Способ определения газоносностиугольного пласта
О П И С А Н И Е (1836365
ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскма
Соцмапмстмческмх
Республмк (6!) Дополнительное к авт. свид-ву — . (22) Заявлено 06.07.79 (21) 27904!8/22-03 (51) М. Кл.а
Е 21 F 7/00.
Е21 F5/00 с присоединением заявки №вЂ”
Гесударстеевлмй кемлтет (23) Приоритет— (53) УДК 622.817; .9 (088.8) Опубликовано 07.06.81, Бюллетень № 21 де делам лзебретений в етармтлй
Дата опубликования описания !706.81 ° (72) Авторы изобретения
В. С. Забурдяев, И. В. Сергеев и Б. Е.
Ордена Октябрьской Революции и ордена Т
Знамени институт горного дела им. А. А.
Министерства угольной промышленности СССР (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ (АЗОНОСНОСТИ
УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для определения природной и остаточной газоносности угольных пластов.
Известен способ определения газоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделения иэ проводимой подготовительной выработки, предварительно освобожденной от отбитого в забое угля !1).
К недостаткам этого способа относятсяневысокая.его точность, обусловленная тем, что количество выделившегося в выработку газа нельзя отнести к конкретному объему угля.
Известен способ определения газоносности пласта, основанный на измерении количества газа, содержащегося в отобранной в пласте пробе угля (2). Недостатками этого способа являются низкая точность, обусловленная потерями газа при отборе угля, и отсутствие. данных о газоотдаче пласта.
Известен также способ определения га эоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделенИя из пласта и оста. точной газоносности отбитого угля, вклю чающий проходку полости с удалением отбитого угля на первом из поочередно проводимых ее участков и отбором пробы угля на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выделяющих-. ся иэ полости газов до и после проходки второго участка !3!.
Данный способ является наиболее близким к описываемому, изобретению по технической сущности и по достигаемому результату.
Однако и этому известному способу присуща низкая точность, так как проходку полости на участках отбора проб угля и замеров газовыделения из скважины ведут коте роткими интервалами бурения (по одному метру) и не учитывают снижение газовыделения на предыдущих интервалах бурения к моменту отбора проб и замера газовыделения на следующем интервале. Кроме того,,это техническое решение не позволяет получить данные о газоотдаче пласта.
Цель изобретения — повышение точности определения газоносности и получение ,данных о газоотдаче пласта.
836365
У а,8
7na (+ -/) Указанная цель достигается тем, что проходку второго участка ведут до появления отбитого угля у устья полости, дополнительно замеряют расход и концентрацию выходящих из полости газов в моменты завершения проходки первого участка и завершения времени выдержки отбитого угля в полости перел отбором пробы угля, с учетом комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели гаэоотдачи при проходке: полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их для определения газовыделения иэ отбитого на втором участке полости угля, а так же тем, что в процессе поочередного проведения участков полости первый участок выдерживают в течение трех -пятикратного, второй двух-трехкратного времени проходки соответственно каждого из них, а показатели газоотдачи пласта, характеризуемые величиной начального удельного газовыделения и темпом снижения газовыделения во времени, определяют по формуле: где Q, — темп снижения газовыделения во времени, мин
У
- начальное удельное гаэовыделение, м / (м мин);
g — основание натуральных логарифмов; - время проведения участка полости, мин; ф- время выдержки участка полости, мин; (- газовыделение из участка полосо ти в момент завершения его проходки, мз/мин;
g; газовыделение из участка полости в момент завер1иения его выдержки, м /мин;
g- длина участка, м;
rn - мощность пл аста, м.
На фиг. I приведена схема проходки участков полости (скважины) по неразгруженному угольному пласту, на фиг. 2 график газовыделения из полости в процессе проходки и выдержки ее участков; на фиг. 3 — схема проходки участкой полости вкрест простираиия крутого пласта, на фиг. 4 — график газовыделения из полости; на фиг. 5 — схема проходки участков полости в частично разгруженной и неразгруженной зонах пласта; на фиг. 6 — — график газовыделения из полости.
Способ определения газоносности угольного пласта осуществляют следующим образом.
Из горной выработки по неразгруженному пласту проводят полость, например сква15
55 жину (фиг. 1), с удалением буровой мелочи на первом участке длииои Z . На этом этапе проходки предпочтительно сухое удаление штыба (продувка воздухом, очистка шнеком или лод собственным весом). В тех случаях, когда невозможно сухое бурение скважины, ее проходят с иромывкои жид костью, обесиенивающей минимальное время ее удаления,из трещин и пор (аэрирование жидкости, химически аэрированные жидкости с добавками 0,1 — 2,0"/о поверхностноактивных веществ ДБ, OII--7, 011--10, ДС и др., водные растворы поверхностно-неактивных веществ, например, раствор жидкого стекла, а также вода с добавками хлористого натрия или кальция). Для скважин, проводимых вкрест простирания негаэоносных пород с выходом на угольный пласт (фиг. 3), буровую мелочь иа подготовительном (породном) участке скважины можно удалять любым способом.
После проведения первого участка полости (фиг. 1, 3) измеряют расход (дебит) и концентрацию выделяющихся из полости
/3 г газов . Затем по истечении времени с
1 равного трех-пятикратному периоду проведения первого участка полости, замеры дебита и концентрации газов, вытекающих иэ полости, повторяют (фиг. 2, 4).
Проходку второго участка, " полости (фиг. 1, 3, 5) осуществляют иреимуществечно без промывки, удаляя отбитый уголь шнековыми штангами или сжатым воздухом, до появления отбитого угля на устье полости.
Измерения дебита и концентрации газон производят в момент завершения проходки второго участка полости и по истечении bpeмениск" выдержки отбитого у1ля в полости и равного двух-трехкратному периоду Ю лро ведения второго участка (фиг. 2, 4, 6). После измерения газовыделения и концентрации газов для определения остаточной газоносности отбирают пробу угля, отбитого при проходке полости, В том случае, когда полость (скважину) проводят сначала по газоносным порода ( или в частично разгруженной горной выра. боткой зоне пласта g (фиг. 5), а затем и0 неразгруженному пласту угля, дополнительно измеряют дебит и концентрацию газов; выходящих из полости на подготовительном участке Z, в период времени, соответсте вующий выходу забоя скважины на угольный пласт при бурении вкрест простирания горных пород или выходу ее забоя за зону влияния горной выработки (фиг. 5, 6), при этом к моМенту измерения расхода и концентрации газов на подготовительном участке скважину освобождают от отбитой породы или угля. Время У" выдержки подготовительного участка Г полости принимают равным трех-пятикратному времени 8 его проведения (фиг. 6).
В условиях сильно препарированных углей, обладающих высокой начальной ско836365 ростик> гаэоотда In, и щбольшой длины пер>N>I о участка полости для исключения по>ври газа бурение второго участка осущест»л»к>> чсрсэ г ряс»>:>н(> к>щии сальник, уcT3» повленный на устье скважины, а отб от итыи уголь собираK)T в емкость.
Г; аэопосность и показатели газоотдачи пласта можно определять не только при брении скважин, но и при комбайновой п оходке пластовых подготовительных выработок. В последнем случае проходку второго участка ведут в течение времени движен гаэовозду>нного потока от забоя выработки до ее устья, оставляя отбитый уголь в выработке, на конвейере или в вагонетка . (1 ъ ° х.
1окаэатели газоотдачи угольного пласта с его обнаженных скважиной или выработ- ts кой поверхностей определяют >по формулам:
2Î (2) (4) темп снижения газовыделения из
М ) обнаженных поверхностей пласта и отбитого в полости угля,(иин - ; интенсивность начального газовыделения из пласта угля при проходке в нем полости (начальное. удельное газовыделение из обнаженных поверхностей и отбитого угля), м /(м мин); где
У(; - )
I г>к р, — темп снижения газовыделения из обнаженных поверхностей плас- 23 та во времени, мин ;
1 начальное удельное газовыделение иэ обнаженных поверхностей пласта, м /(И мин);
g - основание натуральных логарифмов;
36
I - время проведения первого участка полости в неразгруженном пласте, мин;"
-время выдержки первого участка полости, мин; р I - газовыделение из первого участка полости в момент завершения его проходки, м /мин;
Q - газовыделение из первого участка E полости в момент завершения его выдержки во времени, M3/ìèí; 4Е
Я вЂ” длина первого участка полости, м;
rn- мощность пласта, м.
11оказатели газоотдачи пласта при проходке полости определяют по формулам:
* р Ф а " е.4 ) (a> ф У
g — - основание натуральных логарифмов;
4 — время проведения второго участка полости, мин;
4".- время выдержки отбитого угля в полости, мин;
6 - газовыделение иэ второго участка полости с отбитым в ней углем в момент завершения ее про„ходки, м з/мин;
g -газовыделение иэ второго участка полости в момент завершения выдержки в ней отбитого угля, мз/мин;
g -длина второго участка полости, м; п - мощность пласта, м. г Ю
Величины ; и &» определяют на основании замеров общего газовыделения из полости после окончания проходки второго участка (&, ) и выдержки во времени
Я. " (g<), расчета газовыделения из первого участка полости в указанные моменты времени по формулам: где б а рог+ i
8 ю. а,(g + 7 +g if )+I
На участках пласта с невысоким темпом снижения интенсивности газовыделения и небольших величинах времени проведения и выдержки второго участка полости значения Cr, и Я можно определять как разницу соответственно измеренных величин расхода (дебита) газа в моменты завершения проведения и выдержки второго участка полости и его значения б» на момент начала проведения второго участка. Ошибка определения конечных величин газоносности и показателей газоотдачи пласта в этих условиях незначительная.
Установив показатели газоотдачи угольного пласта при проходке полости и с обнаженных повер>хностей (стенок полости), определяют газовыделение g (м /т) из отбитого угля за время его пребывания в полости по формуле
9 — О и хг А 4 (5) где Я вЂ” газовыделение из пласта в полость (при ее проходке) за время, м, Q — газовыделение из обнаженных поверхностей пласта в полость эа время 4; мз
Ф- масса отбитого в полости угля на втором участке ее проведения, т.
Величину А определяют либо непосредственным взвешиванием отбитого на втором участке полости угля, который после всех измерений удаляют из полости, либо расчетным путем по длине второго участка полости, диаметру (сечению) полости и удельной массе угля. Возможно в отдельных случаях, в частности при небольших участках полости, сочетание этих двух методов.
836365
Велнчины Ц и Q определяются по формулам:
Q,рт g" Д. (а + ) : а
Q а,ер g д» (y "2" + gJ
1азоносность пласта х (м /т) на исследуемом участке (природная или остаточная после мероприятий по снижению газоносйости) определяется суммированием величины х и остаточной газоносности отбитого в полости угля х „, т. е. по формуле х =х +х „ (6)
Предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить газоносность и получить сведения о газоотдаче пласта, что обеспечивает более точные расчеты газообильности и параметров дегазации угольных пластов.
Формула изобретения
I. Способ определения газоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделения из пласта и остаточной газоносности отбитого угля, включа;ощий проходку полости с удалением отбитого угля на первом из поочередно проводимых ее участков и отбором пробы угля на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выделяющихся из полости газов до и после проходки второго участка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения газоносности и получения данных и газоотдаче пласта, проходку второго участка ведут до появления отбитого угля у устья полости, дополнительно замеряют расход и концентрацию выходящих иэ полости газов в моменты завершения проходки первого участка и завершения времени выдержки отбитого угля в полости перед отбором пробы угля, с уче- том комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели газоотдачи
llpH проходке полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их для. определения газовыделения из отбитого на второю участке полости угля.
2. Способ по п. 1, Отличающийся тем, что в процессе поочередного проведения участков полости первый участок. выдерживают
5 в течение трех-пятикратного, второй двухтрехкратного времени проходки соответст-. венно каждого из них, à показатели газоотдачи пласта, характеризуемые. величиной начального удельного газовыделения и темпом снижения газовыделения во времени, !
О опрепелпют по .формуле:
g=
1 где CL — темп снижения газовыделения во !
5 времени, мин, 1 начальное удельное гаэовыделео ние M3/(M2 мин) основание натуральных логарифмов;» - время проведения участка полос20 ти, мин;
Я"- время выдержки участка полости, мин;
© - газовыделение иэ участка полости в момент завершения его про25 ходки, м /мин; и - газовыделение иэ участка полости в момент. завершения его выдержки, мз/мин;
,! - длина участка полости, м;
nz- мощность пласта, м.
30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
I. Фоминых Е. И. и др. Определение метаноносности угольных пластов по газовыделению в подготовител ьны х выработках.
В c6.: Способы управления !азрвыделением на шахтах Карагандинского бассейна, вып. 2.
M., «Недра», 1971. с. 28-- 32.
2. Инструкция по определению и прогно-зу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. М., «Недра», 1977, с. 13--14.
3. Недашковский И. В. и др. Определение газоносности угольного пласта в приэабойной зоне. «Уголь», 1972, ¹ 12, с. 65—
66 (прототип).
Составитель Э. Руднева
Редактор Т. Авдейчик Техред A. Бойкас Корректор В. Синицкая
Яаказ 2975/24 . Тираж 463 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4
