Результаты исследования газоносности продуктивной толщи солей Половодовского участка Верхнекамского месторождения калийных солей

УДК 622.831.322

Е.А. Нестеров, О.В. Иванов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ ПРОДУКТИВНОЙ ТОЛЩИ СОЛЕЙ ПОЛОВОДОВСКОГО УЧАСТКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

Проведены и представлены результаты исследований газоносности соляных пород по свободным и связанным газам на Половодовском участке Верхнекамского месторождения калийных солей.

Ключевые слова: газоносность, соляные породы, связанные газы, свободные газы, буровой раствор, усадка, хроматограф.

E^. Nesterov, O.V. Ivanov

Perm national research polytechnic university, Perm, Russia

RESULTS GAS PRODUCTIVE LAND POLOVODOVSKY SEQUENCE OF SALTS

Conducted and the results of studies on gas-bearing rock salt free and bound gas station on the Polovodovsky block in the Verkhnekamskoe potash-magnesium salts deposit.

Keywords: gas content, salt rocks, associated gas, free gas, drilling mud, shrinkage, gas chromatograph.

Многолетняя практика ведения горных работ на сильвинито-вых пластах Верхнекамского месторождения калийных солей показала, что разрабатываемые пласты являются опасными по газу и газодинамическим явлениям. В связи с планируемым вовлечением в отработку калийных пластов на территории лицензионного Полово-довского участка Верхнекамского месторождения калийных солей возникает необходимость оценить газоносность и компонентный состав газов.

Известно, что при проходке подготовительных выработок и ведении очистных горных работ на сильвинитовых пластах происходят га-

зовыделения и газодинамические явления из разрабатываемых пластов и вмещающих пород, которые существенно снижают безопасность ведения горных работ и представляют серьезную угрозу жизни шахтеров. В настоящее время газоносность и компонентный состав свободных и связанных газов на лицензионном Половодовском участке вообще не изучены. В связи с этим для выполнения требований нормативных документов и обеспечения безопасности ведения горных работ в условиях лицензионного Половодовского участка Верхнекамского месторождения калийных солей проводились экспериментальные исследования газоносности и компонентного состава свободных и связанных газов в породах продуктивной толщи.

Газоносность породы определяется объемом газа, приходящимся на единицу массы или объема породы (кг, т, м3), и его составом. По характеру связи с породой газы подразделяются на свободные и связанные [1, 2].

Исследования по определению газоносности пород продуктивной толщи на Половодовском участке Верхнекамского месторождения калийных солей проводились при бурении геологоразведочных скважин № 12, 15, 19, 20, 21, 22, 25 и 26.

Для выполнения экспериментальных исследований по оценке газоносности соляных пород по связанным газам на образцах керна использовался прибор для измерения усадки соляной породы и газовы-деления из нее при растворении [3].

Для анализа компонентного состава свободных газов в породах при бурении скважин на глубине залегания исследуемых продуктивных пластов при помощи пробоотборников отбирались пробы газов, выделившихся из бурового раствора. Анализ компонентного состава свободных и связанных газов выполнялся на газовых хроматографах 450-GC «Varian, Inc.»

Исследование газоносности пород продуктивной толщи по свободным газам при бурении геологоразведочных скважин по технологическим причинам дает лишь ее качественную оценку - компонентный состав свободных газов.

Результаты анализа компонентного состава свободных газов в породах продуктивной толщи, отобранных в процессе бурения скважин 21 и 22, представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, в целом вниз по разрезу до пласта Е заметно увеличение содержания горючих газов. Так, наибольшее содержание метана и водорода зафиксированы в породах пласта Е, которые составляют 28,95 % и 3,84 %, соответственно. Затем наблюдается некоторое снижение значений до пласта В (15,14 % и 2,06 %, соответственно), резкий скачок содержания метана (до 22,51 %) в породах пласта Б при практические неизменном содержании водорода 1,98 % и продолжающееся снижение содержания горючих газов до подстилающей каменной соли.

Таблица 1

Компонентный состав свободных газов

Пласт N2 Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 /-С4Н10 Й-С4Н10 /-С5Н!2 П-С5Н12

ПКС 87,82 0,00 7,77 2,662 0,962 0,075 0,300 0,391 0,021

З 87,78 2,52 8,05 1,238 0,251 0,062 0,061 0,039 0,000

Ж 76,05 2,19 18,05 2,754 0,573 0,143 0,143 0,093 0,000

Е 60,95 3,84 28,95 4,634 0,955 0,234 0,252 0,161 0,023

Г 74,16 2,48 19,26 3,013 0,639 0,161 0,166 0,108 0,012

В-Г 89,54 0,00 4,74 2,787 1,194 0,454 0,590 0,583 0,108

В 79,51 2,06 15,14 2,429 0,504 0,123 0,139 0,088 0,012

Б 70,54 1,98 22,51 3,623 0,760 0,195 0,221 0,158 0,023

А 79,39 1,01 15,84 2,641 0,615 0,164 0,193 0,144 0,000

КрІ 86,98 0,19 9,73 1,885 0,519 0,157 0,247 0,238 0,053

КрІІ 79,41 0,84 15,84 2,782 0,616 0,160 0,192 0,138 0,020

КрІІІ 87,83 0,27 9,30 1,703 0,429 0,127 0,163 0,152 0,026

ПдКС 98,72 0,18 0,84 0,164 0,047 0,015 0,020 0,019 0,003

Однако среди пластов красных сильвинитов значительно высоким содержанием, почти в два раза, отличается пласт КрІІ (метан -15,84 %, водород - 0,84 %).

Результаты исследования газоносности в образцах керна и анализа компонентного состава выделившихся связанных газов из образцов пород в скважинах представлены на рис. 1 и табл. 2.

Рис. 1. Диаграмма распределения газоносности пород продуктивной толщи Половодовского участка по связанным газам

Таблица 2

Компонентный состав связанных газов, % об.

Пласт N2 Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 /-С4Н10 Й-С4Н10 /-С5Н!2 П-С5Н12 С'І О С

ПКС 88,56 0,19 3,42 0,76 0,67 2,81 1,29 1,28 0,65 0,37

К 87,09 0,32 1,29 1,62 1,25 1,70 1,21 4,52 0,41 0,60

И 86,97 0,20 5,47 1,15 0,96 2,93 0,83 0,68 0,22 0,59

З 88,42 0,37 3,91 1,62 1,13 1,10 0,90 1,76 0,38 0,41

Ж 85,67 0,55 8,43 0,65 0,14 1,39 1,52 1,00 0,25 0,41

Е 83,89 0,31 14,05 0,54 0,16 0,28 0,09 0,05 0,04 0,59

Д 84,26 0,11 11,15 0,85 0,82 0,60 0,45 0,40 0,34 1,02

Г 87,03 0,14 11,46 0,41 0,15 0,13 0,07 0,08 0,06 0,48

В 88,58 0,57 4,34 1,73 0,96 0,71 0,78 1,54 0,32 0,48

Б 87,55 0,21 4,43 1,98 1,31 1,26 0,88 1,45 0,43 0,50

А 88,33 0,18 5,66 1,86 0,99 0,54 0,70 0,70 0,50 0,55

Кр1 87,93 0,10 3,85 2,09 1,24 0,93 0,92 1,75 0,60 0,59

КрІІ 87,58 0,11 3,99 1,89 1,22 1,48 1,09 1,40 0,73 0,50

КрІІІа 87,77 0,06 3,06 2,26 1,65 1,04 1,23 1,64 0,86 0,43

КрІІІб 85,39 0,19 1,70 2,07 1,97 1,77 1,65 4,04 0,93 0,29

ПдКС 87,54 0,29 2,65 0,70 1,06 3,23 1,12 2,21 0,69 0,51

На рис. 2 показано распределение горючих газов в породах продуктивной толщи. Максимальные значения пропана и этана зафиксированы в красном сильвините, метана - в карналлите, водорода -в сильвините пестром.

Рис. 2. Диаграмма содержания горючих газов в породах продуктивной толщи Половодовского участка

На основании экспериментальных исследований газоносности пород продуктивной толщи по данным бурения геологоразведочных скважин на территории Половодовского участка можно сделать следующие выводы:

1. Пласты Г, В, АБ, Кр1, Кр11 и КрШ в пределах Половодовского участка, аналогично соседним участкам центральной части Верхнекамского месторождения, - газоносны.

2. Установлено, что газоносность пород продуктивной толщи по свободным газам колеблется в довольно широких пределах. Газоносность карналлитовых пород пласта Г изменяется от 0,33 до 8,03 м3/м3 при среднем значении 1,88 м3/м3. Газоносность карналлитовых пород пласта В изменяется от 0,09 до 5,66 м3/м3 при среднем значении 1,44 м3/м3. Газоносность пород пласта В смешанного состава изменяется от 0,13 до 4,17 м3/м3 при среднем значении 1,12 м3/м3. Газоносность сильвинито-вых пород пласта АБ изменяется от 0,05 до 2,39 м3/м3 при среднем значении 0,48 м3/м3. Газоносность сильвинитовых пород пласта Кр11 изменяется от 0,05 до 2,72 м3/м3 при среднем значении 0,32 м3/м3.

3. Проведенными исследованиями установлено, что средняя газоносность пород продуктивной толщи по связанным газам весьма значительна и изменяется от 0,081 м3/м3 до 0,954 м3/м3. Максимальные значения газоносности по связанным газам зафиксированы в сильвинитовых породах пластов Ж и Д. Вверх и вниз по разрезу от этих пластов значения газоносности по связанным газам снижаются.

4. Анализ компонентного состава выделившегося при растворении связанного газа из образцов пород, отобранных в скважинах, показал, что в целом газы азотно-метанового состава с присутствием углеводородов метанового ряда и качественно близки к свободным газам, отобранным из этих скважин.

Библиографический список

1. Полянина Г.Д., Земсков А.Н., Падерин Ю.Н. Технология и безопасность разработки Верхнекамского калийного месторождения. -Пермь: Перм. кн. изд-во, 1990. -262 с.

2. Медведев И.И., Полянина Г.Д. Газовыделения на калийных рудниках. - М.: Недра, 1974. - 168 с.

3. Сиренко Ю.Г. Совершенствование технологии отработки нарушенных зон выбросоопасных калийных пластов: автореф. дис. ... канд. геол. наук. - Л., 1989.

References

1. Polyanina G.D., Zemskov А.К, Paderin Yu.N. Tekhnologiya i be-zopasnost' razrabotki Verkhnekamskogo kalijnogo mestorozhdeniya [Technology and security of Verhnekamsky potash deposit development]. -Perm': Permskoe kn. izd-vo. - 1990. - 262 s. [in Russian]

2. Medvedev I.I., Polyanina G.D. Gazovydeleniya na kalijnykh rudni-kakh [Outgassing at potash mines]. M.: Nedra. 1974. - 168 s. [in Russian]

3. Sirenko Yu.G. Sovershenstvovanie tekhnologii otrabotki na-rushennykh zon vybrosoopasnykh kalijnykh plastov [Improved mining technology of outburst potash beds disturbed areas]. Аvtoreferat. - L., 1989. [in Russian]

Об авторах

Нестеров Егор Анатольевич (Пермь, Россия) - ассистент кафедры разведки месторождений полезных ископаемых Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: mine_egor@mail.ru).

Иванов Олег Васильевич (Пермь, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры разведки месторождений полезных ископаемых Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: miner@mi-perm.ru).

About the authors

Nesterov Egor Аnatol'evich (Perm, Russia) - Assistant Professor of Underground mining chair (614990, Perm, Komsomol prospect, 29, e-mail: mine_egor@mail.ru).

Ivanov Oleg Vasil'evich (Perm, Russia) - Philosophy Doctor (614990, Perm, Komsomol prospect, 29, e-mail: mine_egor@mail.ru).

Получено 09.09.2011