Способ определения пористости образцов горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 G01N15/08 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРИСТОСТИ 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, за полненного жидкой или газообразной фазами. Структура порогового простра ства характеризуется пористостью, ее видом, -распределением пор по размерам, удельной поверхностью пор. Ио,д пористостью горных пород принято понимать объем всех пустот : пор, каверн, микротрещин и других дефектов в горной породе. В геологии и горном деле различают общую пористость (абсолютная, физическая, полная)суммарный объем всех пустот нездвисй мо от их формы, величины и взаимно- го расположения, закрытую пористость - совокупность объема замкнутых , не имеющих между собой сообщений, пор и открытую пористость совокупность сообщакнцихся между собой и поверхностью пор и пустот. Пористость и трещиноватость° углей является ик 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 необходимо также для создания физической модели системы уголь - газ. В настоящее время не существует экспериментального способа определевкя

39

относительного объема открытых и зак рытых пор и величины их соотношения.

Известен расчетный метод определения соотношения между количеством сор бированного углем метана и количеством метана, находящегося в свободном состоянии. Для этого экспериментально определяют общую пористость угля, объем сорбированного газа по кривым сорбции и выполняют необходимые расчеты 1.

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

Известен также способ определения пористости образцов горных пород, включающий выкачивание воздуха из образца и смачивающей жидкости, насыщение образца этой жидкостью и реги- страцию изменения давления f 2 .

Недостатком способа является невозможность определения отдельно вида пористости (открытой и закрытой образца горной породы, а также величины соотношения открытых и закрытых пор.

Цель изобретения- определение величины соотношения открытой и закрытой пористости.

Указанная цель достигается тем, что после насыщения 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.

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

Пример . Образец угля с элементами разрушения и жидкость (вакуумное масло ВМ-6 РТУ РСФСР № НП-12-6 Ораздельно ваКуумируют до величины предельного давления ( мм рт. ст. ). Средством откач4304

ки служит механический насос типа ВН-461М. Регистрация отклонения давления во времени осуществляется непрерывно с записью на самописец типа КСП-1. Газовыделение при насыщении 1 г угля марки ж длится 23 мин, интервал At t.- Ц (см. чертеж). Газовьщеление при диспергировании 1 г угля марки Ж продолжается 4-6 мин, интервал At Ц - .„ (см. чертеж). В качестве средства вибровоздействия используется электролобзик типа ЭЛ-1.

Зарегистрированные кривые (см.

5 чертеж) представляют собой изменение давления при насыщении и диспергировании угля во времени. Общее изменение давления при насьш1ении жидкостью образца угля так же как и общее изменение давления при диспергигровании угля определяются:

Рнс.с-|нШЪ,Рд еп4р Ча

-Ьл

30 общему изменению давления при диспергировании () пропорционального объему газов в закрытых порах:

К -P4J2S:.

Практически достаточно измерить в ус ловн1лх единицах площади, ограниченные кривыми отклонения давлений относительно предельного ((Q ) и вычислить их отношение. В конкретном случае значение К определяется как:

К Риас 5иас , Рдмсп 5дисп 708 мм1Для исследованных углей марки Ж Донецкохо 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 пористости образцов горных пород, включающий выка59184чивание воздуха из образца и смачивающей жидкости, насыщение образца этой жидкостью и регистрацию изменения давления .отличающийся тем, что, с целью определения величины соотношения открытой и эакрытой пористости, после насыщения жидкостью образщ 1 диспергируют;

Р. пмрт. спг 5 0 Источники информации, принятые во внимание при экспертиз« 1.Эттингер И. Л. и Шульман Н.В. Распределение метана в порах ископаемых углей. М., Наука, 1975, с. 6268, 101-107. 2,Авторское свидетельство СССР № 232585, кл. G 01 N 15/08, 1966.

г.ю

НО6ЮtiW

J/Л О 30 so 90 ггО ISO JdO ZlO ZW ff it ЗОО ЗЗО JSO ЗЗО ZO 50 t,C .j