SU836365A1 - Method of determining gas-bearing properties of coal bed - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА(54) METHOD FOR DETERMINING THE GASNESS OF A COAL LAYER

; 1; one

Изобретение относитс  к области горного дела и может быть использовано дл  определени  природной и остаточной газоносности угольных пластов.The invention relates to the field of mining and can be used to determine the natural and residual gas content of coal seams.

Известен способ определени  газоносности угольного пласта, основанный на измерени х газовыделени  из проводимой подготовительной выработки, предварительно освобожденной от отбитого в забое угл  1.There is a method for determining the gas content of a coal seam, based on measurements of gas evolution from the preparatory development being carried out, previously released from coal 1 broken off at the bottom.

К недостаткам этого способа относ тс  невысока  его точность, обусловленна  тем, что количество выделившегос  в выработку газа нельз  отнести к конкретному объему угл .The disadvantages of this method are its low accuracy, due to the fact that the amount released in the production of gas cannot be attributed to a specific volume of coal.

Известен способ определени  газоносности пласта, основанный на измерении количества газа, содержащегос  в отобранной в пласте пробе угл  2.A known method for determining the gas-bearing formation of a reservoir is based on measuring the amount of gas contained in the coal sample 2 taken in the formation.

Недостатками этого способа  вл ютс  низка  точность, обусловленна  потер ми газа при отборе угл , и отсутствие.данных о газоотдаче пласта.The disadvantages of this method are low accuracy, due to gas losses during coal extraction, and the lack of data on gas recovery from the formation.

Известен также способ определени  газоносности угольного пласта, основанный на измерени х газовыделенй  из пласта и остаточной газоносности отбитого угл , включающий проходку полости с удалением отбитого угл  на первом из поочередно проводимых ее участков и отбором пробы угл  на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выдел ющихс  из полости газов до и после проходки второго участка (3J.There is also known a method for determining the gas content of a coal seam, based on measurements of gas emissions from the formation and residual gas content of the broken coal, including penetration of the cavity with removal of the broken coal in the first of its alternate sections and sampling of the coal for residual gas content in the second, flow measurement and concentration of emissions gases from the cavity before and after penetrating the second section (3J.

Данный способ  вл етс  наиболее близким к описываемому, изобретению по технической сущности и по достигаемому результату .This method is closest to the described, the invention to the technical essence and the achieved result.

Однако и этому известному способу присуща низка  точность, так как проходку полости на участках отбора проб угл  и замеров газовыделенн  из скЕГажины ведут короткими интервалами бурени  (по одному метру) и не учитывают снижение газовыделени  на предыдущих интервалах бурени  к моменту отбора проб и замера газовыделенн  на следующем интервале. Кроме того, ,это техническое решенне не позвол ет получить , данные о газоотдаче пласта.However, this well-known method is characterized by low accuracy, since the cavity penetration at the coal sampling and gas discharge measurements from the SKEG are conducted with short drilling intervals (one meter each) and do not take into account the reduction of gas emission at previous drilling intervals at the time of sampling and gas separation at the next interval. In addition, this technical solution does not allow obtaining data on gas recovery from the formation.

Цель изобретени  - повышение точности определени  газоносности и получение .данных о газоотдаче пласта. Указанна  цель достигаетс  тем, что проходку второго участка ведут до по влени  отбитого угл  у усть  полости, дополнительно замер ют расход и концентрацию выход щих из полости газов в моменты завершени  проходки первого участка и завершени  времени выдержки отбитого угл  в полости перед отбором пробы угл , с учетом комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели газоотдачи при проходке полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их дл  определени  газовыделени  из отбитого на втором участке полости угл , а так же тем, что в процессе поочередного проведени  участков полости первый участок выдерживают в течение трех-п тикратного, второй двух-трехкратного времени проходки соответственно каждого из них, а показатели газоотдачи пласта, характеризуемые величиной начального удельного газовыделени  и темпом снижени  газовыделени  во времени , определ ют по формуле: Ct - темп снижени  газовыделени  во времени, мин ; . - начальное удельное газовыделение , (м мин); е- основание натуральных логарифмов; jj. - врем  проведени  участка полости , мин; - врем  выдержки участка полости , мин; Q- газовыделение из участка полости в момент завершени  его проходки , м /мин; б -газовыделение из участка полости в MqMeHT завершени  его выдержки , м /мин; длина участка, м; /л-мощность пласта, м. На фиг. I приведена схема проходки участков полости (скважины) по неразгруженному угольному пласту, на фиг. 2 график газовыделени  из полости в процессе проходки и выдержки ее участков; на фиг. 3 - схема проходки участкой полости вкрест простирани  крутого пласта; на фиг. 4 - график газовыделени  из полости; на фиг. 5 - схема проходки участков полости в частично разгруженной и неразгруженной зонах пласта- на фиг. 6 - график газовыделени  из полости. Способ определени  газоносности угольного пласта осуществл ют следующим образом . Из горной выработки по неразгруженному пласту провод т полость, например скважину (фиг. i), с удалением буровой мелочи на первом участке длиной Z . На этапе проходки предпочтительно сухое удаление штыба (продувка воздухом, очистка шпеком или под собственным весом). В тех случа х, когда невозможно сухое бурение скважины, ее проход т с промывкой жидкостью , обеспечивающей минимальное врем  ее удалени  .из трещин и пор (аэрирование жидкости, химически аэрированные жидкости с добавками 0,1-2,0% поверхностноактивных веществ ДБ, Oil-7, ОГ1 -10, ДС и др., водные растворы поверхностно-неактивных веществ, например, раствор жидкого стекла, а также вода с добавками хлористого натри  или кальци ). Дл  скважин, приводимых вкрест простирани  негазоносных пород с выходом на угольный пласт (фиг. 3), буровую мелочь па подготовительном (породном) участке скважины можно удал ть любым способом. После проведени  первого участка полости (фиг. I, 3) измер ют расход (дрл,бит) и концентрацию выдел ющихс  из полости газов. Затем по ис- ечении времени , равного трех-п тикратному периоду проведени  первого участка полости, замеры дебита и концентрации газов, вытекающих из полости, повтор ют (фиг. 2, 4). Проходку второго участка Z полости (фиг. 1, 3, 5) осуществл ют преимущественно без промывки, удал   Отбитый уголь шнековыми штангами или сжатым воздухом, до по влени  отбитого угл  на устье полости. Измерени  дебита и концентрации газов производ т в момент завершени  проходки второго участка полости и по истечении бремени % выдержки отбитого угл  в полости равного двух-трехкратному периоду 6 про ведени  второго участка (фиг. 2, 4, 6). После измерени  газовыделени  и концентрации газов дл  определени  остаточной газоносности отбирают пробу угл , отбитого при проходке полости. В том случае, когда полость (скважину) провод т сначала по газоносным породам или в частично разгруженной горной выработкой зоне пласта 2 (фиг. 5), а затем По неразгруженному пласту угл , дополнительно измер ют дебит и концентрацию газов, выход щих из полости на подготовительном участке J , в период времени, соответствующий выходу забо  скважины на угольный пласт при бурении вкрест простирани  горных пород или выходу ее забо  за зону вли ни  горной выработки (фиг. 5, 6), при этом к моменту измерени  расхода и концентрации газов на подготовительном участке скважину освобождают от отб той породы или угл . Врем  выдержки подготовительного участка ЗС полости принимают равным трех-п тикратному времени его проведени  (фиг. 6). В услови х сильно препарированных углей , обладающих высокой начальной скоростьн ) )T;ui4ii, и Fiefio.nbiiiofi длины перFforo учнстка полости дл  исключени  поie ()b газа бурение второго участка осушестп .1 к)1 чере.ч 1ч рмо1и;.11)ую1ций сальник, уста копленный на устье скважины, а отбитый уголь собирают в емкость.Газоносность и показатели газоотдачи нласта можно определ ть не только при бурении скважин, но и при комбайновой проходке пластовых подготовительных выра6 (jTOK. В последнем случае проходку второго участка ведут в течение времени движени  газовоздушного потока от забо  выработки до ее , оставл   отбитый уголь в выработке , на конвейере или в вагонетках. Показатели газоотдачи угольного пласта с его обнаженных скважиной или выработкой поверхностей определ ютлю формулам: ,, . . 6-; г а m-0 где ct - темп снижени  газовыделени  из обнаженных поверхностей плас , та во времени, мин; йд- начальное удельное газовыделе ние из обнаженных поверхностей пласта, (м мин); - основание натуральных логарифмов; - врем  проведени  первого участка полости в неразгруженном пласте, мин; L -врем  выдержки первого участка полости, мин; Gf-- газовыделение из первого участка полости в момент завершени  его проходки, м /мин; G- - газовыделение из первого участка полости в момент завершени  , его выдержки во времени, м /мин; 5Г- длина первого участка полости, /п- мощность пласта, м. Показатели газоотдачи пласта при проходке полости определ ют по формулам: . --77- ( Г 7 7Ж JT ( -f) (И - темп снижени  газовыделенн  из обнаженных поверхностей пласта и отбитого в полости угл , Мин -; о - интенсивность начальног о газовы делени  из пласта угл при проходке в нем полости (начальное удельное газовыделение из обнаженных поверхностей и отбитого угл ). (м мин); ; е- основание натуральных логарифмов; врем  проведени  второго участка полости, мин; врем  выдержки отбитого угл  в полости, мин; Сгд- газовыделение из второго участка полости с отбитым в ней углем в момент завершени  ее про , ходки, м /мин; -газовыделение из второго участка полости в момент завершени  выдержки в ней отбитого угл , м /мин; Z -длина второго участка полости, м; ./7 -мощно :ть пласта, м. Величины j и G- определ ют на основании замеров общего газовыделени  из полости после окончани  проходки второго участка ( &о } выдержки во времени t (G-T}, расчета газовыделени  из первого участка полости в указанные моменты времени по формулам: г г г Ir, Ir, Чв / V-,-6-; w ЧР ; Ha участках пласта с невысоким темпом снижени  интенсивности газовыделени  и небольших величинах времени проведени  и выдержки второго участка полости значени  GS и Cv можно, определ ть как разницу соответственно измеренных величин расхода (дебита) газа в моменты завершени  проведени  и выдержки второго участка полости и -его значени  и на момент начала проведени  второго участка. Ошибка определени  конечных величин газоносности и показателей газоотдачи пласта в этих услови х незначительна . Установив показатели газоотдачи угольного пласта при проходке полости и с обнаженных повер|хностей (стенок полости), определ ют газовыделение OCg () из отбитого угл  за врем  его пробыва мн  в полости по формуле ,, где ( . - газовыделение из пласта в полость (при ее проходке) за врем  , м; Q - газовыделение из обнаженных поверхностей пласта в полость за врем  , масса отбитого в полости угл  на втором участке ее проведени , т. Величину А определ ют либо непосредственным взвешиванием отбитого на втором участке полости угл , который после всех измереиий удал ют из полости, либо расчетным путем по длине второго участка полости , диаметру (сечению) полости и удельной массе угл . Возможно в отдельных случа х, в частности при небольших участках полости , сочетание этих двух методов.The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the gas content and obtaining data on the gas recovery of the formation. This goal is achieved by driving the second section to the occurrence of a broken coal at the mouth of the cavity, additionally measuring the flow and concentration of gases coming out of the cavity at the time of completion of the first section and ending the holding time of the broken coal in the cavity before sampling the coal, s taking into account the complex of measurements made, first determine the gas recovery indicators when the cavity is penetrated and from the exposed surfaces of the reservoir, and then they are used to determine the gas emission from the polished These coal, as well as the fact that in the process of alternately conducting portions of the cavity, the first section is maintained for three to five times, the second two to three times the time spent on each of them, and the gas recovery indicators, characterized by the value of the initial specific gas release and gas release rate in time, determined by the formula: Ct is the rate of decrease in gas evolution over time, min; . - initial specific gas emission, (m min); e- base of natural logarithms; jj. - time of the cavity section, min; - the dwell time of the cavity, min; Q - gas emission from the cavity section at the moment of its completion, m / min; b - gas release from the cavity section in MqMeHT of completion of its exposure, m / min; section length, m; / l-thickness of the reservoir, m. In FIG. I shows a diagram of the excavation of sections of a cavity (well) over a non-loaded coal seam; FIG. 2 is a graph of gas evolution from the cavity during the process of penetrating and holding its sections; in fig. 3 is a diagram of the penetration section of the cavity across the strike of the steep reservoir; in fig. 4 is a graph of gas evolution from the cavity; in fig. 5 is a diagram of the excavation of portions of the cavity in the partially unloaded and unloaded zones of the reservoir of FIG. 6 is a graph of gas evolution from the cavity. The method for determining the gas content of a coal seam is carried out as follows. A cavity, for example, a well (FIG. 1), is conducted from the mine workings along the unloaded reservoir, with the removal of drilling fines in the first section of length Z. At the stage of penetration, preferably a dry removal of the stub (purging with air, cleaning with a speck or under its own weight). In those cases when dry drilling is impossible, it is carried out with flushing with a liquid that ensures the minimum time for its removal. From cracks and pores (liquid aeration, chemically aerated liquids with additives 0.1-2.0% of surface active substances DB, Oil -7, ОГ1 -10, ДС, etc., aqueous solutions of surfactants-inactive substances, for example, a solution of liquid glass, as well as water with additives of sodium chloride or calcium). For wells brought across the strike of non-gas-bearing rocks with access to the coal seam (Fig. 3), drilling fines on the preparatory (rock) section of the well can be removed by any method. After the first section of the cavity has been completed (Fig. I, 3), the flow rate (drl, bit) and the concentration of gases evolved from the cavity are measured. Then, after the expiration of a time equal to three to five times the period of the first section of the cavity, the measurements of the flow rate and the concentration of gases flowing from the cavity are repeated (Figs. 2, 4). The passage of the second section Z of the cavity (Figs. 1, 3, 5) is carried out mainly without flushing, removing the broken coal with auger rods or compressed air, until the appearance of the broken coal at the mouth of the cavity. Measurement of gas flow rate and gas concentration is made at the moment of completion of penetration of the second section of the cavity and after expiration of the burden of holding the coal in the cavity equal to two to three times the 6th period of the second section (Figures 2, 4, 6). After measuring the gas evolution and gas concentration, a sample of the coal recovered from the cavity is taken to determine the residual gas content. In the case when the cavity (well) is first conducted over gas-bearing rocks or in a zone 2 of the formation 2 that is partially unloaded by the mining excavation (Fig. 5), then the discharge and concentration of gases leaving the cavity on preparatory section J, in the period of time corresponding to the inlet of the well on the coal seam while drilling across the strike of the rock or leaving it downstream of the mine working area (Figs. 5, 6), by the time the flow and concentration of the gases are measured In the flax area, the well is freed from offshore rock or coal. The holding time of the preparatory segment of the CS cavity is taken to be three to five times the time it is spent (Fig. 6). Under conditions of highly prepared coal with a high initial velocity)) T; ui4ii, and Fiefio.nbiiiofi of the length of the perforation of the cavity, to exclude gas () b, drilling of the second section of dehydration .1 k) 1 through h. The oil seal is installed at the wellhead, and the broken coal is collected in a container. Gas content and gas recovery performance of the nlast can be determined not only when drilling wells, but also when combining the reservoir preparatory expressions (jTOK). air movement time from the bottom up to its output, leaving the broken coal in the excavation, on the conveyor or in the trolleys. The gas recovery indicators of the coal seam with its exposed borehole or surface development determine the formulas: ,,. 6; g and m-0 where ct is the rate of decrease in gas evolution from the exposed surfaces of the plate, that in time, min; yd is the initial specific gas emission from the exposed surfaces of the formation, (m min); - the base of natural logarithms; - the time of the first section of the cavity in the unloaded reservoir, min; L is the time of exposure of the first part of the cavity, min; Gf-- gas emission from the first part of the cavity at the time of completion of penetration, m / min; G- - gas emission from the first part of the cavity at the time of completion, its exposure in time, m / min; 5G is the length of the first section of the cavity, / n- thickness of the reservoir, m. The gas recovery indicators of the reservoir during the penetration of the cavity are determined by the formulas:. --77- (Г 7 7Ж JT (-f) (And is the rate of reduction of gas released from the exposed surfaces of the reservoir and coal recaptured in the cavity, Min -; o - the intensity of the initial separation of the coal from the reservoir when the cavity passes through it (initial specific gas release from exposed surfaces and broken coal) (m min;); e is the base of natural logarithms; time of the second cavity section, min; dwell time of the broken coal in the cavity, min; Sgd - gas release from the second section of the cavity with coal broken off at the time of completion of its pro, walk, m / min; -gas release From the second section of the cavity at the time of completion of the repulsed coal in it, m / min; Z is the length of the second section of the cavity, m; ./7 —power: the seam, m. the cavity after the completion of the penetration of the second section (& time delay t (GT}, the calculation of gas emission from the first section of the cavity at the indicated time points by the formulas: g g Ir, Ir, CV / V -, - 6-; w CR; In areas of the reservoir with a low rate of decrease in the intensity of gas release and small values of the time spent and holding the second section of the cavity, the GS and Cv values can be defined as the difference, respectively, of the measured flow rates of the second section of the cavity and its value and at the start of the second leg. The error in determining the final values of gas content and gas recovery indices in these conditions is insignificant. By setting the gas recovery indicators of the coal seam when the cavity is penetrated and from the exposed surfaces (cavity walls), the gas emission OCg () from the broken coal was determined during its sampling time in the cavity using the formula where (. - gas emission from the reservoir into the cavity its penetration) over time, m; Q - gas evolution from the exposed surfaces of the reservoir into the cavity over time, the mass of coal recovered in the cavity in the second section, t. The value of A is determined either by direct weighing the coal recovered in the second section of the cavity and The animals are removed from the cavity or calculated by the length of the second section of the cavity, the diameter (cross section) of the cavity and the specific gravity of coal. Perhaps in some cases, particularly with small sections of the cavity, a combination of these two methods.

величины GC и fl определ ютс  по формулам:the values of GC and fl are determined by the formulas:

е ..г;/; e .g; /;

Газоносность пласта х () на исследуемом участке (природна  или остаточна  после меропри тнй по снижению газоносности ) определ етс  суммированием величины Х| и остаточной газоносности отбитого в полости угл  , т. е. по формулеThe gas content of the reservoir x () in the studied area (natural or residual after the measures to reduce gas content) is determined by summing the value of X | and residual gas content of coal recovered in the cavity, i.e. by the formula

дс - jrg + ,(6)ds - jrg +, (6)

Предлагаемый способ позвол ет с высокой точностью определить газоносность и получить сведени  о газоотдаче пласта, что обеспечивает более точные расчеты газообильностн .и параметров дегазации угольных пластов.The proposed method allows to determine the gas content with high accuracy and to obtain information about the gas recovery of the reservoir, which provides more accurate calculations of the gas content and degassing parameters of coal seams.

Claims (3)

Формула изобретени Invention Formula I. Способ определени  газоносности угольного пласта, основанный на измерени х газовыделеии  из пласта и остаточной газоносности отбитого угл , включающий проходку полости с удалением отбитого угл  на первом из поочерёдно проводимых ее участков и отбором пробы угл  на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выдел ющихс  из полости газов до и после проходки второго участка , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  газоносности и получени  данных и газоотдаче пласта, проходку второго участка ведут до по влени  отбитого угл  у усть  полости, дополнительно замер ют расход и концентрацию выход щих из полости газов в моменты завершени  проходки первого участка и завершени  времени выдержки отбитого угл  в полости перед О1;бором пробы угл , с учетом комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели газоотдачи при проходке полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их дл I. The method of determining the gas content of a coal seam, based on measurements of gas release from the reservoir and residual gas content of the broken coal, including penetration of the cavity with removal of the broken coal in the first of its alternate sections and sampling of the coal for residual gas content in the second, measuring flow and concentration of emissions gases from the cavity before and after penetrating the second section, characterized in that, in order to increase the accuracy of gas content determination and data acquisition and formation gas recovery, the second section and lead to the occurrence of broken coal at the mouth of the cavity, additionally measure the flow rate and concentration of gases emerging from the cavity at the time of completion of the first section and completion of the holding time of the broken coal in the cavity before O1; first, set the sample of boron gas recovery indicators when penetrating the cavity and from the exposed surfaces of the reservoir, and then use them for ////////////////////////////////////////// LL /////////777. ///////////.///////// 777. ///////////. LL определени  газовыделени  из отбитого на втором участке полости угл .determining gassing from an angle fired off in the second section of the cavity. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в процессе поочередного проведени  участков полости первый участок выдерживают2. A method according to claim 1, characterized in that in the process of alternately conducting portions of the cavity, the first portion is maintained 5 в течение трех-п тикратного,второй двухтрехкратного времени проходки соответст-; венно каждого из них, а показатели газоотдачи пласта, характеризуемые, величиной начального удельного газовыделени  и темгюм снижени  газовыделени  во времени, определ ют по .формуле:в ( 5 during the three-five-fold, the second two-three-fold time of penetration, respectively; each of them, and the gas recovery indicators of the reservoir, characterized by the value of the initial specific gas release and the gas release rate, are determined by the formula: dd g. - , / Znv(-i)g. -, / Znv (-i) где Ci - темп снижени  газовь1делени  во 5 времени, мин ,.where Ci is the rate of decrease in gaseous fission in 5 time, min,. о- начальное удельное газовыделе н.ие, (м2 мин); . е- основание натуральных логарифмов; . - врем  проведени  учас-тка полос ти, мин; ,о- initial specific gas emission, (m2 min); . e- base of natural logarithms; . - the time of the plot of the band, min; , - врем  выдержки участка полости , мин; „- the dwell time of the cavity, min; „ Gj,- газовыделение из участка полости в момент завершени  его про5ходки , м /мин;Gj, - gas emission from the cavity section at the moment of its completion, m / min; Qh. газовыделение из участка полости в момент завершени  его выдержки , м /мин; ; 2 -длина участка полоети, м; т- мощность пласта, м. 0Источники информации,Qh. gas emission from the site of the cavity at the time of completion of its exposure, m / min; ; 2 - length of the site of the Poloet, m; t-seam thickness, m. 0 Sources of information, прин тые во внимание при экспертизеtaken into account in the examination 1.Фоминых Е. И. и др. Определение метаноносностн угольных пластов по газовыделению в подготовительных, выработках. В сб.: Способы управлени  пазрвыделением на тахтах Карагандинского бассейна, вып. 2. М., «Недра, 1971. с. 28- 32.1. Fominykh EI, et al. Determination of methane-bearing coal seams by gassing in the preparatory workings. In Proc .: Ways of controlling the expansion of the ottomans of the Karaganda basin, vol. 2. M., “Nedra, 1971. p. 28-32. 2.Инструкци  по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмеиьающих пород п|)и геоло гор а.чп елочных работах . М., «Недра, 1977, с. 13-14.2.Instructions to determine and predict the gas content of coal seams and surrounding rocks n | and geolo mountains and Christmas tree works. M., “Nedra, 1977, p. 13-14. 3.Недащковский И. В. и др. Определение газоносности уголь ного пласта в призабойной зоне. «Уголь, 1972, № 12, с. 65- 66 (прототип).3. Nedashkovsky I.V. and others. Determination of the gas content of a coal seam in the bottomhole zone. “Coal, 1972, No. 12, p. 65-66 (prototype). //// (риг /(rig /