Способ определения газоносности пласта

Приложение N 2. Определение газоносности угольных пластов

Приложение N 2
к Инструкции по дегазации угольных шахт,
утвержденной приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 1 декабря 2011 г. N 679

Определение газоносности угольных пластов

I. Общие сведения

1. Для определения количественных показателей газоносности в пределах метановой зоны, характеризующейся повышенным выделением, применяются методы прямого и косвенного определения природной газоносности угольных пластов и вмещающих пород.

Метод прямого определения основан на применении специальных колонковых снарядов (керногазонаборников), которые позволяют отобрать пробы угля, пород и газа в их естественном соотношении и определить содержание газа в керне, близкое к природному. Данный метод используется геологоразведочными партиями (далее — ГРП), геологоразведочными экспедициями (далее — ГРЭ) при ведении геологоразведочных работ.

Метод косвенного определения сводится к установлению газоносности угля или пород по их газоемкости, полученной лабораторным путем, для условий давления газа и температуры, замеренных в скважинах в угольном пласте или породном слое.

2. Газовыми съемками, проводимыми в горных выработках, устанавливается газовый баланс выемочных участков по источникам газовыделения, в том числе из разрабатываемого пласта. Газовыделение из разрабатываемого пласта, отнесенное к 1 т угля, в сумме с остаточной газоносностью угля, выдаваемого из лавы, соответствует природной газоносности угольного пласта.

3. Природная газоносность угольных пластов рассчитывается по данным газообильности выработок действующих шахт по формулам прогноза метанообильности. Исходными данными является фактическая метанообильность действующих выработок, рассчитанная по плановым и категорийным замерам, проводимым военизированными горно-спасательными частями и службой вентиляции шахт.

4. Комплексный метод основан на использовании непрерывного газового каротажа выходящей из скважины промывочной жидкости. Газовым каротажем по скважине в разрезе пород выявляются газовыделяющие интервалы (угольные пласты и газоносные породы). По объему газа, вынесенного буровым раствором из интервала газосодержащих углей и пород, определяют количество газа, выделившегося при перебуривании одного метра углепородного массива. Определив объем газа, вынесенного буровым раствором из интервала угольного пласта, и остаточную газоносность угольного керна и шлама, рассчитывают по уравнению газового баланса природную газоносность угольного пласта.

5. На всех стадиях разведки угольных месторождений и участков определение газоносности угольных пластов и вмещающих пород-коллекторов является обязательным.

На поисковой стадии производятся сбор и обобщение сведений о газоносности месторождения или участка, определение качественного состава природных газов в угольных пластах и вмещающих породах методом отбора проб в герметические сосуды — ориентировочное определение природной газоносности месторождения (наличие или отсутствие в угленосных отложениях метана на глубине, до которой производится оценка запасов).

На стадии предварительной разведки месторождений с наличием метана необходимо получить данные о газоносности исследуемой площади, достаточные для составления соответствующего раздела в технико-экономическом докладе о целесообразности детальной разведки.

Для этого необходимо установить:

общий характер качественного состава газов и газовую зональность;

глубину поверхности зоны метановых газов и общую качественную характеристику природной газоносности угольных пластов в зоне метановых газов;

возможное влияние геологических факторов на распределение газов в угольных пластах и вмещающих породах.

На стадии детальной разведки выполненный объем опробования угольных пластов месторождения (участка) должен обеспечить получение исходных данных о природной газоносности, достаточных для составления прогноза ожидаемой газообильности горных выработок шахты с погрешностью не более 30%.

Для этого необходимо:

уточнить гипсометрическое положение поверхности зоны метановых газов с точностью м;

определить природную газоносность рабочих пластов в зоне метановых газов на всей площади месторождения (участка) с предельной погрешностью не более , которая устанавливается сравнением со среднединамической величиной газоносности проб одного пластопересечения мощных пластов угля или со средней газоносностью тонких угольных пластов на данной глубине;

определить наличие горизонтов вмещающих пород-коллекторов и установить их газосодержание;

установить газосодержание подземных вод водоносных горизонтов, оказывающих значительное влияние на газообильность горных выработок;

изучить влияние геологических факторов на распределение газа и установить количественные зависимости, дать прогноз газоносности с учетом выявленного влияния геологических факторов на возможные региональные и локальные изменения газоносности.

6. При доразведке полей действующих шахт дополнительное опробование угольных пластов на газоносность проводится в случае, если нет условий, позволяющих применять горностатистический метод прогноза газообильности горных выработок, а именно при:

отсутствии данных о газообильности горных выработок на отработанных и действующих горизонтах шахты, а также по соседним шахтам;

вскрытии первого горизонта в зоне метановых газов;

вскрытии новых пластов;

изменении системы разработки или способов управления метановыделением;

отсутствии аналогии геологических условий действующих горизонтов с разведываемыми;

наличии в пределах шахтного поля значительных тектонических нарушений.

7. При повышенной углекислотообильности (более 5 добычи угля) выявляются источники поступления углекислого газа, для чего используются результаты подземных газовых съемок и исследования подземных и шахтных вод.

8. При реконструкции действующих шахт с прирезкой новых площадей и пластов на расстоянии по вертикали от горных работ более 200 м при пологих и более 300 м при крутых пластах, а также на расстоянии более 2000-3000 м от действующих горных работ изучение природной газоносности основных рабочих угольных пластов производится в соответствии с требованиями детальной разведки.

9. При опробовании керногазонаборниками угольных пластов число проб, отбираемых из одного пласта, определяется по таблице N 1.

Объем опробования угольных пластов на газоносность в зависимости от их мощности

Источник

Способ определения газоносности пласта

РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ

«Рекомендации по определению газоносности угольных пластов»

Руководство по безопасности «Рекомендации по определению газоносности угольных пластов» содержит рекомендации по порядку отбора угольных проб при бурении скважин в горных выработках угольных шахт, порядку определения объема газа, выделившегося из отобранных угольных проб, порядку расчета природной и остаточной газоносности угольных пластов

Руководство рекомендуется использовать для определения природной и остаточной газоносности угольных пластов.

В разработке Руководства принимали участие М.О.Долгова, А.Б.Палкин, О.Н.Малинникова, В.Н.Захаров, С.С.Кубрин, Р.А.Ахметгареев, А.В.Харченко, Е.В.Федоров, И.В.Зверев (ИПКОН РАН), О.В.Тайлаков, Д.Н.Застрелов, А.Н.Кормин (Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН), Н.В.Подъяпольская (ОАО «СУЭК Кузбасс»), Г.П.Ермак, В.В.Скатов, С.Н.Подображин, Б.Ю.Чапля (Ростехнадзор).

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Руководство по безопасности «Рекомендации по определению газоносности угольных пластов» (далее — Руководство по безопасности) разработано в целях содействия соблюдению требований Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 19 ноября 2013 г. N 550 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 31 декабря 2013 г., регистрационный N 30961; Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, 2014, N 7), с изменениями, внесенными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 2 апреля 2015 г. N 129 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 20 апреля 2015 г., регистрационный N 36942; Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, 2015, N 38), Инструкции по дегазации угольных шахт, утвержденной приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 1 декабря 2011 г., N 679 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 29 декабря 2011 г., регистрационный N 22811; Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, 2012, N 13), с изменениями, внесенными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 20 мая 2015 г. N 196 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 18 июня 2015 г., регистрационный N 37710; Официальный интернет-портал правовой информации (www.pravo.gov.ru), 22 июня 2015 г.).

Настоящее Руководство по безопасности не является нормативным правовым актом.

2. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации по:

порядку отбора угольных проб при бурении скважин в горных выработках угольных шахт;

порядку определения объема газа, выделившегося из отобранных угольных проб;

порядку расчета природной и остаточной газоносности угольных пластов.

3. Руководство по безопасности рекомендуется использовать для определения природной газоносности угольных пластов (далее — природной газоносности) X, м /т сухой беззольной массы (далее — с.б.м.), и остаточной газоносности угольных пластов (далее — остаточной газоносности) , м /т с.б.м.

4. Расчеты природной и остаточной газоносности основаны на изучении кинетики десорбции газа из угольных проб, отобранных при бурении скважин в подземных горных выработках.

5. Результаты расчетов природной и остаточной газоносности рекомендуется использовать при прогнозе газообильности подготовительных выработок и выемочных участков и оценке эффективности применения мер, направленных на снижение природной газоносности угольных пластов.

6. В настоящем Руководстве по безопасности используются термины и их определения, условные обозначения, приведенные в приложении N 1 к настоящему Руководству по безопасности.

7. Технические средства и оборудование, используемые для отбора угольных проб и определения объема газа, выделившегося из них, приведены в приложении N 2 к настоящему Руководству по безопасности.

8. Природную газоносность угольных пластов в соответствии с настоящим Руководством по безопасности рекомендуется определять для угольных пластов, у которых природная газоносность, установленная при геологоразведочных работах, составляет 13 м /т с.б.м. и более.

9. Природную газоносность рекомендуется определять при проведении подготовительных выработок, оконтуривающих выемочный участок, до начала проведения мер, направленных на снижение природной газоносности угольных пластов.

10. Остаточную газоносность угольных пластов рекомендуется определять для оценки эффективности применения мер, направленных на снижение природной газоносности угольных пластов.

11. Природная и остаточная газоносность определяются по формуле:

, (1)

где — объем газа, выделившегося из угольной пробы при бурении скважины , м , приведенный к стандартным условиям (далее — ст.у), м ;

— объем газа, выделившегося из угольной пробы при атмосферном давлении , м , приведенный к ст.у, м ;

— объем газа, выделившегося из угольной пробы при ее измельчении до фракции менее 0,1 мм , м , приведенный к ст.у, м ;

— масса угольной пробы, кг;

— содержание золы в угольной пробе, %;

— содержание влаги в угольной пробе, %.

Объемы газа, выделившегося из угольной пробы , и , рекомендуется определять с помощью измерительного оборудования в соответствии с приложением N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

Содержание золы в угольной пробе рекомендуется определять в соответствии с национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55661-2013 «Топливо твердое минеральное. Определение зольности», утвержденным и введенным в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 г. N 1232-ст (далее — ГОСТ Р 55661-2013).

Содержание влаги в угольной пробе рекомендуется определять в соответствии с национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 52911-2008 «Топливо твердое минеральное. Методы определения общей влаги», утвержденным и введенным в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 марта 2008 г. N 59-ст (далее — ГОСТ Р 52911-2008).

За результат измерения в точке опробования принимается максимальное значение газоносности среди угольных проб, отобранных из скважины.

12. Определение , , к ст.у рекомендуется приводить в соответствии с государственным стандартом Союза ССР ГОСТ 2939-63 «Газы. Условия для определения объема», утвержденным Государственным комитетом стандартов, мер и измерительных приборов СССР 16 апреля 1963 г. (далее — ГОСТ 2939-63). Ст.у рекомендуется считать: температура 20°C (293,15 К), давление 760 мм рт.ст. (101,3 кПа).

13. Для приведения к ст.у рекомендуется использовать формулу:

, (2)

где — приведенный к ст.у объем газа , или , м ;

— свободный объем герметичного сосуда , м , или дробилки, , м ;

— объем газа, выделившегося из угольной пробы , или , м ;

— атмосферное давление в месте определения , или , кПа;

— температура атмосферы в месте определения , или , °C.

Свободный объем герметичного сосуда или дробилки рекомендуется определять в порядке, приведенном в приложении N 4 к настоящему Руководству по безопасности.

14. Объем газа, выделившегося из угольной пробы при бурении скважины, определяется методом обратной экстраполяции по результатам определения объема газа, выделившегося из угольной пробы при атмосферном давлении.

Объем газа, выделившегося из угольной пробы при атмосферном давлении, определяется по формуле:

, (3)

где — объем газа, выделившегося из угольной пробы при атмосферном давлении на i-м временном интервале, приведенный к ст.у, м ;

15. Объем газа, выделившегося из угольной пробы при бурении скважины, рекомендуется определять в следующем порядке:

в системе координат, в которой ось абсцисс — время t, час:мин, ось ординат — объем выделившегося газа , м , в соответствии с рисунком 1 настоящего Руководства по безопасности строят график десорбции газа из угольной пробы (далее — график десорбции). На оси абсцисс в точке ее пересечения с осью ординат указывается время начала извлечения угольной пробы из скважины , час:мин;

после помещения угольной пробы в герметичный сосуд на оси абсцисс графика десорбции откладывают время ее герметизации

определяют объемы газа, выделившегося из угольной пробы , и результаты этих определений наносят на график десорбции;

график десорбции линейно аппроксимируют на интервале от времени извлечения угольной пробы до времени ее герметизации.

Значение графика десорбции в точке его пересечения с осью ординат считают равным объему газа, выделившемуся из угольной пробы при ее отборе.

Рис.1. График десорбции газа из угольной пробы

16. Объем газа, выделяющийся из угольной пробы при ее измельчении до фракции менее 0,1 мм, определяется по формуле:

, (4)

где — объем газа, выделившегося из угольной пробы при ее измельчении до фракции менее 0,1 мм на i-м временном интервале , м , приведенный к ст.у, м ;

Источник