Актуальность. Многочисленные исследования различных авторов по результатам преобразования открытых систем показали, что интенсивности и содержания преобразованных элементов имеют полимодальную форму статистического распределения, в случае внешнего воздействия на систему. По всей видимости, суть явления статистической полимодальности преобразования систем – универсальная. Поэтому универсальную теорию образования полимодального распределения можно использовать для анализа выборок содержаний вторичных минералов в проницаемых песчаных коллекторах, являющихся открытыми системами. Очевидно, что каждая мода полимодального статистического распределения преобразованных элементов будет представлять собой результат проявления некого аттрактора.

Целью настоящей работы является представление универсальной кинематической теории формирования полимодального статистического распределения количества преобразованных элементов открытой системы, где в качестве сформированных элементов рассматриваются вторичные глинистые минералы – каолиниты, обусловленные процессом наложенного эпигенеза в песчаном коллекторе.

Объектами исследования являются выборки величин интенсивности вторичной каолинитизации в песчаных интервалах нефтегазовых месторождений полуострова Ямал и содержаний вторичных каолинитов (определенных по керну) в верхнеюрских песчаных пластах Столбового нефтегазового месторождения. Процесс вторичной каолинитизации обусловлен влиянием глубинных флюидов.

Метод исследований был определен на основании полученного уравнения унифицированных мод полимодального распределения количества трансформирующих элементов (в процессе преобразования систем). Количество (интенсивность) преобразованных элементов пропорционально отношению времени преобразования системы к времени течения внешнего воздействия на элементы данной системы. Теоретически вычислены семь основных констант (аттракторов), связанных с «золотой» пропорцией, приведенных их в соответствие с универсальными принципами состояний процессов преобразования систем.

Результаты исследований. Сопоставив константы, полученные теоретическим путем, с вычисленными унифицированными величинами мод эмпирических данных, были определены состояния процессов преобразования системы соотносительно каждой моды. На основании анализа вычисляемых мод, в полимодальном распределении интенсивностей вторичной каолинитизации и содержаний каолинитов, а также сопоставляя величины мод (с соответствующим принципом преобразования) с эмпирическими данными процессов преобразования, были получены подтверждения валидности универсальной кинематической теории.

Выводы. Таким образом, используя универсальные принципы преобразования, на основании определяемых содержаний вторичных каолинитов в исследуемых интервалах проницаемых пластов, можно выделять зоны с интересующими химическими и гидродинамическими свойствами и характеристиками.

Ключевые слова. Полимодальные статистические распределения, вторичные геохимические процессы, процессы наложенного эпигенеза, вторичная каолинитизация, аттрактор, геохимия, открытые системы, «золотая» пропорция.

Песчаный коллектор в литосфере Земли представляет собой открытую динамическую систему, элементы которой преобразуются вследствие внешнего воздействия поступающих глубинных флюидов. Под элементами рассматриваемой системы понимаются минералы, поры, трещины, флюиды и т.д. Преобразования аллотигенных минералов могут быть обусловлены процессами наложенного эпигенеза, приводящие к формированию таких вторичных минералов как каолиниты, пириты и т.д. Причем, статистические распределения интенсивностей данных процессов всегда полимодальные [1]. Модальность распределения интенсивностей процессов преобразования породы коллектора зависит от динамического режима (скорости) и от характера насыщения поступающего флюида, т.е. времени преобразования элементов системы [2].

Свойство полимодальности интенсивностей количества преобразования проявляется во многих открытых системах. Например, авторы статьи [3] исследовали распределения биомассы и размеры биообъектов из экосистем разного масштаба: фитопланктона в озере, метазоев в ручье, членистоногих в лесах. Полимодальное распределение размера биоты нескольких видов конкурирующих за одну и ту же нишу, обусловлено компромиссом между воспроизводством и использованием ресурсов являющего причиной внутреннего резонанса, который может породить несколько мод. Когда конкуренция становится стохастической, поскольку сила отбора уменьшается ниже определенного порога, стационарное распределение становится полимодальным. Сочетание местной конкуренции с глобальной миграцией занимает центральное место во многих экологических процессах. Стохастичность в конкуренции внешней биоты с внутренней, в локальной экосистеме в определенных условиях (резонанса) приводит к образованию полимодального распределения размеров и масс биообъектов. В статье [4] приведены примеры полимодального распределения размеров улитки Heleobia, причиной данной формы статистического распределения является негативное влияние внешних паразитов на их репродукцию.

В работе [5], вероятностные графики распределения зерен осадочной породы в системе река-озеро по размерам показали, что большинство выборок являются полимодальными, с тремя модами. Полимодальное распределение размеров зерен в черноземах Северо-Восточного Китая в большей степени обусловлено ветровой эрозией почв и в меньшей степени: процессами замерзания-испарения и антропогенным влиянием [6]. В статье [7], проведенные экспериментальные исследования динамических характеристик оборудования грануляции микрокристаллической целлюлозы и моногидрата α-лактозы показали, что степень грануляции и размеры гранул сильно зависят от отношения скорости подачи порошка (сырья) к скорости крутящего момента шнека. Увеличение мод в распределении размеров гранул происходит при уменьшении скорости подачи порошка.

Полимодальное распределение размеров частиц обусловлено созреванием многокомпонентных дисперсных систем с испарениями (фазовыми превращениями) внутри частиц [8]. Если внешнее давление сопоставимо (или несколько выше) с внутренним давлением насыщенного пара, то для малорастворимых нелетучих веществ образуются сложные статистические распределения.

Форма статистического распределения размеров частиц измельченной инструментальной стали становится более полимодальной с увеличением времени измельчения и добавления в порошок карбид ванадия [9]. Увеличение разнообразия размеров частиц обусловлено увеличением количества частиц с меньшим диаметром. В работе [10], исследование гранулометрического состава песка (на острове Фишер) показало его бимодальное распределение размеров, а именно крупного и среднего диаметра песчинок. Размер песка определяется фациальными условиями осадконакопления.

В статьях [11, 12] приводятся доказательства того, что мембранный холестерин модулирует полимодальную трансдукцию агонистов, отек и температурные стимулы в радиальной глии сетчатки глаза. Подтверждается, что внешние манипуляции с липидным микроокружением являются причиной модуляции восприятия химических, осмотических и температурных стимулов, приводящих к полимодальности.

В перечисленных работах в динамическом режиме исследуются открытые системы совершенно различной природы (физико-механические, биологические, физиологические, фациально-геологические и геохимические). Динамику всех систем можно охарактеризовать одним параметром – интенсивностью процесса преобразования среды. При этом, регистрируемые количественные характеристики преобразованных элементов линейно связаны с параметром интенсивности исследуемого процесса. А формирование каждой моды, в полимодальном статистическом распределении интенсивности преобразования, может характеризоваться универсальным режимом воздействия.

Поэтому, целью настоящей работы является представление универсальной кинематической теории формирования полимодального статистического распределения количества преобразованных элементов открытой системы, с её эмпирическим приложением при статистическом анализе вторичных минералов, обусловленных процессом наложенного эпигенеза в геологической системе. В рамках данной универсальной теории, в качестве объектов исследований анализируются статистические распределения содержания каолинитов в образцах песчаных и алевролитистых пород юрского возраста Столбового нефтегазоносного месторождения, а также интенсивность процесса вторичной каолинитизации в песчаных коллекторах нефтегазовых месторождений полуострова Ямал.

формате PDF (685Кб)