Общая геология. Геология нефти и газа

Общая геология. Геология нефти и газа

Работу подготовил Карпов Сергей Владимирович

УдГУ, Нефтяной факультет

Ижевск, 2005 г.

1. Понятие о горных породах.

Горными породами называются плотные или рыхлые агрегаты, слогающие земную кору и состоящие из однородных или различных минералов и обломков других пород.

Горные породы образуются в результате геологических процессов, происходящих в недрах земной коры или на ее поверхности.

Горные породы делятся на три основные группы: Изверженные или магматические, осадочные и метаморфические. В данном случае рассмотрим все три варианта.

Магматические породы образуются в результате остывания и затвердевания магмы как на глубине, внутри земной коры, так и на земной поверхности после излияния. В зависимости от этого они делятся на глубинные, или интрузивные, и излившиеся или эффузивные. в свою очередь интрузивные породы также подразделяются на абиссальные т. е. застывшие на большой глубине и гипабиссальные, застывшие на небольшой глубине.

Эффузивные породы, не подвергшиеся изменению , называются кайнотипными, а претерпевшие изменения, более древние - палеотипными.

Магматические породы отличаются по химическому и минералогическому составу, а также по физическим свойствам.

Различие в химическом составе определяется содержанием кремнекислоты (SiO2) в породе. По этому признаку интрузивные и эффузивные породы разделяют на кислые(SiO2 75-65%); средние (65-52%) ; основные(52-40%) и ультраосновные (<40). Степень кислотности характеризуется также цветом и относительной плотностью породы. Цвет зависит от наличия таких цветных минералов в породе, как биотит, авгит и другие. Чем кислее породы тем они светлее.

В основных породах возрастает содержание темного силиката-авгита.

Поэтому они имеют темно-зеленый и даже черный цвет.

С уменьшением кислотности возрастает относительная плотность пород.

У кислых пород она 2, 5-3, 1; у средних 2, 7-2, 8; основные 2, 9-3, 1; ультраосновные 3, 1-3, 3.

Рассмотрим представителей магматических горных пород. : Например гранит, полевой шпат, кварц. .

Кварц –SiO2-стеклянный, н изломе жирный. Встречается белый, серый, безцветный. Разновидности: прозрачный-горный хрусталь, черный-марион, желтый-цитрин и др. Цвет черты –бесцветная, на изломе-раковина. Форма -призматические еристаллы, друзы, зернистые сплошные, скрытокристаллические массы. Плотность-2, 5-2, 8.

Имеет пьезоэлектрические свойства.

Признаки: Твердость, на изломе блеск, глинистых корочек не имеется. на гранях кристаллов поперечная штриховка.

Гранит : Светло-серый, красновато-серой пестрой окраски порода состоящая из полевых шпатов и имеющих светлую окраску и стеклянный блеск на плоскостях спаянности кристаллов.

Порода глубинная с кристаллической структурой и массивной текстурой.

Полевые шпаты: Ортоклазы K[ALSi3O8] окраска белая, серая, розовая, и др.

Порошок белый, блеск стеклянный, минерал твердый.

В группу входят также Микроклин, плагиоклазы, альбит и др.

Удельный вес-2, 6-2, 76.

Свойства группы минералов очень схожи.

Метаморфические горные породы:

Образовались в результате изменения осадочных или изверженных пород при метаморфизме с полным или значительным изменением минералогического состава , структуры и текстуры.

Метаморфизм в переводе с греческого языка означает(подвергнутый превращению) и связан с изменением структуры, минералогического и химического составов горных пород в земной коре под влиянием температуры, давлений и химических воздействий.

Под влиянием высокой температуры и давления изверженные породы превращаются в сланцевые, а осадочные породы приобретают кристаллическую структуру. Таким образом горные породы претерпивая изменения, приобретают новые свойства.

Метаморфические превращения осадочных горных пород начинаются на глубине3-5км. и усиливаются с глубиной под действием повышающихся температур и давлений.

Известно что на каждые 100м. верхней оболочки земного шара температура повышается примерно на 3 С.

К метаморфическим горным породам относятся ; кварциты, мраморы, яшмы, сланцы, кристаллические известняки и другие минералы.

У метаморфических пород структура кристаллически-зернистая, сходная со структурой изверженных пород, а параллельно-линейное расположение минеральных веществ подобно осадочным породам.

Приведем примеры ярких представителей данной группы:

Яшмы слагаются преимущественно халцедоном или смесью халцедона и кварца. В их составе наблюдается существенная примесь глинистого материала, оксидов железа, а в некоторых разностях присутствует органическое вещество.

Яшмы имеют яркие краски-красновато-коричневые различных оттенков, бурые, зеленые, пестрые.

Яшмы прочные, твердые породы с раковистым изломом. Плотность-до 2, 5г/см в кв.

Кварциты-состоит из кварца, полевой слюды, содержит примеси шпата.

Очень крепкое соединение, цвет серый, розовый, текстура массивная или полосчатая. Характерен мономинеральный состав. Порода кристаллически зернистая, характерен жирный блеск и раковистый излом, невысокий удельный вес.

Слоистость унаследована от осадочной породы(песка или песчаника), из которой он возник.

Мрамор-Имеет среднюю твердость и может иметь состав:

Кальцитовый, арагонитовый, доломитовый, магнезитовый. Структура слоистая,  массивная, реагирует с HCL. Окраска различная.

Осадочные горные породы:

Образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности Земли с последующим их уплотнением и изменением.

Мельчайшие частицы раздробленных водой и ветром изверженных пород,  а также остатки животных и растительных организмов при осаждении образовывали слои и пласты.

Эти породы по способу образования подразделяют на обломочные(механич.  осадки), породы химического и смешенного происхождения.

Осадочные горные породы-наиболее распространенные т. к. они покрывают около 75% всей Земной поверхности и составляют-10% массы Земной коры или как ее еще называют-литосферы.

Осадочные горные породы представляют для нефтяников особый интерес,  поскольку с ними связаны подавляющее число залежей нефти и газа.

В мировой практике известны лишь отдельные случаи добычи нефти из изверженных и метаморфических пород.

В соответствии со способами образования осадочных горных пород, их можно и нужно описывать в определенной последовательности, а именно:

Обломочные породы образовались в результате разрушения, переноса и отложения мелких частиц разрушенных пород.

В соответстви со структурными особенностями обломочные горные породы подразделяются на крупнообломочные(псефиты), среднеобломочные(псаммиты),  мелкообломочные(алевриты)и тонкообломочные(пелиты).

К обломочным горным породам относятся: Валуны, галечники, гравий, пески,  песчаники, глины, аргелиты и глинистые сланцы.

Породы химического происхождения образовались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате химических реакций в Земной коре. Эти породы разбиты на следующие группы:

Карбонатные, кремнистые, железистые галлойдные соли, сернокислые соли.  Карбонатные породы-это известняки химического происхождения,  солитовые известняки, известковые туфы, доломиты.

Кремнистые порды-это кремнистые туфы, которые образуются в результате выпадения аморфного кремнезита из воды горячих источников.

К группе железистых пород относятся различные железные руды(бурые железняки, железистые солиты).

К галлойдным солям относится каменная соль. Ангидрид и гипс относятся к группе сернистых солей.

К породам органического происхождения относятся известняки, мел, трепел и каустобоилиты.

Породы смешенного происхождения состоят из материалов обломочного,  органического и химического происхождения. К породам смешенного происхождения относятся: Мергели, песчанные и глинистые известняки.

Глинистые минералы в чистом виде белые или безцветные, поэтому в  отсутствии хлорофоров породы имеют белую окраску иногда с желтым или светло-серым оттенком. Бурый и красный цвета разной интенсивности и оттенков обусловлены присутствием окисных соеденений железа,  присутствие повышенных количеств хлорита и зеленых гидрослюд часто придает породам серовато-зеленую окраску. Как правило порода  насыщенная глинистыми слоями имеет мелкозернистую структуру.

В глинистых породах обнаружены почти все химические элементы.

Оксиды кремния и аллюминия в сумме состовляют не менеее 70% .

В заметных количесвах присутствуют : железо, кальций, магний, калий,  натрий, титан и водород.

Содержание остальных элементов незначительно. Глинистые породы обладают рядом свойств и признаков, отличающих их от остальных  осадочных образований. Глины могут размокать в воде, во влажном  состоянии им свойственна пластичность. Глины способны поглощать воду преимущественно пресную и за счет этого значительно увеличиваться в размерах. При высыхании они растрескиваются, а в некоторых случаях превращаются в мелкую щебенку.

Карбонатные породы:

Известняк-основная часть-кальцит. Окраска весьма разнообразна, но преимущественно серая различной интенсивности. Нередко встречаются светло-серые известняки с желтым , бурым, зеленым или розовым оттенками. Нефтеносные известняки имеют черный или буровато- черный цвет.

Физические свойства известняков , в следствии различаются в составе,  структуре и текстуре, изменяются в широком диапазоне , есть очень плотные, прочные и наоборот низкой плотности, пористые, не прочные.

Главнейшие примеси в известняках представлены доломитом, магнези- том, глинистыми минералами, тонкодисперсным органическим веществом

Реже присутствует алевритовый и песчаный материал.

Структура породы определяется различиями , такими как биоморфные,  детритовые, силамовые, зернистые, обломочные и другие.

Химический состав СаО-55, 64% , МgО-0, 02%, СО2-43, 38%, SiO2-0, 16%, Al2O3 0, 07 %, P2O5-следы.

Доломиты-породы, преимущественно прочные низкопористые, нередко трещиноватые. Наиболее распространены хемогенные. Состав в основном минералы доломита и содержат примеси гипса, ангидрида, кальцита, глинистых частиц и др.

Химические свойства СаО-30, 4%; MgO-21, 9%; (CaMg(CO3)2-47, 7%СО2).

Окраска доломитов преимущественно светлая, голубовато-серая, серовато- желтая, кремовая зеленовато-серая. Встречаются и темно цветные, например,  коричневато-черные и бурые нефтенасыщенные доломиты.

Мел-состоит преимущественно из кальцита, содержит незначительную примесь кремнозема, а иногда глинистого и даже обломочного материала.

Окраска породы-белая, иногда с сероватым или слабым буроватым оттенком.

Мел не прочен , легко поддается обработке ножом, стеклом, пачкает руки,  высоко порист(40-50%), хорошо впитывает воду.

2. Сброс - есть разрывное нарушение, у которго висячее крыло относительно  лежачего смещено вниз.

Сбросы образуются либо при перемещении одного крыла, либо при движении обоих крыльев в разных направлениях, либо при разноскоростном движении обоих крыльев в одном направлении.

При сбросе образуется образуется зона зияния. Поэтому скважины,  пересекающие сброс, фиксируют выпадение части пластов из разреза.

K1-зона зияния; f-f—сместитель.

Взбросом называется разрывное нарушение, у которого висячее крыло относительно лежачего смещено вверх.

В результате образуются зоны перекрытий, которые фиксируются в разрезе скважин повторением одних и тех же пластов.

У взбросов угол наклона сместителя всегда больше 60 градусов.

 

K2-зона перекрытия, f-сместитель.

Разрывные нарушения, по форме напоменающие взбросы, но с меньшими углами сместителя, называются надвигами:

Сдвигом называется разрывное нарушение, при котором смещение пород происходит в горизонтальной плоскости.

Наряду с неречисленными, в природе встречаются более сложные разрывные нарушения: сбросо-сдвиги и взбросо-сдвиги. :

Блок-диаграмма сбросо-сдвига:

Грабеном называется блок горных пород, ограниченный разрывными нарушениями и опущенный относительно смежных с ним блоков.

К грабенам нередко приурочены речные долины, а на дне океанов- -подводные рифы(долины). Грабены часто ослажняют своды складок.

Они сопутствуют почти всем соляным куполам Северного Прикаспия.

Горстом называется ограниченный разрывными нарушениями блок горных пород, поднятый относительно смежных с ним блоков.

Горсты могут быть тесно связанны с антиклинальными складками, а также могут быть самостоятельными структурными формами.