Фильтрационно-емкостные свойства горных пород позволяют вмещать и пропускать через себя жидкость и газы.
Существует 3 группы горных пород:
- осадочные,
- метаморфические,
- магматические.
Грязевые (глинистые) породы - класс мелкозернистых силикокластических осадочных пород:
- алевролит, аргиллит, аргиллит, сланец;
- большинство частиц, из которых состоит камень, имеют размер менее 0,0625 мм и слишком малы, чтобы их можно было легко изучить в полевых условиях;
- составляют 50% осадочных пород, являются самыми распространенными отложениями на Земле:
- мелкие отложения являются наиболее распространенным продуктом эрозии, и эти отложения способствуют повсеместному распространению илистых пород,
- при повышении давления с течением времени пластинчатые глинистые минералы могут выровняться с появлением параллельных слоев ( трещиноватость ) - этот тонкослоистый материал, легко расщепляющийся на тонкие слои, называется сланцем, в отличие от аргиллита,
- отсутствие расщепления или слоистости в аргиллитах может быть связано либо с исходной текстурой, либо с нарушением слоистости закапывающимися в осадок организмами до литификации (превращение всех органических и неорганических отложений в горную породу).
Покрывающая горная порода
Покрывающие породы представляют собой относительно непроницаемые пласты горных пород, закрывающие верхнюю часть резервуаров и других геологических образований.Покрывающие породы:
- обычно упоминаются в контексте покрытия нефтяных и газовых коллекторов,
- могут покрывать пласты более мягких или менее устойчивых пород и соляных куполов.
- часто образуются из сланца, ангидрита или соли.
Покрывающая порода в этом случае может защитить нижние слои от выветривания и эрозии.
В качестве альтернативы покрывающая порода может остаться, в то время как более тонкие нижние слои подвергаются атмосферным воздействиям и разрушаются из-под нее.
Так образуются холмы, столовые горы, уступы, но наиболее отличительной чертой, образующейся таким образом, являются Худу (эрозионные каменные столбы).
Резервуары нефтяных и газовых месторождений
Покрывающие породы образуют верхнюю часть резервуаров и создают слой, непроницаемый для потока жидкости, предотвращая протекание или утечку жидкостей через него.Особенно это касается месторождений нефти и природного газа.
Залежи нефти и газа часто образуются в ловушках, которые являются частью резервуара.
Во всех случаях покрывающая порода перекрывает породу-коллектор, изолируя верхнюю часть ловушки, а часто и боковые стороны.
Материнские породы обычно находятся глубже, чем покрывающая порода, но не обязательно непосредственно под ней.
Соляной купол
Соляной купол - большие массы подземной соли с небольшим количеством ангидрита (безводный сульфат кальция, CaSO4).Соль обычно имеет меньшую плотность, чем окружающая порода, и при возможности пробивается вверх.
Это приводит к тому, что соляные купола образуют пробки или выпуклости, поскольку они пытаются пройти через слабые места в вышележащем слое горных пород.
По мере того, как соль движется вверх и начинает растворяться, на вершине купола образуется каменная шапка.
Ангидрит - это эвапоритовый минерал (водорастворимое осадочное минеральное отложение),менее растворимый, чем соль.
Он вступает в реакцию с бактериями и другими веществами в земле, превращаясь в серу, доломит, известняк и/или гипс, все из которых накапливаются, образуя каменную шапку.
Твердость Горных пород
Твердость - характеристика прочности горных пород.Скорость бурения скважин на нефть и газ в большой степени зависит от твердости горных пород.
Нередко твердость пород определяется по шкале Мооса, по которой в качестве эталонов твердости выбрано эталонных 10 минералов.
Основан на способности более твердого минерала царапать более мягкий.
Метод не точен и показывает лишь диапазон твердости.
Метод актуален в полевых условиях, когда нужна грубая идентификация минералов.
Существует шкала Кнупа, которая тоже обеспечивает сопоставление твердости.
| Название минералов (материалов) | Твердость горных пород | |
| по шкале Мооса | по шкале Кнупа | |
| Тальк | 1 | 12 |
| Гипс | 2 | 32 |
| Известковый шпат | 3 | 135 |
| Плавиковый шпат | 4 | 160 |
| Апатит | 5 | 400 |
| Стекло | 6 | 500 |
| Кварц | 7 | 1250 |
| Топаз | 8 | 1550 |
| Корунд | 9 | 1900 |
| Карбид вольфрама | 9,5 | 2800 |
| Алмаз | 10 | 8300 |
Метод измерения путем вдавливания специального пуансона (метод Шрейнера).
Твердость породы определяется по нагрузке на пуансон в момент ее разрушения.
Количественно твердость определяется отношением разрушающей силы к площади пуансона.
Во время нагружения пуансона при определении твердости породы регистрируется нагрузка и показывается диаграмма деформации.
По диаграмме определяют твердость рш, условный предел текучести δт, коэффициент пластичности Кпл и удельную контактную работу разрушения As.
| Горная порода | Твердость рш· 107Па | Условный предел текучести, δт · 107Па , | Коэффициент пластичности, Кпл | Модуль упругости первого рода (модуль Юнга) , Е · 1010Па | Удельная контактная работа разрушения As · 105Дж/м2 |
| Гипс | 25-40 | 15-35 | 1,8-3,7 | 0,6-1,4 | 0,2-0,5 |
| Аргиллит и глинистые сланцы | 20-75 | 15-40 | 1.3-3,3 | 0,5-0,9 | 0,3-0,4 |
| Алевролит с карбонатным базальным цементом | |||||
| 70-90 | 40-50 | 2,2-3,3 | 0,4-1,2 | 0,8-1,3 | |
| Мрамор | 95-130 | 65-70 | 2,2-3,0 | 3,5 | 1,3 |
| Ангидрит | 105-140 | 40-95 | 2,1-4,3 | 1,8-5,4 | 0,5-1,2 |
| Известняк плотный | 110-200 | 50-110 | 1,7-2,8 | 2-5 | 0,7-2,8 |
|
Песчаник среднезернистый с карбонатным цементом |
170-300 | 140-210 | 1,7-2,8 | 1,8-2,5 | 2,2-2,8 |
| Доломит плотный | 250-320 | 150-220 | 2,5-4,5 | 5-8 | 1,7-3,4 |
| Гранит (уральский) | 300-370 | 220-300 | 1,4-1,9 | 4,1-5 | 2 |
| Базальт | 390 | 140 | 4,2 | 3,3 | 16,9 |
| Диорит кварцевый (уральский) | 410 | 340 | 1,4 | 4,5 | 2,5 |
| Сиенит (уральский) | 570 | 480 | 2,2 | 8,8 | 14,6 |
| Диабаз (кольский) | 630 | 500 | 1,5 | 10 | 5,1 |
| Кварцит (карагандинский) | 580-630 | - | 1,0 | 6,9-7,3 | 4-6 |
| Роговик эгириновый (криворожский) | 800 | 580 | 2,5 | 10 | 8,5 |
| Джеспилит | 810 | - | 1,0 | 10 | 3,6 |
Существуют другие методы определения твердости: Бринеля, Роквелла, Шора, Виккерса.
