- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение............................................................ 3
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ГЕОЛОГО-ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ
КЕРНА КОЛЬСКОЙ СВЕРХГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ (СГ-3)...............9
1.1. Краткая характеристика района заложения скважины..........10
1.2. Напряженное состояние и упругая анизотропия керна.........14
1.3. Дискование керна..........................................23
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.......................26
2.1.1. Упругие свойства искусственных твердых сред и горных пород............................................................3 3
2.1.2. Моделирование упруго-симметричных сред ...................41
2.2.1. Влияние флюидонасыщенности на упругие свойства пород..45
2.2.2. Влияние нагружения на упругие свойства пород...............53
Глава 3. НАПРЯЖЕНИЯ В ПОРОДАХ ОКОЛОСТВОЛЬНОГО МАССИВА СГ-3 6 5
3.1. Оценка соотношения компонент поля современных напряжений методом насыщения флюидами разуплотненных образцов.... 65
3.2. Изучение изменения упругих свойств образцов СГ-3 под “Давлением......................................................70
3.3. Упругая анизотропия керна СГ-3 из интервала 9-12 км...84
3.4. Причины возникновения в скважине участков с аномально высоким уровнем кавернообразования..............................92
3.5. Распределение напряжений в околоствольном массиве
СГ-3.....................................................102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................109
ПРИЛОЖЕНИЕ.........................................................119
- 3 -
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) коренным образом изменили человеческие представления о составе и строении верхней континентальной коры, а также о природе сейсмических разделов в ней [Сверхглубокие..., 1995]. Помимо прочего было установлено отсутствие корреляции между результатами акустического каротажа с сейсмическими данными (ГСЗ) [Караев, Смитсон, 1995]. Приведенные в книге [Кольская..., 1984] кривые зависимости напряжений б2 от глубины скважины Н, рассчитанные как по геостатическому закону, так и по упругим характеристикам пород, вызывают сомнения. Так, этими кривыми совершенно не отбиваются зоны крупных разломов, участки с аномальным кавернообразованием (вывалами) в стенках скважины и большинство тектонизированных интервалов, обладающих повышенной трещиноватостью и аномалиями теплогенерации.
В работах [Архейский...,1991? Сейсмогеологическая...,1997] с большой детальностью была изучена упругая анизотропия керна СГ-3. Из этих работ следует, что величина показателя упругой анизотропии резко возрастает в тектонически нарушенных интервалах, в особенности в зоне Лучломпольского разлома (глубина 4.43 км), на границе архейского и протерозойского комплексов (глубина 6.84 км) и в интервале глубин около 7.8-8.5 км, совпадающем с обнаруженной здесь ранее субгоризонтальной сейсмической границей. Возрастание показателя упругой анизотропии, в большинстве случаев, сопровождается усилением дискования керна, вывалами в стенках скважины и заметным улучшением буримости пород (увеличение метража проходки на долото) [Кольская...,1984], что позволяет делать выводы о на-
- 13 -
и гипербазитовых интрузий, с третьим - смена направлений сжимающих усилий и образованием поперечных складок, с четвертым - метаморфизм вмещающих пород в обстановке хрупких деформаций, с пятым - смещение рудных тел по дизъюнктивным нарушениям с глинками трения. Наиболее мощные тектонические движения отмечаются по Порьи-ташскому и Лучломпольскому разломам (рис.2).
Рис.2. Схематическая объемная модель Печенгской структуры (Северная зона) по В.И.Казанскому [Сейсмогеологическая...,1997]. 1-вулканогенные породы, 2-продуктивная толща, 3-никеленосные габб-ро-верлиты, вулканогенно-осадочные породы Южной зоны, 5- архейский комплекс, 6-разломы (Л-Лучломпольский, П-Порьиташский),7-зоны милонитов и катаклазитов, 8-наклонная сейсмическая граница.
- 14 -
Породы из зоны Лучломпольского разлома проявляют сильную упругую анизотропию. Этот разлом совпадает с наклонной сейсмической границей, считавшейся ранее контактом протерозойского и архейского комплексов [Литвиненко,1975].
1.2. Напряженное состояние и упругая анизотропия пород.
В монографии [Кольская...,1984] (часть III,Бурение), в разделе "Устойчивость околоствольного массива” приведены расчетные данные о напряжениях в породах околоствольного пространства СГ-3 (рис. За). Как уже было сказано во »'Введении", приведенные в монографии [Кольская...,1984] кривые зависимости напряжений 62 от глубины Н, рассчитанные как по геостатическому закону, так и по упругим характеристикам пород, не отвечают геологическим и геофизическим особенностям разреза: не отбивается большинство тектонизированных интервалов, обладающих повышенной трещиноватостью (интервалы 1.2-
1.3, 1.8-2.1, 4.4-4.7, 7.5-7.6, 10.5-11.5 км [Кольская..,1984 ]) и аномалиями теплогенерации (рис.36), не выделяется зона Лучлом-польского разлома и участки с аномальным кавернообразованием (Р) (рис.4а), которое является несомненным результатом действия напряжений в стенках скважины.
В то же время со средним интервальным поперечным размером скважины Р прекрасно коррелируются данные о величинах показателя упругой анизотропии керна В (см.форм.(5) [Архейский...,1991; Гор-бацевич, 1995; Сейсмогеологическая...,1997] (рис.4а).
Наиболее точная на сегодняшний день количественная характеристика упругой анизотропии керна по всему разрезу СГ-3 получена с использованием акустополяризационного метода. Общее представление
- Київ+380960830922