Гранулометрический состав горных пород реферат

Обновлено: 05.07.2024

Гранулометрия (от лат. granulum - зернышко и . метрия), гранулометрический анализ, механический анализ - совокупность приёмов определения гранулометрического состава горных пород. Обломочные горные породы состоят из минеральных и органических частиц различного размера. Эти частицы разделяются по их размеру на определённые комплексы, или фракции. Под гранулометрическим (механическим) составом породы (кернов) понимают количественное содержание в них частиц различной величины в процентах по весу. Механический состав пород определяют ситовым и седиментационным анализом. Разделение песчаных фракций (с размерами частиц от 0.074 мм до 2-3 мм) производится просеиванием через наборы сит с соответственными отверстиями – так называемый ситовой анализ. Разделение более мелких частиц производится гидравлическими методами, основанными либо на различии скорости осаждения частиц разного размера в спокойной воде, либо на способности струи различной скорости течения увлекать частицы разного размера.

От грансостава зависят такие важные свойства пористой среды как пористость, проницаемость, удельная поверхность, капиллярные свойства и т. д. Часто гранулометрический состав горных пород, именно терригенных, а их в земной коре в осадочном комплексе до 85-95 %, позволяет решить так называемую обратную задачу, а именно - изучить прошлое суши, что облегчает поиск нефти и газа, а также других полезных ископаемых.

При проведении ситового анализа сита располагают при рассеве таким образом, чтобы вверху было сито с наиболее крупными размерами отверстий (рис. 4.1.1).

Рис. 4.1.1. Сита.

В него насыпают навеску породы и ведут просеивание.После этого взвешивают породу, оставшуюся на каждом сите, а результаты ситового анализа записывают в таблицу. Деление различных фракций терригенных пород по величине обломочного материала в соответствии с классификацией Л.Б. Рухина (Методы изучения осадочных пород) Гостопиздат.-М.-1957. - 611 с.) приводится в таблице 4.1.1.

(b) Таблица 4.1.1

Фракция	Обозначение	Размер зерен, мм
Глинистая мелкопелитовая	Гл м/п	1.0

Размер основной массы зерен песка в нефтяных месторождениях колеблется обычно в пределах 1.25—0.05 мм. Для Пермского Прикамья размер главной массы зерен песка в нефтяных месторождениях - 0.05 - 0.25 мм.

Методы седиментационного разделения частиц по фракциям основаны на различной скорости осаждения зерен разного размера в вязкой жидкости. По формуле Стокса скорость падения в жидкости частиц сферической формы равна

где d — диаметр частиц в м; u — скорость осаждения частиц в м/сек; r_ж — плотность жидкости в кг /м 3 ; r_п — плотность вещества частицы в кг/м 3 ; g — ускорение силы тяжести в м/сек 2 ; n — кинематическая вязкость в м 2 /сек.

Формула (1) справедлива при свободном нестесненном движении зерен; чтобы не было влияния концентрации частиц на скорость их падения в дисперсной среде, содержание твердой фазы в суспензии не должно превышать по весу 1 % .

Существует большое разнообразие методов седиментационного анализа. Наибольшее распространение в лабораториях по исследованию грунтов получили методы отмучивания током воды, отмучивания сливанием жидкости (метод Сабанина) и метод взвешивания осадка при помощи весов Фигуровского.

При отмучивании током воды грунт помещают в конический или цилиндрический сосуд, через который создают ток воды, направленный снизу вверх. Регулируя скорость движения воды, добиваются выноса из пределов сосуда частиц определенного диаметра, величина которого также может быть определена при помощи формулы Стокса.

При отмучивании сливанием жидкости частицы разного размера разделяют путем слива после определенного времени отстаивания верхней части столба суспензии с мелкими частицами, не успевшими осесть на дно сосуда.

Наиболее совершенный метод седиментационного анализа - взвешивание осадка. Хорошо перемешанную суспензию вливают в цилиндрический сосуд, в который опускают тонкий стеклянный диск, подвешенный на плечо седиментометрических весов Н. А. Фигуровского (рис. 4.1.2).

1- стеклянный стержень (коромысло); 2 – нить; 3 – цилиндрический сосуд;

4 – стеклянный диск; 5 – отсчетный микроскоп.

Рис. 4.1.2. Схема весов Фигуровского.

Хорошо перемешанную суспензию вливают в цилиндрический сосуд 3, в который опускают тонкий стеклянный диск 4, подвешенный на плечо седиментометрических весов Фигуровского Н.А. Выпадающее частицы суспензии отлагаются на стеклянном диске. По мере отложения осадка равновесие весов нарушается и для восстановления его требуется дополнительная нагрузка. Регистрируя время и нагрузки, получают данные, которые затем обрабатывают.

Каждый из указанных видов анализа имеет свою ценность и практическое значение. Так, например, для выбора ширины щелей фильтра и размера зерен гравийного фильтра необходимо проводить ситовой анализ, а для гидравлических расчетов, связанных с выносом и оседанием песка в жидкости, надо проводить седиментометрический анализ.

Результаты определения гранулометрического состава, полученного совместно ситовым и седиментометрическим способами, представляются в виде таблицы и оформляются графически. Наиболее распространёнными графиками являются гистограммы, кривые распределения зерен песка по размерам и суммарного состава (кумулятивные кривые). Кривые распределения строятся так, что по оси абсцисс откладываются размеры фракций, а по оси ординат - содержание каждой фракции в исследуемой породе в % по массе (рис. 4.1.3):

Средний диаметр частиц (d), мм

Рис. 4.1.3. Кривая распределения зерен песка по размерам.

На кумулятивной кривой, в отличие от кривой распределения, по оси ординат откладываются нарастающие массовые, или весовые m, проценты (рис. 4.1.4), а по оси абсцисс — диаметры частиц d_срк:

где n – количество сит, k – количество фракций.

Средний диаметр частиц, мм

Рис. 4.1.4. Кривая суммарного гранулометрического состава.

Анализ можно изобразить также в виде точки на треугольнике (чем ближе точка к какой-либо вершине треугольника, тем больше в данной породе фракции, соответствующей этой вершине).

На кривой второго графика (рис. 4.1.4) надо обратить внимание не только на характер кривой, но и на три характерные точки на кривой.

Точка 1, соответствующая размеру отверстия сита, на котором задерживается 10% более крупных фракций, а 90% более мелких фракций проходит через сито; перпендикуляр, опущенный из этой точки на ось абцисс дает диаметр зерен песка d₉₀, по которому определяется, например, размер щелей фильтра, спускаемого в скважину и служащего для ограничения количества песка, поступающего из пласта.

Ширину наиболее распространенных прямоугольных щелей фильтра ориентировочно находят, удваивая указанный диаметр зерен d₉₀. А диаметр круглого отверстия фильтра получают умножением этого диаметра зерен d₉₀ на три. Чтобы получить диаметр гравия в гравийных фильтрах, надо указанный диаметр зерен d₉₀ умножить на 10¸12.

Точка 2, соответствующая 60%-ному суммарному весовому составу, включая все более мелкие фракции, используется для определения коэффициента неоднородности.

Точка 3, соответствующая 10%-ному суммарному весовому составу, включая все более мелкие фракции, дает так называемый эффективный диаметр частиц. Отношение d₆₀/d₁₀ характеризует коэффициент неоднородности песка.

Для совершенно однородного песка, все зерна которого равны между собой, кривая суммарного состава выразится вертикальной прямой линией, а коэффициент неоднородности будет равен К_н=d₆₀/d₁₀=1. Коэффициент неоднородности пород нефтяных месторождений колеблется в пределах 1,1—20.

Метод отмучивания и ситового рассева наиболее распространен на практике, прост в исполнении и экономичен. Однако точность и информативность его низкая, поскольку позволяет выделять ограниченное (не более 7) количество дискретных классов зернистости. Как подчёркивается в специальной литературе (Методы палеогеографических реконструкций (при поисках залежей нефти и газа)/ Гроссгейм В.А., Бескровная О.В., Геращенко И.Л.-Л.: Недра, 1984. - 271 с.), гранулометрический анализ давно нуждается в кардинальной модернизации.

С целью повышения одновременно точности и экспрессности гранулометрического анализа применяется лазерный дифракционный микроанализатор “Analysette’’ фирмы FRITSCH. Прибор работает на основе оптического сходящегося лазерного луча и принципа рассеивания электромагнитных волн от взвешенных в жидкости частиц. Исследуемая проба вносится в сходящийся лазерный луч, который сканирует пробу и отклоняется на определенный угол в зависимости от диаметра и оптических свойств частиц. Программа математической обработки обеспечивает непрерывный расчёт размера зёрен и выдачу графиков в интегральном и дифференциальном виде, а также полную статистику по любым классам зернистости (среднее арифметическое, геометрическое, гармоническое, мода, медиана, коэффициенты сортировки, асимметрии и др.) и пересчёт в другие виды анализов (рис. 4.1.5).

Рис. 4.1.5. Дифференциальное (f) и интегральное (F) распределения грансостава.

Характерная особенность прибора “Analysette’’- большой диапазон измерения размеров частиц (0.1-1250 мкм). На основании дифференциальных (f) и интегральных (F) распределений оценивались усредненные параметры обломочного материала в целом:

- Мо - модальное значение, соответствующее максимуму на кривой f;

- Ме - медианное значение, соответствующее 50 % на кривой F;

- Срг - среднегеометрическое значение, рассчитываемое по формуле:

где n_i – доля фракции, `d_i - средний диаметр зернистости;

- Кс -коэффициент сортировки:

где Q₃ и Q₁ –квантили размерности на кривой F соответственно при 75% и 25%; при Кс=1-2.5 сортировка считается хорошей, при Кс=2.5-4.5 – средней, при Кс >4.5 – плохой;

- Ка - коэффициент ассиметрии модальной величины относительно медианной согласно формулы:

при Мо 1, при Мо>Ме величина Ка 0 С, размельчают на составляющие его зерна в фарфоровой или агатовой ступке пестиком.

2. Из приготовленного таким образом песка берут навеску, равную 50 г.

3. Установить в встряхивающий аппарат набор из 5 сит, диаметр отверстий в которых составляет 0.8; 0.56; 0.45; 0.2; 0.14 мм. Под ситами внизу установить плотную бумагу, в которую отсеивается фракция с размером частиц меньше 0.14 мм.

4. Индикатором ТАЙМЕР установить время – 15 минут. При меньшей продолжительности рассеивание может быть не полным.

5. Подстроить при необходимости амплитуду вибрации рабочего стола ручкой регулятора АМПЛИТУДА.

6. После автоматической остановки вибростенда, набор сит извлечь из аппарата и содержимое каждого сита и плотной бумаги аккуратно высыпают на глянцевую бумагу и обметают сита от приставших частиц мягкой волосяной кисточкой.

7. Каждую фракцию взвесить и подсчитать ее процентное содержание по массе g_i:

где m_i – масса песка, оставшегося на i-ом сите; N – количество сит.

8. По формуле (2) рассчитать нарастающее суммарное содержание фракций.

9. Результаты занести в таблицу 4.1.3.

(d) Таблица 4.1.3

Фракции, мм

0.8

m, г

g_i, %

d_ср, мм

10. Построить кривые распределения зерен песка по размерам и суммарного гранулометрического состава (см. рис.4.1.3 и рис.4.1.4).

1. Определить по данным графика суммарного гранулометрического состава размеры скважинных фильтров, необходимых для ограничения выноса песка из пласта.

2. Охарактеризовать фракции, определить степень неоднородности кривой распределения зерен по размерам.

3. Сделать вывод о фильтрационных (низко-, средне-, высокопроницаемый) свойствах исследуемого образца керна.

Карбонатность.

Под карбонатностью понимают содержание в породе солей углекислоты (Н₂СО₃): известняка СаСо₃, доломита CaMg(CO₃)₂, соды кальцинированной (Na₂CO₃), поташа K₂CO_3, сидерита FeCO₃ и др. Содержание этих солей, т.е. карбонатность коллекторов, колеблется в широких пределах:

– терригенные породы либо не содержат их совсем, как кварцевые песчаники, либо содержание карбонатов может изменяться от долей до десятков процентов (0.1-30) в виде цемента;

– в карбонатных породах, в частности в известняках, содержание СаСО₃ более 50 %.

По упрощенной схеме Ноинского М.Э. карбонаты делятся на:

Наименование	Содержание СаСО₃, %
Известняк	95-100
Доломитовый известняк	50-95
Известковый доломит	5-50
Доломит	0-5

Карбонатность пород имеет важное значение для промысловой практики. Породы продуктивных пластов, содержащие значительное количество карбонатов, могут быть с успехом подвергнуты обработке соляной кислотой для увеличения проницаемости призабойной зоны.

Измеряется карбонатность (К) в процентах или долях единицы.

здесь m – масса навески пористой среды (0.1-1 ) г; m_карб – масса карбонатов в навеске, г.

Формула для расчета карбонатности выводится в предположении, что кальцит CaCO₃ составляет основную часть карбонатов породы.

При взаимодействии кальцита с 14-% соляной кислотой при температуре 20 0 С реакция протекает в течение 60 сек по следующей схеме:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + Н₂СО₃ = CaCl₂ + H₂O + CO₂ ↑

(2)

где Н₂СО₃ – углекислота, которая сразу разлагается на воду (H₂O) и углекислый газ (CO₂), CaCl₂ – хлорид кальция.

Пусть V – объем выделившегося углекислого газа СО₂, см 3 ; ρ – плотность СО₂ в условиях опыта, г/см 3 . Тогда масса m выделившегося СО₂ равна:

m=V· ρ,

(3)

Молекулярная масса СО₂ равна 44 (12+2·16), молекулярная масса СаСО₃ – 100 (40+12+3·16), т.е. на 100 весовых единиц СаСО₃ приходится 44 весовые единицы СО₂. Обозначив через х массу прореагировавшего карбоната СаСО₃, составим пропорцию отношения молекулярной массы к массе вещества:

и подставляя (3) в (4) имеем:

подставим (5) в (1):

В химических таблицах плотность углекислого газа дается в граммах на литр (г/л) или, что то же самое, в миллиграммах на см3 (мг/см3) (проверить самостоятельно). Обозначим плотность из таблиц - ρ_г. Из таблицы плотность углекислого газа при температуре 20 0С и барометрическом давлении Рбар=760 мм рт. ст. равняется 1.878 г/л. Это значит, что в одном литре содержится 1.878 г углекислого газа. Тогда в 1 см3 объема углекислого газа находится в 1000 раз меньше, т.е. плотность в размерности (г/см3) будет в тысячу раз меньше табличной (г/л):

ρ(г/см 3 )=10 3 ρ(г/л).

(7)

Подставим (7) в (6):

здесь m - масса навески в г, V - объем газа в cм 3 , ρ- плотность газа СО₂ в условиях опыта в мг/см 3 (г/л).

При взаимодействии доломита реакция протекает в течении 20-25 мин по схеме:

CaMg(CO₃)₂ + 4HCl = CaCl₂ +MgCl₂ +2H₂O +2 CO₂.

(9)

При расчете кальцита в формулу (8) подставляется значение объема газа V, выделившегося за первые 60 сек реакции, при расчете доломита – остальной объем выделившегося газа.

Нефтегазовым коллектором называется горная порода, обладающая физическими свойствами, позволяющими аккумулировать в ней нефть и газ, а также фильтровать, отдавать их при наличии перепада давления. Основные критерии коллектора нефти и газа - его емкостная и фильтрационная характеристики, определяемые вещественным составом, пористостью и проницаемостью, а в более общем виде - типом коллектора. Принято все коллекторы нефти и газа разделять на терригенные и карбонатные.

Терригенные коллекторы.Породы-коллекторы терригенного типа состоят из зерен минералов и обломков пород разных размеров, сцементированных цементами различного типа. Обычно эти породы представлены в разной мере сцементированными песчаниками, алевролитами, а также в виде смеси их с глинами и аргиллитами. Для характеристики терригенных коллекторов большое значение имеет их минералогический и гранулометрический составы.

Карбонатные коллекторы.Породы-коллекторы карбонатного типа слагаются в основном известняками и доломитами.

Коллекторские свойства горных пород в первую очередь обусловливаются наличием в них пустот (пор, трещин и каверн). Поры — это пустоты, образованные межзерновыми пространствами и представляющие собой сложные капиллярные системы. Трещины — пустоты, образовавшиеся в результат разрушения сплошности породы, как правилопод действием механических напряжений, и характеризующиеся несоизмеримостью одного линейного размера по отношению остальным. Каверны — пустоты значительного размера, образовавшиеся в результате выщелачивания горной породы. В отличие от пор в кавернах гравитационные силы преобладают над капиллярными. Обычно к кавернам относят пустоты с линейными размерами более 1 3 мм. Поровыми коллекторами сложены многочисленные месторождения нефти и газа земного шара. Кавернозного типа коллектор, как и чисто трещинного, встречается значительно реже. Чаще коллекторы бывают смешанного типа, особенно трещинно-порового. Коллектор порового и трещинно-порового типов, как правило, связан с терригенными породами В них содержится около 60% мировых запасов нефти и 76% запасов газа. Коллектор трещинного и кавернового типов характерны для карбонатных пород. В терригенных и карбонатных породах содержится 99% мировых запасов нефти и газа. Вместе с тем карбонатные отложения из-за высокой продуктивности обеспечивают около 60% мировой добычи нефти. В России основные коллекторы нефти и газа — терригенные породы. В то же время эксплуатируется и более 200 месторождений с карбонатными коллекторами. Удельный вес запасов нефти в карбонатных коллекторах и ее добычи из них постоянно возрастает. Коллекторские свойства пород нефтяного и газового пласта характеризуются следующими показателями:

1) гранулометрическим составом пород;

4) капиллярными свойствами;

5) удельной поверхностью;

6) механическими свойствами;

7) насыщенностью пород водой, нефтью и газом.

Гранулометрический состав пород.

Гранулометрический анализ проводится для определения степени дисперсности минеральных частиц, слагающих породу. Гранулометрическим (механическим) составом породы называют количественное, как правило, массовое содержание в породе частиц различной крупности. Им в значительной степени определяются многие свойства породы: пористость, проницаемость, удельная поверхность, капиллярные свойства и т. п. По механическому составу можно судить о геологических условиях отложения пород залежи. Так как размеры частиц породы обуславливают общую их поверхность, контактирующую с нефтью, от гранулометрического состава пород зависит количество нефти, остающейся в пласте после окончания его разработки в виде пленок, покрывающих поверхность зерен, и в виде капиллярно удержанной нефти.

В процессе эксплуатации скважин на основании гранулометрического состава подбирают фильтры, предотвращающие вынос песка из пласта в скважину.

Гранулометрический состав горной породы определяют ситовым и седиментационным анализами, ситовый анализ применяется для фрационирования частиц размером более 0,05 мм. Содержание частиц меньшего размера находят седиментационным анализом.

Для проведения ситового анализа проэксграгированный от остаточной нефти и высушенный образец породы массой 40— 50 г дробят на кусочки, не разрушая отдельных зерен, и обрабатывают 10%-ным раствором соляной кислоты для удаления карбонатов. После этого образец растирают пробкой в форфоровой чашке с одновременной промывкой водой для удаления глинистой фракции. Отмытую породу высушивают, взвешивают и просеивают через набор сит в течение 15 мин. Оставшиеся на каждом сите фракции взвешивают и результаты записывают в таблицу. Суммарная масса фракций должна совпадать с начальной массой отмытой высушенной породы.

Седиментационный анализ основывается на зависимости скорости падения частицы в вязкой жидкости от размера частицы. Определение скорости свободного падения частиц породы в жидкости производится по формуле Стокса для частиц сферической формы:

где — скорость осаждения частиц в жидкости; g — ускорение свободного падения; d — диаметр частиц; — кинематическая вязкость жидкости; — плотность жидкости; — плотность частиц породы.

Считается, что формула Стокса справедлива для частиц диаметром 0,1 — 0,001 мм. На скорость осаждения частиц меньшего размера ощутимое влияние оказывают броуновское движение и слои адсорбированной на поверхности частиц жидкости, не учитываемые в формуле (1.1).

Наиболее распространенные методы седиментационного анализа

— пипеточный метод, метод отмучивания потоком воды и метод
взвешивания осадка.

Результаты гранулометрического анализа представляют в виде таблиц, гистограмм и графиков, иллюстрирующих связь между диаметром частиц и их массовых долей в породе.

Графически гранулометрический состав можно представить в виде интегральной кривой распределения (рис. 1.1) или графика плотности распределения частиц по размерам (рис. 1.2). Точки интегральной кривой распределения получают, отмечая, как правило, в полулогарифмических координатах диаметр и суммарную массовую Долю частиц, начиная от нуля и кончая данным диаметром.

Рис.1.1 Кривая суммарного гранулометрическтго состава зерен породы

Рис. 1.2. Крсвая распределения зерен породы по размерам (1) и гистограмм (2)

По интегральной кривой распределения судят о неоднородности пород по размерам слагающих ее зерен. Количественно она характеризуется отношением d₆₀/d₁₀, где d₆₀, d_I₀ — диаметры, для которых суммарная доля частиц с диаметрами от нуля до данного диаметра, составляют соответственно 60 и 10% (точки 2 и 5 на рис. 1.2). Для нефтяных месторождений эта величина обычно изменяется от 1,1 до 20. По диаметру, соответствующему суммарной массовой доле 90% (точка 1 на рис. 1.1), подбирают забойные противопесчаные фильтры с определенными размерами отверстий.

Пористость горных пород.

Под пористостью горных пород понимают наличие в породе пустот (пор), незаполненных твердым веществом. Пористость — показатель, широко используемый для характеристики коллекторских свойств пласта и определения запасов нефти и газа в залежи.

Количественно пористость характеризуется коэффициентами полной и открытой пористости.

Коэффициентом полной (абсолютной) пористости т_n называют отношение объема всех пор V_пор образца к видимому его объему V_o_6р:

Коэффициентом открытой пористости т₀ принято называть отношение объема открытых, сообщающихся между собой пор, к

видимому объему образца. Коэффициенты пористости измеряются долях единицы. Их можно выражать в процентах от объема ороды. Для песков значения полной и открытой пористости практически совпадают. В песчаниках и алевролитах полная пористость может на 5 — 6% превышать открытую. Наибольший объем закрытых пустот характерен для известняков и туфов.

Пористость зависит от гранулометрического состава горной породы, его неоднородности, степени сцементированности частиц. Если бы порода состояла из одинаковых шарообразных частиц, то ее пористость не зависела бы от их диаметра, а определялась только их расположением относительно друг друга. Модель такого грунта, состоящего из шарообразных частиц одинакового диаметра, называют фиктивным грунтом. Эта модель широко используется для изучения связи физических характеристик пористых сред между собой. Для фиктивного грунта при наиболее плотной упаковке частиц пористость составляет 25,9%, а при наименее плотной — 47,6%. Пористость реальных коллекторов нефти и газа редко превышает 30%, а в большинстве случаев составляет 12 — 25%.

Для характеристики коллекторских свойств пласта недостаточно одной пористости, они также связаны с размером поровых каналов. По величине поровые каналы нефтяных и газовых коллекторов условно подразделяют на три группы, сверхкапиллярные— диаметром 2 — 0,5 мм; капиллярные — 0,5 — 0,0002 мм; субкапиллярные — менее 0,0002 мм.

В крупных (сверхкапиллярных) порах движению жидкости и газа препятствуют только силы трения, в капиллярных порах значительно проявляются также капиллярные силы, а в субкапиллярных порах из-за действия капиллярных сил движение жидкости в природных условиях практически невозможно. Поэтому горные породы, хотя и обладающие значительной пористостью, но имеющие поры преимущественно субкапиллярного характера (глины, глинистые сланцы и другие) относят, как правило, к неколлекторам.

С увеличением глубины залегания пород пористость обычно уменьшается в связи с их уплотнением под давлением вышележащих пород. Наиболее неравномерная пористость у карбонатных пород, которые наряду с крупными трещинами и кавернами имеют плотные блоки, практически лишенные пор.

Коэффициент пористости определяют по кернам, извлеченным из скважины при ее бурении, и в лабораторных условиях различными методами. Пористость в лабораторных условиях определяют по объему образца и объему пор в нем. Коэффициент полной пористости вычисляют, используя кажущуюся плотность породы и плотность слагающих ее минералов, по следующей формуле:

Проницаемость горных пород.

Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Почти все без исключения осадочные породы обладают проницаемостью. Однако такие породы, как глины, доломиты, некоторые известняки, несмотря на сравнительно большую пористость имеют заметную проницаемость только для газа. Это объясняется малым размером пор, преимущественно субкапиллярного характера, в которых даже движение газа при реально существующих в пластах перепадах давления затруднено. Кроме пористости и размера пор на проницаемость горной породы влияют также свойства фильтрующейся жидкости и условия фильтрации. Так проницаемость породы для жидкостей, содержащих активные компоненты, которые способны взаимодействовать с пористой средой, будет существенно отличаться от проницаемости той же породы для жидкостей и газов, нейтральных по отношению к ней. При содержании в пористой среде двух и более фаз (нефти, газа, воды) одновременно проницаемость различна для каждой из фаз, более того, зависит от доли объема пор, занимаемой фазами, и от взаимодействия самих фаз. Это привело к необходимости введения понятий абсолютной, фазовой и относительной проницаемостей.

Рис. 1.3. Графики зависимости относительной проницаемости песка для воды и нефти от водонасыщенности

Под абсолютной проницаемостью принято понимать проницаемость горной породы, которая определена по жидкостям или газам, полностью насыщающим пустотное пространство породы и химически инертным по отношению к ней. Абсолютная проницаемость характеризует только свойства самой породы и не должна зависеть от физико-химических свойств фильтрующейся жидкости или газа и от условий фильтрации.

Фазовой (эффективной) проницаемостью называют проницаемость горной породы для одной фазы при наличии или движении в поровом пространстве породы многофазной системы, фазовая проницаемость зависит не только от свойств породы, но и от условий фильтрации, в основном от насыщенности порового пространства той или иной фазой и от характера межмолекулярного взаимодействия на границах раздела между фазами и на поверхности пор.

Влияние условий фильтрации на проницаемость горной породы характеризует относительная фазовая проницаемость - это отношение фазовой проницаемости к абсолютной.

На рис. 1.3 приведены экспериментальные зависимости относительной проницаемости песка для воды (k_в) и нефти (k_н) от водонасыщенности пористого пространства. Как видно из рисунка, при водонасыщенности более 20 % фазовая проницаемость породы для нефти резко снижается, хотя и получаем еще безводную нефть в пределах пластовых градиентов давлений. Это объясняется тем, что за счет молекулярно-поверхностных сил вода удерживается в мелких порах и на поверхности зерен песка в виде тонких пленок, тем самым уменьшая площадь сечения фильтрационных каналов. При достижении водонасыщенности 80 % фильтрация нефти прекращается, хотя еще в пласте имеется нефть. Поэтому нельзя допускать преждевременного обводнения скважин, необходимо предупреждать попадание воды в призабойную зону при вскрытии пласта, при проведении ремонтных работ.

Проницаемость горных пород характеризуется коэффициентом проницаемости, который определяется из формулы линейного закона фильтрации Дарси. По этому закону скорость фильтрации жидкости в пористой среде прямо пропорциональна перепаду давления и обратно пропорционально вязкости:

где - скорость линейной фильтрации; k — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом проницаемости; - динамическая вязкость жидкости; - перепад давления между двумя точками в образце на расстоянии L по направлению движения жидкости.

Подставляя значения v = Q/F в формулу (1.4) и решая относительно k, получим

где Q — объемный расход жидкости через породу; F — площадь поперечного сечения образца.

По формуле (1.5) определяют коэффициент проницаемости пород в лабораторных условиях.

Размерностью коэффициента проницаемости в Международной системе (СИ) является м 2 . Эта размерность получается, если в формулу (1.5) подставить размерности [L] = м; [F]=h 2 ; [Q]=m 3 /c; [Р]=Па; [μ]=Па с:

Таким образом в Международной системе (СИ) за единицу проницаемости (1 м 2 ) принимают проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью поперечного сечения 1 м 2 и длиной 1 м при перепаде давлений 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Па • с составляет 1 м 3 /с. Для удобства на практике проницаемость измеряют в микрометрах квадратных - 1 мкм 2 = 10 -12 м 2 .

Закон Дарси используется для определения как абсолютной, так и фазовой проницаемости горных пород. Он справедлив в широком диапазоне условий и нарушается лишь при высоких скоростях фильтрации.

Сущность гранулометрического анализа и порядок его проведения. Литологическое описание осадочной горной породы. Определение ее структуры, размера зерен и коэффициента отсортированности обломочного материала. Восстановление условий образования породы.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	17.05.2016
Размер файла	28,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Кафедра литологии

Пояснительная записка к работе

по дисциплине: "Литология"

на тему: "Гранулометрический анализ"

Выполнил: студент Борисова А., ГП-13-01

Руководитель: Журавлёва Л.М.

Москва - 2015 г.

Введение

Глава 1. Ход работы

Глава 2. Литологическое описание шлифа

Глава 3. Построение диаграмм, графиков, их описание

3.1 Построение столбчатой диаграммы

3.2 Построение кумулятивной кривой

3.3 Расчеты

3.4 Генетическая диаграмма

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Цель работы: дать наиболее точную характеристику породы, используя гранулометрический анализ и литологическое описание шлифа.

Задачи работы:

- оценить размеры зерен;

- оценить окатанность зерен;

- оценить отсортированность обломочной части;

- оценить обломочную часть в целом;

- оценить цементирующую часть;

- обосновать генетическое происхождение породы.

Исходный материал: был предоставлен преподавателем, шлиф номер VI.

Гранулометрический (механический) анализ применяется для изучения обломочных горных пород - псефитов, псаммитов, алевритов, глин, а также терригенной части хемогенных и органогенных пород.

Суть анализа: разделение обломочной части на отдельные фракции по размеру зерен и определение количественного содержания этих зерен в породе. гранулометрический анализ литологическое

Для различных пород применяются различные методы гранулометрического анализа (лабораторный метод и анализ шлифа). На практических занятиях по курсу "Литология" мы занимались гранулометрическим анализом шлифов.

Глава 1. Ход работы

Ход работы:

1. Изначально мы определяем примерное процентное содержание цемента в породе, для этого шлиф закрепляется в специальный препаратоводитель (он позволяет перемещать шлиф по прямым линиям на необходимое нам расстояние) на столик микроскопа (его необходимо закрепить);

2. Поскольку мы определяем относительное содержание цемента, то необходимо подсчитать число делений, приходящихся на цемент. Для этого мы берем в поле зрения всю линейку и считаем деления, которые занимает цемент. Если линейки не хватило, то такой замер делать не нужно.

3. Затем мы подсчитываем общее количество делений, приходящихся на цемент в пределах одной линейки, это можно сделать двумя способами:

- просто просуммировать все деления, если использовать всю линейку;

где l - число делений, приходящихся на цемент, L- число делений в линейке.

4. Затем мы определяем абсолютный размер зерен обломочной части, для этого необходимо учитывать цену деления линейки (на увеличение 5- вся линейка это 2 мм., на увеличение 10 - вся линейка это 1 мм.).

5. Определяется размер каждого зерна, а не суммарное количество всех.

6. Размер зерна нужно брать тот, который "прошел" через линейку.

7. Результаты измерений мы записываем в таблицу 7, таким образом, определяя не абсолютный размер зерен, а фракцию, в которую данное зерно входит.

8. В каждой колонке мы отмечаем точкой зерно, вошедшее во фракцию, четыре точки образуют квадрат, схема соответствия точек, палочек и количества зерен показана внизу таблицы 7.

9. Необходимо замерить около 500 зерен (по указанию преподавателя).

10. В ходе всех измерений шлиф необходимо перемещать на 1 мм.

11. Все необходимые замеры для дальнейших исследований мы сделали.

Глава 2. Литологическое описание шлифа

Это осадочная горная порода. Ее структурная составляющая: осадочная часть и обломочная часть.

Обломочная часть занимает около 80-85 % шлифа. Она относительно равномерно распределена по площади шлифа. Обломочная часть хорошо отсортирована, размеры обломков не отличаются больше, чем в 2 раза. Максимальный размер обломка = 1 мм., минимальный =0,03 мм., преобладает 0,3-0,6 мм. Данный размер обломков соответствует фракции среднезернистого песчаника. Обломки окатаны и полуокатаны. По минеральному составу можно сказать, что порода олигомиктовая, преобладает кварц в количестве 85-90 %, присутствуют слюды (мусковит) -10-15 %.

Цементирующая часть занимает около 15-20 %. Она относительно равномерно распределена по площади шлифа. Тип цемента-базальный. По минеральному составу цемент карбонатный (кальцитовый).

Из вторичных изменений присутствует коррозия зерен.

Биогенная часть отсутствует.

Пустотного пространства тоже нет.

Таким образом, полное название породы:

Песчаник среднезернистый, хорошо отсортированный, хорошо окатанный, олигомиктовый мусковито-кварцевого состава с базальтим типом цемента карбонатного состава.

Примерные выводы об условиях образования породы:

Порода имела достаточно долгий транспортировочный путь, о чем говорит минеральный состав обломков (полевые шпаты не сохранились, плагиоклазы отсутствуют), так же о продолжительном транспортировочном пути говорят нам хорошо окатанные обломки. Можно предположить, что формирование породы происходило в морских условиях, т.к угловатые обломки практически отсутствуют.

Глава 3. Построение диаграмм, графиков, их описание

3.1 Построение столбчатой диаграммы

Одним из весьма распространенных и достаточно универсальных приемов изображения результатов анализов является построение гистограмм, или столбчатых диаграмм. В гранулометрическом анализе достаточно часто используются диаграммы, т. к. они являются первым этапом обработки полученных результатов. Диаграмма характеризует распределение фракций в образце в виде столбцов. Ось абсцисс показывает размеры фракций (мм), ось ординат- процентное содержание зерен в данной фракции (%).

Построенная диаграмма показана на рисунке 1. После гранулометрического анализа и последующего подсчета были получены следующие данные:

По диаграмме мы можем судить о том, какие фракции преобладают в образце. В нашем случае в количестве 22,7 % и 18,8 % преобладают размерности от 0,4-0,5 мм. и 0,25-0,32 мм. соответственно. По этим данным можно сделать вывод, что в породе преобладает одна фракция и ее размеры соответствуют среднезернистому песку.

Гистограмма позволяет наглядно выделить преобладающую фракцию, качественно оценить степень отсортированность породы, определить модальный, т.е. наиболее распространенный размер зерен.

3.2 Построение кумулятивной кривой

Одним из важных методов графической обработки гранулометрических анализов является построение кумулятивной (суммарной) кривой. Для того, чтобы ее построить, нам необходимо заполнить последнюю колонку таблицы 7. Она рассчитывается так: за исходную берется наименьшая по размерам фракция - глинистая (0,01-0,05 мм.). Затем к этой фракции добавляется процентное содержание следующей по размеру фракции (0,05-0,1 мм.). Таким образом, от фракции к фракции значения возрастают, и к последней имеющейся фракции значение приблизится к 100 %.

По облику прямой можно судить о степени отсортированности породы, некоторые ученые утверждают, что по облику так же можно сказать о динамике среды переноса. Кумулятивная кривая важна не только как одна из форм графического изображения аналитических данных; главное, что с ее помощью определяется ряд параметров, характеризующих структуру породы и прежде всего средний размер зерен и коэффициент отсортированности.

По полученному графику нам необходимо определить некоторые значения, для того, чтобы судить об отсортированности обломочного материала, о размерах зерен и др. Первое М_d - медианный (средний) диаметр соответствует такому размеру частиц, крупнее и мельче которого содержится 50 % обломков, т.е. точно соответствует понятию медианы в математической статистике и имеет размерность длины (мм). Для определения Md от ординаты 50 % до пересечения с кумулятивной кривой проводится прямая линия, параллельная оси абсцисс, из точки пересечения к оси абсцисс опускается перпендикуляр. Полученное на оси абсцисс значение и составляет медианный диаметр (схема 1). Оно оказалось равным 0, 38 мм.

Затем мы определяем коэффициент отсортированности породы (S_o), который показывает насколько порода является отсортированной. Он определяется по формуле:

где квартили определяются, как и медианный диаметр, но первая квартиль (Q1) устанавливается для ординаты 25 %, а третья (Q3) - для ординаты 75 %. Значение, полученное в этой формуле, можно трактовать так: чем оно меньше, тем лучше порода отсортирована, т.к. разница между третьей и первой квартилью меньше. Принято считать, что значения S0 менее 2,5 характеризуют хорошую отсортированность обломочного материала; от 2,5 до 4,5-среднюю и более 4,5 - низкую. В нашем случае, коэффициент получился равным 1,35, что говорит о достаточно хорошей отсортированности породы.

Следующий параметр, который характеризует породу - S_K- коэффициент несимметричности. Его определяем по формуле:

Этот коэффициент характеризует положение моды относительно медианного диаметра. Если преобладают мелкие фракции (относительно медианного диаметра), т.е. мода меньше медианы, значение коэффициента асимметрии больше единицы (положительная асимметрия). Если же преобладают крупные фракции, т.е. мода больше медианы, то значение коэффициента асимметрии меньше единицы (отрицательная асимметрия). В нашем случае этот коэффициент оказался равным 0, 92, что говорит об отрицательной симметрии и об преобладании крупных фракций.

3.4 Генетическая диаграмма

Как говорилось во "введении" одна из задач гранулометрического анализа - восстановление условий образования породы. Проведенные исследования уже дают некоторую информацию об условиях образования. Так, размер обломков отражает энергию транспортирующей среды, а косвенно - и контрастность рельефа (более крупные обломки переносятся и осаждаются в более высокоэнергетической обстановке, чем мелкие). Тем не менее, проведенные расчеты не дают должной информации о генетической принадлежности породы. Для получения такой информации существуют генетические диаграммы. В этой работе мы используем диаграмму Пассеги, которая представлена на рисунке 68. Она используется для водных осадков. По мнению автора, способы переноса и отложения обломков могут быть определены соотношением двух основных параметров - максимального размера С и медианного диаметра. Коэффициент С называется фигульной точкой и соответствует 99 % суммарного процента, он определяется также, как и медианный диаметр, в нашем случае это значение оказалось равным 0,9 мм., он характеризует наиболее крупнозернистую часть осадка. В этом графике по оси абсцисс откладывается значение медианного диаметра (M), стоит отметить, что необходимо перевести размерность в из мм. в мк., по оси ординат откладываем значение 99 % квартильи. Затем необходимо проследить в какую область попадает наша точка. В нашем случае точка попала в область РО, поле PO характеризует смешанный перенос - в суспензии и качением по дну. Эти способы транспортировки наблюдаются в зоне действия волн в прибрежных условиях на песчано-гравийных и галечниковых банках, в некоторых участках рек. Проще говоря, бурность реки или активность прибрежных зон моря удерживают частицы в подвешенном состоянии, что делает воду мутной. Существует множество генетических диаграмм, но не все они являются точными, т. к, например, чтобы пользоваться диаграммой Пассеги, то необходимо сначала обосновать, что порода генетически принадлежит к морским условиям образования. Многие поля на диаграммах перекрывают друг друга. Стоит отметить, что диаграмма носит весьма относительный характер, так как определение медианного диаметра и фигуральной точки весьма неточное.

Таким образом, мы проанализировали породу. В нашей работе мы использовали один из методов изучения осадочных горных пород - гранулометрический анализ.

В главе 1 мы описывали принцип и ход работы гранулометрического анализа.

В главе 2 описывали породу с точки зрения литологического анализа, это необходимо нам для сравнения данных, полученных в результате гранулометрического анализа и данных, которые мы получаем "глядя в микроскоп", в результате литологического анализа породы.

3 глава является самой объемной, т.к. в ней мы описывали основную часть исследования: построение диаграммы, суммарной кривой, их анализ, интерпретация генетической диаграммы Пассеги.

Таким образом, мы видим, что литологическое описание соответствует гранулометрическому анализу нашей анализируемой породы. На основе полученных данных мы можем дать полное название породы: песчаник среднезернистый, хорошо отсортированный, хорошо окатанный, олигомиктовый мусковито-кварцевый с базальным типом цемента карбонатного состава.

Структура грунтов и их механические свойства. Вопросам структуры и структурных связей грунтов посвящено большое количество исследований. Отсылая читателей для подробного ознакомления к соответствующим монографическим работам [36, 16, 26], ограничимся кратким обзором современных представлений по этим вопросам, знание которых необходимо для рассмотрения в последующих 1.1| а пах физических сторон теории деформирования грунтов.

Содержимое работы - 1 файл

Геология.docx

Твердая часть грунта состоит из минеральных частиц и их агре-Гатов, зерен и обломков различного химико-минералогического состава.
Глинистые минералы, образовавшиеся преимущественно в процессе химического выветривания горных пород силикатной группы, отличаются высокой дисперсностью и слоисто-ленточным строением. Эти минералы являются главными компонентами дисперсных осадочных отложений. По своему кристаллохимическому строению глинистые минералы разделяют на каолиниты, монтмориллониты и гидрослюды; реже встречаются хлориты, вермикулиты и т. п.
Гранулометрический состав грунтов. Величины частиц, слагающих грунт, определяют обычно по их наименьшему размеру. К крупнообломочным относятся частицы размером более 2 мм (гравий, щебень, галька). Частицы размером от 2,0 до 0,05 мм называют песчаными, от 0,05 до 0,001 мм — пылеватыми, менее 0,001 мм
— глинистыми. Глинистые частицы, размер которых менее 0,00025 мм, носят название коллоидов.
Количественное соотношение различных фракций характеризует гранулометрический состав; при определении этого состава учитывают только соотношение первичных элементов. Соотношение же, учитывающее как первичные, так и вторичные элементы, называют микроагрегатным составом.
Гранулометрический и микроагрегатный составы существенно различны. Например, для каолиновой глины содержание фракций размером менее 0,001 мм в первом случае составляет 35%, а во втором— 15%.
Глинисто-коллоидные частицы. Особенностью глинистых минералов являются их большая удельная поверхность, являющаяся следствием высокой дисперсности глинистых частиц, их гидрофильность и способность к адсорбции и ионному обмену.
Коллоидно-глинистые частицы являются наиболее активными компонентами дисперсных грунтов, и именно от них в основном зависят прочностные и деформативные свойства этих грунтов. Степень влияния глинисто-коллоидных частиц зависит от величины их удельной поверхности, последняя же, в свою очередь, зависит от минералогического состава частиц. Так, у монтмориллонита удельная поверхность составляет 800 м2/г, у илита — 80 м2/г, тогда как у каолинита— 10 м2/г. Соответственно коллоидную активность (т. е. степень приближения свойств грунта к свойствам коллоидной системы) у монтмориллонита можно считать наибольшей, а у каолинита — наименьшей.

Органические вещества содержатся в очень многих грунтах, не говоря уже о торфах и верхнем почвенном покрове. Наиболее распространены растительные остатки, которые встречаются как в неразложившемся, так и в разложившемся виде (гумус). Для органических веществ, особенно для гумуса, характерны высокая гидрофильность и активность в различных физико-химических процессах (окислительно- восстановительные и др.), протекающих в грунтах.
Наличие в грунте органических веществ существенно влияет на механические свойства грунта, увеличивая его пластичность, деформируемость и особенно объемную сжимаемость. В то же время гумус повышает водоустойчивость грунтов.
Пористость грунта является одной из важнейших структурных характеристик грунта. Величину пористости п определяют как отношение объема пустот к объему всего грунта. Коэффициент пористости е определяется отношением между объемами пор и твердых частиц.
А. К. Ларионов (1966) предложил выделять ультрамикропоры (размером менее 1 мкм), находящиеся между отдельными микрочастицами, между пакетами и в ультраагрегатах, межчастичные поры (размером от 1 до 100 мкм), находящиеся между крупными частицами и между агрегатами и внутри них, и крупные поры (размером более 100 мкм).
Ту часть пористости, за счет которой изменяется в основном объем грунта при его уплотнении, называют активной пористостью. Соотношение между активной и общей пористостью играет важную роль в оценке уплотняемости грунтов.
Следует также указать на наличие в грунте микро- и макротрещин, проходящих как между агрегатами, так и внутри них.

Электрическая природа взаимодействия твердых и жидких составляющих. Взаимодействие между твердыми и жидкими компонентами грунта имеет электрическую природу и проявляется в виде обменного ионного процесса. Напомним, что ионами называют атомы или их группы, обладающие избыточным или недостаточным (по сравнению с нейтральными атомами) количеством электронов.
Внутри твердой частицы ионы с различными знаками уравновешены. На поверхности же частицы такое равновесие не достигается, вследствие чего частица ведет себя как электрически заряженное тело. Поскольку диэлектрическая постоянная горных пород больше, чем воды, в соответствии с правилом Коэна поверхность материальных частиц дисперсного водонасыщенного грунта заряжена отрицательно. Теоретически заряд распространяется по всей поверхности частиц однородно, однако установлено, что кромки глинистых частиц заряжены положительно, т. е. имеют противоположный по знаку заряд по сравнению с плоскостями частицы.
Под действием электрического поля диполи воды вокруг частицы принимают ориентированное положение и притягиваются к поверхности частицы. Эта поверхность, будучи заряжена отрицательно, группирует вокруг себя положительно заряженные ионы (катионы) воды и лишь на некотором расстоянии от поверхности имеется небольшое число отрицательно заряженных ионов (анионов).
На смотреть на сайте статью под номером 2.1 показана схема распределения ионов в зависимости от расстояния до поверхности частицы по Т. В. Лэмбу (1958). С увеличением этого расстояния концентрация ионов уменьшается.
Ионный обмен. Между твердым и жидким компонентами грунта происходит обмен катионами, обусловленный разными знаками зарядов поверхности частицы и молекул слоя связанной воды. Положительно заряженные ионы (катионы) этого слоя притягиваются к отрицательно заряженной поверхности и вступают в реакцию обмена с расположенными на ней молекулами, вытесняя катионы из решетки частицы в жидкость. Отметим, что ионный обмен совершается не только на границе раздела (в диффузном слое), но и внутри частицы — в ее кристаллической решетке.
Обменная способность грунтов (емкость поглощения) зависит ОТ химико-минералогического состава глинистых частиц. У частиц каолинита, которые имеют жесткую кристаллическую . решетку, возможность обмена ионами в межпакетном пространстве исключена, а обменные реакции протекают только по торцам частиц. Вследствие этого емкость поглощения составляет всего 3—15мг-экв па 100 г, У иллита, частицы которого также имеют жесткую решетку, обмен ионами происходит и на внешних базальных плоскостях пакета, и емкость поглощения его соответственно повышается цо К) 40 мг-экв на 100 г. У монтмориллонита вследствие подвижно ш кристаллической решетки ионный обмен идет, кроме того, и ПО |м ильным поверхностям внутри пакета, поэтому емкость поглощения этого минерала доходит до 80—150 мг-экв на 100 г.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ (а. granulometric соmposition; н. Kornverteilung; ф. соmposition granulometrique, granulometrie; и. соmposicion granulometrica, granulometria) — распределение зёрен (кусков) по крупности в массивах горной породы, горной массы, почве или искусственном продукте, характеризуемое выходом в процентах от массы или количества зёрен.

Гранулометрический состав — важный показатель физических свойств и структуры материала. Общепринятой классификации по данным гранулометрического состава не существует, что связано с различием целей и объектов, для которых производится определение гранулометрического состава. В геологии (литологии), горном деле, обогащении полезных ископаемых, грунтоведении, почвоведении, технологии строительных материалов и других областях техники применяют различные классификации и шкалы классов (фракций) крупности. Классы (фракции) обычно обозначают в мм, в обогащении полезных ископаемых классы крупнее и мельче данного размера — знаками плюс и минус соответственно. В геологии при оценке осадочных горных пород различают: валуны крупны е (свыше 500 мм), валуны средние (500-250 мм), валуны мелкие (250-100 мм), гальку (100-10 мм), гравийкрупный (10-5 мм), гравий мелкий (5-2 мм), песок грубый (2-1 мм), песок средний (0,5-0,25 мм), песок мелкий (0,25-0,1 мм), алеврит (0,1-0,05 мм), пыль (0,05-0,005 мм), глину (до 0,005 мм). В горном деле гранулометрический состав горной массы, отделённой от массива, используют для оценки результатов буровзрывных работ, качества продуктов обогащения и учитывают при выборе типа и параметров технологического оборудования вкарьерах, на шахтах, дробильно-сортировочных, обога тительных, окомковательных фабриках.

Гранулометрический состав руд, углей, неметаллорудных материалов устанавливается стандартами и техническими условиями, разрабатываемыми для определённых потребителей минерального сырья. В зависимости от цели исследования и размеров частиц гранулометрический состав определяют прямыми и косвенными методамигранулометрии.

Гранулометрический состав может быть выражен в виде дискретной или непрерывной зависимости содержания частиц от их размеров. Для определения дискретной зависимости интервал размеров всех частиц анализируемого вещества подразделяют на классы (фракции) и гранулометрический состав представляют в виде процентного содержания частиц каждой из фракций (фракционный состав). В зависимости от размера максимального куска классификация по крупности осуществляется грохочением пробы на наборе сит (ситовой анализ) либо гидравлической классификацией материала. Величина фракции показывает содержание в веществе частиц в интервале размеров, ограничивающих фракцию. Графическое изображение гранулометрического состава в виде непрерывной зависимости называется кривой распределения. При построении её по оси абсцисс откладывают размеры частиц, а по оси ординат — суммарное содержание всех частиц от начала отсчёта до данной точки, получая интегральную (суммарную) кривую распределения. Если по оси ординат откладывают относительное содержание фракций, причём разность между средними размерами частиц каждой фракции стремится к нулю, получают дифференциальную кривую распределения (рис. 1). При определении гранулометрического состава строительных материалов результаты анализа иногда выражают в виде треугольника (чем ближе точка к вершине треугольника, тем больше в данном материале фракции, соответствующей этой вершине).

По результатам анализов гранулометрического состава составляют таблицы, в которых отражают: класс (в мм); выход отдельных классов (по массе в килограммах и в %); суммарный (кумулятивный) выход по плюсу, т.е. выход суммарных остатков или по минусу, т.е. суммарный просев (в %). Данные анализа также выражают графически, используя простые, полулогарифмические и логарифмические сетки. На оси абсцисс откладывают размеры отверстий контрольных сит, на оси ординат — суммарные остатки. Крупность продукта характеризуют в необходимых случаях верхним (нижним) номинальным размером, т.е. размером отверстий контрольного сита, соответствующим установленному допустимому значению остатка просева. Крупность горной массы оценивают также средним (средневзвешенным) размером куска (медианой).

Гранулометрический состав продуктов взрывного и механического дробления горных пород отражает вероятностный процесс образования кусков (зёрен) различной крупности в результате их разрушения. Гранулометрический состав взорванной породы в любом случае можно выразить графиками (рис. 2), из которых видно, что с увеличением допустимого размера кусков количество крупной фракции породы, требующей вторичного дробления, во всех случаях (особенно при мелком негабарите) уменьшается.

Таким образом, при постоянстве гранулометрического состава взорванной массы степень дробления, оцениваемая по выходу негабарита, может быть различной, неодинакова и производственная оценка одного и того же взрыва на предприятиях с различным размером допустимого куска. Поэтому одни и те же породы при одинаковом гранулометрическом составе могут считаться легковзрываемыми или трудновзрываемыми в зависимости от принятых допустимых размеров кусков.

Классификация осадочных горных пород

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В. П. Батуриным (1932 г.), М. С. Швецовым (1934 г.) Л. В. Пустоваловым (1940 г.), В. И. Лучицким (1948 г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым (1960 г.), и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются наобломочные, хемогенные, орга ногенные и смешанные.

В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный — отражает механизм образования и переноса, обломочный — состав (состоит практически изобломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.

Почвы состоят из фракций механических элементов, находящихся в различных количественных соотношениях. Различные фракции механических элементов имеют неодинаковые физические и химические свойства.

Читайте также:

Гранулометрический состав горных пород реферат

Кафедра литологии

Пояснительная записка к работе

по дисциплине: "Литология"

на тему: "Гранулометрический анализ"

Выполнил: студент Борисова А., ГП-13-01

Руководитель: Журавлёва Л.М.

Москва - 2015 г.

Оглавление

Введение

Глава 1. Ход работы

Глава 2. Литологическое описание шлифа

Глава 3. Построение диаграмм, графиков, их описание

3.1 Построение столбчатой диаграммы

3.2 Построение кумулятивной кривой

3.3 Расчеты

3.4 Генетическая диаграмма

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Цель работы: дать наиболее точную характеристику породы, используя гранулометрический анализ и литологическое описание шлифа.

Задачи работы:

- оценить размеры зерен;

- оценить окатанность зерен;

- оценить отсортированность обломочной части;

- оценить обломочную часть в целом;

- оценить цементирующую часть;

- обосновать генетическое происхождение породы.

Исходный материал: был предоставлен преподавателем, шлиф номер VI.

Глава 1. Ход работы

Ход работы:

Содержимое работы - 1 файл

Геология.docx