ВЕЩЕСТВЕННАЯ, СТРУКТУРНАЯ И ФАЗОВАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ ПОРОД
В геологии горная порода рассматривается как природный агрегат минералов постоянного состава, образующий самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.
Фазовый состав: порода представлена тремя фазами — твердой, жидкой и газообразной, или двумя — твердой, жидкой или твердой, газообразной.
Компонентный состав: каждая фаза представлена одним, двумя или несколькими минералами (твердая фаза), жидкостями (жидкая фаза), газами (газообразная фаза).
Каждый минеральный, жидкий или газообразный компонент имеет определенный химический состав.
Структурно-текстурное строение характеризует более сложное образование, состоящее из двух или более различных пород, чередующихся в объеме изучаемого геологического объекта — образцы породы, пласта и т. д.
Фазовая неоднородность породы предполагает наличие границ раздела между обособленными объемами, занимаемыми каждой фазой. Молекулы каждой фазы, расположенные в приграничной области, толщина которой оценивается примерно как утроенный радиус сил молекулярного взаимодействия, образуют пограничные слои со свойствами, отличными от свойств граничащих фаз. Примером фазовой неоднородности может служить водоносный неглинистый коллектор, в котором твердая фаза минерального скелета и свободная вода в порах занимают обособленные объемы, разделенные поверхностью с малой площадью. С появлением глинистой компоненты в минеральном скелете возрастает площадь поверхности раздела, и доля физически связанной воды, расположенной в приграничном слое, становится заметной.
Компонентную неоднородность породы характеризуют составом твердой, жидкой и газообразной фаз. Ее можно проиллюстрировать на следующих примерах: доломитизиро-ванный известняк имеет в составе твердой фазы два минерала— доломит и кальцит; нефтеводоносный коллектор содержит в составе жидкой фазы нефть и свободную воду.
Примерами текстурной неоднородности являются разновидности глинистого песчаника, содержащие глинистый материал, распределенный по объему в виде прослоев, чередующихся с прослоями песчаника, линзочек или гнездовидных включений.
Масштабы неоднородности зависят от ее природы и образуют различные уровни неоднородности. Рассмотрим эти уровни в порядке их возрастания в соответствии с изучаемыми составляющими породы.
Составные части породы и их примерные размеры, мк.ч
Атомы, ионы.......................................................................... 0,5-10-4—2-10-4
Молекулы...................................................................................... 10-4— 10-3
Моно- и полимолекулярные слои (толщина) 10-4—10-1
Поры, заполненные жидкостью, газом...................... 10-4—103
Зерна твердого скелета ................................................... 10_3—105
Полости выщелачивания........................................................ 102—107
Прослои, линзы, включения............................................ 103—107
Различные физические методы изучения породы в лаборатории и соответствующие им геофизические методы изучения пород в условиях естественного залегания исследуют и отражают разные уровни неоднородности исследуемых геологических объектов. Так, ядерные методы, например нейтронно-акти-вационный анализ, «работают» на атомном уровне и соответственно дают информацию о наличии и количественном содержании того или иного элемента. Определив элементный состав породы комплексом ядерных методов, при благоприятных условиях можно приближенно оценить минеральный состав скелета породы и молекулярный состав жидкой и газообразной фаз в порах. Электрические и электромагнитные методы «работают» на уровне зерен минерального скелета и пор, поэтому изучаемые ими физические параметры дают информацию прежде всего о соотношении объемов твердой фазы и флюидов в породе, а также о соотношении объемов полярных и неполярных или проводящих и непроводящих фаз в порах породы. Электрохимические и отчасти электромагнитные методы (в определенном диапазоне частот) позволяют получить информацию о присутствии и содержании в породе пограничных слоев с аномальными свойствами, что позволяет судить о степени дисперсности твердой фазы, например, при изучении диффузионно-адсорбционной активности осадочных пород, или о степени дисперсности включений с электронной проводимостью в массиве породы диэлектрика (полиметаллические руды).
Изучение фильтрационно-емкостных параметров породы в сочетании с изучением ее акустических, электрических и электрохимических параметров позволяет, находясь на уровне пор и скелетных зерен, уделить основное внимание исследованию геометрии пор и минерального скелета породы.
Уровни неоднородности более высокого порядка исследуют обычно комплексом геофизических методов в разрезах скважин.
Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 2073;