Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ПЕТРОФИЗИКА
Учебно-методическое пособие для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика» по программе «Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в промысловой и разведочной геофизики»
Казань
2009
Г.С.Хамидуллина -составитель
Петрофизика: пособие для самостоятельного изучения лекционного курса слушателей повышения квалификации специальности «Геофизика». – Казань: Казанский государственный университет, 2009. 90с.
Настоящее учебно-методическое пособие преднозначено для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика», изучающих курс «Петрофизика», имеющих высшее негеологическое образование. Пособие может использоваться также студентами дневного и заочного отделений, обучающихся по специальности «Геофизика, но только как составная часть полного курса «Петрофизика». В работе приведены сведения о плотностных, упругих, магнитных, электрических, тепловых и радиоактивных свойствах химических элементов, минералов и горных пород, нефти и газа.
©Казанский государственный
университет, 2009
©Хамидуллина Г.С., 2009
Оглавление
Введение | 5 |
Глава 1. Методика петрофизических исследований | 6 |
1.1. Цели и задачи петрофизики | 6 |
1.2. Методы изучения физических свойств | 9 |
1.3. Характеристика основных геофизических свойств горных пород. | 9 |
1.4. Статистические методы обработки определений физических свойств. | 11 |
1.5. Построение петрофизических карт и разрезов | 13 |
Контрольные вопросы к главе 1 | 17 |
| Глава 2. Плотность и пористость минералов и горных пород | 18 |
| 2.1. Плотность и пористость физических тел | 18 |
| 2.2. Плотность минералов | 20 |
| 2.3. Плотность магматических пород | 25 |
| 2.4. Плотность метаморфических пород | 26 |
| 2.5. Плотность и пористость осадочных пород | 30 |
| 2.6. Плотность нефтей | 36 |
| 2.7. Определение плотности | 36 |
| Контрольные вопросы к главе 2 | 37 |
| Глава 3. Упругие свойства минералов и горных пород | 38 |
| 3.1. Упругие параметры физических тел | 38 |
| 3.2. Скорость упругих волн и упругие модули химических элементов и минералов | 40 |
| 3.3 Скорости упругих волн в магматических и метаморфических породах | 42 |
| 3.4. Скорости упругих волн в осадочных породах | 45 |
| 3.5. Методы изучения упругих свойств | 47 |
| Контрольные вопросы к главе 3 | 48 |
| Глава 4 Теплофизические свойства минералов и горных пород | 49 |
| 4.1 Теплофизические параметры веществ и методы их измерения | 49 |
| 4.2 Теплофизические параметры элементов, минералов и горных пород | 50 |
| 4.3.Теплофизические параметры горных пород | 52 |
| Контрольные вопросы к главе 4 | 53 |
Глава 5. Магнитные свойства минералов и горных пород | 54 |
| 5.1. Магнитные параметры физических тел | 54 |
| 5.2. Магнитные свойства химических элементов и минералов. | 59 |
| 5.3. Магнитные свойства горных пород | 61 |
| 5.4. Магнитная восприимчивость нефти | 64 |
5.5. Палеомагнитная характеристика горных пород | 64 |
Контрольные вопросы к главе 5 | 65 |
Глава 6. Электрические свойства минералов и горных пород | 66 |
| 6.1 Электрические свойства веществ | 66 |
| 6.2. Удельное электрическое сопротивление элементов и минералов | 68 |
| 6.3. Основные факторы, оказывающие влияние на удельное сопротивление минералов и горных пород. | 69 |
| 6.4. Электрические свойства горных пород | 72 |
| 6.5. Электрические свойства залежи нефти и газа | 73 |
| 6.6. Методы определения электрических свойств горных пород | 74 |
| Контрольные вопросы к главе 6 | 74 |
| Глава 7. Ядерно-физические (радиоактивные) свойства минералов и горных пород. | 75 |
7.1. Естественная радиоактивность | 75 |
7.2. Радиоактивность минералов и горных пород. | 78 |
7.3. Искусственная радиоактивность, используемая в ядерной геофизике. | 78 |
Контрольные вопросы к главе 6 | 81 |
Глава 8. Петрофизическое моделирование | 82 |
| 8.1. Понятие о петрофизической модели | 82 |
| 8.2. Формирование петрофизической модели | 83 |
| 8.3. Выделение структурно-вещественных комплексов | 84 |
| Контрольные вопросы к главе 8 | 89 |
| Список используемой литературы. | 90 |
Введение
Учебно-методическое пособие предназначено для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика». В учебно-методическом пособии излагаются теоретические основы общефизических свойств горных пород: плотностных, упругих, тепловых, магнитных, электрических и ядерно-физических. В составлении учебно-методического пособия использовалась хрестоматийная литература по курсу «Петрофизика» ведущих отечественных геофизиков и петрофизиков: Кобрановой В.Н., Дортман Н.Б., Зинченко В.С., Вахрамеева Г.С. и др. В первой главе рассматриваются методы изучения петрофизических параметров и методы статистического анализа петрофизических данных. В последующих главах со второй по седьмую рассматриваются основные физические свойства. В главах сначала рассматриваются основные свойства веществ и минералов (минеральных ассоциаций) и завершаются обзором общих свойств горных пород и нефтей. Восьмая глава посвящена петрофизическому моделированию. В конце каждой главы предложены контрольные вопросы, на которые слушателям необходимо ответить в письменном виде.
Глава 1. Методика петрофизических исследований
1.1. Цели и задачи петрофизики
Для того чтобы правильно истолковывать измеренные физические поля, необходимо знать физические свойства среды, обусловившие физическое поле. То есть необходимо изучать физические свойства горных пород, слагающий изучаемый объект. Физические свойства это характерные качества, присущие веществам – твердым, жидким и газообразным: это плотность, упругость, магнитность, электропроводность, теплопроводность, радиоактивность и др /4,6,8/.
Исследование физических свойств веществ являются задачей физики твердых тел, жидкостей и газов, а также ее частных наук как магнетизм, электричество, и др.
В различных областях науки и техники изучаются разные физические свойства и параметры веществ, главным образом с целью их использования в промышленности.
Исследования физических свойств в геологии и геофизики, ведущиеся для изучения горных пород и руд, являются специфическими и характеризуются своими задачами, теорией, методикой. Эта область знаний выделена в науку петрофизику. Петрофизика изучает, главным образом, свойства геологических образований (пород) создающие физические поля, которые могут быть измерены геофизическими методами. Таким образом, можно считать, что прикладная геофизика базируется на такой науке как петрофизика.
Понятие «Петрофизики» было введено немецким геофизиком Ф. Фрёлихом в 1953 году, как прикладной раздел наук о Земле. Петрофизика находится на стыке таких наук как геология (петрология, литология, гидрогеология, инженерная геология и др.), геофизика (глубинная, региональная, разведочная) и физика вещества. В «западной» терминологии петрофизика имеет более широкое понятие и включает так же интерпретацию данных геофизических исследований скважин (ГИС).
Петрофизика предусматривает изучение /8/:
· физических величин (проницаемость, электропроводность, радиоактивность и др.), включающие понятия этих величин, единиц измерений;
· физических и физико-химических процессов, происходящих в горных породах, во время которых проявляется их физические и физико-химические свойства;
· предельные, средние, медианные и модальные значения (вариационные ряды) петрофизических величин и характеристик для типов и групп пород;
· связей петрофизических величин между собой и с другими величинами;
· локальных и региональных площадных изменений петрофизических величин, связанных с особенностями геологического строения тел или регионов, процессами магматизма, седиментации, деятельностью подземных вод, залежами полезных ископаемых;