Результаты исследований газоносности соляных пород Половодовского участка

УДК 622.411.3

Е.А. Нестеров

Пермский научный исследовательский политехнический университет, Россия

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОНОСНОСТИ СОЛЯНЫХ ПОРОД ПОЛОВОДОВСКОГО УЧАСТКА

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

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

Е.А. Nesterov

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russia RESULTS OF GAS SALT ROCK POLOVODOVSKY

Studies on the gas-bearing rock salt free and bound to the gas Polovodovsky Verkhnekamskoye potassium salts are conducted and results are presented.

Keywords: gas content, gas chromatograph, salt rocks, associated gases and free gases.

Многолетняя практика ведения горных работ на сильвинитовых 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 Половодовского 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 геолого-разведочных 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 геолого-разведочных 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 зафиксировано в породах пласта Е, которые составляют 28,95 и 3,84 % соответственно. Затем наблюдаются некоторое снижение значений до пласта В (15,14 и 2,06 % соответственно), резкий скачок содержания метана (до 22,51 %) в породах пласта Б при практически 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 И-С4Н10 І-С5Н12 «-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 в табл. 2.

Рис. 1. Распределение средней газоносности пород продуктивной толщи Половодовского участка по связанным газам

На основании экспериментальных исследований газоносности пород продуктивной толщи по данным бурения геолого-разведочных 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 являются газоносными.

Таблица 2

Компонентный состав связанных газов, об. %

Пласт N2 Н2 СН4 С2Н6 С3Н8 7-С4Н10 И-С4Н10 /-С5Н12 П-С5Н12 СО2

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

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 сильвинитовых пород пласта АБ изменяется от 0,05 до 2,39 м3/м3 при среднем значении 0,48 м3/м3. Газоносность сильвини-товых 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 до 0,954 м3/м3. Максимальные значения газоносности по связанным газам зафиксированы в сильвинито-вых 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: Пермское 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: автореферат. - Л., 1989.

References

1. Polyanina G.D., Zemskov А.К, Paderin Y.N. Technology development and security Verkhnekamsk potash deposits. - Perm, 1990. - 262 p.

2. Medvedev I.I., Polyanina G.D. Gassing in the potash mines. - М.: Nedra, 1974. - 168 p.

3. Sirenko Y.G. Improved technology in mining disturbed areas outburst of potash beds: summary of thesis. - L., 1989.

Об авторе

Нестеров Егор Анатольевич (Пермь, Россия) - ассистент кафедры разведки месторождений полезных ископаемых Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский просп., 29).

About the authors

Nesterov Egor Anatolievitch (Perm, Russia) - assistant, Department of development mineral resources fields Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky avenue, 29).

Получено 14.03.2012