Седиментологические и электрометрические модели песчаных тел.

Песчаное тело--ограниченное в пространстве скопление песчаного материала, образованного в определенных палеогеографических условиях и отделенного от других песчаных скоплений глинистыми или карбонатными отложениями.

Песчаные тела могли формироваться в различных обстановках осадконакопления и в зависимости от этого иметь ту или иную форму поперечного сечения, отличаться внутренним строением (текстурой и структурой), характером контактов с подстилающими и покрывающими осадками, строением зон выклинивания, закономерностями пространственного распространения.

Все эти данные представляют собой первоначальные генетические признаки, сохраняющиеся в процессе литогенеза. Эти признаки могут быть использованы для реконструкции условий формирования песчаных тел или установления их фациальной природы.

Как известно, фация -- обстановка осадконакопления ( современная или древняя ), овеществленная в осадке или породе.

При изучении фаций широко используется принцип актуализма. Потому, чем детальнее изучены современные отложения того или иного генезиса, тем детальнее могут быть установлены их ископаемые аналоги. Однако, несмотря на сходство отложений современных и ископаемых фаций, между ними имеются значительные отличия. Наиболее существенным из отличий является то, что современные фации - осадки, образовавшиеся в определенных физико-географических условиях, еще не погребенные и не превращенные в породы. Ископаемые же фации - породы, сохранившие только некоторые первоначальные и приобретшие новые дополнительные признаки.

Первоначальными признаками для песчаных пород являются : содержание песчаной -- П_фр., алевритовой -- А _фр. , глинистой -- Г_фр. фракций, медианный диаметр -- Мd, коэффициент сортировки -- So , максимальный размер зерен -- М max , а также характер контактов, мощность, форма поперечного сечения, текстурные особенности.

Все перечисленные признаки находятся в тесной зависимости от динамики среды седиментации и меняются как по разрезу, так и по площади. Изучение этих первоначальных признаков позволяет установить последовательность смены палеогидродинамических уровней среды седиментации в пространстве.

Так, известно, что увеличение в осадке песчаной фракции, медианного размера зерен и уменьшение глинистой фракции свидетельствует о повышении динамики среды седиментации, т.е. увеличении скорости водных потоков, в то время как противоположные характеристики указывают на уменьшение энергетических уровней среды.

На участках, где преобладали высокие палеогидродинамические уровни среды седиментации, концентрировался наиболее грубый обломочный материал и формировались песчаные тела-коллекторы. В районах с пониженной палеогидродинамической активностью накапливались тонкодисперсные глинистые отложения.

Таким образом, первоначальные признаки фиксируют те или иные условия среды, в которой происходило накопление осадка и его изменения.

Для определения генезиса осадков по данным каротажа необходимо знание изменения условий седиментации во времени для

разных отложений.

В связи с этим В.С. Муромцевым были разработаны седиментологические модели фаций, в основу которых положен единый принцип, основанный на том, что отложения каждой фации формировались в условиях меняющихся пелеогидродинамических режимов ( уровней ). Это дало возможность для каждой фации определить свою собственную седиментоогическую модель, отражающую свойственную только данной фации смену палеогидродинамических уровней во времени.

Всего было выделено пять гидродинамических уровней

(режимов): очень высокий, высокий, средний, низкий, очень низкий. Каждый из этих уровней характеризуется набором первоначальных признаков, отражающих динамическую активность среды седиментации.

1.Очень высокий. Преобладают песчаники крупно-среднезернистые, неглинистые. Гранулометрический состав пород:

П_фр - 70: 95 %

А_фр - 5-10 %

Г_фр - 5-15 %

Мd > 0,15 мм

Песчаники могут быть в разной степени отсортированы ; в них встречаются зерна гравия, гальки, мелких валунов. Слоистость косая одно- и разнонаправленная, косоволнистая, в основании следы интенсивного размыва.

2. Высокий. Преобладают песчаники мелкозернистые. Гранулометрический состав :

П_фр - 50-70 %

А_фр - 5-20 %

Г_фр - 15-25 %

Мd = 0,1 - 0,2 мм

Слоистость косая , косоволнистая, волнистая. В основании - следы размыва.

3.Средний. Наблюдаются смешанные (песчано-алеврито-глинистые) породы. Гранулометрический состав :

П_фр - 20- 50 %

А_фр - 20-50 %

Г_фр - 20-50 %

Мd = 0,03 - 0,1 мм

Слоистость мелкая косая, горизонтально-косая, косоволнистая, линзовидная. Следы размыва выражены слабо или отсутствуют.

4.Низкий. Широко развиты алевролиты и глинисто-алевритовые породы, имеющие следующий гранулометрический состав :

П_фр - 0-20 %

А_фр - 50-85 %

Г_фр - 15-50 %

Мd < 0,03 мм

Слоистость горизонтальная, волнистая, линзовидная.

5.Очень низкий. Алеврито-глинистые породы и глины. Гранулометрический состав :

П_фр - 0-5 %

А_фр - 0-20 %

Г_фр - 50-90 %

Мd<< 0,02 мм

Слоистость горизонтальная или отсутствует.

Смена палеогидродинамических уровней оказалась зафиксированной в памяти Земли в виде конкретного геологического разреза с определенным изменением литологического состава, гранулометрии, текстурных признаков, характера контактов и т.д. Причем, это изменение характерно для каждой фации в определенной последовательности, что и было использовано для создания седиментологических моделей фаций.

Под седиментологической моделью фации понимается смена в определенной последовательности палеогидродинамических уровней седиментации в период ее отложения.

Седиментологические модели фаций послужили основой для определения электрометрических моделей фаций, дающих возможность определять генезис осадков и осуществлять реконструкции палеогидродинамических обстановок по электрометрическим разрезам скважин.

Наиболее информативным промыслово-геофизическим методом для получения литологической информации при исследовании терригенных пород получил метод поляризации самопроизвольной ( ПС ).

Естественные электрические поля в скважинах возникают благодаря протеканию на границе между породой и буровым раствором, а также между пластами различных электрохимических процессов, обусловленных диффузией солей, фильтрации жидкости и окислительно-восстановительными реакциями.

Эти естественные электрометрические поля фиксируются электродом при его перемещении в необсаженном стволе скважины и записываются в виде кривой. В связи с этим на кривой ПС могут быть выделены участки, соответствующие развитию высокодисперсных глинистых пород, обладающих высокой адсорбционной способностью, а также участки, характеризующиеся низкой абсорбционной способностью и отвечающие наличию в разрезе низкодисперсных образований -- неглинистых песчаных пород-коллекторов.

Первые отличаются отложением кривой ПС в сторону положительных, а вторые -- в сторону отрицательных значений.

Уменьшение размеров пор и наполнение их глинистым веществом равносильно росту удельной поверхности и адсорбционной способности пород.

Отмечается корреляционная связь между относительной амплитудой ПС и относительной глинистостью, а также влияние гранулометрического состава пород на характер кривых ПС.

На характер кривой ПС могут также влиять и другие факторы : минерализация пластовых вод, химический состав бурового раствора, масштаб записи. С целью исключений влияния этих факторов используются не абсолютные значения ПС в МВ, а относительные -- L ПС.

Как известно, LПС представляет собой отношение значений кривой ПС изучаемого пласта к ее максимуму. Для этого на участке изучаемого терригенного разреза скважины с максимальным абсолютным значением ПС выделяют два опорных пласта.

Первым опорным пластом служат морские глины, характеризующиеся минимальным отклонением ПС. Линию глин принимают за нулевую.

Вторым опорным пластом служат чистые неглинистые песчаники, обладающие высокой пористостью и проницаемостью. Они отражаются на кривой ПС максимальными отклонениями. По максимальному отклонению кривой ПС проводят вторую линию, параллельную первой. Расстояние принимается за единицу.

Установив зависимость LПС от Md, В.С. Муромцев предложил следующую схему интерпретации кривой LПС с выделением литологических разностей пород.

Расстояние между линиями глин и песков разделяется на пять отрезков (через значение LПС = 0,2), а также проводится линия LПС = 0,5.

Интервал значений LПС = 0-0,2 соответствует глинам и алеврито-глинистым породам, формирование которых происходило при очень низком ( пятом ) палеогидродинамическом уровне среды седиментации. Для интервала значений L ПС = 0,2 - 0,4 характерно наличие алевролитов и глинисто-алевритовых пород, накапливавшихся при низком ( четвертом ) уровне среды седиментации. Интервал LПС = 0,4 - 0,6 отвечает смешанным песчано-алеврито-глинистым породам, отлагавшимся при среднем ( третьем ) гидродинамическом уровне. Интервалу LПС = 0,6- 0,8 соответствуют песчаники мелкозернистые в различной степени глинистые, образовавшиеся при высоком уровне. Интервал LПС = 0,8 - 1,0 отвечает распространению песков крупно-среднезернистых, формирование которых происходило при очень высоком первом палеогидродинамическом уровне среды седиментации.

Таким образом, кривая ПС отражает палеогидродинамику среды седиментации, она может быть использована для изучения последовательности смены палеогидродинамических уровней как по разрезу, так и по площади. Это дает возможность устанавливать и прослеживать по данным каротажа пространственное размещение пород, образовавшихся в различных обстановках осадконакопления.

Используя различные графики зависимости LПС, содержание в породе песчано-алевритовой фракции установили, что каждому интервалу LПС соответствуют определенные палеогидродинамические уровни, а уровням - классы коллекторов, по А.А. Ханину. Установление таких классов носит прогнозный характер и обеспечивает лишь сравнительную оценку о ( ? ) преобладающем развитии тех или иных классов коллекторов на площади.

Участки кривой ПС, на которых преобладают наибольшие, отрицательные или положительные отклонения, выделяются под названием отрицательных или положительных аномалий. Линия LПС = 0,5 рассматривается как разделительная между песчаными и алеврито-глинистыми породами.

Электрометрической моделью фации называется отрезок кривой ПС, образованный одной или несколькими аномалиями, увязанными с граничными значениями LПС и отражающими изменения литофизичесикх свойств пород, обусловленные характерной последовательностью смены палеогидродинамических уровней среды седиментации во времени.