Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса

Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса

Визначені графічні закономірності впливу структури на відкриту пористість в пісковиках Донбасу. Показано зменшення пористості з південного заходу на північний схід басейну. Certain graphic conformities to the law of influencing of structure on the opened porosity in sandstones of Donbass. Diminishme...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехническая механика
Дата:2010
Автор: Баранов, В.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2010
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33474
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 70-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33474
record_format dspace
spelling Баранов, В.А.
2012-05-28T14:26:58Z
2012-05-28T14:26:58Z
2010
Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 70-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33474
622.01.013
Визначені графічні закономірності впливу структури на відкриту пористість в пісковиках Донбасу. Показано зменшення пористості з південного заходу на північний схід басейну.
Certain graphic conformities to the law of influencing of structure on the opened porosity in sandstones of Donbass. Diminishment of porosity from a south-west on the north-east of pool is shown.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехническая механика
Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
Influence of structure on porosity of sandstones of Donbass
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
spellingShingle Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
Баранов, В.А.
title_short Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
title_full Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
title_fullStr Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
title_full_unstemmed Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса
title_sort влияние структуры на пористость песчаников донбасса
author Баранов, В.А.
author_facet Баранов, В.А.
publishDate 2010
language Russian
container_title Геотехническая механика
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
format Article
title_alt Influence of structure on porosity of sandstones of Donbass
description Визначені графічні закономірності впливу структури на відкриту пористість в пісковиках Донбасу. Показано зменшення пористості з південного заходу на північний схід басейну. Certain graphic conformities to the law of influencing of structure on the opened porosity in sandstones of Donbass. Diminishment of porosity from a south-west on the north-east of pool is shown.
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33474
citation_txt Влияние структуры на пористость песчаников Донбасса / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 88. — С. 70-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT baranovva vliâniestrukturynaporistostʹpesčanikovdonbassa
AT baranovva influenceofstructureonporosityofsandstonesofdonbass
first_indexed 2025-11-26T01:04:01Z
last_indexed 2025-11-26T01:04:01Z
_version_ 1850601113996230656
fulltext 70 6. Шевелев Г. А. Динамика выбросов угля, породы и газа / Г. А. Шевелев.– К. : Наук. думка, 1989. – 160 с. 7. Трифонова Н. В. О закономерностях изменения газодинамических параметров зоны разрушения в про- цессе выброса /Н.В. Трифонова // В сб. Выбросы угля, породы и газа. – К. : Наукова думка, 1976. – С. 60 – 64. 8. Круковская В. В. Изменение проницаемости угля и параметров течения метана на фронте выброса / В. В. Круковская // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2008. – Вып. № 78. – С. 34 – 42. УДК 622.01.013 Д-р геол. наук В.А. Баранов (ИГТМ НАН Украины) ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ПОРИСТОСТЬ ПЕСЧАНИКОВ ДОНБАССА Визначені графічні закономірності впливу структури на відкриту пористість в пісковиках Донбасу. Показано зменшення пористості з південного заходу на північний схід басейну. INFLUENCE OF STRUCTURE ON POROSITY OF SANDSTONES OF DONBASS Certain graphic conformities to the law of influencing of structure on the opened porosity in sand- stones of Donbass. Diminishment of porosity from a south-west on the north-east of pool is shown. Коллекторские свойства осадочных пород стали предметом пристального внимания ученых после двух мировых войн, показавших однозначное преиму- щество военной техники противоборствующих сторон. Нефть, а позже газ, ста- ли новыми и необходимыми энергоисточниками. Техника за несколько десяти- летий перешла с угля и дров, на бензин и керосин. Первым на территории на- шей республики был освоен Прикарпатский нефтегазовый бассейн, в 30-х годах 20-го века. Вторая половина этого века характеризуется небывалым подъемом технического развития особенно ведущих стран, а для этого нужно было много энергоносителей. Затраты на поиск, разведку и добычу энергоносителей как сто лет назад, так и сейчас, составляют до 70-80 % от всех затрат на геологию. Тот факт, что ученые все чаще называют Донбасс газоугольным или углега- зовым, говорит сам за себя. Интерес к энергоисточникам разных видов усили- вается и работы в этом направлении ведутся достаточно интенсивно. С учетом перехода Донецкого угольного бассейна, в новый статус – углегазовый, перед учеными формулируются новые задачи, в круг которых входит исследование коллекторских свойств терригенных отложений указанного бассейна, характе- ризующегося (относительно других осадочных бассейнов) повышенной плот- ностью пород, пониженной проницаемостью и пористостью. Последние факто- ры особенно серьезно влияют на темпы освоения бассейна как газоносного. В этой связи исследование изменения свойств пород Донбасса в стратиграфиче- ском разрезе и на площади, определение новых закономерностей, является про- блемой актуальной как в научном, так и в прикладном значении. Ранее были опубликованы результаты исследований изменения газоносно- сти в разных районах [1]; формирование нового вида пористости «текстурной пористости», характерной для угольных месторождений [2]; изменение газо- носности с глубиной [3]; связь газоносности с катагенезом [4]. 71 В данной статье приведены результаты исследований влияния структуры песчаников на пористость. Песчаники выбраны в силу того, что это основные коллектора, а для условий угольных шахт, это наиболее устойчивые породы, в которых горняки стараются располагать основное количество горных вырабо- ток. Для исследований были отобраны пробы песчаников в разных районах: от Западного Донбасса (участок Брагиновский), до северо-восточного борта бас- сейна. Однотипные и одновозрастные песчаники в таком разрезе отобрать нель- зя (в Западном Донбассе пород среднего и верхнего карбона практически нет), но сформулированная задача предполагала исследование именно региональных тенденций изменения пористости и влияние на нее структуры, то есть размеров породообразующих зерен в олигомиктовых песчаниках раннего и среднего кар- бона, среднего катагенеза. Восточнее участка Брагиновский, исследовались песчаники Красноармей- ского района (участок Северо-Родинский и поле шахты им. А. Г. Стаханова); Центрального района (участки Горловский-Глубокий и Румянцевский); Крас- нодонского района (участок Самсоновский-Западный); Алмазного района (уча- сток Санжаровский). Основные параметры структуры и пористости пород изу- ченных районов приведены в таблице 1. Определение структуры выполнялось в стандартных шлифах с применением поляризационного микроскопа при увеличении около 100 Х , в проходящем свете. Пористость открытая определялась в стандартизованных лабораториях по ап- робированным методикам методом водо- или керосинонасыщения. Следует указать, что исследования коллекторских свойств в разных осадочных бассей- нах СССР, во второй половине прошлого столетия, выполнялись массово и на больших площадях [5]. Подобные исследования выполнялись и для пород Дон- басса [6-7 и др.]. Тем не менее, графические зависимости пористости от струк- туры песчаников для региональных условий исследуемого региона не приведе- ны. Для восполнения этого пробела выполнены построения графических зави- симостей значений открытой пористости от размера обломочных зерен песча- ников Донбасса (рис. 1-8). К основным полученным результатам следует отнести положительную кор- реляционную связь пористости и структуры обломочных зерен песчаников для всех изученных районов, что, в целом, известно [5-7 и др.]. Наиболее тесная корреляционная связь присуща отложениям Красноармейского района (r = 0,53 и r = 0,61), при высоких значениях надежности (µ = 7,86 и µ = 6,98). Для участка Брагиновский, эта связь меньше и составляет r = 0,33, при низ- кой надежности µ = 2,13. Вероятной причиной такого результата, по нашему мнению, являются низкие значения структуры. Исследовался фактически алев- ролит и мелкозернистый песчаник, со средним размером зерен dcp = 0,11 мм (характерные для прибрежно-морских условий нижнего карбона). Поскольку степень катагенеза отложений Красноармейского и Павлоградско- Петропавловского районов примерно одинаковая (граница раннего и среднего катагенеза, уголь марки Г), можно констатировать, что для этих условий 72 Таблица 1- Данные о пористости и структуре карбоновых песчаников Донбасса Район исследования Участок разведки, шахта Количе- ство проб песчани- ков Структура зерен: min; max; и среднее; мм Значения пористости: min; max; и среднее; % Марочный состав вскрытых углей Павлогр.- Петропавл-й уч. Брагиновский 32 0,04-0,20 0,11 4,65-18,39 10,48 Г Красноармей- ский уч. Северо- Родинский 113 0,08-0,54 0,24 1,00-13,56 7,53 Г; Ж шх. им. А. Г. Стаханова 53 0,1-0,35 0,20 4,79-13,03 9,23 Г; Ж Центральный уч. Горловский- Глубокий 82 0,08-0,44 0,22 0,50-4,50 1,96 Ж; К; ОС уч. Румянцев- ский-Глубокий 38 0,08-0,50 0,24 1,00-6,30 2,54 Ж; К; ОС Краснодон- ский уч. Самсонов- ский-Западный 100 0,10-0,41 0,24 1,10-8,10 4,90 Г; Ж Алмазный уч. Санжаровский 22 0,10-0,36 0,17 1,40-6,39 3,04 К; ОС пористость будет существенно выше в средне- и крупнозернистых песчаниках или в русловых фациях и фациях подводных выносов рек [6-7]. Связь пористости с размером зерен песчаников. Уч. Брагиновский y = 0,0811x + 9,1459 R 2 = 0,0635 0 5 10 15 20 0 ,0 4 0 ,0 5 0 ,0 7 0 ,0 7 0 ,0 9 0 ,0 9 0 ,1 0 ,1 1 0 ,1 1 0 ,1 2 0 ,1 3 0 ,1 3 0 ,1 4 0 ,1 5 0 ,1 5 0 ,1 6 Размер обломочных зерен, мм; n=32 П о р и с т о с т ь о т к р ы т а я , % Дисперсия Х = 0,04 Дисперсия У = 2,97 Коэф. корреляции r = 0,33 Дисперсия r = 0,16 Надежность µ = 2,13 Коэф. вариации для У = 28,35 Доверительный интервал для У = 1,07 Ср. пористость = 10,48 Ср. разм. зерен = 0,11 Рис. 1 – Зависимость пористости от размера зерен для уч. Брагиновский (Пав- лоградско-Петропавловский район) 73 Связь пористости с размером зерен. Уч. Северо- Родинский y = 0,0445x + 4,9941 R 2 = 0,3284 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 ,0 8 0 ,1 2 0 ,1 3 0 ,1 5 0 ,1 6 0 ,1 8 0 ,1 9 0 ,2 2 0 ,2 3 0 ,2 5 0 ,2 6 0 ,2 8 0 ,2 9 0 ,3 3 0 ,3 5 0 ,3 8 0 ,5 4 Размер обломочных зерен, мм; n=113 П о р и с т о с т ь , % Дисперсия Х = 0,09 Дисперсия У = 2,53 Коэф. корреляции r = 0,53 Дисперсия r = 0,07 Надежность µ = 7,86 Коэф. вариации для У = 33,62 Доверительный интервал для У = 0,47 Ср. пористость = 7,53 Ср. разм. зерен = 0,24 Рис. 2 – Зависимость пористости от размера зерен для уч. Северо-Родинский (Красноармейский район) Связь пористости с размером зерен. Шх. им. А.Г. Стаханова y = 0,0836x + 6,9694 R 2 = 0,3368 0 5 10 15 20 0,1 0,1 2 0,1 3 0,1 5 0,1 6 0,1 7 0,1 8 0,1 9 0,2 1 0,2 4 0,2 4 0,2 7 0,3 1 0,3 5 Размер обломочных зерен, мм; n=53 П о р и с т о с т ь , % Дисперсия Х = 0,07 Дисперсия У = 2,20 Коэф. корреляции r = 0,61 Дисперсия r = 0,09 Надежность µ = 6,98 Коэф. вариации для У = 23,89 Доверительный интервал для У = 0,61 Ср. пористость = 9,23 Ср. разм. зерен = 0,20 Рис. 3 – Зависимость пористости от размера зерен для шх. им. А. Г. Стаханова (Красноармейский район) Связь пористости с диаметром зерен. Уч. Горловский-Глубокий y = 0,0218x + 1,0519 R 2 = 0,3078 0 1 2 3 4 5 0 ,0 9 0 ,1 4 0 ,1 5 0 ,1 6 0 ,1 7 0 ,1 7 0 ,1 9 0 ,1 9 0 ,2 1 0 ,2 2 0 ,2 3 0 ,2 4 0 ,2 5 0 ,2 6 0 ,2 9 0 ,3 0 ,4 3 Размер обломочных зерен, мм; n=82 П о р и ст о ст ь, % Дисперсия Х = 0,07 Дисперсия У = 0,93 Коэф. корреляции r = 0,49 Дисперсия r = 0,08 Надежность µ = 5,92 Коэф. вариации для У = 47,56 Доверительный интервал для У = 0,21 Ср. пористость = 1,96 Ср. разм. зерен = 0,22 Рис. 4 – Ззависимость пористости от размера зерен для уч. Горловский-Глубокий (Центральный район) 74 Связь пористости с размером зерен. Уч. Румянцевский-Глубокий y = 0,0127x + 2,4111 R 2 = 0,0142 0 1 2 3 4 5 6 7 0,0 8 0,1 2 0,1 5 0,1 9 0,1 9 0,2 2 0,2 4 0,2 8 0,3 0,3 0,3 1 0,3 6 0,5 Размер обломочных зерен, мм; n=37 П о р и с т о с т ь о т к р ы т а я , % Дисперсия Х = 0,10 Дисперсия У = 1,20 Коэф. корреляции r = 0,22 Дисперсия r = 0,16 Надежность µ = 1,37 Коэф. вариации для У = 46,44 Доверительный интервал для У = 0,40 Ср. пористость = 2,58 Ср. разм. зерен = 0,24 Рис. 5 – Зависимость пористости от размера зерен для уч. Румянцевский-Глубокий (Центральный район) Связь пористости с размером зерен. Уч. Самсоновский-Западный y = 0,0137x + 4,209 R2 = 0,0642 0 2 4 6 8 10 0 ,1 0 ,1 2 0 ,1 4 0 ,1 6 0 ,1 7 0 ,1 8 0 ,2 0 ,2 2 0 ,2 3 0 ,2 4 0 ,2 6 0 ,2 6 0 ,2 8 0 ,3 0 ,3 2 0 ,3 4 0 ,3 9 Размер обломочных зерен, мм; n=100 П о р и с т о с т ь о т к р ы т а я , % Дисперсия Х = 0,08 Дисперсия У = 1,56 Коэф. корреляции r = 0,23 Дисперсия r = 0,10 Надежность µ = 2,38 Коэф. вариации для У = 31,82 Доверительный интервал для У = 0,31 Ср. пористость = 4,9 Ср. разм. зерен = 0,24 Рис. 6 – Зависимость пористости от размера зерен для уч. Самсоновский-Западный (Краснодонский район) Связь пористости с размером зерен. Уч. Санжаровский y = 0,0366x + 2,761 R 2 = 0,0372 0 1 2 3 4 5 6 7 0,1 0,1 2 0,1 2 0,1 4 0,1 4 0,1 5 0,1 6 0,2 1 0,2 2 0,2 6 0,3 Размер обломочных зерен, мм; n=22 П о р и с т о с т ь о т к р ы т а я , % Дисперсия Х = 0,16 Дисперсия У = 1,34 Коэф. корреляции r = 0,21 Дисперсия r = 0,20 Надежность µ = 1,04 Коэф. вариации для У = 44,15 Доверительный интервал для У = 0,58 Ср. пористость = 3,04 Ср. разм. зерен = 0,17 Рис. 7 – Зависимость пористости от размера зерен для уч. Санжаровский (Алмазный район) 75 Распределение сзедних значений пористости по районам Донбасса 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 Районы и марки угля: 1 - ППР (Г); 2 - Кр. (Г,Ж); 3 - Кр. (Г,Ж); 4 - Центр.(Ж-ОС); 5 - Центр.(Ж-ОС); 6 - Краснод.(Г,Ж); 7 - Алм-й (К,ОС) П о р и с т о с т ь о т к р ы т а я , % Рис. 8 – График распределения средних значений пористости песчаников по районам Донбасса (с запада на восток) Поскольку степень катагенеза отложений Красноармейского и Павлоград- ско-Петропавловского районов примерно одинаковая (граница раннего и сред- него катагенеза, уголь марки Г), можно констатировать, что для этих условий пористость будет существенно выше в средне- и крупнозернистых песчаниках или в русловых фациях и фациях подводных выносов рек [6-7]. Следует отме- тить более высокие значения пористости в песчаниках участка Брагиновский, по сравнению с участками Красноармейского района, при существенно мень- шем размере обломочных зерен. Данный факт можно объяснить только боль- шей степенью уплотнения пород Красноармейского района, что на марочный состав углей существенного влияния не оказало. Для изучения указанных закономерностей в Центральном районе, было ото- брано два участка: Горловский-Глубокий на юго-западе Главной антиклинали и Румянцевский-Глубокий на северо-восточной ее части. Несмотря на сопоста- вимость по возрасту отобранных проб (из отложений Московского яруса), по- лучилась существенная разница в результатах. Значение парной корреляции для проб участка Горловский-Глубокий (r = 0,49) существенно выше, чем для участка Румянцевский-Глубокий (r = 0,22), несмотря на то, что средний размер зерен в песчаниках последнего даже выше (dcp = 0,24 мм), чем у первого (dcp = 0,22 мм). К этому прибавляется относительно высокая надежность полу- ченных результатов (µ = 5,92) для участка Горловский-Глубокий и достаточно низкая (µ = 1,37) для участка Румянцевский-Глубокий. Объяснить такую разни- цу, по нашему мнению, можно только разной степенью уплотнения пород (ми- нералогия обломочных зерен и цемента рассматриваемых отложений сопоста- вимы). Кроме этого, значения коэффициента вариации пористости для проб рассматриваемых районов в 1,5 – 2 раза выше, чем в других районах и состав- ляют V = 47,56 и V = 46,44. Причина заключается в существенном уменьшении 76 нижних значений пористости для исследованных участков и, вероятно, для все- го Центрального района. Так, если для Красноармейского района меньшее зна- чение пористости отличается от большего в три раза, то для Центрального рай- она меньшее значение отличается от большего примерно в девять раз. Песчаники районов северо-востока Донбасса, Краснодонского и Алмазного, характеризуются сравнительно низкой корреляционной связью пористости и структуры: r = 0,23 и r = 0,21, соответственно, при надежности менее 3-х. Не- смотря на то, что они, как и в Красноармейском и Центральном районах отно- сятся к Московскому ярусу, средняя пористость в полтора раза меньше, чем в Красноармейском районе и немногим выше, чем в Центральном. Между собой, породы выбранных участков исследуемых районов по значениям пористости отличаются незначительно, несмотря на то, что пробы Алмазного района ото- браны из отложений, вмещающих угли более высоких стадий углефикации, чем пробы Краснодонского района. Все перечисленные выводы наглядно отражают одну общую закономерность, представленную на рис. 8. С юго-запада Донецко- го бассейна, на северо-восток, наблюдается увеличение степени уплотнения. Если учесть, что исследовались сопоставимые песчаники средней стадии ката- генеза (градаций МК2-МК5), такая закономерность может быть объяснена лишь одним фактором – усилением тектонических воздействий в этом направлении. В этой связи достаточно логично укладывается экспериментальный резуль- тат существенного увеличения нарушенности пород Бахмутской котловины, относительно Кальмиус-Торецкой [8]. Полученные результаты являются пред- варительными, необходимо проверить их на большем количестве участков и районов, а также сопоставить с данными других анализов, характеризующих степень уплотнения пород. Тем не менее, общая тенденция изменения степени уплотнения в указанном направлении нуждается в дальнейших исследованиях с возможными объяснениями такой закономерности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Баранов В. А. Связь петроструктурных критериев и фациальных условий формирования песчаников Донбасса с их метаноносностью / В. А. Баранов, В. А. Гончаренко, Л. Ф. Маметова // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2005. – Вып. № 53. – С. 154 – 160. 2. Баранов В. А. Формирование техногенных коллекторов метана на примере шахты им. А. Ф. Засядько / В. А. Баранов, И. А. Ефремов, Б. В. Бокий [и др.] // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2005. – Вып. № 53. – С. 143 – 148. 3. Баранов В. А. Изменение газоносности с глубиной на примере шахты им. А. Ф. Засядько / В. А. Баранов, И .А. Ефремов, Б. В. Бокий [и др.] // Сб. научн. тр. НГУ, №19, т.3. – Днепропетровск: Наука и образование, 2004. – С. 69 – 74. 4. Баранов В. А. Основные геологические факторы катагенеза, газоносности и выбросоопасности углевме- щающих пород Донбасса / В. А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Ук- раины. – Днепропетровск, 2006. – Вып. № 67. – С. 121 – 128. 5. Физические свойства осадочного покрова территории СССР / Под ред. М. Л. Озерской и Н. В. Подобы.– М. : Недра, 1967. – 772 с. 6. Забигайло В. Е. Геологические факторы выбросоопасности пород Донбасса / В. Е. Забигайло, А. З. Широков, И. С. Белый [и др.]. – К. : Наук. думка, 1974. – 271 с. 7. Забигайло В. Е. Выбросоопасность горных пород Донбасса / В. Е. Забигайло, В. В. Лукинов, А.З. Широ- ков. – К. : Наук. думка, 1983. – 288 с. 8. Баранов В. А. Региональная прогнозная оценка нарушенности горных пород / В. А.Баранов, П. Н. Ка- лашник // Материалы междунар. конф. „Форум гірників – 2008”. – Дніпропетровськ, НГУ. – С. 24 – 28.

Схожі ресурси