Способ определения пористости образцов горных пород

 

Союз Соввгсттнк

Соцнаннстичвснни

Рвснубннн

ОПИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОР@К©ИУ СВИДВТЮЛЬСТВУ

« ii918430 (61) Доявлнительнее к авт, свнд-яу (51)М. Кл. (22) ЗаЯвлено 17. 06. 80 (21) 2944337/22-03 с присоединением зманн М— (23) Приоритет "

Е 21 С 39/00

G 01 и 15/08

3ЬфудэратеаввЯ кенитет. СССР во делам язабрвтеннЯ н открытиЯ (53) Л К622. 235 (088.8) Ояублнноване 07.04.82* бюллетень М

Дата онубмневанмя ояисамня 07.04,82 (72) Авторы изобретения

В. E. Забигайло, Н. А, Пимоненко и А. оляшов л1

А ее . т -4": 3

-, .@.„.-, -,.-,. =: (71) Заявитель

Институт геотехнической механики АН (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ОБРАЗЦОВ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к технике определения параметров пористой струк-. туры и позволяет определить величину соотношения открытой и закрытой пористости горных пород, например ископаемых углей.

Как известно, горные породы являются многокомпонентными средами. Они состоят из минерального скелета (ост това) и порогового пространства заполненного жидкой или газообразной фазами. Структура порогового пространства характеризуется пористостью, ее видом, -распределением пор по размерам, удельной поверхностью пор. Под пористостью горных пород принято понимать объем всех пустот : пор, ка- верн, микротрещин и других дефектов в горной породе. В геологии и горном деле различают общую пористость (абсолютная, физическая, полная)" суммарный -объем всех пустот независимо от их формы, величины и взаимного расположения, закрытую пористость — совокупность объема замкнутых, не имеющих между собой сообщений, пор и открытую пористость— совокупность сообщающихся между собой и поверхностью пор и пустот. Пористость и трещиноватость углей является их важнейшими характеристиками коллекторских и прочностных свойств. От соотношения видов пористости (открытой, закрытой) в углях зависят проницаемость и газоностность угольных пластов, газообильность и проявление газодинамических явлений в горных выработках, так как, присутствие газов в свободном и .сортированном состоянии в угле представляет источник внутренней энергии в системе уголь-газ. Определение величины соотношения пористости не« обходимо также для создания физической модели системы уголь - газ.

В настоящее время не существует экспериментального способа определения

918430

На чертеже изображена кривая изменения давления при насыщении и диспергировании угля во времени.

Пример . Образец угля с элементами разрушения и жидкость (вакуумное масло BM-6 РТУ РСФСР

У НП-12-61)раздельно вакуумируют до величины предельного давления (3 10 мм рт. ст. ). Средством откач50

55 относительного объема открытых и закрытых пор и величины их соотношения.

Известен расчетный метод определе-: ния соотношения между количеством сорбированного углем метана и количеством метана, находящегося в свободном состоянии. Для этого экспериментально определяют общую пористость угля, объем сорбированного газа по кривым сорбции и выполняют необхо- 10 димые расчеты11 1.

К недостаткам данного способа следует отнести то, что он предусматривает принудительное насыщение угля метаном, продолжителен во времени 15 (снятие сорбционных характеристик ,продолжается до 2 недель) и выполняется в несколько этапов. Способ характеризует лишь часть фильтрующего объема порогового пространства, 20 поскольку в угле могут находиться трещины и пустоты, заполненные метаном.

Известен также способ определения пористости образцов горных пород, 25 включающий выкачивание воздуха из образца и смачивающей жидкости, насыщение образца этой жидкостью и регистрацию изменения давления (2 ).

Недостатком способа является не- 50 возможность определения отдельно вида пористости (открытой и закрытой) образца горной породы, а также величины соотношения открытых и закрытых пор. 35

Цель изобретения- определение величины соотношения открытой и закрытой пористости.

Указанная цель достигается тем, что после насьпцения жидкостью образцы диспергируют.

Отклонение давления относительно предельного для вакуумных камер при насыщении образца жидкостью и последующем его диспергировании пропорционально объемам газов в порах.

По этим отклонениям и определяется величина соотношения открытой и закрытой пористости горных пород.

Величина соотношения открытой и закрытой пористости (К) определяется отношением общего изменения давления при насьпцении (Р с), пропорцио- нального объему газов открытых пор,к общему изменению давления при диспергировании (fpytn) пропорционального объему газов в закрытых порах:

Рнстс

К

Рдмсп

Практически достаточно измерить в ус ловных единицах площади, ограниченные кривыми отклонения давлений относительно предельного (P> ) и вычислить их отношение. B конкретном случае значение К определяется как:

2 анас 328 мм

= ------=0,45

8дисп 708 мм

Рнас

К дисп

Для исследованных углей марки Ж"

Донецкого бассейна величина К варьирует в пределах 0,33-0,67, Применение изобретения позволяет экспериментальным способом определить величину соотношения открытой и закрытой пористости горных пород, например углей. формула изобретения

Способ определения цористости образцов горных пород, включающий выкаки служит механический насос типа

ВН-461M. Регистрация отклонения давления во времени осуществляется непрерывно с записью на самописец типа КСП-1, Газовыделение при насыщении I г угля марки "Ж" длится 23 мин, интервал h t = и - t (см. чертеж). Газовыделение прй диспергировании 1 г угля марки "Ж" продолжается 4-6 мин, интервал ht (см. чертеж), В качестве средства вибровоздействия используется электролобзик типа ЭЛ â€” l.

Зарегистрированные кривые (см. чертеж) представляют собой изменение давления при насыщении и диспергировании угля во времени. Общее изменение давления при насьпцении жид костью образца угля так же как и общее изменение давления при дисперги-. ровании угля опрецеляются:

tg

p„«= 7 p(at,P„,,„„==У Р® .

Р.

tfPf )УЩ Л .

8<® д Я Ю Ю гО ЮО r8d zm гй7 т

tr 4

Составитель Л. Прошина

Техред Т. Маточка Корректор Ю. Макаренко

Редактор К, Волощук

Заказ 2077/7 Тираж 624

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ПЩ1 "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 918430 6 чивание воздуха из образца .и смачиваю- Источники информации, щей жидкости, насыщение образца принятые во внимание при экспертизе этой жидкостью и регистрацию измене- 1. Эттингер И. Л. и Шульман Н.В. ния давления, о т л и ч а ю щ и й- Распределение метана в порах ископаес я тем, что, с целью определения: s мых углей. N., "Наука", 1975, с. 62» величины соотношения открытой и зак- 68, 101-107. рытой пористости, после насыщения 2. Авторское свидетельство СССР жидкостью образцы диспергируют; В 232585, кл. G 01 N 15/08, 1966.