Типы коллекторов подземных вод

Поровые коллекторы осадочных пород слагают 10-20% объема земной коры. Пористость обусловлена их зерновым сложением. В осадочных породах формируется каркас порового коллектора, в котором полое пространство между зернами образует системы сообщающихся между собой пустот или пор. В магматических породах минеральные зерна тесно соприкасаются (срастаются) между собой плоскостями граней и открытыми остаются немногочисленные полости неправильной формы между зернами минералов. Образование пор в вулканитах нередко вызвано выделением газов из остывающего расплава. Пористость метаморфических пород проявляется как следствие кристаллизации или перекристаллизации первичных пород.

Поровый коллектор – геол.тело (массив, блок или пласт горной породы), в котором система сообщающихся между собой пор обеспечивает накопление и движение подземных флюидов и газов в виде фронтального потока.

Непрерывность фронтального потока подземных вод по всему объему коллектора является принципиальным отличием порового коллектора от трещинного, в котором движение п/в осуществляется в виде сходящихся и расходящихся струй, движение по геол. телу неравномерное (неравномерное распределение трещиноватости).

Общая пористость (абсолютная) – отношение объема полого пространства пор к объему породы. Нередко промежутки между порами изолированы (заполнены глиной или цементом).

Открытая пористость (эффективная) – объем пор, сообщающихся между собой и атмосферой.

Пористость осадочных пород колеблется от 70% в озерных отложениях и илах и до 2% в аргиллитах. Разнообразны размеры пор (пустот), их форма и суммарный объем.

1.От стадии литогенеза. При седиментогенезе - при осаждении обломков пород, скелетных остатков или раковин отмерших организмов, пористость может достигать в начальной стадии 80%, при уплотнении пористость уменьшается (в глинах на 20-25%); стадия диагенеза (превращения осадков в осадочные породы) - пористость меняется вследствие перекристаллизации вещества осадка, частично поры заполняются цементом; стадия катагенеза (превращение в метаморфические породы) - приводит к изменению пористости и коллекторских свойств, изменяется минеральный и химический состав осадочных толщ. Интересный факт: если поры заполнены нефтью, то катагенетические процессы приостанавливаются.

2.От тектонических движений. При поднятии происходит разуплотнение пород, увеличивается пористость.

3.От стадии гипергенеза, где происходит разрушение пород, что приводит к формированию коллекторов, не связанных с процессами осаждения - это элювиальные, элювиально-делювиальные отложения. Коллекторы крупнообломочных пород.

4.От взаимного расположения обломков, от их формы, способа укладки и характера переотложения материала. Способ укладки зерен при их осаждении. Наиболее плотная укладка – пористость 25,92%, менее плотная 47,64%. Стадия седиментагенеза: при быстром режиме осадконакопления, например, при образовании пролювия, образуются рыхлые структуры; при отложении обломков, при перемывании или перевевании их водными или воздушными потоками достигается плотная упаковка. Пример: русловой аллювий, песчаные пляжи в прибойной зоне морских побережий.

Поровые коллекторы в вулканических породах: покровные (лавовые) потоки, туфы, рыхлообломочные (пеплы, шлаки).

Поровые коллекторы подземных вод в осадочных породах

Пористость скальных и полускальных пород (по В.Д.Ломтадзе)

Коллекторские свойства магматических, консолидированных осадочных, метаморфических пород определяются разрывами и трещинами. Трещиноватость – характерный, типичный вид пустотности.

По условиям формирования выделяют: 1) тектонические, 2) гравитационные, 3) гидравлического разрыва, 4) петрогенные, 5) гипергенные и 6) техногенные.

1) Тектонические трещины проявляются в верхних частях земной коры из-за разгрузки напряжений, возникающих в верхней мантии и глубинных горизонтах коры. Образующиеся разрывы коры – разломы - рассекают породы на значительные (десятки и сотни километров) расстояния по простиранию и нередко по глубине. Разломы, как правило, оперяют трещины.

2) Гравитационные трещины обусловлены напряжениями, которые возникают в горных породах под влиянием веса вышележащих толщ. Величина напряжений определяется глубиной залегания массива.

В.Д.Ломтадзе констатировал: на глубине 10-20м нагрузка составляет 0,1 МПа, на глубине 100-150м достигает 2-3МПа, на глубине 1000м 20-30МПа. Напряжения могут быть вызваны также новейшими и современными тектоническими процессами. Установлены в структурах древних щитов и платформ и в породах молодых платформ и орогенных массивов. При снятии напряжений образуются трещины. Гравитационные напряжения создаются в ледниках, искусственных водохранилищах, на участках производства горных работ, связанных с сооружением карьеров, шахт, отвалов, каналов и т.д. Отдельный вид гравитационных трещин- трещины бортового отпора (побережья морей, рек, эрозионных врезов).

3) Трещины гидравлического разрыва образуются под давлением флюидов в земной коре по мере погружения водосодержащих осадков. Накопление перекрывающих осадочных пород и рост геостатического давления прогрессируют уменьшение пористости осадков. Процесс уплотнения осадков и их метаморфизация сопровождается истечением к поверхности земли огромного количества воды. Восходящий поток воды, отжатой из пор, как правило, сосредоточенный, он проявляется в высокодебитных родниках в бассейнах платформенного типа. Гидравлические разрывы пластов происходят, когда давление воды превышает суммарную величину всестороннего давления и предела прочности породы на растяжение. Трещины гидравлического разрыва и сосредоточенных восходящих потоков могут формироваться при дегидратации гипса (превращаясь в ангидрит он теряет 48,5% своего объема в виде воды), глинистых минералов, цеолитов, слюд и т.д. Трещины гидравлического разрыва возникают на разных уровнях: от микроскопических до региональных.

4) Петрогенные трещины возникают в массивах магматических пород под действием внутренних напряжений при остывании и сжатии этих тел. Образование трещин в осадочных породах связано с физико-механическими свойствами горных пород. Н.И. Маслов относит эти трещины к типу трещин формирования. Он выделяет контракционные, литогенетические и трещины отслоения.

4.1.) Контракционные трещины обусловлены изменением напряженного состояния магматических пород при их остывании. Трещины располагаются параллельно и перпендикулярно к поверхности остывания массива, расчленяя последний на параллелепипедальные, матрацевидные, плитчатые, столбчатые и шаровые отдельности.

4.2.) Литогенетические трещины прявляются в процессе литификации осадочных пород, при уплотнении их и уменьшении объема. Эти трещины, как правило, перпендикулярны к поверхности пласта и, как правило, не выходят за пределы ограничивающих его поверхностей. Некоторые трещины пересекают иногда один-три слоя. В.Д.Ломтадзе подчеркивает, что в карбонатных породах трещины всегда перпендикулярны слоистости, в песчаниках - наряду с такими имеются наклонные трещины, в мергелях, глинах и опоках образуются скорлуповатые, оскольчатые отдельности. Характерно формирование в осадочных породах плитчатых отдельностей. К этому относятся трещины, образующиеся при разгрузке напряжений, вызванных увеличением объема горных пород. Так, при гидратации ангидрита в гипс происходит увеличение его до 2%, что вызывает рост внутренних напряжений как в гипсе, так и в перекрывающих их породах, следствием чего является интенсивное трещинообразование.

4.3.) Трещины отслоения образуются вдоль поверхности разделов между слоями осадков при разгрузке напряжений в ходе диагенетических и катагенетических преобразований горной породы. Они закладываются при начальной стадии седиментогенеза вдоль раздела между слоями, т.е. трещины являются одной из форм литогенеза.

Отслоение наблюдается и при смятии пород в складки, при надвиговых, сдвиговых дислокациях. Нередко образуются полости отслоения со значительными емкостями. Образуются условия для формирования крупных месторождений п/в.

5) Гипергенные трещины формируются на поверхности раздела минеральных зерен и напластования горных пород, в которых силы сцепления ослаблены тектоническим или петрогенными процессами. Трещины являются наложенными. Развиваются в процессе выветривания (температура), химических и биохимических процессов в зоне окисления, приводящих к разрушению ранее образованных минералов и образованию новых минеральных образований. Происходит расширение существующих и образование новых. Климатический фактор, глубина распространения от 60 до 120м.

6) Техногенные трещины образуются на участках воздействия технических средств. Буровзрывные работы, шахты. Носят локальный характер.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: