Способ определения газоносности угольных пластов

Авторы патента:

Натура Валерий Георгиевич (RU)

Сиротский Ростислав Григорьевич (RU)

Ожогина Татьяна Владимировна (RU)

G01N7/00 - Анализ материалов путем измерения давления или объема газа или паров

E21C41/18 - бурого или каменного угля

Владельцы патента RU 2601205:

Акционерное общество "Метан Кузбасса" (RU)

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. Способ определения газоносности угольных пластов включает отбор проб угольного керна из угольного пласта 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. После чего пробы угольного керна устанавливают в термостат, настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы. Определяют объем 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, а также определяют остаточный газ 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. Техническим результатом является повышение качества и достоверности результатов определения газоносности угольных пластов за счет исключения потерь газа после перебурки пласта и подъеме пробы на поверхность, а также минимизации потерь газа после подъема на поверхность. 2 ил.

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.

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 см³ 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.

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 см³ 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.

Способ определения газоносности угольных пластов, включающий 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, объема 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°C, при термовакуумировании с нагревом до 60-90°C, после дробления пробы в шаровой мельнице при 60-90°C и вакуумировании, при этом общий уровень газоносности определяют как сумму объемов потерянного, десорбированного и остаточного газа, отличающийся тем, что 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.

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных эксплуатационных скважин и может быть использовано при определении содержания углеводородов (далее - УВ) С5+в в пластовом газе непосредственно при проведении исследовательских работ газоконденсатных эксплуатационных скважин.

Установка для исследования процесса получения синтетической нефти // 2586320

Изобретение относится к химической промышленности и используется для исследования химического процесса получения синтетической нефти. Установка для исследования процесса получения синтетической нефти, включающая в себя реактор, загруженный катализатором, накопительную емкость, средства контроля температуры и давления, запорно-регулирующую арматуру, отличается тем, что она дополнительно содержит ресивер, конденсатор-сепаратор, регистрирующие индикаторные устройства для измерения расхода газообразных потоков и отходящего газа, индикаторное устройство для измерения уровня жидкости, при этом на линии подачи газообразных потоков установлены последовательно регистрирующее индикаторное устройство для измерения расхода газообразных потоков, ресивер, каталитический реактор, выход которого соединен с последовательно установленными конденсатором-сепаратором и накопительной емкостью, причем каталитический реактор выполнен с возможностью электроподогрева слоя катализатора и имеет систему внешнего водяного охлаждения, состоящую из последовательно установленных водяного холодильника, сборника парового конденсата, дозирующего насоса и водонагревателя, при этом средства контроля температуры выполнены в виде индикаторного регистрирующего регулирующего устройства, установленного в водонагревателе, первого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в каталитическом реакторе, второго индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в водяном холодильнике, третьего индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в конденсаторе-сепараторе, четвертого индикаторного устройства для измерения температуры, установленного в накопительной емкости, средства контроля давления выполнены в виде первого индикаторного устройства для измерения давления, установленного перед водяным холодильником, и второго индикаторного устройства для измерения давления, установленного в конденсаторе-сепараторе, запорно-регулирующая арматура выполнена в виде регулирующего клапана, установленного на трубопроводе подачи газообразных потоков и связанного с регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода газообразных потоков, первого регулирующего вентиля, установленного между первым индикаторным устройство для измерения давления и водяным холодильником, второго регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в водяной холодильник, третьего регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе отвода отходящего газа из конденсатора-сепаратора между конденсатором-сепаратором и регистрирующим индикаторным устройством для измерения расхода отходящего газа, четвертого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор-сепаратор, пятого регулирующего вентиля, установленного на трубопроводе подачи синтетической нефти потребителю и связанного с индикаторным устройством для измерения уровня жидкости.

Способ оценки воздухопроницаемости легкодеформируемых композитных материалов // 2550698

Предлагаемое изобретение относится к материаловедению изделий легкой и текстильной промышленности, а именно к методам исследования свойств материалов, и может быть использовано для определения их воздухопроницаемости при изменении режимов и параметров воздухообмена.

Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений // 2545289

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку.

Устройство для наблюдения за движущейся по каналу газовой средой // 2536092

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред.

Способ регулирования газовой среды в контейнере, содержащем горючие газообразные вещества // 2530448

Изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах.

Способ по выделению газа для инспектирования поверхности с покрытием // 2523773

Изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. Обеспечен способ инспектирования продукта процесса покрытия.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации // 2518868

Способ определения интенсивности выделения газов легче воздуха с поверхности пористых объектов и устройство для его осуществления // 2502977

Изобретение относится к измерению интенсивности газовыделения из почвы, минералов, складированных (насыпанных и/или сложенных) значительными массами других веществ.

Способ коррекции измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе // 2501947

Изобретение относится к получению характеристик пластового флюида, имеющегося в подземном пласте, во время бурения. Техническим результатом является коррекция измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе.

Способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов // 2600579

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов полезных ископаемых, в том числе с нестандартными условиями залегания угольных пластов, а также находящихся на завершающей стадии открытой разработки и на уже отработанных карьерных полях.

Забойный скребковый конвейер // 2599151

Группа изобретений относится к забойному конвейеру для подземных горных работ длинными забоями. Технический результат - усовершенствование конструкции верхней части и нижней части желоба линейных рештаков для возможности удерживания и направления скребков и цепи в конвейере.

Способ разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи // 2593833

Изобретение относится к механизированной выемке угля из пологих пластов. Способ разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи включает механизированную выемку угля в подсечном слое и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер в рабочем пространстве очистного забоя.

Способ разработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов // 2568447

Способ разработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов относится к горному делу. Способ разработки включает деление пласта на слои по падению, отработку каждого слоя с делением на выемочные блоки.

Способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов // 2564888

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к внезапным выбросам угля и газа, и в частности к скважинной разработке угольных месторождений.

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов // 2563895

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов включает деление горного отвода на участки, на дневной поверхности каждого участка сооружают рабочую площадку путем удаления наносов над внутренним пластом нерабочей мощности.

Способ разработки мощных пологих угольных пластов // 2563003

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных пологих пластов угля. Способ разработки мощных пологих угольных пластов включает подготовку выемочного столба, монтаж механизированного комплекса, подрезку нижнего слоя пласта очистным комбайном, разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями, выпуск горной массы на подзавальный конвейер.

Способ подготовки и отработки мощного пологого угольного пласта // 2555712

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке и отработке мощных пологих угольных пластов наклонными слоями с обрушением пород кровли.

Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса // 2553699

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса включает отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями забойного конвейера и комбайна.

Способ разработки крутых угольных пластов // 2540722

Изобретение относится к горному делу, к разработке крутых угольных пластов. Способ по щитовой системе разработки включает полевую подготовку выемочного поля пласта, вскрываемого проведением транспортных и вентиляционных квершлагов, деление выемочного поля по простиранию пласта на ограниченные по ширине выемочные полосы проведением двух наклонных выработок, проведение монтажной камеры на уровне вентиляционного штрека, монтаж в ней секционного щитового перекрытия, проведение углеспускных скважин, выемку угля под щитовым перекрытием и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам до транспортного штрека.

Способ селективной выемки угольного пласта переменной мощности // 2629308

Изобретение относится к горному делу. Способ селективной выемки угольного пласта переменной мощности включает подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, отбойку и погрузку отбитого угля на забойный конвейер очистным комбайном, разрушение массива подкровельной толщи динамическим воздействием со стороны секции крепи скалывателем и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер. Разделение потоков горной массы осуществляют за счет организации временной паузы при их погрузке в транспортное средство - забойный конвейер. При подготовке выемочного столба бурением скважин в массив над выработкой осуществляют контроль мощности и уточнение запасов угля и сырья, содержащего ценные элементы. Выявляют геологические нарушения-пережимы и их пространственную ориентацию в пределах выемочного столба. При подходе к зоне пережима в потолочину бурят ряд наклонных шпуров, собирают буровую мелочь и направляют на анализ. В случае целесообразности выемки пород прослоя пережима, при входе в зону пережима прекращают работу по отбойке и погрузке угля. После очистки забойного конвейера скалывателем динамически воздействуют на породы прослоя пережима, осуществляют их отбойку, выпуск и погрузку на забойный конвейер. После погрузки пород прослоя пережима операции по отбойке и погрузке угля повторяются. Изобретение позволяет повысить эффективность селективной выемки. 7 ил.