Глава 8. Коллекторские свойства горных пород

Коллекторы - горные породы, которые обладают пористостью, достаточной для того, чтобы вмещать флюиды (нефть, газ, газоконденсат), и проницаемостью, позволяющей отдавать их в процессе разработки. Среди коллекторов нефти и газа преобладают осадочные породы. В природных условиях залежи нефти и газа чаще всего приурочены к терригенным и карбонатным отложениям, в других осадочных толщах они встречаются значительно реже. Магматические и метаморфические породы не являются типичными коллекторами. Нахождение в этих породах нефти и газа - это следствие миграции углеводородов в выветренную часть породы, где в результате химических процессов выветривания, а также под воздействием тектонических процессов могли образоваться вторичные поры и трещины.

Пористость - совокупность всех пор независимо от их формы, размера, связи друг с другом. Понятие пористости соответствует полной пористости породы и численно выражается через коэффициент пористости:

К_п = V_пор/V_породы * 100 %.

Открытая пористость - совокупность сообщающихся между собой пор, численно соответствующая отношению объема сообщающихся пор к объему породы.

Эффективная пористость - совокупность пор, через которые может осуществляться миграция данного флюида. Она зависит от количественного соотношения между флюидами, физических свойств данного флюида, самой породы. Эффективная пористость - объем поровой системы, способной вместить нефть и газ с учетом остаточной водонасыщенности.

По генезису поры могут быть первичными и вторичными. Вторичные поры - трещины и каверны. Каверны - поры, образованные в результате растворения составных частей хемогенных или органогенных пород, или разложения соединений, неустойчивых в определенных термобарических обстановках.

Каверны различают по размеру: 1) мелкие 1−10 мм; 2) крупные (микрополости) 10−100 мм; 3) пещеристые полости >100 мм. В ряде случаев понятие каверны распространяется на полости размером до одного-нескольких сантиметров. Кавернозная пористость характерна для растворимых пород карбонатов, сульфатов. Каверны от пор отличаются лишь размерами.

Рисунок 67 - Тонкозернистые песчаники, пронизанные кавернами выветривания.

Трещины в породах бывают открытые и закрытые (за счет вторичного смыкания и минерализации). Вследствие тектонических процессов образуются системы трещин, ориентированных в определенной плоскости. В одном пласте может быть несколько систем трещин, обычно разновозрастных. Если вдоль трещин не происходит смещение пород или оно незначительно, то система трещин называется трещиноватостью.

Проницаемость - способность горных пород пропускать сквозь себя жидкость или газ. Пути миграции флюидов - поры, каверны, соединяющиеся каналами, трещины. Чем крупнее пустоты, тем выше проницаемость.

Абсолютная проницаемость - это проницаемость горной породы применительно к однородному флюиду, не вступающему с ней во взаимодействие, при условии полного заполнения флюидом пор среды. Абсолютная проницаемость измеряется в сухой породе при пропускании через неё сухого инертного газа (азота, гелия).

В природе не встречаются породы, не заполненные флюидами (различными газами, жидкими углеводородами, водой и т.д.). Обычно поровое пространство содержит в различных количествах воду, газ и нефть (в залежах). Каждый из флюидов оказывает воздействие на фильтрацию других. Поэтому редко можно говорить об абсолютной проницаемости в природных условиях.

Эффективная (фазовая) проницаемость - проницаемость горной породы для данного жидкого (или газообразного) флюида при наличии в поровом пространстве газов (или жидкостей). Этот вид проницаемости зависит не только от морфологии пустотного пространства и его размеров, но и от количественных соотношений между флюидами.

Основными коллекторами являются породы осадочного про­исхождения,что связано с их основным текстурным признаком - слоистостью, которая связана с накоплением осадка.

На маршрутах учебно-геологической практики мы наблюдали водоносный горизонт, представленный конгломератами (возраст J_2o), залегающими на породах Таврической серии (алевролиты + аргиллиты, Возраст T₃-J₁), которые являются флюидоупорами.

На западном склоне горного массива Субаткан-яйла мы наблюдали обнажение травертинов. Травертин (известковый туф) - это карбонатная осадочная порода, которая образуется в результате выпадения хемогенных осадков из речных вод. Подобные обнажения в Крыму встречаются редко. Данная порода является потенциальным коллектором.

 

Рисунок 68 - Обнажение Травертинов.

Гора Демерджи сложена конгломератамии известняками, в некоторых местах песчаниками. В обвальных накоплениях был отобран образец конгломерата, который является коллектором. Конгломераты чаще всего состоят из хорошо окатанной гальки и песчаников, вымытых из Таврической серии, а также более древних, песчаников, сланцев, гнейсов, известняков, основных изверженных пород, изредка гранитов.

Рисунок 69 - Образец конгломерата г.Южное Демерджи.

Органогенные известняки (Возраст – K₁) в «Новопетропавловском» карьере, рыхлые, сложены преимущественно органическими остатками, обладают хорошими коллекторскими, ёмкостными и фильтрационными свойствами. По типу пустотного пространства, такие коллекторы относятся к каверно-порово-трещинным.

Рисунок 70 - Образец органогенного известняка.

Рисунок 71 - Органогенные известняки в Новопетропавловском карьере.

На плато «Чатыр-Даг» (Маршрут №4) мы наблюдали карры (рисунок 72) – поверхностные формы проявления карста. Карры могут служить примером коллектора – они пропускают через себя в карстовые полости метеорные воды, что говорит об их проницаемости. Вода, проникая по трещинам в горную породу, растворяет ее, что увеличивает размер пор. В одной из точек наблюдения мы могли видеть выход нисходящих вод на дневную поверхность в виде каптированного источника, что свидетельствует о наличии проницаемости и пористости в описанных породах. Подробный разрез плато Чатыр-Даг, обуславливающий водоносность одного из горизонтов, будет представлен ниже среди изображений.

Рисунок 72 - Карры на плато Чатыр-Даг

 

Рисунок 73 - Геологический разрез плато Чатыр-Даг

 

Наиболее распространённым флюидоупором района практики являются породы Таврической серии, которые представлены ритмичным чередованием аргиллитов и алевролитов. Крупное обнажение этих пород наблюдалось нами у берегового клифа бухты Лазурное (Маршрут №1). Следует отметить,что наличие трещиноватости в породах-флюидоупорах снижает их экранирующие свойства.

Рисунок 74 - Аргиллиты и алевролит

Рисунок 75 - Обнажение пород Таврической серии.

Характеристики коллекторов и флюидоупоров меняются с глубиной часто неоднозначно и непредсказуемо. Например, коллекторские свойства карбонатных пород улучшаются за счет выщелачивания и образования каверн, растворения карбонатного цемента. Глинистые породы часто обезвоживаются и растрескиваются. А в терригенных породах обломочные частицы уплотняются, ближе прилегают друг к другу, в результате чего коллекторские свойства породы ухудшаются. С уверенностью можно утверждать только то, что ни идеальных флюидоупоров, ни идеальных коллекторов в природе не существует.

Глава 9. Экология

Природные и социально-экономические факторы формирования экологической ситуации.

Формирование экологической обстановки в Крыму связано с характером природопользования, которое является итогом взаимодействия природных условий, исторических и геополитических факторов, транспортно-географического положения региона.

Крым характеризуется большим разнообразием природных условий и ландшафтов, которые связаны с его географическим положением и сложным геолого-геоморфологическим строением. В настоящее время естественные, слабо преобразованные ландшафты занимают всего 2.5% территории Крыма. Это горные широколиственные леса, горная лесостепь на яйлах, солончаки и галофитные луга Присивашья и Керченского полуострова.

Крым омывают воды двух внутренних морей. Их своеобразие состоит в ограниченной связи с Мировым океаном, а, значит, их гидрологический режим существенно зависит от речного стока и водообмена через пролив Босфор. И хотя сероводородное заражение глубинных слоев Черного моря определяет отсутствие органической жизни ниже 150 м, прибрежные поверхностные воды моря отличаются высокой биологической продуктивностью.

Уже в начале ХХ века отмечалось влияние антропогенных нагрузок на прибрежные экосистемы Крыма, в основном, в связи с интенсивным выловом ценных пород рыб. Зарегулирование речного стока в 50-е годы нашего столетия весьма пагубно сказалось на гидрологическом режиме и структуре биологических сообществ Азовского моря. Повышение солености вод моря привело к угнетению многих видов донной фауны - основного корма ценных в пищевом отношении рыб. Антропогенное загрязнение вод, омывающих Крымский полуостров, вызвало угнетение бурых и усиленное развитие зеленых водорослей, массовое размножение гребневика - нового "квартиранта" моря, прожорливость которого привела к заметному снижению зоопланктона, наконец, цветение воды. В последние десятилетия у Южного берега Крыма площадь наиболее массового представителя бурых водорослей - цистозиры уменьшилась на 40%.

В целом, все природоохранные проблемы Крыма можно объединить в несколько групп:

- атмосферные, связанные с загрязнением атмосферы;

- водные - с истощением и загрязнением вод;

- земельные - с нарушением и отчуждением земель, истощением недр;

-почвенно-геоморфологически - с эрозией, дефляцией, заболачиванием, засолением;

- ландшафтные - с ухудшением и потерей природно-рекреационных качеств;

- биологические - с деградацией растительного и животного мира.

Природные предпосылки формирования экологического состояния Крыма являются по своему действию как положительными, так и отрицательными.

Замкнутость Черного и Азовского морей, их слабый водообмен с Мировым океаном, незначительное вертикальное перемешивание вод способствует накоплению загрязняющих веществ в поверхностном слое.

Строительство Северо-Крымского канала произвело сдвиг в структуре сельскохозяйственного и промышленного производства, привело к повышению энергоемкости, вызвало подтопление земель, вторичное засоление почв, осолонцевание почв, рассоление и загрязнение Сиваша.

Почвенный покров горных территорий в местах неумеренной рекреационной нагрузки также подвергается деградационным процессам, связанным с увеличением площади пешеходных троп, угнетением растительности, нарушением сложившихся в ландшафтах связей. При этом уменьшается мощность лесной подстилки и дернины, гумусового горизонта и его биохимическая активность, снижается плодородие почв.

Одним из наиболее сильных видов антропогенного воздействия на ландшафтные геохимические и геофизические процессы является ирригация. Орошаемые угодья Крыма занимают почти 400 тыс. га, из них 350.6 тыс. га - пашня и около 45 тыс. га - многолетние насаждения. При орошении наряду с формированием оптимального почвенно-экологического режима развиваются и деградационные явления. Ирригационно-промывной режим способствует выносу не только легкорастворимых солей, но и кальция, что приводит к снижению содоустойчивости этих почв. При орошении пресными водами почв, не содержащих гипса и других нейтральных солей, происходит ощелачивание, что приводит к образованию корки на поверхности почвы. Вся доля засоленных почв от общей площади орошаемых земель составляет в Крыму около 9.5%, в том числе средне- и сильнозасоленных - 1.7%.

Значительный ущерб природе Крыма нанесен добычей строительных материалов, которая ведется без учета экологических нормативов. В настоящее время на полуострове действует около 200 карьеров с общей площадью около 13 тыс. га многие из них возникли без разрешения природоохранных органов.

 

 

Рисунок 76 - Ново-Петропавловский карьер

Рисунок 77 – бухта Лазурное

 

В Крыму насчитывается примерно 800 участков с проявлением оползневых процессов. Третья часть морских берегов подвергается абразии.

Экологические проблемы Крыма в связи с особенностями его организации как природно-хозяйственного объекта необходимо рассматривать на трех уровнях:

· региональном (Крым в целом);

· субрегиональном (административные районы, крупные города, природные регионы типа ЮБК и Горного Крыма);

· локальном (элементарные природные и антропогенные объекты, небольшие населенные пункты).

Как видно бесхозяйственное использование Крыма продолжалось на протяжении практически всей его истории, что привело к серьезным экологическим проблемам. Крым сегодня является специфическим регионом, где сосредоточено огромное количество редких видов животных и растений, уникальных климатических зон и экологических заповедников. Если не будет предпринято резких и радикальных мер по стабилизации экологической ситуации, то мы просто потеряем этот уникальный регион. Правительство Крыма должно уделять больше внимания этому вопросу, ужесточая экологическую политику и применять более жестокие санкции к нарушителям экологического законодательства.

Рисунок 78 - Карры (плато Чатыр-Даг )