Диссертация (1172988), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Изолинии метаноносности пластов S и SW на участке QD показаны нарисунках 2.10 и 2.11.71Рисунок 2.9 Зависимости метаноносности от содержания витринита,глубины залегания и мощности пластаНа распределение метаноносности в юго-восточной части участка преобладаетвлияние складчатых структур. Метаноносность в приразломной зоне по сравнению сприосевыми частями антиклинали и синклинали уменьшается на 36,9% и 56,8%соответственно. Метаноносность достигает своего предельного значения в тех местах,где находятся синклиналь С1 и антиклиналь С2. Чем ближе к приосевой частисинклинали С1, тем выше метаноносность, так как в центральной части синклиналипороды кровли угольного пласта подвергаются сжатию, что приводит к уплотнениюпород кровли и снижению их проницаемости.
В этом случае кровля экранирует,существенно ограничивая миграцию метана вверх, и благоприятствует повышениюметаноносности нижележащего угольного пласта. Антиклиналь С 2 на этом участке,наоборот, имеет дегазирующее влияние, так как ее приосевая часть характеризуетсязоной растяжения пород кровли угольного пласта, вследствие чего ее герметичностьуменьшается. В крыльях складок метан хорошо сохраняется.72Рисунок 2.10 Изолинии метаноносности пласта S на участке QDРисунок 2.11 Изолинии метаноносности пласта SW на участке QD73На северо-западе участка изолинии метаноносности в обоих угольных пластахрасположены практически параллельно простиранию разлома. Метаноносность вобоих пластах S и SW достигает своего наименьшего значения там, где находитсяразлом.На рисунке 2.12 приведена зависимость метаноносности от расстояния доразлома по данным параметрических скважин.
По мере увеличения расстояния отскважины до разлома, наблюдается тенденция роста метаноносности. Например,метаноносность угольного пласта S постепенно увеличивается с расстоянием отсброса Р1 (от 8,2 м3/т в зоне сброса до 17,2 м3/т в зоне левой границы участка).Метаноносность в скважине П4 очень мало увеличивается по сравнению с еезначением в скважине П6. Итак, на основании изложенного можно сделатьпредварительный вывод о том, что на этом участке QD влияние разлома наметаноносность ограничено в периферии на расстоянии до 2000 метров от разлома.Рисунок 2.12 Зависимость метаноносности от расстояния до разломаРезультаты анализа химического состава газа приведены в таблице 2.15.
Изтаблицы следует, что для исследуемого участка характерно высокое содержаниеметана, от 79,42% до 98,48 %, и преобладающее значение 88-95%. В составе газасодержится небольшое количество углекислого газа и азота, очень редко встречаетсяи малое содержание этана.74Таблица 2.15 Результаты анализа химического состава газа на участке QDНомерскважиныНомерпластаSП1SWSП2SWSП3SWSП4SWSП5SWSП6SWНомеробразца121212121212121212121212N21,927,252,399,061,878,786,011,405,441,2512,534,924,1710,265,953,3110,106,770,715,2614,4019,9016,9116,00Состав газа/%CO2CH44,9793,111,2791,481,8695,751,1489,805,7792,362,4688,7610,2383,701,6996,904,4890,083,1395,622,1085,311,2193,875,6390,201,2088,532,8591,183,7792,928,2481,664,1889,050,8198,483,3591,390,8484,750,6879,421,5181,581,5782,43C2+0000000,060,01000,06000,010,02000000,010002.7.9 Сорбционные свойства угольных пластовИзучение сорбционных свойств угольных пластов по метану необходимо дляпонимания взаимодействия твердой и газообразной составляющих системы уголь-газ.Равновесие между свободным газом и его сорбированной фазой выражается спомощьюизотермыадсорбцииЛенгмюра,котораяопределяетсодержаниесорбированного газа, как функцию давления свободного газа при постояннойтемпературе [93].Изотерма адсорбции Ленгмюра может быть выражена через константыЛенгмюра: объем Ленгмюра (VL) и давление Ленгмюра (PL).
Объем Ленгмюра максимальное количество метана, адсорбированного на поверхности угольной75матрицы при давлении, стремящемся к бесконечности; давление Ленгмюра - давление,при котором количество адсорбированного метана составляет половину егомаксимального значения. Значения объема Ленгмюра и давления Ленгмюраиспользуются в уравнении адсорбции (2.1) для определения сорбционнойгазоемкости при условии разных пластовых давлений.V=VL P,PL + P(2.1)где: V - объем сорбированного метана, м3/т или м3/м3;P - пластовое давление, МПа;VL - объем Ленгмюра, м3/т или м3/м3;PL - давление Ленгмюра, МПа.Зная значения объема и давления Ленгмюра, можно графическим методомполучить значение сорбционной газоемкости угля. Кроме того, используя изотермуадсорбции Ленгмюра, на основании анализа начальных пластовых условий(метаноносность и пластовое давление) можно определить суммарные извлекаемыересурсы и критическое давление десорбции метана во время откачки пластовой воды.Сорбционные свойства угольных пластов зависят от природы угля (ранга,состава, деформации породы угля и т.д.) и условий окружающей среды (температуры,давления и т.д.).
Традиционно параметры изотермы адсорбции Ленгмюра определяютв лабораторных условиях, по методике сорбционного насыщения метаномизмельченной фракции угля. Значения объема Ленгмюра в основных угольныхбассейнах мира колеблются в диапазоне от 6 до 50 м3/т; значения давления Ленгмюра- от 1,88 до 6,01 МПа.Экспериментальныеисследованияизотермы адсорбции проводились наобразцах керна из шести параметрических скважин на участке QD бассейна Qinshui.Результаты исследования представлены в таблице 2.16, из которой следует, чтомаксимальный объем адсорбированного газа (объем Ленгмюра VL) углем пласта S навоздушно-сухую массу находится в диапазоне от 26,73 до 36,63 м3/т, при среднейвеличине в 31,65 м3/т; давление Ленгмюра (PL) - от 1,90 до 2,49 МПа, в среднем - 2,19МПа.
Для угольного пласта SW объем Ленгмюра колеблется от 28,09 до 40,26 м3/т,76при средней величине в 32,28 м3/т; давление Ленгмюра - от 1,88 до 2,73 МПа, всреднем 2,18 МПа. Анализ результатов экспериментальной работы показывает, чтотеоретический максимальный объем адсорбции - большой, сорбционная способностьуглей - большая, что связано с высокой стадией метаморфизма углей. В зоне, гдеобъем Ленгмюра большой, давление Ленгмюра тоже большое, что является оченьблагоприятным для добычи МУП.Таблица 2.16 Значения VL и PL на участке QDНомер скв.П1П2П3П4П5П6Номер пластаSSWSSWSSWSSWSSWSSWVL, м3/т36,6340,2633,3332,7932,7528,0930,2230,4226,7330,4230,2231,68PL, МПа2,272,732,462,172,492,121,902,092,122,091,901,88Другим важным сорбционным свойством угольных пластов для добычи метанаявляется время сорбции (sorption time).
Время сорбции по определению - это время,необходимое для десорбции 63% общего объема адсорбированного газа припостоянном давлении и температуре окружающей среды [94]. Оно отражает скоростьдесорбции и является важным показателем для оценки потенциала разработкиметаноугольных месторождений. Время сорбции определяет скорость, с котороймолекулы газа высвобождаются из микропор в кливажи. Чем меньше время сорбции,тем быстрее происходит процесс десорбции метана. На время сорбции влияют такиепараметры, как ранг угля, зольность, влажность, температура, степень развитиясистемы кливажей и т.д.В ходе изучения литературы было выявлено, что время сорбции угольныхпластов в разных бассейнах сильно различается.
Например, в бассейне San Juan СШАвремя сорбции составляет 5 дней [95], в бассейне Black Warrior - 30 дней [96], и в77бассейне North Appalachian - более 100 дней [97]. Результаты измерения временисорбции на образцах керна из 186 скважин в 27 провинциях и автономных районахКитая показывают [98-100], что минимальное время сорбции составляет несколькочасов, а максимальное - 100 дней, в основном лежит в пределах от 0,17 до 27,42 дней,при средней величине в 5 дней. Кроме того, время сорбции около 80% образцов кернабассейна Qinshui меньше 18 дней.Результаты анализа времени сорбции метана на образцах керна из шестипараметрических скважин на исследуемом участке QD показаны в таблице 2.14. Вобщем, время сорбции образцов керна из пласта SW немного больше. Время сорбцииравномерно распределено в диапазоне от 4,02 до 4,95 дней, при среднем значении 4,41дней, указывая на более высокую скорость десорбции в целом.2.7.10 Температура пластаПри добыче МУП температура пласта, влияет, в основном, на процессадсорбции/десорбцииметана.Сповышениемтемпературыадсорбционнаяспособность угля по метану падает, скорость десорбции возрастает.
По даннымисследования научно-исследовательского институтаChongqing Китая, объемадсорбированного газа на тонну угля высокого ранга в бассейне Qinshui снижается на0,1-0,3 м3 при повышении температуры на каждый градус [101].Сравнительные эксперименты, проведенные на образцах керна в районе JinchengКитая, показали, что время сорбции при температуре 35 градусов на 4 часа меньше,чем при температуре 27 градусов [98]. Кроме того, температура также влияет намеханические свойства пород и проницаемость угольных пластов. Исследованиеавтора Sun [102] показывает, что при одинаковом напряженном состоянии сувеличением температуры модуль упругости и модуль сдвига угля возрастают, акоэффициент Пуассона снижается, в результате чего затрудняется деформацияугольных пластов.Температура в угольных пластах обычно достаточно низкая. Температура восновных метаноугольных месторождениях США колеблется от 17,8 до 68,3 °С(около 70% среди них меньше 30 °С) [103].На участке QD глубина слоя постоянной температуры составляет около 50м,78температура – 17 ℃, дальше геотермический градиент составляет 1,8-2,2 ℃/100м, сосредним значением 2 ℃/100м, что соответствует малому геотермическому градиенту.На основе этого можно вычислить распределение температуры в пластах на глубине500-1000 м (как показано в таблице 2.17).Таблица 2.17 Распределение температуры в пластах на участке QDГлубина, м500 600 700 800 900 1000Температура, ℃ 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0Обоснование совместной разработки угольных пластов на участке QD2.8На исследуемом участке QD находятся 17 угольных пластов мощностью 14,67 м,среди которых пласты S Шаньси свиты и SW Тайюань свиты имеют устойчивыемощности (суммарная мощность в среднем составляет 10,7 м) и представляютнаибольший интерес для промысловой добычи МУП.Метаноугольные месторождения, как правило, являются многопластовыми, ипродуктивные пласты неоднородны прежде всего по коллекторским свойствам,например, мощность, проницаемость, рабочая угленосность, давление, сорбционныесвойства и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
