Способ определения температур угле-образования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()805226 (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 16.02.79 (21) 2741463/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 01 V 3/00

Гюсударстееинык комитет

СССР

Опубликовано 15.02.8! . Бюллетень № 6 (53) УДК 550.84 (088.8 во лелем изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 25.02.81 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Сергатюк и С. А. Лизун

Институт геологии и геохимии горючих ископаемых AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР

УГЛЕОБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к термоэлектрическим исследованиям ископаемых . углей различной степени метаморфизма н может быть использовано для прогнозирования поисков месторождений нефти и газа, а также при изучении теплового режима земных недр и палеогеотермии осадочных толщ.

Известен способ определения температур образования углей разных стадий углефикации по изменению физических свойств угольного-вещества при его нагревании f l j.

В этом способе; основанном на лабораторном испытании углей, не учитывается один из необходимых факторов метаморфизма углей, а именно геологическое время, играюи1ее, как считают многие исследователи, значительную роль в природных процессах углефикации. Поэтому вследствие разной длительности протекания процессов преобразования угля при температурном воздействии в лаборатории и в природе значения температур перестройки угольного вещества, полученные экспериментальным путем, не могут соответствовать температурам этих же изменений угля в естественных условиях.

Известен также способ определения температур углеобразования по зависимости электропроводности от температуры нагревания и последующего охлаждения угля.

Способ заключается в установлении температурного интервала нагрева угля, в начале которого электроцроводность угля после его охлаждения падает до своега исходного значения, а в конце интервала ее величина несколько превышает первоначальное значение. При этом исходят из того, l0 что если электропроводность угля, предварительно нагретого до определенной температуры, после его охлаждения снижается до своего начального значения, то такой уголь в естественных условиях уже нагревался до этой температуры, если же электропроводность угля после остывания от-. личается от начальной, то такой уголь в природных условиях еще не испытывал нагревания до данной температуры 12).

Полученные таким способом температура ры, образования углей намного превышают естественные температуры. Это объясняется тем; что электропроводность угля при нагревании вследствие существенного влияния на нее разных неструктурированных

805226 ти определения температур образования 5 различных марок углей.

25

Обычная электропроводность. 3D

Способ реализуют следующим образом.

Образец угля, представляющий собой небольшую пластинку толщиной в 1 — 1,5 мм сначала вакуумируют до 10 ммрт. ст., далее охлаждают жидким азотом до температуры порядка — 100 С, при которой тер-: З5 частиц не отражает молекулярно-стр ктурных изменений, происходящих в угольном веществе при температурном на него воздействии.

Цель изобретения — повышение точнос.Поставленная цель достигается тем, что образец угля вакуумируют, охлаждают до температуры минимального термостимулированного электрического сигнала, воздействуют на него низкочастотным электрическим полем, нагревают образец с постоянной скоростью. регистрируют термостимулированный ток в зависимости от температуры и по температуре насыщения этого тока судят о температуре образований угля.

Способ основан на применении вакуума, создающего условия для проявления влияния более структурированных частиц угля на его электропроводность при нагревании, а также использовании метода термической стиммуляции, позволяющего с помощью со- ответствующей регистрирующей аппаратуры наблюдать с . повышение температуры образца изменение его термостимулироваиной электропроводности, которая благодаря своей повышенной. чувствительности к структурным изменениям в угле несет более достоверную информацию о температурных условиях стадий углефикации, чем мостимулированный электрический сигнал, практически отсутствует, а затем к образцу йрикладывают переменное электрическое поле с частотой 20 — 30 Гц и напряженностью до -100 В/см, обеспечивающее опти- мальную величину этого сигнала. Выдер-; жав образец некоторое время под ивнряжением при низкой температуре, производят регистрацию термостимулироваииого тока, возникающего в образце при нагревании его с постоянной скоростью. равной 2 — 3 град/мии и таким образом получают кривую изменения термостимулированной электропвоводности (кривую ТСП) в довольно широком температурном интервале.

При повышении температуры образца термостимулированная электропроводность угля сначала закономерно возрастает, достигая при определенной температуре постоянного значения; свидетельствующего о нв= сыщении тока термостимуляции, à после, некоторого уменьшения снова увеличивается. Установленная по точке перегиба кривой ТСП температура насыщения термостнмулированного тока соответствует темпера45

4 туре углеобразования, отражающейся в определенных изменениях структуры угольного вещества при его углефикации.

На чертеже приводится серия кривых термостимулированной электропроводности, полученных для донецких каменных углей марок Д(l), Г(2), Ж(3), К(4), ОС(5) и Т(6), обладающих примерно одинаковыми петрографическимн и химическими показателями.

Для наблюдения приведенных кривых использовалась специальная лабораторная установка, основными элементами которой являлись криостат с высокоомными электровводами и вакуумной системой и измерительная аппаратура. Нагревание образца с постоянной скоростью осуществлялось при помощи микроэлектропечки.

На всех кривых термостимулированной электропроводности отмечается небольшое плато, соответствующее насыщению тока термостимуляции, появление которого на кривых ТСП с физической точки зрения обусловливается тем, что количество центров генерации носителей заряда, не входящих в молекулярную структуру и обеспечивающих проводимость на данном температурном интервале, при достижении опреде ленной температуры остается постоянным.

Постепенный переход плато с дальнейшим повышением температуры в возрастающую ветвь кривой ТСП объясняется сменой в образце ионной проводимости на электронную, причем, чем выше степень метаморфизма углей, тем быстрее происходит переход одной проводимости в другую, что проявляется в вырождении плато в некоторую точку перегиба кривой при определеной температуре. Характерной особенностью кривых ТСП является общая тенденция смещения точки выхода термостимулированного сигнала на насыщение в область возрас тающих температур при переходе к более метаморфизованным углям. Так, для исследованных углей марки Д эта точка находится в диапазоне температур 90 — 95 С, для угля марки Г она смешается к температуре 115 — 120 С, для углей марки Ж ей отвечает температура 130 — 135 С, а для еще более Метаморфизованных каменных углей (марки К, ОС, Т) температура насыщения соответственно составляет порядка

150 †15 С, 160 †1 C и 190 †1 С. Температуры насыщения тока термостимуляции, определяемые по точкам перегиба кривых ТСП для углей разный марок, в целом хорОшо согласуются с температурными образования углей разных марок, в целом хорошо согласуются с температурами образования углей соответствующих марок, получениых геологическими методами.

Таким образом, изучение зависимости термостимулированной электропроводнос .тн образца угля от его температуры дает возможность довольно точно определять 805226 температуру образования углей различ э ной степени метаморфнзма. с

Формула изобретения

Тем лература

Сбставнтель Э. Волконский

Редактор Л. Петрова Техред А. Бойкас Корректор Л. Иван

Заказ 10643/68 Тираж 7лл Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ы;СР по делам изобретений . и открытий

I 13035, Москва, ж — Зо, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патента, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ определения температур угле. образования по зависимости электропроводности угля от температур нагревания с последующим его охлаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения температур образования различных марок углей, образец угля вакуумнруют, охлаждают до температуры минимального термостимулированного электрического сигнала, воздейству1от на него низкочастотным ь

1

1

«1 ь

6 лектрическим ролем, нагревают образец постоянной скоростью, регистрируют термостимулированный ток в зависимости от температуры и по температуре насы1цения этого тока судят о температуре образования угля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вышемирский В. С. Геологические условия метаморфизма углей и нефти. Сара- . тов, 1963, с. 31 — 37.

2, Топорец С. А. О метаморфнзме ископаемых углей и геометрическом градиенте угленосных формаций. †«Угленосные формации некоторых регионов СССР АН СССР.

М., 1961, с. 505 †5 (прототип).