Реферат: Осадочные горные породы

План:

1. Роль осадочных горных пород в строении земной коры

2. Породообразующие салические и фемические минералы

3. Породы покрышки и их роль в формировании и скоплении углеводородов

4. Опробование и освоение скважин в разных геологических условиях Литература

3

5

7

1


1. Рольосадочных горных пород в строении земной коры

 

Земная кора слагается природными химическими соединения-ми — минералами, количество видов которых немногимпревышает 2 тыс. Ограниченность природных химических соединений по срав-нению со значительно большим количеством искусственныхсо-единений обусловлена многими причинами, главнойиз которых является очень неравномерное содержание разных химических элементов вземной коре. Диапазон среднего содержания разных химических элементов достигаетшести математических порядков.

Наибольшее количество минеральных видов образуютэлемен-ты, содержащиеся в земной коре в наибольшемколичестве. К ним относятся кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний,калий, натрий. Эти элементы образуют группу соединений, массы которых в наибольшемколичестве выплавлялись из мантии.

Наряду с ними значительные количества минералов образуют такиеэлементы, как сера, мышьяк, сурьма, медь, свинец, цинк и не-которые другие металлы, которые активно выносилисьв процессе дегазации вещества мантии.

Если рассматривать разнообразие минералообразования при раз-личных эндогенных процессах, то наибольшее количествоминеральных видов образуется при процессах, которые протекают при участии продуктовдегазации. Минералы, образующиеся при пневматолитово-гидротермальных и пегматитовыхпроцессах, по подсчетам известного украинского минералога Е.К.Лазаренко, со-ставляют около 30% всех минеральных видов. Еще большееко-личество минеральных веществ возникает припроцессах гипергене-за и осадкообразования, вкоторых под геохимическим контролем суммарного эффекта жизнедеятельности организмовобразуются химические соединения дегазированных элементов, поступивших в атмосферуи гидросферу[1].

Определенные закономерности обнаруживаются в разнообразиии распределении масс минералов по классам. Отдельные данные приводились при описанииминеральных групп, общая их сводка представлена в таблице 1.

Таблица 1

Соотношение между отдельными классами минералов и ихсодержанием в земной коре

Классы минералов Минералы Содержание в земной коре (вес, в %) количество В % к общему количеству минералов I' II' I II I II

Самородные элементы Сульфиды и им подобные соединения Галогениды

Оксиды и гидроксиды Силикаты Сульфаты Фосфаты, арсенаты, ванадаты Карбонаты Бораты Вольфраматы и молибдаты Хроматы Нитраты Органические соединения

50 195

86

187 375 135 266

67 42 14

5 8 70

90 200

100

200 800 260 350

80 40 15

не уч-тены

3,30 13,00

5,70

12,50 25,00 9,00 17,70

4,50 2,80 1,00

0,30 0,50 4,70

4,2 9,4

4,7

9,4 37,4 12,2 16,4

3,7 1,9 0,7

0,10 1,15

0,50

17,00 75,00 0,50 0,70

1,70

3,35

0,10 0,25

незна-чит. 17,00 80,00 0,10 0,70

1,70 незна-чит.

« « «

Всею 1500 2135 100,0 100,0 100,0 99,85 I' — данные Е.К.Лазаренко, 1963 II' — данные Н.И. Сафронова и Б.А.Гаврусевича, 1968

Данные этой таблицы позволяют прежде всего отметить наи-более многочисленные классы. Несмотря на расхожденияв ре-зультатах расчетов разных авторов, совершенноочевидно, что наибольшее количество минералов характерно для силикатов. Весьма разнообразенсостав класса фосфатов и их аналогов, ко-торыезанимают второе место по количеству минералов (17,7%— 16,4%), а также класса сульфидови им подобных соединений (9,4 — 13,0%), оксидов и гидроксидов (9,4 — 12,5%), сульфатов(9,0 — 12,2%). Состав других классов менее многочислен и состав-ляет несколько процентов или даже доли процента, как,напри-мер, минералы класса хроматов.

Многочисленность минералов того или иного класса не обяза-тельно означает, что эти минералы составляютзначительную часть массы земной коры. Хотя наиболее разнообразный видами класс силикатови преобладает в земной коре, но второй по многочислен-ностиминералов класс фосфатов и их аналогов составляет менее процента массы литосферы(0,7%). Близкие по численности видов классы сульфидов и оксидов резко различаютсяпо своему весово-му содержанию в земной коре:первые находятся в количестве 0,15% (по В.И. Вернадскому), вторые — 17% массы коры.Следует отметить, что значения масс минералов в земной коре точно не установленыи определяются разными учеными неодинаковыми величинами. Так даже для группы преобладающихминералов — силикатов — рассчитаны  сильно различающиеся значения. Американскийгеохимик Г.Вашингтон (1925) определил массу силикатов в земной коре в 63%, В.И.Вернадский (1937) — в 85%, А.Е.Ферсман (1934) — в 74,5%, Е.К.Лазаренко (1963) —в 75%, Б.А.Гаврусевич и Н.И. Сафронов (1968) — в 80%, А.Б.Ронов и А.А. Ярошевский(1967) — в 83%. По-следняя цифра, по-видимому,наиболее достоверна.

В целом можно считать, что преобладающую часть массы зем-ной коры составляют силикаты (включая кварц) и отчастиминера-лы класса оксидов и гидроксидов.

Образование массы представителей некоторых классовсвязано преимущественно с одним определенным процессом минералооб-разования. Как показывают данные Е.К.Лазаренко,большая часть минералов класса сульфидов (89%) имеет пневматолитово-гидро-термальное происхождение и лишь 5% возникают при литогенезе.Вольфраматы и молибдаты поровну делятся между гипергенным и пневматолитово-гидротермальнымгенезисом. Для некоторых клас-сов характерно возникновениепреобладающего количества мине-ральных видов припроцессах гипергенного минералообразования. Таковы сульфаты, фосфаты и им близкиесоединения, нитраты.


2.Породообразующие салические и фемические минералы

 

В основу классификации горных пород положен генетическийпризнак. По происхождению выделяют: 1) магматические, или изверженные, горныепороды, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава — магмы и лавы; 2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности врезультате деятельности различных экзогенных факторов; 3) метаморфическиегорные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а такжеранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействиивысоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ(флюидов), поднимающихся с глубины.

Магматические горные породы наряду с метаморфическими слагаютосновную массу земной коры, однако, на современной поверхности материковобласти их распространения сравнительно невелики. В земной коре они образуюттела разнообразной формы и размеров, так называемые структурные формы, состав истроение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмыи условий ее застывания. В основе классификации магматических горных породлежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание оксидакремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группыкислотности: ультраосновные породы,содержащие более 45% кремнезема (SiO2), основные — 45-52, средние-52-65 и кислые — более 65%. Химический состав может быть определен лишь при лабораторныхисследованиях. Однако минеральный состав отражает химический и может бытьиспользован для выяснения группы кислотности.

Породообразующими минералами магматических породявляются минералы класса силикатов: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы,пироксены, которые в сумме составляют около 93% всех входящих в магматическиепороды минералов, затем оливин, фельдшпатоиды, некоторые другие силикаты иоколо 1% минералов других классов. Вспомнив химический состав этих минералов,нетрудно убедиться, что в более основных породах должны преобладать цветные(темноцветные), менее богатые кремнеземом железисто-магнезиальные (мафические,или фемические) минералы, а в кислых — преимущественно светлые. Такоесоотношение цветных и светлых минералов обусловливает, светлую окраску кислыхпород, более темную основных и черную ультраосновных. С этим же связаноувеличение плотности пород от кислых (2,58) к ультраосновным (до 3,4)[2].

ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ. Являются одной из важнейших групп минералов. Это главныепородообразующие минералы большинства магматических, иногда метаморфическихпород. Название связано с присутствием минерала на пашнях, расположенных на гранитныхмассивах. На долю полевых шпатов приходится около 50% всей массы земной коры.Это наиболее распространенные породообразующие минералы. Особенностью полевыхшпатов является их способность образовывать широкие изоморфные ряды. По составуполевые шпаты разделяются на:

· натрий-кальциевые(плагиоклазы)

· калиевые (ортоклаз,микроклин)

Свойства всех полевых шпатов очень близки. Твердость колеблется впределах 5-6. Окраска минералов почти всегда светлая. Большинство полевыхшпатов с химической точки зрения входит в тройную систему Na[AlSi3O8]- K[AlSi3O8] — Ca[Al2Si2O8].Часто содержат также Sr2+, Ba2+.

ПЛАГИОКЛАЗЫ. Минеральный вид переменного состава от альбита до анортита.Название от греческих слов «плагиос»- косой и «клясис»-расщепление — «косораскалывающийся» в связи с тем, что угол спайностиотличается от прямого и составляет около 850. Среди плагиоклазоввыделяют 6 минералов: альбит, олигоклаз,андезин, лабрадор, битовнит,анортит, исходя из процентного содержания анортитовойсоставляющей. Так так содержание кремнекислоты убывает от альбита к анортиту,плагиоклазы N=0-30 носят название кислых; N=30-50 — средних; N=50-100 — основных. Наиболее распространены кислые плагиоклазы. Плагиоклазы встречаются ввиде зернистых агрегатов во многих магматических породах (некоторые из этихпород почти полностью состоят из плагиоклазов, например, лабрадориты).Очень распространены полисинтетические двойники. Цвет плагиоклазов белый,серовато-белый, иногда с зеленоватым или красноватым оттенком из-за различныхвключений. Блеск стеклянный. Свойства в ряду минералов меняются аддитивно:плотность увеличивается от 2,62 (альбит) до 2,76 (анортит). Спайностьсовершенная. Твердость 6-6,5. Для олигоклаза характерна голубая, а длялабрадора синяя иризация.

Диагностика. По внешним признакам возможно диагностировать альбит,лабрадор и при известном навыке олигоклаз.

Происхождение. Плагиоклазы — эндогенные минералы. Являются главнымипородообразующими минералами. Образуются в магматических породах и пегматитах, метаморфическихпородах, известны в скарнах и грейзенах. В поверхностных условиях неустойчивы ипри выветривании полностью разлагаются переходя либо в каолинит и другие кандиты,либо в смектиты — в зависимости от физико-химических условий. Значение.Используются как керамическое сырье. Лабрадорит — облицовочный камень. Беломорит — материал для различныхподелок.

КВАРЦ — SiO2.  Тригональная сингония. Происхождениеназвания неизвестно. Один из наиболее чистых минералов. Содержание отдельныхпримесей обычно не превышает n*10-3-n*10-4%.Переход /> — кварц (тригональная синг.) => />-кварц (гексагональнаясинг.) осуществляется энантиотропно при температуре 573оС. Сплошныемассы различной плотности и зернистости от грубошестоватых доскрытокристаллических, роговиково-подобных (яшмы, кремни), натечных (халцедон), землистых. Часто кристаллы призматического илидипирамидально- трапецоэдрического габитуса. Цвет белый, серый, розовый идругих оттенков. Бесцветные прозрачные кристаллы — горныйхрусталь; сиреневый кварц — аметист.Скрытокристаллический кварц — халцедон. Блеск от стеклянного до тусклого,жирного, иногда шелковистого. Спайности нет. Твердость 7. Излом раковистый.

Диагностика. Высокая твердость, отсутствие спайности, стеклянный блеск,раковистый излом.

Происхождение. Магматический в кислых горных породах, в гранитныхпегматитах в ассоциации с полевым шпатом, слюдой, топазом, бериллом. Гидротермальныйс сульфидами. Типичный минерал метаморфических пород: сланцев, гнейсов,железистых кварцитов. Гипергенный (кремень, халцедон). В поверхностных условияхустойчив. Накапливается в россыпях, часто в ассоциации с золотом.

Значение. Используется в стекольной, керамической промышленности,металлургии. В радиотехнике и оптических приборах. Широко используется вювелирных поделках. Кварциты — строительный материал.


3. Породы покрышки и их роль в формировании и скопленииуглеводородов

 

Одно из условий формирования исохранения промышленных скоплений нефти и газа в земной коре – наличие вразрезе пород-покрышек (флюидоупоров), т.е. таких пород, которые практически непроницаемы.Только чередование в разрезе пород-коллекто-рови флюидоупоров, наряду с другими факторами, создает оп-тимальные условия для образования промышленных скоплений УВ. Так,например, Апшеронский и Таманский полуострова, расположенные соответственно на юго-восточноми северо-за-падном погружениях Большого Кавказа,обнаруживают много общего в истории геологического развития. Как на Апшерон-ском, так и на Таманском полуострове развиты отложениянеогена, слагающие диапировые структуры, осложненные грязе-выми вулканами. Однако, несмотря на сходство геологическогостроения, эти регионы резко различаются по нефтегазонос-ности: если на Апшероне смогли сформироваться местоскоп-ления нефти и газоконденсата, то на Таманском полуостровезначительных, промышленных скоплений УВ до сих пор не обнаружено. Одной изглавных причин этого является тот факт, что на Апшероне при прочих равных условияхимеет место чередование пород-коллекторов с хорошими емкостно-фильтрационными свойствами и флюидоупоров, в товремя как на Таманском полуострове разрез сложен преимущественно глинисто-мергельнымиглубоководными отложениями без зна-чительных прослоевпород-коллекторов.

Флюидоупоры различаются по характеру распространения(протяженности), по мощности, литологическим особенностям, степени нарушенностисплошности, минеральному составу и т.д. Этими же факторами определяются их экранирующиесвойства[3].

Наиболее надежными флюидоупорами являются глинистыетолщи и эвапориты (соль, гипс, ангидрит). Трещиноватость, присутствие прослоев песчаников,алевролитов ухудшают ка-чество и надежностьпокрышек. Среди глинистых покрышек относительно хорошими флюидоупорами являютсямонтморил-лонитовые разности, которые приналичии влаги разбухают и совершенно теряют фильтрационные свойства. Ангидриты бо-лее хрупки по сравнению с солью и не всегда являютсянадеж-ными флюидоупорами. Пластичная соль обладаетлучшими экранирующими свойствами. Кроме глин и эвапоритовых отло-жений флюидоупорами могут быть мергель, плотные окремне-лые известняки, глинистые сланцы, плотные аргиллитыи дру-гие породы. Однако ангидриты и плотные аргиллитыпри возникновении в них трещиноватости теряют свойства флюидо-упоров и становятся частично коллекторами (как, например,аргиллиты баженовской свиты Западной Сибири, стрыйская серия Карпат, нижнепермскиеангидриты Шебелинского местоскопления и др.).

Предположение некоторых исследователей, что глины набольших глубинах теряют свойства флюидоупоров (перестают быть покрышками),по-видимому, не соответствует действи-тельности.Это предположение, возможно, справедливо в отно-шенииглинистых сланцев, которые в ряде случаев на значительных глубинах действительноприобретают трещиноватость и перестают быть флюидоупорами.

Среди эвапоритовых отложений наиболее надежными флюи-доупорами являются соленосные толщи, особенно на большихглубинах, где они приобретают повышенную пластичность. Од-ним из факторов, обусловливающих формирование рядакруп-нейших местоскоплений мира, является наличиесоленосны.; флюидоупоров (Хасси-Р'Мель, Хасси-Месауд в Алжире, Шебе-линка и др.).

На основе анализа строения и распространенности слабо-проницаемых пород на примере эпипалеозойских платформСССР и сопредельных регионов Э. А. Бакиров (1969 г.) пред-ложил классификацию флюидоупоров (покрышек) с учетоммасштаба их распространения и положения в разрезе. По вы-держанности флюидоупоров в пределах нефтегазоносных про-винций и нефтегазоносных областей, зон нефтегазонакопленияи местоскоплений нефти и газа Э. А. Бакиров выделил регио-нальные, субрегиональные, зональные и локальные флюидо-упоры[4].

К региональным флюидоупорам относятся толщи по-род, лишенные практически проницаемости и распространен-ные на всей территории провинции или на значительнойее части — области. Примером могут служить майкопские отло-жения (олигоцен — нижний миоцен), которые развиты навсей территории Предкавказья и альпийских передовых прогибов, а также глинистыеотложения альба, широко распространен-ные в пределахСкифской и Туранской плит Западно-Сибир-ской нефтегазоноснойпровинции.

Субрегиональные флюидоупоры — это толщи практи-чески непроницаемых пород, распространенных в пределахкрупных тектонических элементов первого порядка, к которым приурочены нефтегазоносныеобласти. Например, соленосные отложения верхней юры Восточно-Кубанской впадины (Скиф-ская плита) и Амударьинской и Мургабской впадин (Туранскаяплита) или туронские глины в Западно-Сибирской провинции.

К зональным флюидоупорам относят непроницаемые толщи пород значительноймощности, распространение которых ограничивается зоной нефтегазонакопления или частьютерри-тории нефтегазоносной области, приуроченнойк структурным элементам второго порядка (валообразным поднятиям или к тектоническимблокам, объединяющим несколько локальных структур). В качестве примера зональногофлюидоупора можно привести альбские глинистые отложения востока Туранскойплиты.

Локальные флюидоупоры распространены в пределах одного или несколькихблизко расположенных местоскоплений и не выходят за пределы зоны нефтегазонакопления.Как пра-вило, их площадь распространения контролируетсялокальной структурой, они способствуют формированию и сохранениюв ее пределах залежей нефти и газа.

Кроме того, Э. А. Бакировым по соотношению флюидоупо-ров с этажами нефтегазоносности были выделены:

межэтажные толщи-покрышки, перекрывающиеэтаж нефте-газоносности в моноэтажных местоскопленияхили разделяю-щие их в полиэтажных местоскоплениях;

внутриэтажные, разделяющие продуктивныегоризонты внутри этажа нефтегазоносности.

По экранирующей способности (в зависимости от прони-цаемости и давления прорыва газа) А. А. Ханин разделилпо-крышки на пять групп (табл. 2)[5].

Характер изменения структуры порового пространстваи проницаемость, а следовательно, экранирующая способность флюидоупоров в значительноймере обусловлены изменением плотности пород, которая прежде всего зависит от минераль-ного состава и глубины залегания. Одновозрастные глинистыеотложения, перекрывающие одни и те же продуктивные ком-плексы, но залегающие на разных гипсометрических уровнях, имеют различныеплотность и удерживающую способность.

Таблица 2

ГРУППЫ ГЛИНИСТЫХ ПОРОДПО ЭКРАНИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

(по А. А. Ханину, 1969г.)

Группа Максимальный диаметр пор, мкм Экранирующая способность покрышки

Абсолютная проницаемость по газу, м2

Давление прорыва газа, МПа А ≤0,01 Весьма высокая

≤10-21

≥12 В 0,05 Высокая

10-20

8 С 0,30 Средняя

10-19

5,5 D 2 Пониженная

10-18

3,3 Е 10 Низкая

10-17

<0,5

4. Опробование и освоение скважин в разных геологическихусловиях

 

Методы и приемы разведки нефтегазовых месторожденийсущественно отличаются от разведки твердых полезных ископаемых, хотя поисковыеи разведочные стадии у них совпадают. Определенное влияние на методикупоисково-разведочных работ оказывают условия и специфика месторождений нефти игаза.

В начальный период поисковых работ изучается геологическое строение района,при этом особое место занимают геохимиче-скиеметоды поисков и выявление аномалий. Значительное вни-маниеуделяется нефтегазосъемке, направленной на выявление пространственного расположенияаномалий, связанных с нахож-дением на глубинезалежей нефти или газа. Важную роль при поисково-разведочных работах играют геофизическиеметоды. Ши-рокое распространение получил сейсмическийметод и его раз-личные модификации.

Отличие разведки нефтяных и газовых месторожденийот раз-ведки месторождений твердых полезных ископаемыхзаключается в том, что, во-первых, в начальный период разведки нефтегазо-вых месторождений основные усилия затрачиваются нена обна-ружение полезного ископаемого, а на детальноеисследование предполагаемой газонефтеносной структуры. Во-вторых, деталь-ная разведка нефтегазовых месторождений практическисовпадает с их промышленной эксплуатацией, так как разведочные сква-жины, достигшие нефтеносного пласта, становятся эксплуатаци-онными — нефть фонтанирует под напором из недр.Этим определяется и специфика строительства разведочно-эксплуатацион-ных скважин на нефть и газ. Как правило, первая скважиназакладывается в наиболее высокой части геологической структу-ры — в куполе или антиклинальном перегибе. Вблизи выходанефтеносного горизонта на поверхность бурить скважины нецелесообразно, так какздесь располагаются зоны истощения нефтеносного горизонта. В-третьих, при разведкенефтяных ме-сторождений подсчитывается необщее количество найденной неф-ти (газа), а то,которое можно извлечь. Поэтому важно не столь-коопределить объемы нефтеносных пластов, представляющие со-бой тела, насыщенные жидким или газообразным полезным ископаемым,сколько выяснить возможный или вероятный выход полезного ископаемого из данной группыскважин с определен-ного участка или же всегоместорождения в целом.

Учитывая все это, следует отметить, что разведочно-эксплуа-тационные скважины располагают по профилям, ноустановить при этом оптимальное расстояние между выработками или указать нужнуюплотность разведочной сети невозможно. Обычно рас-стояниямежду разведочными линиями составляют 1 — 3 км, а между скважинами вдоль одной разведочнойлинии 200 — 1500 м.

Особенности локализации нефтегазовых месторожденийобус-ловливают и широкое применение бурения игеофизических ме-тодов разведки[6].

Опробование месторождений полезных ископаемыхили рудопроявлений — один из важнейших элементов геологоразведочного процесса.

Опробованием называется система операций (отбор, обработ-ка и анализ рудного материала), обеспечивающих исследованиекачества полезного ископаемого: химического, минерального и петрографического составов,физико-технических и технологиче-ских свойстви др.

Опробование позволяет оценить качествокаустобиолитов по сортам и непосредственно по участкам месторождения, выяснить законо-мерности распределения нефти и газа в пространстве,соотношение обогащенных и разубоженных участков и многое другое, без чего невозможновыбрать правильное направление геологоразведочных работ, решить вопросыоконтуривания различных по качеству площадей месторождений, производить контрольза полнотой отра-ботки месторождения, планироватьдобычу нефти и газа, подсчитать запасы нефти и газа и пр.

К важнейшим видам опробования относятся: химическое, ми-нералогическое, техническое, технологическое.

Химическое опробование производится с целью определения химическогосостава полезного ископаемого для дальнейшего ис-пользованияполученных материалов при подсчете запасов раз-личныхкомпонентов, определения мощности и площадей рудных залежей в случае нечетко выраженныхграниц, изучения природ-ных типов и т. п.

Минералогическое опробование позволяет установить качест-венный и количественный минеральный состав полезногоископае-мого, структурные и текстурные особенностии физические свой-ства минералов, выявитьприсутствие и характер минералов-спут-ников.

Техническое опробование состоит из ряда операций, направ-ленных на изучение физических свойств полезного ископаемогов зависимости от его специфики и области использования, на-пример электрического сопротивления и крупности кусковкри-сталлов мусковита или длины, прочности, кислотоупорностии жа-ростойкости асбеста и т. п.

Технологическое опробование проводится для выяснения тех-нологических свойств полезного ископаемого и разработкипо технико-экономическим показателям оптимальной схемы обогаще-ния и передела сырья с учетом его комплексного использования.

Разновидностью минералогического опробования являетсяшлиховое опробование механических (песчано-гравийных) орео-лов и потоков рассеяния с целью изучения состава иколичест-венных соотношений тяжелых (шлиховых)минералов: алмаза, берилла, вольфрамита, золота, касситерита, киновари, магнети-та и др.


Литература

 

1. Габриэлянц Г.А.Геология нефтяных и газовых месторождений. – М.: Недра, 1984. – 285 с.

2. Геология игеохимия нефти и газа /Под общ. ред.  А.А.Бакирова и З.А.Табасаранского. – М.:Недра, 1982. – 288 с.

3. ДобровольскийВ.В. Геология. – М.: ВЛАДОС, 2001. – 320 с.

4. Красильщиков Я.С.Основы геологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. – М.:Недра, 1987. – 236 с.

5. Справочник погеологии нефти и газа /Под ред. Еременко Н.А. – М.: Недра, 1984. – 480 с.

еще рефераты
Еще работы по геологии