Стадии и этапы поисково-разведочных работ

Содержание

Введение

1.Понятие о минерале. Строение минералов.

1.1. Типы минералов.

1.2. Происхождение  минералов.

1.3.Строение минералов.

2.Стадии и этапы поисково-разведочных работ.

2.1. Этапы поисково-разведочных работ.    

2.2.Стадии поискового этапа

Заключение

Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Минералогия наука о минералах, их составе, строении, свойствах условиях образования и изменения. Термин минерал происходит от латинского слова «minera» - кусочек руды. Минерал это продукт природных процессов, имеющий определенный химический состав и характерный тип кристаллического строения. Агрегаты минералов образуют горные породы, слагающие земную кору.         Первые сведения о камнях, опыте их использования содержат древнеегипетские папирусы, индийский эпос (IХ-Х вв. до н.э.), китайские хроники (ХV-V вв. до н.э.). Ученик Аристотеля Теофраст в своем трактате «О камне» (372-287 гг. до н.э.) описал 16 минеральных видов. Римский ученый Плиний Старший (23-79 гг. до н.э.), написал 4 трактата, где изложил все имевшиеся сведения о минералах. В его время были известны уже десятки минералов.          Первые попытки классификации минералов учитывающей их физические свойства, содержатся в трудах ученых Аль-Бируни (973-ок.1050 гг.) и его современника Ибн Сины (Авиценны). В Европе сведения по минералогии и рудному делу были обобщены немецким ученым Георгиусом Агриколой в ХVI в. Большой вклад в изучение состава минералов и форм их кристаллов внесли ученые ХVШ-ХIХ вв. Якобс Берцелиус, М.В. Ломоносов, В.М. Севергин, Н.М. Кокшаров, Рене Жюст Гаюи и многие другие. С течением времени взгляды на то, что такое минерал, заметно менялись. Многое из того, что раньше изучали вместе с минералами – окаменелости, горные породы, изучают сейчас палеонтологи и петрографы. В конце ХIХ - начале ХХ вв. человеку удалось проникнуть в тайну кристаллической структуры минерала. В 1890 г. Е.С. Федоров установил все 230 возможных способов расположения атомов в кристаллах, а в 1912 г. немецкий физик Макс Теодор Лауэ предложил использовать рентгеновские лучи для исследования кристаллов. Именно тогда появились науки, связанные с минералогией: кристаллохимия, изучающая законы построения кристаллов и молекул, геохимия – поведение атомов химических элементов в земной коре. Основоположником геохимии как науки является Владимир Иванович Вернадский. Вместе с тем ученые продолжали открывать все новые и новые минералы.

 

     Все природные химические  соединения и самородные элементы  возникли в результате различных  физико-химических процессов, происходящих  в земной коре (эндогенные процессы) или на ее поверхности (экзогенные процессы).            Если минералы кристаллизуются непосредственно из магмы, генезис таких минералов называется магматическим.      Минералы, выпадающие из горячих водных (гидротермальных) растворов, называют гидротермальными.      Минералы, осаждающиеся из водоемов на поверхности или близко от поверхности, имеют осадочный генезис.      Минералы образующиеся при воздействии на вещество горных пород тепла и давления более высоких, чем те, при которых эти породы образовались, называются метаморфогенными.    Большая часть известных минералов образуется в приповерхностных условиях. Около 200 минералов являются продуктами глубинных магматических процессов, а около 1000 связано с химическими реакциями, в которых участвуют нагретые подземные воды (гидротермальные растворы). Многие минералы часто встречаются в определенных сообществах, или ассоциациях, так называемых парагенезисах (например, полевой шпат и кварц), но бывают и исключающие друг друга минералы (например, полевой шпат и каменная соль).

 

 

 

 

1.Понятие о минерале. Строение минералов.

1.1. Типы минералов.

Минералами называют физически и химически однородные кристаллические тела образовавшиеся в результате природных физико- химических процессов. Минералы образуются в земной коре входят в состав мантии и более глубоких. К минералам относят и кристаллические продукты жизнедеятельности различных организмов например сульфит редуцирующих.           Минерал – природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов, протекающих в глуби земной коры или на поверхности. Каждый минерал имеет определенное строение и обладает присущими ему физическими и химическими характеристиками.     В зависимости от агрегатного состояния, минералы подразделяются на твердые (кварц), жидкие (ртуть), газообразные (метан). Наибольшим распространением пользуются твердые минералы, среди которых, в свою очередь, преобладают кристаллическими (атомы в них расположены упорядоченно), и гораздо реже встречаются аморфные (с хаотичным расположением атомов).         В зависимости от пространственного расположения элементарных частиц, составляющих кристаллическую решетку, все многообразие форм кристаллов можно свести к нескольким группам симметрий, или сингоний. Выделяют семь сингоний: моноклинную, триклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Огромное влияние на структуру кристаллической решетки оказывают физико-химические условия минералообразования: кристаллы одного и того же минерала, возникшие в разных условиях, будут отличаться сингонией.  От внутреннего строения напрямую зависят физические свойства минералов. Так, обладающие кубической сингонией октаэдрические кристаллы алмаза – модификации углерода – характеризуются наивысшей твердостью. Другая же модификация углерода – графит – кристаллизуется в гексагональной сингонии и отличается минимальной твердостью. Кристаллическим минералам свойственна анизотропность – физические свойства в них отличаются по разным направлениям в кристалле. Наоборот, аморфным минералам характерна изотропность – сохранение физических характеристик, независимо от направления. К числу важнейших физических свойств, позволяющих производить макроскопическое определение минералов, относят следующие: твердость, блеск, цвет в куске, цвет в порошке (цвет черты), спайность, излом, прозрачность, удельный вес.  По занимаемому в составе горных пород объему минералы делятся на породообразующие и акцессорные. Породообразующими (их около 50) являются минералы, играющие первостепенную роль в составе горных пород. Состав породообразующих минералов служит одним из критериев, по которым определяют название горной породы. Акцессорные минералы встречаются в виде незначительных примесей (не более 5 % от объема породы) и их наличие не влияет на название породы. Кроме того, выделяют обширную группу рудообразующих минералов, использующихся человеком для производства металлов. 

1.2. Происхождение  минералов.

По происхождению минералы делятся на типы, которые объединяются в две группы: эндогенные – возникают в глуби земной коры благодаря процессам магматизма и метаморфизма, а также экзогенные – образующиеся в верхней части земной коры в результате выветривания и осаждения из водных растворов. Последовательность формирования минералов от эндогенных до экзогенных можно представить следующим образом.  Магматический тип минералообразования имеет место в пределах магматического очага, возникающего в глуби земной коры. По мере остывания и гравитационного разделения магмы, из нее последовательно кристаллизуются вначале тугоплавкие, а затем все более легкоплавкие минералы.          Пегматитовый тип проявляется на последних стадиях остывания магмы, при температурах 500 – 700° С, когда в расплавленном виде остаются лишь самые легкие фракции, обогащенные кислотами и щелочами и насыщенные газами. В этих условиях формируются своеобразные породы – пегматиты, сложенные крупными и гигантскими кристаллами кварца, ортоклаза, слюд. На данной стадии возникают многие драгоценные камни, рудные и радиоактивные минералы.     Пневматолитовый тип заключается в кристаллизации перенасыщенного газами вещества магмы, поднимающегося по трещинам земной коры. Из летучих соединений формируются руды висмута, вольфрама, молибдена, мышьяка и др. Когда температура понижается до 500° С, пневматолитовый тип начинает сопровождаться гидротермальными процессами, ведущими к накоплению рудообразующих минералов: галенита, сфалерита, киновари, халькопирита, пирита, золота, а также кальцита и др. Гидротермальный тип начинается при охлаждении газов и растворов до 375° С, что обуславливает образование как самородных минералов, так и хлоридных, сульфатных и других соединений: серы, галита, сильвина и др. Гипергенный тип минералообразования проявляется на земной поверхности в воздушной или водной среде, или на небольших глубинах в земной коре. Здесь неустойчивые ко внешним воздействиям минералы разрушаются.         Метаморфический тип обусловлен воздействием на горные породы высоких температур, давления, а также магматических газов и растворов. При этом возникает обширный перечень минералов, как хлорит, тальк, графит, магнетит и др.

1.3.Строение минералов.

Большинство минералов имеет определенный химический состав. Входящие в них примеси хотя и способны влиять на физические свойства минералов или даже изменять их, но в химических формулах обычно не упоминаются. При определении минералов весьма существенную роль играет форма их кристаллов. И хотя в образцах она не всегда идеально выражена, а чаще просто искажена, все же в большинстве случаев удается различить какие-либо признаки кристаллического строения - грани, штриховку или постоянные углы между гранями.    Типичные формы кристаллов объединены в семь кристаллографических систем, называемых сингониями. Различие между ними проводится по кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются. Существуют следующие кристаллографические сингонии (системы): кубическая (правильная), тетрагональная (квадратная), гексагональная (шестиугольная), тригоналъная (ромбоэдрическая, или треугольная), ромбическая (иногда называемая орторомбической), моноклинная и триклинная.       В кубической сингонии все три оси имеют одинаковую длину и ориентированы взаимно перпендикулярно. В тетрагональной сингонии все три оси расположены взаимно перпендикулярно, причем две из них имеют одинаковую длину и лежат в одной плоскости, а третья отличается от них по длине. В гексагональной сингонии имеются четыре оси; три из них расположены в одной плоскости, обладают одинаковой длиной и пересекаются под углами 120° (или 60°), четвертая же ось (другой длины) ориентирована перпендикулярно трем остальным. Тригональная сингония имеет те же оси и углы, что и гексагональная. Поэтому эти обе сингонии часто объединяют в одну - гексагональную. Различие между ними проявляется в элементах симметрии. В гексагональной сингонии поперечное сечение призматической основной формы шестиугольное, в тригональной - треугольное. При стесывании углов треугольника получается шестисторонняя гексагональная форма. В ромбической сингонии все оси взаимно перпендикулярны, но имеют разную длину. В моноклинной сингонии из трех осей разной длины две взаимно перпендикулярны, а третья расположена под острым углом к ним. В триклинной сингонии все три оси различны по длине и наклонены по отношению друг к другу.  Большинство окристаллизованных минералов не встречается в виде правильно образованных кристаллов; чаще их формы искажены и для них характерно преимущественное развитие одних граней за счет других. Однако углы между соответствующими гранями всегда остаются одинаковыми. Некоторые минеральные вещества кристаллизуются в разных сингониях. В таких случаях говорят ополиморфизме и о полиморфных модификациях. Например, карбонат кальция может образовывать в различных условиях две модификации - тригональный кальцит и ромбический арагонит.  Факторами, определяющими форму минерала, являются строение его кристаллической решетки и упаковка атомов, ионов или молекул. Если при одинаковом химическом составе сами атомы всегда идентичны, то их взаимное расположение может существенно различаться. Структура кристаллической решетки определяет не только форму кристаллов, но и их спайность. Так, например, при спиральном расположении частиц в решетке, не допускающем проведения в ней плоских поверхностей раздела, кристалл не раскалывается по спайности (то есть спайность у него отсутствует).           Все кристаллические минералы имеют решетку, и только внутреннее строение аморфных веществ лишено закономерной упорядоченности. В отдельных случаях в результате заполнения полостей, оставшихся на месте растворенных и вынесенных кристаллов, замещения или обрастания (крустификации) других образований минералы могут появляться в нетипичных для них кристаллических формах - в виде так называемых псевдоморфоз, или ложных кристаллов.     Если минералы одинакового строения различаются лишь незначительными вариациями в химическом составе, изменениями окраски или какими-нибудь другими особенностями, говорят об их разновидностях. Среди драгоценных и поделочных камней разновидности играют значительную роль.       Огранкой называют комбинацию граней, наиболее характерную для кристаллов того или иного минерала (например, ромбододекаэдр у граната), габитусом - облик кристаллов и их агрегатов (например, столбчатый, таблитчатый или игольчатый). Бесструктурные на вид минеральные массы, сложенные кристаллическими зернами, которые имеют решетку, но вследствие затрудненного роста лишены правильных внешних ограничений, называют сливными, сплошными или массивными зернистыми агрегатами.           Подчас два или несколько кристаллов одного минерала срастаются между собой таким образом, что проявляют закономерную взаимную ориентировку.          Подобные образования называют двойниками, тройниками и сложными (многократными, множественными) двойниками. Наряду с двойниками срастания, в которых составляющие кристаллы лишь соприкасаются между собой по плоскости срастания, существуют еще двойники прорастания с взаимным проникновением составляющих их кристаллов друг в друга. Двойниковые сростки распознаются по часто наблюдаемым у них входящим углам, которые у монокристаллов никогда не появляются.    Морфология минералов зависит от условий их образования. Свободно растущие минералы обладают наиболее полно развитой формой. Различия в условиях образования минералов и помехи при кристаллизации приводят иногда к самому необычному для данного минерала внешнему виду. Совокупность нескольких минералов одного и того же происхождения называется их агрегатом. Наиболее распространены разнообразные зернистые агрегаты. Они представляют собой сростки минералов, состоящие из зерен обычно имеющих правильное кристаллографическое очертание, ими сложены все кристаллические горные породы, слагающие земную кору.

 

 

2.Стадии и этапы поисково-разведочных работ.

2.1. Этапы поисково-разведочных работ.

Поисково-разведочные работы выполняются в два этапа: поисковый и разведочный.          Поисковый этап включает три стадии:

- региональные геологогеофизические работы;

- подготовка площадей  к глубокому поисковому бурению;

- поиски месторождений.

На первой стадии геологическими и геофизическими методами выявляются возможные нефтегазоносные зоны, дается оценка их запасов и устанавливаются первоочередные районы для дальнейших поисковых работ. На второй стадии производится более детальное изучение нефтегазоносных зон геологическими и геофизическими методами. Преимущество при этом отдается сейсморазведке, которая позволяет изучать строение недр на большую глубину. На третьей стадии поисков производится бурение поисковых скважин с целью открытия месторождений. Первые поисковые скважины для изучения всей толщи осадочных пород бурят, как правило, на максимальную глубину. После этого поочередно разведуют каждый из «этажей» месторождений, начиная с верхнего. В результате данных работ делается предварительная оценка запасов вновь открытых месторождений и даются рекомендации по их дальнейшей разведке.    Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа - подготовка месторождений к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, определены состав, мощность, нефтегазонасыщенность, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. По завершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даются рекомендации по вводу месторождений в разработку.  В настоящее время в рамках поискового этапа широко применяются съемки из космоса.          Еще первые авиаторы заметили, что с высоты птичьего полета мелкие детали рельефа не видны, зато крупные образования, казавшиеся на земле разрозненными, оказываются элементами чего-то единого. Одними из первых этим эффектом воспользовались археологи. Оказалось, что в пустынях развалины древних городов влияют на форму песчаных гряд над ними, а в средней полосе - над развалинами иной цвет растительности. Взяли на вооружение аэрофотосъемку и геологи. Применительно к поиску месторождений полезных ископаемых ее стали называть аэрогеологической съемкой. Новый метод поиска прекрасно зарекомендовал себя (особенно в пустынных и степных районах Средней Азии, Западного Казахстана и Предкавказья). Однако оказалось, что аэрофотоснимок, охватывающий площадь до 500...700 км2, не позволяет выявить особенно крупные геологические объекты.    Поэтому в поисковых целях стали использовать съемки из космоса. Преимуществом космо-снимков является то, что на них запечатлены участки земной поверхности, в десятки и даже сотни раз превышающие площади на аэрофотоснимке. При этом устраняется маскирующее влияние почвенного и растительного покрова, скрадываются детали рельефа, а отдельные фрагменты структур земной коры объединяются в нечто целостное. Аэрогеологические исследования предусматривают визуальные наблюдения, а также различные виды съемок - фотографическую, телевизионную, спектрометрическую, инфракрасную, радарную. При визуальных наблюденияхкосмонавты имеют возможность судить о строении шельфов, а также выбирать объекты для дальнейшего изучения из космоса. С помощью фотографической и телевизионной съемок можно увидеть очень крупные геологические элементы Земли - мегаструктуры или морфоструктуры.           В ходе спектрометрической съемки исследуют спектр естественного электромагнитного излучения природных объектов в различном диапазоне частот. Инфракрасная съемка позволяет установить региональные и глобальные тепловые аномалии Земли, а радарная съемка обеспечивает возможность изучения ее поверхности независимо от наличия облачного покрова.          Космические исследования не открывают месторождений полезных ископаемых. С их помощью находят геологические структуры, где возможно размещение месторождений нефти и газа. В последующем геологические экспедиции проводят в этих местах полевые исследования и дают окончательное заключение о наличии или отсутствии этих полезных ископаемых.          Вместе с тем, несмотря на то, что современный геолог-поисковик достаточно хорошо «вооружен», повышение эффективности поисковых работ на нефть и газ остается актуальной проблемой. Об этом говорит значительное количество «сухих» (не приведших к находке промышленных залежей углеводородов) скважин.        Так, первое в Саудовской Аравии крупное месторождение Даммам было открыто после неудачного бурения 8 поисковых скважин, заложенных на одной и той же структуре, а уникальное месторождение Хасси-Месауд (Алжир) - после 20 «сухих» скважин. Первые крупные залежи нефти в Северном море были обнаружены после бурения крупнейшими мировыми компаниями 200 скважин (либо «сухих», либо только с газопроявлениями). Крупнейшее в Северной Америке нефтяное месторождение Прадхо-Бей размерами 70 на 16 км с извлекаемыми запасами нефти порядка 2 млрд. т было обнаружено после бурения на северном склоне Аляски 46 поисковых скважин.            Есть подобные примеры и в отечественной практике. До открытия гигантского Астраханского газоконденсатного месторождения было пробурено 16 непродуктивных поисковых скважин. Еще 14 «сухих» скважин пришлось пробурить прежде, чем нашли второе в Астраханской области по запасам Еленовское газоконденсатное месторождение.    В среднем, по всему миру коэффициент успешности поисков нефтяных и газовых месторождений (т.е. доля успешных продуктивных скважин) составляет около 0,3. Таким образом, только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением. Но это только в среднем. Нередки и меньшие значения коэффициента успешности.     Геологи в этом не виноваты. Они имеют дело с природой, в которой не все связи объектов и явлений достаточно изучены. Кроме того, применяемая при поисках месторождений аппаратура еще далека от совершенства, а ее показания не всегда могут быть интерпретированы однозначно.   Геолого-разведочные работы на нефть и газ включают два этапа:

поисковый, конечной целью которого является открытие залежей нефти и газа и предварительная их оценка;

разведочный или завершающий этап, цель которого - подготовка месторождения к разработке.

2.2.Стадии поискового этапа

Поисковый этап включает три стадии:     региональные геолого-геофизичсскис работы и бурение опорных и параметрических скважин;        подготовку площадей под поисковое бурение, которые по данным общей съемки или региональных геофизических исследований оцениваются как перспективные для поисков залежей нефти и газа;    поиски нефтяных и газовых залежей.      Первая стадия. На первой стадии поисков изучаются общие черты глубинного геологического строения чехла осадочных пород и кристаллического (складчатого) фундамента, оцениваются перспективы нефтегазоносности выделением возможных зон нефтегазонакопления.  На этой стадии проводится общая геологическая съемка крупных территорий (регионов) в масштабе 1:200000-1:100000, применяется опорное и параметрическое бурение до поверхности кристаллического или складчатого фундамента. Из геофизических исследований следует отмстить магнитную и гравитационную съемку.      Основу магнитной съемки составляет изучение магнитных свойств горных пород и распределение магнитных сил на поверхности Земли. Магнитная съемка при региональных исследованиях позволяет:  изучить региональную тектонику, особенно в районах, закрытых молодыми осадочными породами, сильно заболоченных или занятых акваториями морей и озер;        определить мощность осадочных пород платформенного чехла и глубину залегания складчатого фундамента;     выявить и проследить региональные глубинные разломы.  Основной предпосылкой применения гравитационной съемки является существование различий в плотностях горных пород. При региональных исследованиях гравитационная съемка применяется в целях:  изучения регионального положения строения недр;  геотектонического районирования складчатого фундамента и изучения его крупных структурных элементов;       выявления и прослеживания региональных разрывных нарушений. В зависимости от поставленных задач и условий работы гравитационная съемка может быть площадной, маршрутной или профильной.           Вторая стадия. Основная задача работ второй стадии - выявление благоприятных структур (площадей) для скопления нефти и газа и их подготовка к глубокому бурению. На этой стадии проводится детальное геологическое картирование с применением горных работ, предназначенных для создания искусственных обнажений на участках, покрытых наносами. При незначительней мощности проходят простейшие выработки - канавы, шурфы. При широком развитии наносов для составления геологической карты бурят скважины (картировочное бурение). Скважины задают по линиям, проходящим вкрест простирания пород. Расстояния между профилями зависят от сложности геологического строения и колеблются от 200-600 м до 1-2 км. Глубины скважин, как правило, не превышают 200-300 м. Для составления структурных карт закладывают структурные скважины глубиной до 1000 м и более.       Геофизические исследования представлены сейсмическими методами. В отдельных районах используют крупномасштабную гравиметрию.  Кроме того, проводят геохимические и гидрологические исследования, позволяющие более обоснованно выделять площади, перспективные для поискового бурения - третьей стадии поисковых работ.    Третья стадия. Задача стадии поисков нефтяных и газовых залежей - открытие залежей нефти и газа и предварительная их оценка. Основными видами работ являются поисковое глубокое бурение и предварительная разведка для получения предварительных данных о коллекторах, качестве и запасах нефти. По результатам поискового глубокого бурения выполняется подсчет запасов по категориям С2 и С1.       При выборе точки заложения поисковой скважины руководствуются основным положением нефтяной геологии, согласно которому газ, нефть и вода при совместном залегании в одном продуктивном пласте размещаются соответственно их плотностям. Поэтому первую скважину всегда закладывают в центре свода предполагаемой структуры или в наиболее приподнятой части ожидаемой залежи. Поисковые скважины проектируют с расчетом вскрытия всей газонефтеносной свиты, а в условиях нефтеносных площадей на платформах - с расчетом прохождения всей толщи осадочных пород до вскрытия кристаллического фундамента.     В случае получения мощных газонефтепроявлений бурение поисковой скважины иногда целесообразно приостановить, не достигнув проектной глубины. При этом опробование заведомо промышленных пластов ускоряет открытие нового месторождения. Однако прекратив бурение поисковой скважины до достижения проектной глубины, необходимо начать бурение следующей поисковой скважины для выявления новых залежей в отложениях, не вскрытых скважиной, остановленной для опробования. При опробовании поисковой скважины, вскрывшей несколько перспективных объектов, испытывают не все объекты подряд, а выбирают по данным бокового каротажного зондирования наиболее перспективные, которые и опробуют в первую очередь.       Во время опробования нефтяных и особенно газовых залежей необходимо точно установить начальное пластовое давление, так как запасы газа определяют методом пластового давления, а параметры пластовой нефти зависят от изменения пластового давления в процессе эксплуатации месторождения.           При отборе глубинных проб нефть должна быть отобрана с сохранением в ней растворенного газа и при давлении, близком к пластовому.           В процессе бурения поисковых скважин должно быть взято как можно больше керна из продуктивных горизонтов для изучения их коллекторских свойств в лаборатории.         Получение из поисковых скважин газа и нефти в промышленных количествах еще не позволяет в полной мере сделать предварительную оценку месторождения. Для этого после установления промышленной нефти в новой залежи приступают к бурению разведочных скважин (детальной разведки нефтяных и газовых месторождений).