книги из ГПНТБ / Дмитриев, А. М. Прогноз природной газоносности усовершенствованными методами для проектирования угольных шахт [сотрудникам НИИ, проектно-конструкторских и проектных институтов]

керноприемников и тем пература, при

которой

они находились

до дегазации , а также в какой газовой зоне отобрана проба.

При этом давление в керноприемнике

следует

считать избы­

точным при его значении больше 1 ати; свободное газо вы де-

ление при этом должно быть более 500-1000 мл.

Часто

не

наблю дается свободного газовы деления при

более

низких

давлениях. Это объясняется, с одной стороны, малой

точ­

ностью применяющихся технических манометров,

а

с дру­

гой

- температурным перепадом во время

отбора

пробы

и

при

выпуске свободного га за .

Вода в керноприемнике может оказаться

после

д е газа ­

ции

не только и з -за неплотностей в его соединениях,

но

и

вм есте

с керяоприемником погруж ается в водяную

ванну,

а

также и з -з а неплотного соединения

резиновых шлангов

со

штуцером (концы резиновых шлангов часто

выходят

из

строя,

так

как

при высокой тем пературе и

наличии

см азоч­

ных м асел

они

разбухаю т и теряю т

эластичность).

Таким

образом , выбраковывать

пробы по фактору н егер -

метичности керноприемников следует только тогда,

когда

в

пробах,

отобранных заведомо в метановой

зоне, имею тся оба

эти признака негерметичности.

От

тщ ательности лабораторной обработки проб

также

во

многом

зависит

достоверность определения

' газоносности

новки и на правильность проведения анализов

извлеченных

газов.

Во многих пробах, отобранных заведомо

в зоне метано­

вых газо в , содержание

м етана

составляет

менее

70%, а во

многих

случаях — даже

менее

10-20%. При

наличии кислоро­

да это

можно объяснить разбавлением га за

подсасываемым

кислорода и соответствующий ему

объем

азота, то

процент

м етана соответственно возрастет.

Однако

во многих

пробах

содержание кислорода незначительно. Это

можно

объяснить

некачественным лабораторным анализом

га за . Сюда

же

от­

носятся и те результаты анализа

га за ,

в

которых

нет

со­

ответствия содержания кислорода и азота. Ничем

нельзя

объяснить наличие кислорода без

соответствую щ его

ему

процентного по воздуху соотношения азота, кроме

как

з а -

вышением процента метана 1процент азота не

определяется

аналитически, а устанавливается как разность

между

всем

объемом газовой смеси, принятым за 100%, и суммой

про­

центного содержания всех раздельно установленных

анали­

зом

газовы х

компонентов).

Таким образом , для существующей конструкции кернога—

зонаборника КА—61 основными факторами, по которым

сле­

дует

проводить выбраковку

проб, являю тся непредставитель­

ный

вес, негерметичность

керноприемника

и содержание .ме­

тана

менее 70% в газе , извлеченном

из

керноприемника

с

пробой, отобранной в зоне метановых газов.

Для установления достоверности проб достаточно

нали­

чия

этих трех основных факторов, что значительно

упроща­

ет методику определения их представительности.

Много неточностей допускается при расчете

газоноснос­

ти проб. Е одних случаях расчет газоносности

осущ ествля­

ется

по объему газа , приведенному к нормальным условиям,

и в

других

-

по объему извлеченного г а за

при

комнатной

тем пературе.

Все сказанное о выбраковке проб, отобранных

кернога-

зонаборником КА -61, относится и к пробам,

получаемым

другими керногазонаборниками того

же

типа -

КГН -3-58

и

К Г -55/120 -К -62 .

]У1етоды косвенного определения природной

газоносности

угольных пластов. К ним относятся

методы

определения по­

тенциальной

метаноносности, природной

газоносности по дан­

ным

газовы х

съемок в

горных вы работках

шахт,

расчета

природной

газоносности

по

данным

газообильности

горных

выработок и расчетный метод.

М етод определения

потенциальной

метаноносности

сво­

дится к установлению газоносности угля по его

общей

м е­

таноносности, полученной лабораторным путем,

по газовом у

давлению и температуре в угольном

пласте,

. замеренным

в

скважине.

Способы

изучения газоем кости

угля

разработаны

достаточно

полно,

зам ер температуры пород

не

представля­

ет трудностей. Однако вопрос определения газового

давле­

ния до сих пор остается не решенным.

Преобладающее

количество замеров

газового

давления

в

угольных пластах проведено в скважинах, пробуренных

из

горных выработок шахт, причем в Донбассе в основном

из

забоев кверш лагов

перед вскрытием

угольных пластов,

в

Печорском угольном бассейне - из подготовительных

вы ра­

боток одного пласта через междупластье

до

другого

плас­

та, в Карагандинском

бассейне

- из подготовительных

вы­

работок по угольному

пласту в

недогазированной

зоне.

За­

мер газового давления

из горных выработок

осущ ествлялся

следующим образом . В

пробуренную скважину (как правило,

небольшой длины) вводили металлическую трубу

с перфори­

рованным концом. На другой конец трубы

навинчивали

ма­

нометр. Всю скважину,

за исключением газовой

камеры

у

При зам ерах

газового давления прямым способом основ­

ные трудности

были вызваны отсутствием надежных средств

герметизации

скважин. При зам ерах давления в

скважинах,

пробуренных

на

угольный пласт через вмещающие

породы,

ботки, образуется зона частичной разгрузки массива

от

горного давления, а газопроницаемость массива,

прилегаю­

щего к скважине, значительно увеличивается.

Поэтому

гер­

метизация пластовых скважин с заполнением

затрубного

пространства

газонепроницаемыми материалами

может

ока­

заться неэффективной, так как утечки

г а за из

замерной

ка­

меры м огут

происходить именно

через

эту, частично разгру­

женную зону.

В результате даже

при зам ерах

газового дав­

давления.

В последние годы

ИГД

им. А.А.

Скочинского разработа­

ны новые

конструкции

устройств для герметизации скважин

и шпуров.

В одной из

них

( ПГД-2)

для предотвращения раз­

по окружности в

м есте закрепления резиновой трубки в м е­

таллическом патроне

М

. В другой конструкции

применя­

ется резиновый

элемент,

армированный

капроновым кордом.

Внутри

приборов

проходит

трубка, соединяющая

замерную

камеру с манометром . По

другой трубке под давлением по­

д ается

жидкость

или

га з,

расширяющие

резиновый

элемент

до его

контакта

со стенками скважины.

работоспособность этих приборов,

простоту

технологии

з а ­

меров и значительное

сокращение

времени

и

расходов

на

проведение замеров.

В настоящ ее время

достигнуты

значительные

успехи

и

при зам ере газового давления в

геологоразведочных сква­

бора использован испытатель пластов малого

диаметра

КИИ—65. В результате введения в компоновку

этого снаря­

да пробоотборной камеры и газового счетчика

удалось по­

лучить прямую информацию о пластовом давлении флюида и

товых

вод. Последняя определяется путем

отбора проб

га за

и воды

с сохранением пластовых условий [ ъ ] .

По

вопросу изучения закономерностей

распределения

г а ­

оретические решения. Наибольшее распространение

в

насто­

ящее время для ориентировочных расчетов газового

давле­

ния

получила

простая

зависимость

Р

- 0,1

(Н -Н 0) + 1 ата,

где

Н - глубина от поверхности, м;

Н0 - средняя глубина зоны метановых газов на иссле­

дуемом участке, м.

Применение этой формулы оправдано тем , что

га зо е м -

кость углей резко возрастает в пределах от 0 до 50

ата, а

получения максимальных величин газоносности

на глубинах,

где угольные пласты предельно насыщены метаном.

Определение сорбционной газоем кости углей

при высоких

давлениях в-настоящ ее время

осущ ествляется

следующими

методами:

объемным

с применением

жидкого

м етана

(ИГД им.

А.А. Скочинского) ;

объемным,

с применением

сж атого

м етана ( МакНИИ);

весовым (ИГД им. А.А. Скочинского).

Установлено, что определение сорбционной

газоем кости

гу, так как газоем кость сухих углей

значительно выше

(рис. 2).

работе с

углями, влажность которых превышает 3-5%,

оп­

ределение

сорбционной

газоем кости

должно проводиться

пу­

тем последовательных

впусков га за

для получения равновес­

дача

г а за в

образец

угля сразу

до

конечного

давления и

последующие

сбросы

замеренных

количеств га за м огут

при­

вести

к изменению первоначальной

влажности угля в

про­

цессе

десорбции г а за

и искажению

результатов

эксперимен­

та.

Рис.

2. Сорбционная м етаноем кость

сухого

1 -

и природного

угля:

2 -

м ета­

м етаноем кость

сухого

угля;

ноемкость угля,

сохранившего

природную

влажность

вестно, что в состав угольных газов

ниже зоны

газового

выветривания кроме м етана входят и

его высшие

гомологи,

ных глубинах разработки высшие углеводороды

представле­

ны в основном этаном . Этаноемкость каменных

углей

и ан­

трацитов значительно выше их метаноемкости,

поэтому не­

обходимо изучать сорбционные свойства углей

и антрацитов

но отношению к смесям м етана и этана, близким

к их

при­

родному содержанию в угольных пластах.

Всем этим условиям наиболее соответствует

сорбцион­

ная установка, разработанная ИГД им.

А.А.

Скочинского

(рис. 3) . Она состоит из двух частей:

металлической

1-35,

рассчитанной на высокие давления, и стеклянной

38-52, ко­

торая служит для измерения количеств

газа при

давлениях

не более 1 ати.

ля

без

предварительной

дегазации

донасыщаются

метаном

до

заданного давления. Для этого

в металлические

емкости

31-35

набирается г а з из

транспортного баллона.

Давление

21-25. Затем с помощью кранов 11,

13,

15, 17 и

19 в

ампу­

лы с образцами природного угля (1

-5)

подается

га з,

объ­

соответствую щ его

баллона. После

установления равновесно­

го давления г а за

в угле, которое

регистрируется образцо­

пуски

га за из

ампулы с углем в предварительно

вакууми-

рованную часть

установки

при работе

по десорбции

или

впуски

га за в

ампулы из

калиброванных баллонов

31-35

при

работе

по сорбции. При выпусках газа

происходит

поглоще­

После снятия изотермы сорбции включается

водяная

ба­

ня 53 и образцы угля подвергаю тся

дегазации

при

t

=

= 60-100° с поглощением влаги и замером

количества

вы­

деливш егося га за (малометаморфизованные

угли

нагреваю т­

ся до 60°, а остальные угли и антрациты -

до

100°). Д ега­

зация считается законченной, когда газовыделение

за

сут­

ки составляет в среднем 0,01- 0,02 мл

на

1 г угля.

Сорбция сухого угля определяется

аналогично.

Свобод­

ное пространство сорбционной ампулы

после

снятия

сорбци­

онной кривой для сухого угля может

зам еряться объемным

методом с помощью гелия. Для этого

проводится

дополни­

тельная

откачка углей до остаточного

давления 10“2- 10“ ^ мм

р т.ст .,

после чего из транспортного баллона

через

измери­

тельную часть установки в ампулу с углем

впускается

ге ­

лий. Давление гелия изм еряется

манометром.

Для

получения общей газоем кости

природного

угля

с

большой влажностью и после снятия изотермы для

этого

угля в

сорбционные ампулы загруж ается несорбирующий

ма­

териал, объем которого точно соответствует

кажущемуся

объему

пробы угля. По разности

объемов

га за ,

впущенных

в ампулу с углем и с несорбирующим

материалом ,

опреде­

ляется

общая газоем кость природного

угля.

М етод определения природной

газоносности угольных пла­

стов по

данным газовы х съемок

в горных

выработках шахт