Способ оценки состояния угольного пласта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промьпЕленности, Цель изобретения - определение степени деформации угля в зонах межтектонических нарушений и повышение произв-сти за счет оперативности деформирования угля до различной степени деформации. В камере

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОДИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4208615/22-03 (22) 28.01.87 (46) 07.11.88. Бвл. 11 41 (75) В.С.Маевский, T.Â.Ãîðáàíèíà, И.M,Ãoõáåðã и О.В.Маевский (53) 622.817(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11? 981624, кл. Е 21 F 5/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР .

Ф 694529, кл. С 10 С 1/00, 1978..SU» 1435784 А1 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ (57) Изобретение относится к горной промьппленности. Цель изобретения— определение степени деформации угля в зонах межтектонических нарушений и повьппение произв-сти за счет оперативности деформирования угля до pasличной степени деформации. В камере

1435784

1 высокого давления размещена матрица

4 для пробы 5 угля. Пуансон 6 матрицы 4 выполнен в виде составного цилиндра иэ соосно расположенных колец

7, отверстия которых образуют коническую полость (П) 8. Последняя переходит в цилиндрическую П 9, превосходящую по диаметру и объему П первого кольца 7. В последнем кольце 7 выполнены отверстия 10 для соединения П 9 с П камерой 1„ Шток ll передает давление на пуансон 6 от плит 12 пресса.

В выработке вне зон геологических нарушений отбирают пробы угля и выделяют фракцию диаметром 0,2-0,35 мм.

Измеряют на части пробы концентрацию парамагнитных центров (?П. 1Ц). Оставll

Изобретение относится к горнойпромышленности, в частности к методам оценки структурной нарушенности пласта в зонах геологических нарушений, Цель изобретения — определение степени деформации угля в зонах.межтектонических нарушений и повышение производительности за счет оперативности деформирования угля до различной степени деформации.

На фиг. 1 показана камера высокого давления; на фиг.2 — характер измене,ния концентрации парамагнитных центров (ПМЦ) в угле при различной степени деформирования (знаком Х показана концентрация парамагнитных центров в зоне тектонического нарушения).

Устройство для оценки состояния угольного пласта содержит камеру 1 высокого давления, источник давления газа (не показан), сообщенный через кран 2 с полостью камеры 1, манометр

3, матрицу 4 для пробы 5 угля, разме" щенную в камере 1, пуансон б, входящий в матрицу 4 и выполненный в виде составного цилиндра, состоящего из соосно расположенных колец 7, отверстия которых образуют коническую по-. лость 8, переходящую в цилиндрическую полость 9, превосходящую по диаметру и объему коническую полость первого кольца 7, причем в последнем кольце шуюся часть пробы 5 угля помещают в матрицу 4 и насыщают газом при давлении в П камеры 1, равном пластовому.

Затем перемещением штока ll осуществляют механическое нагружение пробы 5.

При этом проба 5 последовательно продавливается нз матрицы 4 через отверстия колец 7, сечения которых последовательно уменьшаются не более чем на 107.. Замеряют концентрацию ПМЦ в пробах угля с поверхности колец 7 и определяют, в каком из колец 7 она совпадает с концентрацией ПМЦ в зоне нарушений. За степень деформации угля в зоне нарушений принимают отношение диаметра данного кольца 7 к диаметру матрицы 4. 2 с.п. ф-лы, 2 ил, 7 выполнен глухой торец и радиальные отверстия 10, сообщающие цилиндрическую полость 9 с полостью камеры 1, и шток ll взаимодействующий с пуансоном 6 и служащий для передачи давления на пуансон 6 от плит 12 пресса (не показан), Устройство содержит также спектрометр электронного парамагнитного резонатора (ЭПР) (не показан), служащий для определения ПМЦ, Способ осуществляется следующим образом.

В выработке отбирают пробы угля вне зон геологических нарушений и выделяют фракцию диаметром 0,2-0 35 мм.

Отбирают навеску угля из фракции не более 0,01 г и помещают в стеклянную трубку диаметром 4 мм с толщиной стенок 0,5 мм, которую устанавливают в

I резонатор спектрометра ЭПР. Снимают спектр угля и по площади под кривой поглощения рассчитывают содержание концентрации N парамагнитных центров (ПМЦ) в образце. Оставшуюся часть пробы 5 помещают в матрицу 4 камеры

1 высокого давления, устанавливают сверху пуансон 6, представляющий собой составной цилиндр с конической

30 полостью 8, переходящей в цилиндрическую полость 9. Вставляют шток li с уплотнительными кольцами. Помещают камеру l между плитами 12 пресса и

1435784 создан т в ней давление газа, совпадающее с пластовым, которое фиксируют манометром 3. Нагружают камеру 1 и шток ll плитами 12 пресса. При этом происходит выдавливание пробы 5 угля из матрицы 4 в полость 8 пуансона, которое имеет место при достижении предела текучести угля. Заполнение конической полости 8 составного пуансона 6 происходит в результате плас-. тического течения. Гаэ из полости 9 пуансона 6 выдавливается через отверстия 10 в верхней части цилиндрической полости 9 пуансона 6. Деформирование угля производят до момента, пока уголь не заполнит верхнюю цилиндрическую полость 9, в которой уголь пластически не деформируется, так как диаметр полости 9 больше диаметра 20 верхнего основания конической полости 8. Необходимость цилиндрической полости 9 определяется тем, что в начальный момент деформирования в уг.ле, находящемся в матрице 4, формиру- 25 ется жесткая зона,.в объеме которой уголь не подвержен пластическому течению и которая постепенно переходит в процессе деформирования к верхней цилиндрической полости 9. Так как 3О объем цилиндрической полости 9 выбран не меньше, чем объем первого нижнего кольца 7 составного пуансона 6, . то можно констатировать, что жесткая зона не окажет влияния на анализ кон- 35 центрации ПИЦ при пластическом течении. После деформирования угля путем продавливания его в отверстия колец 7 пуансона снимают нагрузку с штока 11, сбрасывают давление газа, извлекают 40 пуансон 6 и разделяют его части — кольца 7. В каждом кольце 7 находится запресованный уголь, с поверхности кото-. рого отбирают уголь для определения в нем концентрации ПИЦ. Высота от-дельного кольца 7 выбирается таким образом, что площадь нижнего и верхнего оснований конусной полости отли-. чаются не более чем на .9-10 и оно определяет степень деформирования угля как соотношение сечений оснований, причем .диаметр нижнего основания конусного отверстия должен отличаться от диаметра матрицы 4 также на эту величину. В результате получают зависимость изменения концентрации N ПИЦ в зависимости от степени деформации

Д 4

Е, = †угля, где d; диаметр коЪ нусного отверстия отдельного кольца 7 составного пуансона 6, а D — диаметр матрицы 4 (фиг.2), Затем отбирают пробу угля в зоне тектонического нарушения и определяют в ней концентрацию ПИЦ. Полученное значение наносят на построенную для данного пласта зависимость N = f(f;), по которой и определяют степень деформации угля в тектоническом нарушении °

Изобретение позволяет экспериментальным путем определять изменение степени деформирояания угля в зонах геологических нарушений и установить изменения в молекулярной структуре уг ля в зависимости от степени деформации, что определяет прочностные и газодинамические свойства пласта, склонность пласта к газодинамическим проявлениям.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Способ оценки состояния угольного пласта, включающий отбор пробы угля и измерение концентрации парамагнитных центров в угле до и после механического воздействия на пробу угля, отличающийся тем, что, с целью определения степени деформации угля в зонах тектонических нарушений, в качестве пробы угля используют фракцию диаметром 0,2—

0,35 мм, отобранную вне зон тектонических нарушений, перед механическим воздействием проводят насыщение пробы угля газом в матрице камеры высокого давления при давлении, равном пластовому, механическое воздействие осуществляют путем последовательного продавливания пробы угля из матрицы через отверстия, кажцое из которых уменьшается не больше, чем на 10 от первоначального сечения матрицы, при этом измерение концентрации парамагнитных центров проводят для частей пробы, расположенных в каждом из отверстий, и принимают за степень деформации угля в зоне нарушений соотношение площадей сечения матрицы и отверстия, для которого значение концентрации парамагнитных центров совпадает с концентрацией парамагнитных центров в зоне нарушений.

2. Устройство для оценки состояния угольного пласта, содержащее камеру высокого давления, матрицу для пробы угля, размещенную в камере, пуансон, 1435784

О 10 N 50 40 50 60 TO О0 90 fH 8, %

Риз.2

Составитель В.Тальвойш

Редактор В.Бугренкова Техред М,Ходанич Корректор Г.Решетник

Заказ 5624/31 Тираж 459

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 входящий в матрицу, и шток для передачи давления на пуансон, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет оперативности деформирования угля до различной степени деформации, пуансон выполнен H виде составного цилиндра, состоящего из соосно расположенных колец, отверстия которых образуют коническую полость, переходящую меньшим основанием в цилиндрическую полость, превосходящую по диаметру и объему коническую полость первого кольца, причем в последнем кольце выполнены отверстия, сообщающие цилиндрическую полость с полостью камеры.