Способ определения термодинамических характеристик в газонасыщенных горных породах

 

„„SU„„1038849 А

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

ООИ ЛН

РЕСПУБЛИХ

3(5Р G 01 N 24 08, re дил м изоБРатении и отнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3246791/18-25 (22) 03.02.81 (46) 30.08.83. Áþë. 9 32 (72) В.С. Маевский, В. В. Пестряков и О.Н. Самойленко (71) Государственный Макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безо.пасности работ в горной промышленности (53) 538,69.083,2(088.8) (56) 1. Методические указания по определению содержания сорбционного и свободного метана - в ископаемых углях. Макеевка-Донбасс, 1977, с,10.

2. Арш Э.И, Применение токов высокой частоты в горном деле. М., "Недра", 1967, с, 206 (прототип). (54)(5.7). СПОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОДИ-:

НАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ГАЗОНАСЫ»

ЩЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ, включающий помещение образца горной породы в постоянное магнитное поле, воздействие на него переменным магнитным полем и регистрацию сигнала ядерного магнитного резонанса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, образец горной породы помещают в метан, подвергают воздействию давления, равного давлению на глубине залегания горной породы, нагревают до геостатической температуры на глубине залегания горной породы и измеряют сигнал ядерного магнитного резонанса, затем снижают давление до атмосферного и повторно измеряют сигнал ядерного Я магнитного резонанса,.и по совокупным измерениям судят о количестве десорбированного метана.

1038849

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке газонасосных горных пород, и может быть использовано как при прогнозе газо-, обильности угольных шахт, так и при оценке температурных, процессов в призабойной части угольного пласта.

Известен способ определения термодинамических характеристик в газонасыщенных горных породах объемным методом с применением сжатого метана. 0

Способ включает калибровку установки, замер пустого. пространства сорбционной колбы. тщательную подготовку образца к исследованию. Сорбционную колбу помещают в термостат 5 с автоматическим подцержанием температуры, подключают ее к прибору и дегазируют в течение 4 ч. Затем в прибор подают газ под давлением

760 мм рт.ст. Эти операции повторяют до установления в колбе сорбционного равновесия, что достигается

20-30 впусками в течение 2-3 дней.

:После установления равновесия в колбе уголь насыщают метаном из баллона, находящегося под давлением около 50 атм. Затем колбу подсоединяют к сорбционному притвору и приступают к выпускам газа через вентиль до нового сорбционного равновесия, снова производят выпуск газа и так до установления в колбе давления,равного 1 атм. Обычно число выпусков составляет 7-8, т.е. через каждые

5-7 атм.

Затем производят расчет сорбцион- З ной гаэоемкости при 1 атм и количество десорбированного газа после каждого выпуска (1 ).

Однако определение сорбционной способности объемными методами тре- 4О бует больших затрат труда и времени, специальной подготовки образца к исследованию, а также специальной подготовки обслуживаемого персонала для работы на установке.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ определения термодинамических характеристик в газонасыщенных гоных nopoZlax, включающий помещение образца горной породы в постоянное магнитное поле, воздействие на него переменным магнитным полем и регистрацию сигнапа ядерного магнитного резонанса, по которому определяется общее количество влаги в образце (2 ).

Недостатком данного способа является- отсутствие воэможности опреде-, ления количественных характеристик десорбированного метана.

Цель изобретения — расширение 60 функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения термодннамических характеристик в гаэонасыщенных.горных породах, вклю чающему помещение образца горной породы в постоянное магнитное поле, воздействие на него переменным маг- нитным полем и регистры",ию сигналаядерного магнитного резонанса, образец горной породы помещают в метан, подвергают воздействию давления, .pas" ного давлению на глубине запегайия горной породы, нагревают до геостатической температуры на глубине залегания горной породы и измеряют сигнал ядерного магнитного резонанса, затем снижают давление до атмосферного и повторно иэмряют сигнал ядерного магнитного резонанса, и,по совокупным измерениям судят о количестве десорбированного метана.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец горной породы измельчают до размера частиц 200-400 мкм, помещают его в контейнер высокого давления, изготовленный из магнитопрсницаемого вещества, вставляют контейнер в измерительный контур спектрометра ЯМР, термостатируют его при температуре, совпадающей с геостатической на глубине залегания горной порода.

Затем образец горной .породы в контейнере вакуукируют и насыщают метаном при давлении, совпадающем с давлением метана в пласте в течение не менее 3 ч. Регистрируют резонансный сигнал от протонов метана в образце горной породы. Вычисляют площадь под кривой сигнала сорбированных атомов метана, характеризующей количество сорбированного угля. Затем давление ,газа сбрасывают и повторно регистри,руют резонансный сигнал от протонов метана. Определяют площадь под кривой резонансного сигнала протонов метана и по зависимости

So — S1

Q = ------- ° 100%

Р где Sо — площадь резонансного сигнала протонов метана при геостатической температуре за- легания горной породы и давлении, совпадающем с давлением на глубине .залегания горной породы в пласте, см ;

S - площадь резонансного сигнала протонов метана при давлении, совпадающем с атмосферным, см

2 определяют относительное изменение количества сорбированного метана.

Из пласта отбирают пробы угля, для которого на глубине 1200 м геостатическая температура составляет

323 К, пластовое давление 60 атм при .Т; = 323 К, Площадь резонансного сигнала протонов сорбированного метана при давлении 60 атм (30780 Па) и темпе1038849 — .100 = -- - - х

0ï Вк 87 3-13 4, з х 100 = 86%.

Составитель В. Крутских

Редактор Н. Гришанова . Техреду,Кастелевич Корректор В сутяга

Заказ 6222/51 Тирам 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4 ратуре 323 К составляет S 87,3 мм2, а при сбросе давления Б„ = 13,4 мм, что позволяет определить относительное количество десорбированного газа.

Таким образом, изменение давления газа в образце от пластового давле- tO ния до атмосферного сопровомдается I уменьшением количества сорбированного метана на 86%.

Использование предлагаемого способа позволяет получить полную характе ристику термодинамики процессов. десорбцин в ископаемых углях, что является необходимым при изучении процессов, происходящих в призабойной части угольных пластов для разработки новых методов прогноза выбросоопасности