Пластичность рыхлых горных пород горных пород и методы ее определения

ПЛАСТИЧНОСТЬ ПЛОТНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ГОРНЫХ ПОРОД И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Ппп

ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Сначала определяется показатель отражения, вторым – твердость (медной или стальной иглами). Цвета определяются путем сопоставления с минералами – эталонами. По отношению к поляризованному свету минералы разделяются на изотропные, слабо анизотропные, сильно анизотропные.

Определение минералов производится с помощью трех таблиц физических признаков.

Последовательность определения минералов:

1. показатель отражения;

2. твердость;

3. цвет;

4. двуотражение;

5. отношение к поляризованному свету;

6. внутренние рефлексы.

Запись результатов производится следующим образом:

1. количественный состав в % по объему;

2. показатель отражения;

3. твердость;

4. отношение к поляризованному свету.

ПЛОТНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПЛОТНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД — определяется отношением массы горных пород к её объёму. Плотность горных пород зависит от их минерального состава, структурно-текстурных особенностей, пористости, вида вещества, заполняющего поры и пустоты (газ, нефть, вода), а также от условий образования и залегания горных пород. Различают минералогическую плотность горных пород (отношение массы высушенных и измельчённых до исчезновения пор твёрдых частиц породы к объёму, ими занимаемому), плотность абсолютно сухой породы и плотность породы, заполненной флюидами (отношение массы твёрдой, жидкой и газообразной фаз горной породы к объёму, занимаемому этими фазами). Измерение плотности горных пород на образцах ведётся главным образом гидростатическим способом, реже гамма-гамма методами. В естественном залегании плотность горных пород определяют по данным плотностного гамма-гамма-каротажа либо (что менее точно) оценивают по данным гравиметрических исследований в горных выработках или путём расчётов по гравиметрическим съёмкам.

ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛОВ. Существуют различные методы минералогических анализов. В условиях полевой работы определение минерала может быть произведено по его внешним признакам. В основу подобного определения кладутся кристаллографич. свойства минерала (сингония, вид кристаллов, структура, спайность и т. д.) и некоторые физич. свойства (цвет, блеск, твердость и т. д.). Более точную характеристику минерала дает метод исследования при помощи паяльной трубки и простейших химич. реакций. Этот метод представляет собой упрощенный и видоизмененный в применении к минералам качественный анализ. Для определения минерала оказывается достаточно, расположив минералы в определенной классификации, не производить всего систематического хода качественного анализа, а ограничиться немногими определениями. В более ответственных случаях применяются более точные и, естественно, более сложные методы полного качественного и количественного химич. анализа.

ПОРИСТОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. Пористость горных пород – совокупность пустот (пор), заключённых в горных породах. Количественно пористость горных пород выражается отношением объёма всех пор к общему объёму горных пород (в долях единицы или процентах). Поры в горных породах по величине принято делить на субкапиллярные (менее 0,2 мк), капиллярные (0,2—100 мк), сверхкапиллярные (более 100 мк).

В лабораторных условиях пористость горных пород определяется методами свободного, вакуумного (под вакуумом) и принудительного (под давлением) насыщения горных пород жидкостью, а также методами, основанными на расширении газа, и др. В полевых условиях для оценки величины Пористость горных пород используются различные виды каротажа скважин. Результаты изучения пористость горных пород используются для подсчёта запасов полезных ископаемых (например, нефти и газа), выборе технологии разработки полезных ископаемых и др.

По форме поры могут быть различного типа — пузырчатые, каналовидные, щелевидные, ветвистые и т.п. Форма и размер отдельных пор и их взаимная связь определяют геометрию порового пространства пород.

Различают пористость горных пород общую (или абсолютную, физическую, полную) — совокупность всех пор, заключённых в горных породах; открытую (насыщения) — объём связанных (сообщающихся) между собой пор; закрытую — совокупность замкнутых, взаимно не сообщающихся пор. В нефтяной геологии выделяют также эффективную пористость горных пород, т. е. совокупность пор, занятых нефтью, газом, и динамическую пористость горных пород — объём пор, через которые при определённых давлении и температуре происходит движение насыщающих жидкостей или газов; она всегда меньше общей пористости горных пород.

Наиболее высокая пористость горных пород свойственна почвам и рыхлым осадкам — пескам, глинам и др. (до 60—80% и более). Осадочные и вулканогенные горные породы (песчаники, известняки, лавы, туфы и др.) характеризуются большим диапазоном значений пористости (от 50 до 10% и менее). Магматические и метаморфические породы обладают, как правило, малой пористостью (0,1—3%). С возрастанием глубины залегания пород пористость горных пород обычно уменьшается (особенно осадочных) и на больших глубинах может иметь очень малые значения.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ. Приборы для определения микротвердости, выпускаемые в настоящее время, основаны на едином принципе статического вдавливания четырехгранной алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине между противоположными гранями, равным 136°; пирамида стандартна во всех странах. Аппаратура для определения микротвердости разделяется на две категории - специальные приспособления к серийным микроскопам и самостоятельные приборы — микротвердометры.

«Микрохартепрюфер» (Мikro-Нäгtергūfеr) фирмы «Лейтц» (Германия) выполнен в виде насадки к металлографическому микроскопу «Металлоплан». Индентор ввинчивается вместо одного из объективов. Вдавливание (полуавтоматическое) производится с помощью пневматического устройства. Нагрузки от 2 до 400 г. Недостатком является отсутствие в микроскопе вращающегося предметного столика.

Пенетрометр фирмы «Райхерт» (Австрия) служит приставкой к универсальному поляризационному микроскопу «МеF» с вращающимся предметным столиком. Вдавливание осуществляется вручную при помощи микрометренного винта. Нагрузка от 5 до 25 г.

Приспособление для измерения микротвердости «mhо-160» выпускается фирмой «Карл Цейс Иена» (Германия) к поляризационным микроскопам типа «Nu» и «Роlаm». Вдавливание производится вручную с помощью микрометренного винта. Нагрузки от 5 до 100 г.

Специальные приборы — микротвердометры более стабильны и надежны в работе.

Прибор «МVК» для определения микротвердости фирмы «Акаси» (Япония) сконструирован таким образом, что нагружение и вдавливание полностью автоматизированы. Нагрузки от 10 г до 1 кг.

Прибор ПМТ-3М (рис. 7.1) выпускается серийно, предназначен для измерения микротвердости минералов методом вдавливания в испытуемый материал алмазного наконечника Виккерса с квадратным основанием четырехгранной пирамиды, обеспечивающей геометрическое и механическое подобие отпечатков по мере углубления индентора под воздействием нагрузки.

У микротвердомера ПМТ-3М1 расширена область применения за счет использования дополнительных сменных наконечников: четрехгранной пирамиды Кнуппа с ромбическим основанием для измерения микротвердости особо хрупких минералов.

Прибор ПМТ-5 имеет нагружение и вдавливание полностью автоматизированное, прибор снабжен поляризованным светом и вращающимся предметным столиком. Нагрузки от 2 до 200 г.

ПРИМЕНЕНИЕ ИММЕРСИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ В ОТРАЖЕННОМ СВЕТЕ. Иммерсия (иммерсионный метод микроскопического наблюдения) в оптической микроскопии — это введение между объективом микроскопа и рассматриваемым предметом жидкости для усиления яркости и расширения пределов увеличения изображения.

Иммерсионная система — оптическая система, в которой пространство между первой линзой и предметом заполнено жидкостью. Применяемая таким образом жидкость называется иммерсионной.

При работе иммерсионным методом исследуемое вещество в виде

порошка помещается на предметное стекло в капле какой-либо

жидкости известного показателя преломления (immersion — погружение,

затопление). В таком препарате могут быть определены веете

свойства кристаллов, которые определяются в шлифах, и, кроме того,

измеряются показатели преломления.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПРОНИЦАЕМОСТЬ горных пород — способность горных пород пропускать через себя жидкости и газы при гидростатических давлениях; мера фильтрационной проводимости трещиновато-пористых сред. Пропускная способность пористых сред зависит от физико-химических свойств жидкостей и газов и геометрии пустотного пространства: размеров, извилистости и сообщаемости пор и трещин. Проницаемость пористой среды для многофазных систем ниже, чем для однофазных.

Различают абсолютную, эффективную и относительную проницаемость. Абсолютная (физическая) проницаемость при фильтрации однородной жидкости или газа (Ka) определяется геометрией порового пространства и характеризует физические свойства породы. Эффективная проницаемость — способность пород пропускать флюид при сохранении других остаточных флюидов (воды, нефти) — Кэф зависит от сложности структуры порового пространства, поверхностных свойств, наличия глинистых частиц. Относительная проницаемость возрастает с увеличением насыщенности породы флюидом и достигает максимального значения при полном насыщении; для нефти, газа, воды она колеблется от нуля при низкой насыщенности до единицы при 100%-ном насыщении. Поверхностные свойства пород определяют относительной проницаемостью для различных фаз. Проницаемость породы определяется при фильтрации флюидов через керн. Для оценки пользуются линейным законом фильтрации Дарси, по которому скорость фильтрации флюида в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна вязкости:

V = Q / F = K × ΔP / μ × L

K = Q × μ × L / ΔP × F, где

V - скорость линейной фильтрации (см/с),

Q - объёмный расход флюида (см3/с),

μ - вязкость флюида (сП),

ΔP - перепад давления (атм),

F - площадь фильтрации (см2),

L - длина образца (см),

K - проницаемость (Д).

Дата добавления: 2015-04-24