Выборочный химический анализ

Исходя из результатов минералого-петрографического изучения горных пород, в тех случаях, когда воз­никают неясности в отношении минералогического состава горных пород, должны производиться выборочные хими­ческие анализы.

Химическому анализу следует подвергать горные породы и в тех случаях, когда на основании предшествующего ми­кроскопического, петрографического исследования и спек­трального анализа выяснилась необходимость более деталь­ного изучения химического состава горных пород.

В зависимости от возникших задач химические выбороч­ные анализы могут носить различный характер:

- качествен­ный или количественный анализы для выяснения содержа­ния тех или иных определенных элементов,

- шестикомпонент­ный анализ (количественное определение содержания не­растворимого остатка, Р₂О₃, СаО, Мg0, СО₂ и S0₃),

- полный химический анализ.

Встреченные в скважинах полезные ископаемые: угли, горючие сланцы, железные, марганцевые и прочие руды, алюминиевое и химическое сырье — подвергаются полному химическому анализу для выясне­ния их промышленных качеств.

4. Спектральный анализ

Спектральный анализ за последнее время начал широко применяться в нефтяной геологии. Являясь быстрым физическим методом определения химического состава ве­щества, спектральный анализ может заменить длительные и трудоемкие химические анализы. С помощью спектральных методов анализа можно быстро и точно дать химическую характеристику породы с определением всех металлов и не­которых других элементов.

Спектральный анализ позволяет визуально по спектро­грамме сказать об ориентировочном содержании этих эле­ментов. С помощью количественного спектрального анализа можно произвести точное количественное определение ми­кроэлементов, содержащихся в исследуемом образце. Спек­тральным анализом могут быть выявлены промышленные концентрации цветных, редких, рассеянных и радиоактив­ных элементов.

Спектральный анализ является незаменимым, будучи высокочувствительным методом при использовании весьма незначительных навесок.

Работами А. П. Виноградова, А. Д. Архангельского, Л. А. Гуляевой, С. М. Катченкова и др. показано большое значение микроэлементов, содержащихся в водах, породах, золах битумов и нефтей, для целей корреляции, для геохи­мической характеристики битумов, нефтей и вмещающих их пород и для выяснения процессов миграции элемен­тов.

В осадочных породах следует определять следующие элементы: Al, Mg, Ca, Si, Fe, P, Mn, Ni, V, Ti, Cu, Na, К, Li, Ba, Sr, В, Сг, Zr и в пределах верхних 500 м разреза — U, Th, Tr, Mo, Ga, Ge, Sc, Tl, Sn, Be, Pu, Zn; в изверженных породах, кроме перечисленных элементов, еще — Zn, Pb, Sn, Cd, Ge, Mo, Co, In, Be, Bi, W, Ag, As, Au, Y, Те, Ga, Та, Nb.

Спектральный анализ может быть использован при об­работке материалов бурения как для вспомога­тельных целей, так и для последующих, более детальных исследований на те или другие элементы, имеющие практи­ческое значение. Спектральный анализ имеет большое зна­чение для самостоятельного решения целого ряда геохими­ческих задач.

Спектральный метод анализа облегчает работу химика-аналитика, так как быстро отвечает на вопрос, в каком количестве находится определяемый элемент в породе и при­сутствуют ли элементы, мешающие проведению химиче­ского анализа.

Образцы для спектрального анализа пород долж­ны отбираться из каждой литологической разности, а в слу­чае литологически однородной толщи через 1-5 м, в за­висимости от степени однородности. Более детальному опро­бованию должны подвергаться слои, обогащенные органи­ческим веществом, с выделениями пирита и других сульфи­дов и в особенности с повышенной гамма-активностью (по гамма-каротажным диаграммам). По таким частям разреза следует образцы на исследование отбирать через 50 см и в первую очередь по интервалам, в которых упомянутые признаки особенно отчетливы.

II Палеонтологические исследования

Палеонтологическое изучение керна является ос­новным элементом комплексного изучения осадочных обра­зований и должно самым тесным образом увязываться с дру­гими видами исследования, в первую очередь с литолого-петрографическим изучением керна. При палеонтологиче­ском изучении керна необходимо иметь в виду следующие вопросы.

1. Изучение видового состава ископаемых организмов, встреченных в различных вскрытых скважиной стратигра­фических подразделениях. Палеонтологическое изучение должно быть комплексным: оно должно заключаться не в определении отдельных руководящих форм или представи­телей тех или иных групп организмов, а в изучении всего комплекса органических остатков.

2. Определение геологического возраста вскрытых сква­жиной отложений, стратиграфическое расчленение разреза и сопоставление его (корреляция) с другими известными разрезами, где вскрываются одновозрастные отложения.

3. Установление связи между видовым составом орга­низмов и характером вмещающих их остатки осадочных гор­ных пород.

4. Выяснение условий образования осадков и физико-географических условий геологического прошлого.

5. Выявление породообразующего значения ископаемых организмов и их значения для понимания процессов нефте-газообразования.

1. Микрофаунистическое исследование керна яв­ляется исключительно важным при комплексном его изуче­нии, во многих случаях на основании этого исследования даются основные стратиграфические выводы по скважине.

Микрофаунистическое исследование ведется по следую­щей схеме:

а) поверхностный осмотр и описание образца породы;

б) подготовка образца для обработки;

в) разрыхле­ние образца;

г) отмучивание образца, желательно на специ­альных приборах с разделением на фракции на специальных приборах или на сите (или ситах), упаковка для хранения;

д) отбор микрофауны, изготовление микроскопических пре­паратов (помещение микрофауны в камеры).

Из плотных пород, не поддающихся дезинтегрированию обычными методами (кроме прокаливания), изготовляются палеонтологические шлифы, желательно большой площади и в достаточном количестве, обеспечивающем определение всех фаунистических остатков — сечения раковин; при этом желательно (а часто и необходимо) соответственным образом их ориентировать, что достигается в процессе изготовления пришлифовок. В некоторых случаях удается отпрепарировать раковины из породы при помощи игл и молотка — из таких выделенных раковин могут изготовляться ориенти­рованные сечения или эти раковины подвергаются лишь поверхностному изучению.

2. Спорово-пыльцевой анализ образцов, особенно важный при изучении континентальных отложений, ведется в соответствии с указаниями соответствующих руководств.

При подготовке образцов для исследования следует иметь в виду, что наиболее благоприятными для спорово-пыльцевого анализа являются темноокрашенные глинистые и тонко­песчанистые породы, особенно такие, которые содержат растительные остатки (хотя бы в виде детрита); грубообломочные породы почти никогда не содержат ископаемых спор и пыльцы, в известняках споры и пыльца встречаются относительно редко.

Камеральная обработка крупных палеонтологи­ческих остатков макрофауны и макрофлоры производится специалистами по отдельным группам организмов.

В большинстве случаев определения производятся на основании изучения внешних признаков. Иногда при изуче­нии таких, например, групп, как кораллы и мшанки, при­ходится прибегать к изготовлению ориентированных шли­фов (поперечных, продольных, тангенциальных). При изуче­нии внутреннего строения плеченогих иногда приходится прибегать к изготовлению и изучению последовательных пришлифовок примакушечной части раковины (попереч­ных, ориентированных нормально к кривизне створки).

В процессе определения производятся необходимые из­мерения, зарисовки, а также, по мере надобности, фотогра­фирование палеонтологических остатков.

Определения осуществляются путем сопоставления об­разцов с изображениями и описаниями в специальных мо­нографиях, а в случае возможности — с оригиналами. Определения должны производиться до вида, если позво­ляют изученность данной группы ископаемых, сохранность материала и существующая литература.

IV Определение физических свойств пород

Определение физических свойств горных пород, в особенности таких, как пористость и проницаемость, имеет исключительно важное значение для освещения разреза с точки зрения выяснения условий нефтеобразования, для понимания путей миграции нефти и условий ее накопления в коллекторах. Кроме того, определение физических свойств пород значительно пополняет литолого-петрографическую характеристику разреза. Без определения физических свойств горных пород немыслима надлежащая геологическая интерпретация данных геофизических исследований, как проводившихся на самой буровой, так и в тяготеющих к ней районах.

Лабораторное определение физических свойств пород производится по следующим видам исследований:

а) определение объемного веса (плотности), удельного веса (минералогической плотности), проницаемости и вы­числение общей (абсолютной) пористости;

б) определение упругих свойств горных пород;

в) определение магнитной восприимчивости и остаточ­ного намагничения;

г) определение относительной электропроводности гор­ных пород и мембранного потенциала;

д) определение естественной гамма-активности пород;

е) определение открытой, а в случае необходимости эф­фективной пористости.

1. Определение объемного веса (плотности) пород, их удельного веса (минералогической плотности) необхо­димо для правильной интерпретации данных различных гео­физических исследований, и в первую очередь результатов гравиметрической съемки. Кроме того, перечисленные физи­ческие свойства горных пород отражают в известной мере их минералогические и литологические особенности, а также степень метаморфизации.

Различаются следующие определения:

а) объемный вес (плотность) породы в естественно влаж­ном состоянии: отношение веса всех составляющих породу фаз — твердой, жидкой и газообразной, из которых состоит порода в природных условиях, к ее объему, занимаемому всеми этими фазами, выражаемое в г/см³;

б) объемный вес (плотность) сухой породы (твердой фазы): отношение веса твердой фазы к объему породы;

в) удельный вес (минералогическая плотность) — от­ношение веса твердой породы к ее объему.

По данным определений объемного веса (плотности) сухой породы и ее минералогического удельного веса вы­числяется абсолютная пористость породы. Абсолютная по­ристость представляется в виде процентного отношения объема всех содержащихся внутри данного тела пор, как закрытых, так и соединяющихся, к объему данного тела.

Образцы для определения объемного веса (плот­ности) должны быть по возможности взяты из свежего керна, вынесенного из буровой скважины или, в случае отсутствия свежевынутого керна, из сухого керна, взятого из кернохранилища.

Желательно отбирать образцы весом не менее 200 г; минимальный вес образца для указанных определений 50 г. В последнем случае необходимо взять образцы породы данного типа не менее чем в трех местах по разрезу и дать для объемного веса среднее значение по трем определе­ниям. Отбирать образцы для определения плотности следует, руководствуясь общими указаниями настоящей инструкции, но не реже чем через 10 м по стволу скважины для однород­ных мощных толщ.

2. Определение упругих свойств горных пород

Изучение упругих свойств горных пород необ­ходимо для уточнения интерпретации результатов сейсморазведочных работ.

Различие упругих свойств имеет также существенное зна­чение при выявлении фациальных изменений, наличии метаморфизации и литификации пород и т. д.

Скорость распространения упругих волн может быть определена на образцах горных пород при помощи ультра­звукового сейсмоскопа по скорости прохождения упругого импульса от пьезоэлемента.

По времени прохождения импульса и длине его пути, определенном толщиной образца, вычисляется скорость упругой волны (в м/сек). Для измерения скорости упругих волн необходимы образцы пород с двумя параллельно от­шлифованными поверхностями, расстояние между которыми равно 4—8 см.

3. Изучение магнитных свойств пород

Изучение магнитных свойств горных пород не­обходимо для уточнения причин наблюдаемых в природе магнитных аномалий и, в конечном итоге, для получения представления о глубинном геологическом строении данного района. На основании изучения магнитных свойств соста­вляется магнитометрический разрез района, который в ряде случаев может быть использован для корреляции разрезов скважин. Изучение магнитных свойств осадочной немета-морфизованной толщи, обычно не вызывающей заметных аномалий магнитного поля, в основном дает материал для корреляции разрезов и для палеогеографических построений.

Необходимо иметь в виду, что механическое перенесение полученных в каком-либо районе результатов изучения маг­нитных свойств и соответствующей им минералогической характеристики горных пород на другие районы в целях объяснения причин магнитных аномалий может привести к ошибкам.

Магнитная характеристика горной породы опре­деляется величинами магнитной восприимчивости и есте­ственной остаточной намагниченности породы.

Магнитная восприимчивость — отношение намагничен­ности, возникающей под действием внешнего магнитного поля, к величине этого поля. Удельная магнитная восприим­чивость выражается в см^з/г.

Остаточная намагниченность характеризует постоянную намагниченность породы, которая не зависит от внешнего намагничивающегося поля. Остаточная намагниченность вы­ражается в эрстедах или гауссах.

Образцы для изучения магнитных свойств горных пород должны отбираться из характерных для данного раз­реза горных пород: осадочных, изверженных и метаморфи­ческих, по возможности из всех разностей последних, в чи­сле, предусмотренном проектом на обработку материалов по данной скважине. В образцах не должно содержаться не­характерных для данной породы включений.

Наиболее интересные с точки зрения магнитных свойств горные породы желательно подвергать минералого-петрграфическому исследованию и химическому анализу.

4. Изучение относительной электропроводности пород и мембранного потенциала

Определение относительно удельного сопротивления (электропроводности) образцов горных пород имеет важное значение при интерпретации электрокаротажных материалов.

Относительное сопротивление (величина безраз­мерная) представляет отношение сопротивления образца, насыщенного солевым раствором, к сопротивлению этого раствора и характеризует пористость породы и форму пу­стотного пространства. Образец породы после экстрагиро­вания и вакуумирования насыщается либо насыщенным раствором поваренной соли, либо раствором с пластовой концентрацией солей.

5. Измерение естественной радиоактивности

Естественная радиоактивность характеризуется процентным содержанием урана в грамме исследуемой по­роды. Измерение естественной радиоактивности пород производится по бета- и гамма-излучениям при помощи газона­полненных счетчиков. Естественная гамма-активность позволяет в известной мере судить о степени глинистости пород.

6. Определение пористости и проницаемости пород

Определение пористости и проницаемости имеет первостепенное значение для оценки коллекторских свойств горных пород.

Значение этих физических свойств важно, кроме того, при интерпретации каротажных диаграмм для правильной и полной литолого-петрографической характеристики по­род, для выяснения условий нефтеобразования и миграции нефти. В связи с этим должны быть обеспечены одновремен­ное (комплексное) определение этих физических свойств и литолого-петрографическое исследование.

Необходимо разграничивать следующие виды пористости горных пород:

а) открытая пористость, или пористость насыщения — отношение суммарного объема пор данного тела, практи­чески заполняющихся определенной жидкостью, к общему объему данного тела;

б) эффективная пористость — отношение суммарного объема пор образца, по которым происходит движение флю­ида, к общему его объему.

Открытая пористость определяется методом на­сыщения керосином или солевым раствором под вакуумом.

Эффективная пористость также может быть определена при знании остаточной воды.

При исследовании структуры поровых пространств по­род-коллекторов особое внимание необходимо уделять изуче­нию характера и состава цемента.

Под проницаемостью (абсолютной) пористой среды по­нимается проницаемость этой среды для газа при отсутствии физико-химического взаимодействия его с пористой средой.

За единицу измерения проницаемости принимается дарси— единица, численно равная расходу флюида в 1 л/сек, с вязкостью 1 спз, через поперечное сечение пори­стой среды 1 см², при перепаде давления в одну физиче­скую атмосферу (760 мм рт. ст.) на 1 см длины образца при ламинарном режиме движения флюида. Величина, рав­ная 0,001 дарси, называется миллидарси.

Определение проницаемости (газопроницаемости) следует производить лишь для пород, обладающих коллекторскими свойствами. Для образцов, изучаемых с целью определения проницае­мости, в обязательном порядке должны быть произведены определения пористости.

Дата добавления: 2015-09-05