Способ определения газопроницаемости массива угольного пласта Советский патент 1978 года по МПК E21F7/00 

1

Изобретение охиосится к способам борьбы с газом и газодинамическими явлениями и может быть использовано ири прогнозировании газовыделения на строящихся н эксплуатируемых горных предприятиях путем определения газопроницаемости массива угольного пласта.

Известен способ определения газопроницаемости угольного массива, основанный па измерении газового давления, определении и учете температуры пласта, констант сорбции в пористости, характеризующих физико-химические свойства массива.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков и достигаемому результату является способ определения газопроницаемости массива угольного нласта, заключающийся в бурении шпура вкрест напластования пласта, последующей герметизации в нем трубки для замера газового давления и определении коэффициента газопроницаелМости массива угля.

Недостатками указанных способов является то, что в физико-математическом описании явления не учтена вязкость газа, что снижает достоверность числовой величины газопроницаемости.

Целью изобретения является повышение точности определения проницаемости массива угля.

Это достигается тем, что в пласте пробуривают вспомогательный шпур, замеряют температуру угольного массива и после установления стабильного давления в газовой камере

основного шпура перебуривают угольный пласт дополнительной дренажной скважиной, затем берут пробы угля из шпуров и дополнительиой дренажной сквалсины, определяют его физико-химические свойства и расчет коэффициента газопроницаемости производят по формуле:

2К

Рш (t - fi)«

К

-Я)

(0ji - вязкость метана при температуре и

где LI давлении, соответствующих температуре пласта и давлению газа в нем;

р - постоянная изотермы, определяемая по формуле:

Pi

i

РО - давление газа в нетронутом массиве пласта, кг/см ;

Pt - давление газа в камере основного шпура (), принятое за расчетное, кг/см ;

Гш - радиус основного шпура, см; t - период, за который в газовой камере основного шпура давление газа выросло до расчетного, с; pt - плотность метана при давлении Pt, . т.е.м. р1 - плотность метана при атмосферном давлении, т.е.м. pt - PI - разность плотностей метаиа в газовой камере ооновного шпура до и после его герметизации, т.е.м. отношение радиуса контура питания К радиусу основного шпура, определяемое по формуле: - «/ 1 , iZli± Q.Q -газоемкость угля при давлении РО, т.е.м. - газоемкость угля при давлении Ръ т.е.м. газопроницаемость естественного массива угля, дарси. Газопроницаемость угольного массива в районе пересекаюшей пласт дренажпой скважины рассчитывают ио формуле: M-i--)(yo-Q/)i, t() где t-время, за которое давление газа в камере основного шпура снизилось от РО до Pt, с; Г1 - расстояНие от оси дренажной скважины до газовой камеры основного шпура, см; Гс - радиус дренажной скважины, см; QO и Qt - газоемкости угольного массива, соответствуюпдие давлениям газа РО и РЬ т.е.м. Кд.с-- газопроницаемость массива около пересекающей пласт дренажной скважины, дарсп. Способ определения газопроницаемости массива угольного пласта заключается в следуюшем. Из пройденной по породе выработки вкрест плоскостям напластования пласта бурят два шпура: основной диаметром 45-50 мм для замера давления газа в пласте и вспомогательный диаметром 36-42 мм для замера температуры массива пласта. Вспомогательный шпур должен войти в пласт па глубину не менее 0,5 м, после чего в нем замеряют температуру известным методом. Основной шпур бурят так, чтобы он пересекал пласт па всю его мощность, т. е. чтобы газовая камера его находилась в угольном пласте. В основной шпур вставляют цельнотянутую стальную или медную трубку высокого давления, снабженную на одном конце штуцером, в который мог бы ввинчиваться манометр, а другим концом соединяющуюся с газовой камерой основного шпура. Затем пространство основного шпура от его устья до газовой камеры герметизируют по известному способу. Через 4-6 ч после герметизации в штуцер ввинчивают манометр, по показаниям которого наблюдают за нарастанием давления газа в газовой камере шпура. По показаниям манометра ведут замеры давления газа с интервалом в одну атмосферу и точным указанием времени замера. Когда гозовое давление в основном шпуре достигнет максимального значения и станет стабильным, из разведочной выработки на иласт пробуривают опытную дренажную скважину таким образом, чтобы она пересекала пласт на расстоянии 1,5-2 м от газовой камеры основного шпура. Диаметр опытной скважины должен быть таким, какой допускает имеющееся оборудование и каким в будущем предполагается осуществлять дегазацию на исследуемом участке пласта. По окончании бурения опытной сквал ;ины наблюдают за изменением давления газа в газовой камере основного шпура и фиксируют по показаниям манометра снил :ение давления газа в камере во времени. При перебуре угольного пласта основным и вспомогательным щпурами, а также опытной скважиной в них набирают пробы угля для оиределения его физических и физико-химических свойств. Пробы набираются в специальные кернонаборпики, при отправке проб угля в лабораторию в сопроводительной записке следует указывать температуру массива пласта, чтобы необходимые свойства угля были определены при этой температуре. Имея данные о росте давления газа в основном щпуре и показатели основных физических и физико-химических свойств угля (по результатам лабораторных исследований) по формулам подсчитывают газопроницаемость массива пласта около шпура и около опытной скважины. Вместе с этим подсчитывают и все показателИ, необходимые для полиой газовой характеристики исследованного участка угольного пласта. Формула изобретения Способ определения газопроницаемости массива угольного пласта, заключающийся в бурении шпура вкрест напластования пласта, последующей герметизации в нем трубки для замера газового давления и определении коэффициента газопроницаемости массива угля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения проницаемости массива угля, в пласте пробуривают вспомогательный шпур, замеряют температуру угольного массива и после установления стабильного давления в газовой камере основного шпура перебуривают угольный пласт дополнительной дренажной скважиной, затем берут пробы угля ив шпуров и дополнительной дренажной скважины, определяют его физикохимические свойства и расчет коэффициента газопроницаемости производят по формуле: (-р1)1п-- т/- ш (Pl-p.} где 1-1 - вязкость метана при температуре и давлении, соответствующих температуре пласта и давлению газа в .нем; Р - постоянная изотермы, определяемая по формуле: Р, Р( РО - давление газа в нетронутом массиве пласта, кт/см ; Pt - давление газа в камере основного шпура (), принятое за расчетное, кг/см ; Гш - радиус основного шпура, см; t - период, за который в газовой камере основного шпура давление газа выросло до расчетного, с; pt - плотность метана при давлении Pt, т.е.м. р1 - плотность метана при атмосферном давлении, т.е.м. Pt-PI - разность плотностей метана в газовой камере основного шпура до и после его гермегизадии, т.е.м. отношение радиуса контура питания к радиусу основного шпура, определяемое по формуле: К -,/ -- + ш O - газоемкость угля прп давлении РО, т.е.м. t - газоемкость угля при давлении Pt, т.е.м. - газопроницаемость естественного массива угля, дарси. пособ по п. 1, от л и ч а ю ш,и и ся тем, зопроницаемость угольного массива в пересекающей пласт дренажной скварасчитывают по формуле: (-i-c)(Qo-Q,)l., - с д.с - (1-0 время, за которое давление газа в камере основного шпура снизилось от РО до Pt, с; Г - расстояние от оси дренажной скважины до газовой камеры основного шпура, см; PC - радиус дренажной скважины, см; t - газоемкости угольного массива, соответствующие давлениям газа РО и Pt, т.е.м. .с. - газопроницаемость массива около пересекающей пласт дренажной скважины, дарси.