин проницаемость может быть очень высокой, а вкрест простиранию трещин может практически отсутствовать. Максимальны значения проницаемости для трещинных пород. Наиболее распространенное значение Кпр для промышленно продуктивных пластов от 1·10-15 до 1·10-12 м2. Проницаемость более 1·10-12 м2 является очень высокой, характерна для песков, песчаников до глубин 1,5-2 км и трещинных карбонатных пород. Проницаемость зависит от размера и конфигурации пор, что обусловлено размером зерен терригенных пород, плотностью укладки и взаимным расположением частиц, составом и типом цемента. Очень большое значение для проницаемости имеют трещины. Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). Вследствие тектонических процессов образуются системы трещин, ориентированных в определенной плоскости. Если вдоль трещин не происходит смещение пород или оно незначительно, то система трещин называется трещиноватостью. Трещиноватость Трещины в коллекторах – это не только полости для накопления флюида, но и пути его миграции. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50% запасов нефти, а в России 12% залежей. Именно трещиноватыми коллекторами обусловлена нефтегазоносность знаменитой баженовской свиты в Западной Сибири (бажениты), а также доманиковых слоев в Европе и Северной Америке. Одной из характеристик трещиноватости является густота трещин, тесно связанная с литологией пород. Обычно наибольшей растресканностью обладают кремнистые разности, затем глинистые и известковистые. В песчаных разностях в общем случае отмечены минимумы трещиноватости. Интенсивность трещиноватости не зависит от мощности слоя, что доказано на большом фактическом материале. В маршруте №7 в точке наблюдения №22 в Зеленогорском карьере мы познакомились с чередованием карбонатных пластов различных по мощности и по составу. Пласты известняков, которые мы видели, были трещиноватые (см. рис. 11.4). В точке наблюдения №23 в том же Зеленогорском карьере в пластах известняков мы увидели морозобойные трещины. Морозобойное растрескивание горных пород связано с образованием трещин в мерзлой породе, которая обязана возникновению напряжений в ней при охлаждении и сжатии.
Также в точке наблюдения №24 мы имели возможность изучать отторженец, одним из признаков которого является повышенная трещиноватость и дислоцированность пород. Поэтому в этой точке наблюдения мы вновь увидели пласты светло-серых трещиноватых известняков (Рис. 11.5). В жизни, однако, чаще всего встречаются трещиноватые коллекторы смешанного типа, поровое пространство которых включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст. Карст – совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью). В результате этих процессов образуются и карстовые воронки - формы поверхностного рельефа, имеющие наибольшее распространение. Они встречаются в областях с различными климатическими условиями и имеют форму чаш или блюдец, то с крутыми, то с пологими склонами. С карстовыми воронками мы познакомились в маршруте №4 в точке наблюдения №9 в 400 м к югу от селения Мшенцы (см. рис. 11.6). Мы видели две карстовые воронки, соединенные пещерой и образовавшиеся в известняках нижнекаменноугольного возраста.
Условиями образования карста являются: 1)трещиноватость растворимых горных пород, обеспечивающих их водопроницаемость; 2)наличие агрессивных вод и движение и по трещинам. Отсюда следует вывод, что горные породы, в результате растворения которых образовалась воронка, являются трещиноватыми. Ряд карстовых воронок, не заполненных водой, мы встретили в маршруте №4 в точке наблюдения №10 в 2 км от поселка Ровное, на левом берегу реки Мста. В этой точке мы видели на карбонатном плато многочисленные карстовые воронки разные по размеру. Воронки образовались в С1, сложены известняками и доломитами, также трещиноватыми. Их происхождение связано с растворяющей деятельностью подземных вод. Коллекторские и изолирующие свойства зависят не только от особенностей породы, но и от состояния флюидов внутри нее, от давления и температуры, при которых они находятся. Характеристики коллекторов и флюидоупоров меняются с глубиной часто неоднозначно и непредсказуемо. Например, коллекторские свойства карбонатных пород улучшаются за счет выщелачивания и образования каверн, растворения карбонатного цемента. Глинистые породы часто обезвоживаются и растрескиваются. А в терригенных породах обломочные частицы уплотняются, ближе прилегают друг к другу, в результате чего коллекторские свойства породы ухудшаются. С уверенностью можно утверждать только то, что ни идеальных флюидоупоров, ни идеальных коллекторов в природе не существует. Экология Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Сейчас в мире все больше и больше говорят об экологических проблемах - изменениях природной среды в результате антропогенных воздействий, ведущих к нарушению структуры и функционирования природы. Такие проблемы не обходят стороной и Тверскую область – район, в котором проходила наша геологическая практика. Тверская область признана одним из самых экологически чистых районов России. В Тверской области функционирует ни один санаторий, имеется множество турбаз и, уже давно полюбившиеся русским туристам и отдыхающим, два курорта: Кашин и Селигер. Нельзя не сказать об озере Валдай, которое мы посетили в маршруте №5 (см. рис. 12.1). Само слово «Валдай» в переводе с угро-финского языка означает – чистый и светлый. Уникальное по рельефу дна озеро, с множеством островков, признано мировым достоянием и объявлено заповедной зоной. Само озеро состоит из двух плесов – Валдайского и Долгобородского. Флора и фауна на берегах этого озера, так же великолепна, как и само озеро. На берегах его и вокруг активно растут ель и сосна, рябина и можжевельник, иногда можно встретить кедр. В районе озера Валдай можно встретить таких животных, как медведь, волк, лось, выдра, куница, белка, рысь, енот и т.д. Благодаря государственным программам окрестные леса находятся под контролем и защитой. Это позволяет оставаться им в первозданной форме.
Однако, несмотря на отличный экологический фон, Тверская область, как и вся планета, подвержена негативному влиянию человека. Одна только трасса «Москва – Санкт-Петербург», проходящая недалеко от нашей геобазы «Залучье», наносит непоправимый вред экологии региона. Выхлопные газы (в основном CO2) могут легко привести к парниковому эффекту, а также ослабить озоновый слой Земли. Во время маршрута №5 в точке наблюдения №16 мы стали свидетелями экологического дисбаланса на территории ныне разрушенной и заваленной Шиботовской шахты. Точка наблюдения находилась на территории террикона, сложенного отвалами «пустой» породы. Поверхность террикона не осваивается растительностью, потому что пирит и марказит, который там встречается, при взаимодействии с водой, солнцем и кислородом, выделяют сероводород, серу и серную кислоту. Именно по этим причинам здесь гибнет растительность и современная фауна. В районе точки наблюдения мы натолкнулись на загрязненный водоем (см. рис. 12.2). В окрестностях города Боровичи функционирует 10 таких терриконов. Программы по уменьшению нанесения урона окружающей среде сейчас разрабатываются.
Основными источниками загрязнения воздушного бассейна в области являются предприятия химической и нефтехимической промышленности, железнодорожного машиностроения, стекловолокнистых соединений, энергетики, автотранспорт. Выбросы вредных веществ от стационарных источников в атмосферу за 2002 г. составили 49,7 тыс. т, в том числе: твердых веществ – 6,3 тыс. т, диоксида серы – 9,2 тыс. т, оксида углерода – 16,5 тыс. т, оксидов азота – 12,6 тыс. т, летучих органических соединений – 2,3 тыс. т. А Общие выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников в 2007 г. возросли на 12% при росте индекса производства на 6%.Крупнейшие источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу – Конаковская ГРЭС (20,7% областного объема выбросов), ТЭЦ-3, г. Тверь (3,2%). В последние годы произошло существенное сокращение экологически чистых средств общественного транспорта, расширяется парк автомобилей. Область богата водными ресурсами, однако обеспечение населения качественной питьевой водой остается серьезной проблемой. Вода в р. Волга в большинстве наблюдений расценивается как “умеренно загрязненная”. Наиболее неблагоприятная обстановка складывается у городов Ржев, Зубцов, Старица. Несмотря на высокую обеспеченность региона очистными сооружениями, эффективность их работы крайне низка, в результате чего в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ: нефтепродукты, относящиеся к наиболее опасным загрязняющим веществам фенолы; соединения меди, железа; формальдегид, а также легкоокисляемые органические вещества, хлориды, ухудшающие вкусовые качества воды; сульфаты, оказывающие физиологическое воздействие на человеческий организм. Причинами недостаточной эффективности очистных сооружений являются изношенность оборудования в жилищно-коммунальном хозяйстве и несовершенство технологий очистки. Большую опасность в городах может представлять накопление ядовитых веществ в местах несанкционированных свалок. Мусороперерабатывающие заводы на территории области отсутствуют. Большинство полигонов в области не соответствует требованиям экологической безопасности. Поэтому возрастает число несанкционированных свалок и как результат интенсивное загрязнение почв, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха. Одну из таких несанкционированных свалок мы встретили в маршруте №7 в точке наблюдения №24. Карьер возле горы Лазовая, который мы посетили, ныне заброшен, на его территории осуществляется несанкционированный выброс мусора (см. рис. 12.3).
Такую же проблему создают нерекультивированные карьеры. Один из таких мы посетили в маршруте №7 в точке наблюдения №22. Ныне не разрабатываемый Зеленогорский карьер больше походит на свалку. Совсем рядом с нашей точкой наблюдения можно было найти множество битого стекла и других бытовых отходов. Еще одна серьезная экологическая проблема Твери - захоронение ртутьсодержащих отходов НПО «Диапазон» на городском полигоне ТБО в д. Пуково, который не предназначен для этих целей. Существует вероятность попадания ртути в трофические цепи. Данный факт создает угрозу для здоровья населения города Твери и прилегающих территорий. Не решена также и проблема хранения и утилизации пришедших в негодность и запрещенных к применению пестицидов и агрохимикатов. Центрами образования и накопления основного количества промышленных и бытовых отходов остаются города Тверь, Вышний Волочек, Ржев. В 2002 г. в области образовалось 635,9 тыс. т отходов всех классов опасности, из которых 48% использованы и обезврежены. Из-за отсутствия специализированного полигона промышленные отходы размещены на территории предприятий, в накопителях и отвалах, на свалках ТБО. Твердые бытовые отходы вывозятся на 52 свалки, которые не соответствуют санитарным нормам. Тяжелое положение с отходами сложилось в городах Тверь, Весьегонск, Западная Двина, Кимры, Кувшиново, Ржев. В этих городах, а также в Зубцове, Конаково, Вышнем Волочке, в пос. Селижарово не ведется строительство полигонов. Решение экологических проблем – охрана окружающей среды. Задача природоохранной деятельности заключается в стабилизации и улучшении эколого-географической ситуации в регионе. Первоочередной следует признать реализацию природоохранных мер в ареалах узлов экологической напряженности и проведение научных исследований в районах внутриобластных проблемных эколого-географических ситуаций. Заключение Время прохождения учебной геологической практики стало невероятным по своему научному, жизненному и эмоциональному содержанию. В течение выездных и пеших маршрутов мы закрепили и расширили свои знания, приобрели необходимые, и даже сверх того, навыки по следующим разделам геологии: тектоника, стратиграфия, геологические деятельности озер, болот, ледников, подводных и поверхностных текучих вод. Познакомились с природой и климатом Тверской и Новгородской областей, наблюдали геологические процессы, их проявления, последствия в прекраснейших местах, по которым проходили наши многие маршруты. Взорам и перу молодых исследователей представились реки Мста, в её «горной» и спокойной частях, Шлина, подземная Панаретка; Бельский и Зеленогорский карьеры; неисчислимое количество источников, среди которых «Святынька», Святой Марфы; гору Лозавая, московские Воробьёвы горы; озёра Коломно, Шитовское, Валдайское (Святое); Шиботовскую шахту и её громадный террикон; старинные русские города Вышний Волочек, Бологое, Валдай, музей-заповедник «Коломеское». Кроме памятников природы преподаватели в занимательной и доступной форме знакомили нас с историко-культурными достопримечательностями, среди которых ярким пятном остались в памяти Иверский монастырь и ранее упомянутый парк «Коломеское». Студенты научились находить горные породы различного происхождения, почти безошибочно в полевых условиях определять их минеральный состав. Практика явила собой бесценный опыт коллективного взаимодействия, сплотила и сдружила не только внутри бригады, но и группу в целом. Каждый в совместной работе мог рассчитывать на поддержку и помощь окружающих. Положа руку на сердце можем сказать, что первая геологическая практика станет одной из ярчайших страниц нашей студенческой молодости. Бригада выражает благодарность замечательным начальнику практики и всему преподавательскому и ассистентскому составу за незабываемое время препровождения, отменный багаж знаний и жизненного опыта, понимание, содействие и поддержку во многих начинаниях! Список литературы и источников 1. Короновский Н. В. Общая геология. М.: МГУ, 2002. 2. Хаин В. Е. Ноогеология — геология будущего / В кн.: Основные проблемы современной геологии. М.: Научный мир, 2003. 3. Горшков Г.П, Якушова А.Ф. Общая геологии. М., Изд. Московского университета, 1973. 4. Соколовский А.К. Общая геология. М.: КДУ, 2006. Том 1 5. Соколовский А.К. Общая геология. М.: КДУ, 2006. Том 2 6. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии. М., Высшая школа, 1991. 7. Троицкий Н.И Цикл лекций по курсу «Геология» М.:2011. 8. Курсовые работы студентов группы по общей геологии. 9. Короновский Н.В, Ясаманов Н.А. Геология – 3-е изд., стер.- М.: «Академия», 2006 10. Лекции Руднева А.Н. 11. http://www.gubkin.ru/faculty/magister_training/magistrantu/posobia/UCH2/Glava4.htm 12. http://www.mining-enc.ru/s/stratigrafiya/ 13. http://geo.web.ru/mindraw/mine9a.htm Приложения Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 Приложение 5
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 599; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.127.131 (0.011 с.) |