Угли легко разбуриваются и на диаграммах продолжительности проходки отмечаются резкими минимумами τПР, позволяющими во многих случаях почти однозначно выделить угли в раз резе скважины.

Марка угля по геофизическим данным может быть установлена на основании сопоставления значений плотности, электрического удельного сопротивления, интервального времени, потенциала собственной поляризации углей и вмещающих пород с аналогичными параметрами для угольных месторождений с известным марочным составом. Существенную роль в решении этой задачи имеют значения ρП,∆τП,δП для вмещающих терригенных пород, характеризующих степень их метаморфизма, предопределяющую марочный состав углей 148].

§ 109. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА УГЛЕЙ

При изучении качества углей геофизическими методами исследования скважин стоят задачи количественного определения зольности А , влажности W, сернистости S и выхода летучих VГ. Некоторые из этих задач решены [48, 49], другие находятся в стадии разработки, показывающей принципиальную возможность использования геофизических методов исследования скважин для бескернового изучения перечисленных характеристик.

ЗОЛЬНОСТЬ

Для оценки содержания в ископаемом угле минеральных компонентов, остающихся после сожжения угля, — его зольности Ас в зависимости от физических свойств угля и зольных включений используют методы сопротивлений, потенциалов вызванной поляризации, рассеянного гамма-излучения и гамма-излучения радиационного захвата [1, 49].

Метод сопротивлений. Определение зольности Ас ископаемых углей по данным метода сопротивлений основано на зависимости между электрическими удельными сопротивлениями ρУ,П — угольного пласта, ρУ — чистого угля, ρЗ — зольных включений и объемным содержанием АОБ последних. Характер этой зависимости определяется соотношением между удельными сопротивлениями углей ρУ и минералов ρ3, входящих в состав золы. С увеличением зольности повышается удельное сопротивление антрацитов и полуантрацитов и понижается величина ρУП каменных углей высокого сопротивления. Чем больше по удельному сопротивлению различаются чистый уголь и зольные включения, тем точнее может быть решена задача. Практически зольность ископаемых углей определяют одним из следующих способов.

1. По кривым зависимости

ρУ,П/ρЗ = f (Аоб)

где Аоб — объемное содержание минеральных примесей, равное объемной зольности при условии отсутствия минеральных ассоциаций (карбонаты, сульфиды), разлагающихся при сгорании.

На рис. 192 приведена палетка кривых, шифром которых является отношение ρу/ρ3. Палетка составлена для случая, когда породные включения образуют в углях тонкие пропластки и скважина встречает пласт под углом встречи, близким к 90°.

263

Рис. 192. Палетка кривых зависимости ρУB ,ХB/ρПB B = f (АобB )B при ρуB /B ρпB B = const (шифр кривых)

2. По корреляционным связям

где ρКB ,У,Х,B ρКB ,ОП,B ρУB ,Х,B ρУB ,ОП-B кажущиеся сопротивления, измеренные градиент-зондом размера, значительно превышающего мощность пласта (способ Гречухина), и удельные сопротивления исследуемого угольного пласта и опорного с известной зольностью. Одна из таких зависимостей и результаты количественной интерпретации кривой показаны на рис. 193.

Рис. 193. Зависимость ρКB ,У,Х/B ρКB ,ОП=B f(АСP )P и пример определения зольности каменных углей (б)

способом Гречухина [1 ].

1 — аргиллит; 2 — аргиллит углистый; 3 — уголь; 4 — углисто-глинистый аргиллит

Иногда для определения зольности более удобно использовать связи между зольностью и электропроводностью породы. Эти связи для некоторых марок углей близки к линейным, что повышает точность решения задачи.

3. По треугольной палетке или соответствующей ей масштаб ной шкале (рис. 194). Треугольная номограмма накладывается на диаграмму ρКB такB же, как это делается в

методе определения ρКB B симметричным зондом [2, 31. Разница заключается в том, что отрезок ас соответствует величине ρКB B в пласте угля, зольность которого известна. Зольность любого прослоя находят по шифру наклонной прямой, проходящей через точку b. Приведенная на рис. 194 треугольная палетка и соответствующая ей масштабная шкала составлены для конкретного месторождения. Способ использования шкалы при интерпретации диаграммы ρКB B (ρЭФB )B аналогичен способам использования других шкал, о которых говорилось выше (см., например, рис. 159).

264

Рис. 194. Палетка и шкала для определения зольности углей по диаграммам кажущегося сопротивления, зарегистрированного градиент-зондом большого размера (L > h)

Метод потенциалов вызванной поляризации. При повышении зольности ископаемых углей уменьшается вызванная электрохимическая активность (рис. 195, а). Возможность определения зольности методом потенциалов вызванной поляризации изучена недостаточно. Четкие зависимости были получены для относительно низкоомных бурых углей.

Рис. 195. Количественные связи между физическими свойствами пород и физическими параметрами и зольностью ископаемых углей.

Метод рассеянного гамма-излучения. Зависимость интенсивности рассеянного гаммаизлучения от зольности углей близка к функциональной, так как плотность углей пропорциональна их зольности. Повышение зольности четко отмечается понижением интенсивности рассеянного гамма-излучения /YVB .B Зольность определяется по зависимости

где Iγγ — интенсивности в чистой породе с минеральной плотностью, равной плотности зольных включений, и в беззольном угле. Одна из таких зависимостей приведена на рис. 195, б. В угольных пластах мощностью h < 2Lγγ при расчете ∆Jγγ,n величину Iγγ,x предварительно умножают на коэффициент KhB учетаB мощности (рис. 195, в). Значения Iγγ,n и Iγγ,γ могут быть заменены интенсивностями Iγγ и Iγγ,n двух опорных пластах с известными зольностями А1B B и А2B .B

Точность определения АсP P повышается при использовании зависимости разностного относительного параметра ∆Jγγ,ФB B от А°. Одна из таких зависимостей приведена на рис. 195.

При определении зольности по ∆Jγγ следует обращать особое внимание на состояние стенок скважины, так как при наличии каверн и глинистой корки могут значительно исказиться измеряемые величины Iγγ.

Метод естественного гамма-излучения. Зольность определяют по экспериментально установленным зависимостям ∆Jγγ = f(АсP P) в тех случаях, когда сторонние включения в угольные пласты представлены минералами (алюмосиликатами) повышенной гаммаактивности.

Нейтронные методы. По данным нейтронных методов исследования скважин зольность углей может быть определена по нейтронной поглощающей активности, возрастающей с увеличением зольности углей, и по интенсивности гамма-излучения радиационного захвата в области энергий 3 МэВ, характерных для алюминия, кремния, кальция и кислорода. При определении зольности по последнему параметру рекомендуется вместо разностного относительного параметра ∆Jγγ использовать дважды разностный относительный параметр

265