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.

Пористость в осадочных породах зависит:

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)

Трещинные коллекторы горных пород

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 трещинывозникают 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 отслоенияобразуются 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 трещиныформируются 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.

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