Способ определения газоносности угольных пластов Советский патент 1984 года по МПК G01N24/00 

о х

05 1 Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств веществ методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и касает ся определения газоносности угольных пластов. Известен способ определения газо носности угольных пластов, основанный на отборе проб угля с применением различных типов керногазонаборников, позволяющих выбуривать из угольного массива керн и поднимать его на поверхность, сохраняя со держащийся в нем газ СП. Недостатком этого способа является высокая стоимость, большое количество непредставительных проб (4055%) в результате утечек газа, большая трудоемкость, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб изучения газоносности угольных пластов, включающий отбор проб угля из пласта. В известном способе уголь, отобранный в скважине обычной двойной колонковой трубой или в горной выработке свежеобнаженного забоя, помещается в металлический или стеклянный сосуд с герметически закрываю щейся крьшкой, оборудованной специальным штуцером или соском со шлангом. При этчэм берется проба угля по объему примерно равная объему сосуда. В лаборатории проба дегазиру ется 2 J. Недостатками известного способа являются неизбежная потеря газа, так как проходит значительное время между взятием пробы угля и помещением ее в герметический стакан, и достаточно большое время лабораторных исследований (до нескольких суток на одну пробу), так как дегазация пробы заключается в отборе свободно вьщеляющегося газа и извлечении j-asa под вакуумом. Кроме того, в связи с тем, что основная часть газа в угле содержится в адсорбированном состоянии в порах размером десятки и сотни ангстре то даже при нагреве и дроблении не удается извлечь большую его часть из угольной пробы. Цель изобретения - повьпяение точности и скорости измерений. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения газоносности угольных пластов, вклю15 г чающему отбор проб угля из ппаста, дополнительно измеряют пластовое давление газа и концентрацию парамагнитных центров в пробе угля с использованием ЭПР, а газоносность угольного пласта определяют из зависимости x:c(.N- -benP + c , где и, Ь,с - постоянные, равные: -19 М Г « (2,3±0,1)-10 Ъ (3,65±0,05) - , с. -(0,3010,03) - ; т Р - пластовое давление, измеренное в кГс/см , N - концентрация парамагнитных центров, 1/г. Способ осуществляется следуюпщм образом. При лабораторных исследованиях определяют концентрацию парамагнитных центров с помощью радиоспектрометра ЭПР. В углях сигнал ЭПР обусловлен свободными радикалами или разорванными углеродными связями. Разорванные углеродные связи в веществе угля связаны с дефектами кристаллической углеродной решетки, которая представляет собой гёксогональную структуру, имеющей несколько слоистых структур в виде пачек, в которых атомы углерода находятся в вершинах правильных шестиугольников. Реальная структура угля состоит из пакетов углеродных сеток, ориентированных в различных направлениях. Расстояния между пакетами угле- . родных сеток изменяются от единиц до тысяч ангстрем и представляют собой поры, размеры которых и их количество в единице объема меняются в зависимости от суммарной степени метаморфизма. Поэтому объем всех пор и трещин в единице объема реального куска угля пропорционален количеству разорванных углеродных связей (свободным радикалам) и соответственно пропорционален концентрации парамагнитных центров. Так как основная часть газа (метана) в угле содержится в адсорбированной фазе, то,зная объем пор в единице вещества угля и давление газа 3 в угольном пласте, можно определить газоносность по указанной зависимости. Номограмма представляет собой за висимость между концентрацией парамагнитных центров (ПМЦ) в угольном пласте, пластовым давлением и газоносностью угольного пласта. При этом для различных угольных пластов N меняется в пределах от 5-10 и до 8 , так как это изменение обусловлено количеством разорванных связей (свободных радикалов), имеющихся в углях, а Р меняется в пределах 1,0-100 кГс/см которые наблюдаются в угольных пластах. Преимуществом предложенного способа определения газоносности угольных пластов является более высокая эффективность-за счет умен шения времени, необходимого для оп ределения остаточной газоносности, например за один час можно определить газоносность в 10 пробах угля 54 и, как следствие, умеиьшетпте трудоемкости работ при отборе .проб угля, так как отпадает необходимость в их герметиза1щи непосредственно при отборе в массиве угля. Преимуществом предложенного способа является также расширение области применения, так как для определения газоносности по предложенному способу необходима масса угольной пробы в 5-10 мг, которую можно отобрать из очень тонких пластов даже с помощью геологоразведочных скважин. Кроме того, предложенный способ учитывает свойства угольного пласта в месте отбора проб. Изобретение может быть применено в горной промьшшенности для определения газоносности угольных пластов rio пробам, взятым как в горных выработках действующих и строящихся шахт, так и по пробам угля, извлеченным на поверхность при геологоразведочных работах.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, включающий отбор проб угля из пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений, дополнительно измеряют пластовое давление газа и концентрацию парамагнитных центров в пробе угля с использованием электронного парамагнитного резонанса, a газоносность угольного пласта определяют из зависимости х а-Ы4 ЬСп Р+с , где а , Ь и с- постоянные, равные: -19 М г га