СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
METHOD OF DETERMINING GAS CONTENT OF COAL BEDS

Изобретение относится к способам определения газоносности угольных пластов с целью определения коммерческого потенциала угольных месторождений для организации добычи метана из угольных пластов, а также для расчетов ожидаемой газообильности горных выработок угольных шахт.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ определения газоносности угольных пластов - десорбционный метод, утвержденный Горным Бюро США (W.P. Diamond and J.R. Levine, Direct Method Determination of the Gas Content of Coal: Procedures and Results, Bureau of Mines Report of Investigations/1981, RI-8515) и Институтом Исследований Газа (McLennan, J.D., Schafer P.S., Pratt, T.J., 1995, A guide to determining Coalbed Gas content: Gas Research Institute Report, GRI-94/0396). Способ включает отбор керна из угольного пласта с помощью керноотборника, быстрый подъем керна на поверхность в керноотборнике, запись времени подъема и извлечения керна. После чего керн извлекают и помещают в герметические сосуды (канистры). Объем свободного пространства сосуда (канистры), не заполненный угольным керном, заполняют дистиллированной водой или инертным газом (гелием) для вытеснения воздуха, попавшего в сосуд вместе с керном, примесь которого в десорбированном газе искажает результаты анализа.
3
Для определения объема десорбированного (Q2) и потерянного газа (Q1) сосуды устанавливают в термостат (водяную ванну), настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы. Измерение объема десорбированного газа проводят с помощью измерительного цилиндра или измерительной бюретки с уравнительной колбой. Объем газа замеряют каждые 10 минут в течение первого получаса-часа, а затем каждые 20-30 минут в течение первого дня. После приблизительно трех недель объем газа замеряется один раз в день в течение двух недель. В процессе десорбции замеры снимают реже, так как объем десорбируемого из образцов газа постепенно снижается. Как только значение объема десорбированного газа держится на уровне меньше 10 см в течение недели, испытания на десорбцию можно прекратить. За это время строят кривую десорбции и определяют объем потерянного газа (Q1). Объем потерянного газа (Q1) определяют путем проецирования полученных ранее значений десорбции обратно к началу отсчета времени (время на середине подъема образца из скважины). Остаточный метан (Q3) в угле определяют при атмосферном давлении после дробления угля в шаровой мельнице. Далее осуществляют анализ влажности, зольности и массы угля. Общий уровень газоносности формируется как сумма трех составляющих: объема потерянного газа (Q1), объема десорбированного газа (Q2) и объема остаточного газа (Q3).
Недостатком является то обстоятельство, что после извлечения угольного керна из керноотборника некоторое время он находится в открытом (не герметизированном) состоянии на контакте с атмосферным воздухом. При этом происходит частичная дегазация угольного керна, а объемы потерь газа невозможно достоверно оценить, тем более что объемы потерянного газа зависят напрямую от состояния угольного керна, более трещиноватый керн подвержен большей дегазации, чем монолитный плотный уголь.
Техническим результатом является повышение качества и достоверности результатов определения газоносности угольных пластов за счет исключения потерь газа после перебурки пласта и подъема пробы на поверхность, а также минимизации потерь газа после подъема на поверхность.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения газоносности угольных пластов, включающем отбор проб угольного керна из угольного пласта, подъем керна на поверхность, установку проб угольного керна в термостат, настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы, определение объема десорбированного газа с помощью измерительного цилиндра или измерительной бюретки с уравнительной колбой, объем потерянного газа путем построения кривой десорбции и проецирования полученных ранее значений десорбции обратно к началу отсчета времени, определение остаточного газа в угле при трех режимах дегазации до полного извлечения газа: при температуре 60-90°С, при термовакуумировании с нагревом до 60-90°С, после дробления пробы в шаровой мельнице при 60-90°С и вакуумировании, при этом общий уровень газоносности определяют как сумму объемов потерянного, десорбированного и остаточного газа, согласно изобретению отбор проб угольного керна осуществляют с помощью съемных керногазонаборников, после подъема керногазонаборника на устье скважины отбирают газ из газосборника, керноприемник с пробой угольного керна отделяют от керногазонаборника и герметизируют заглушками.
Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено оборудование для измерения десорбированного газа, полученного из образцов угольного керна, на фиг. 2 - определения потерянного газа при определении газоносности угольных пластов.
Способ определения газоносности угольных пластов включает отбор керна из угольного пласта с помощью съемных керногазонаборников (например, типа СКГН-76, СКГН-93). Съемные керногазонаборники работают на принципе улавливания газа, выделяющегося при перебурке пласта и подъеме пробы, в газосборник. После подъема керногазонаборника на устье скважины отбирают газ из газосборника, производят анализ компонентного состава газа, который в дальнейшем используют при расчете газоносности потерянного газа Q1.
Керноприемник с пробой угольного керна отделяют от керногазонаборника, герметизируют заглушками и помещают в термостат, настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы.
3
Определяют объем десорбированного газа Q2 с помощью измерительного цилиндра или измерительной бюретки с уравнительной колбой (фиг. 1). Объем газа замеряют каждые 10 минут в течение первого получаса-часа, а затем каждые 20-30 минут в течение первого дня. После приблизительно двух-трех недель объем газа замеряют один раз в день. В процессе десорбции замеры снимают реже, так как объем десорбируемого из образцов газа постепенно снижается. Как только значение объема десорбированного газа держится на уровне меньше 10 см в течение недели, испытания на десорбцию можно прекратить. За это время строят кривую десорбции и определяют объем потерянного газа Q1 (фиг. 2). Объем потерянного газа определяют путем проецирования полученных ранее значений десорбции обратно к началу отсчета времени (время на середине подъема образца из скважины).
После определения объемов потерянного газа и десорбированного газа замеряют остаточный газ Q3 (в соответствии с «Инструкцией по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах» коллектива авторов под руководством Кравцова А.И. (37 авторов) / М.: Недра, 1977 г., 96 с.) при трех режимах дегазации до полного извлечения газа:
- при температуре 60-90°С;
- при термовакуумировании с нагревом до 60-90°С;
- после дробления пробы в шаровой мельнице при 60-90°С и вакуумировании.
По окончании дегазации пробы керн извлекается из керноприемника и проводится его макроскопические описание, анализ влажности, зольности и массы угля в керноприемнике.
В угольном коллекторе общий уровень газоносности формируется как сумма объемов потерянного Q1, десорбированного Q2 и остаточного Q3 газа.
Основные достоинства предлагаемого способа определения газоносности угольных пластов заключаются в повышении качества и достоверности результатов определения газоносности угольных пластов за счет:
- исключения потерь газа после перебурки пласта и подъема пробы на поверхность;
- минимизации потерь газа после подъема на поверхность, так как угольный керн не извлекается из керноприемной трубы (керноприемника), а герметизируется в ней и помещается в термостат для последующей дегазации.