Способ определения термодинамических характеристик в газонасыщенных горных породах

СОО 01 М 2408,ЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТО( 71) Государственный Макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безо.- пасности работ в горной промышленности(56) 1. Методические указания по определению содержания сорбционного и свободного метана в ископаемых углях. Макеевка-Донбасс, 1977, с,10.2. Арш Э.И, Применение токов высокой частоты в горном деле. М., фНедраф, 1967, с. 206 (прототип). (54)(5.7) СПОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОДИ-: НАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ГАЗОНАСЫ.,801038849 БРЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ, включающий помещение образца горной породы в постоянное магнитное поле, воздействие на него переменным магнитным полем и регистрацию сигнала ядерного магнитного резонанса, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, образец горной породы помещают в метан, подвергают воздействию давления, равного давлению на глубине залегания горной породы, нагревают до геостатической температуры на глубине залегания горной породы и измеряют сигнал ядерного магнитного резонанса, затем снижают давление до атмосферного и повторно измеряют сигнал ядерного Е магнитного резонанса,.и по совокупным измерениям судят о количестве десорбированного метана.Изобретение относится к горномуделу, а именно к разработке газонасосных горных пород, и может бытьиспользовано как при прогнозе газо-,обильности угольных шахт, так и приоценке температурных, процессов впризабойной части угольного пласта.Известен способ определения термодинамических характеристик в газонасыщенных горных породах объемнымметодом сприменением сжатого метана.ОСпособ включает калибровку установки, замер пустого пространствасорбционной колбы. тщательную подготовку образца к исследованию. Сорбционную колбу помещают в термостат 5с автоматическим подцержанием температуры, подключают ее к прибору идегазируют в течение 4 ч, Затем вприбор подают газ под давлением760 мм рт.ст. Эти операции повторяют до установления в колбе сорбционного равновесия, что достигается20-30 впусками в течение 2-3 дней.После устаноапения равновесия вколбе уголь насыщают метаном избаллона, находящегося под давлениемоколо 50 атм.Затем колбу подсоединяют к сорбционному при 5 ору и приступают к выпускам газа через вентильдо нового сорбционного равновесия,снова производят выпуск газа и такдо установления в колбе давления,равного 1 атм. Обычно число выпусковсоставляет 7-8, т.е. через каждые5-7 атм.Затем производят расчет сорбцион- Зной гаэоемкости при 1 атм и количество десорбированного газа после каждого выпуска 1 ).Однако определение сорбционнойспособности объемными методами тре Обует больших затрат труда и времени,специальной подготовки образца кисследованию, а также специальнойподготовки обслуживаемого персоналадля работы на установке.Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является способопределения термодинамических характеристик в газонасыщенных гоных поРодах, включающий помещение образцагорной породы в постоянное магнитноеполе, воздействие на него переменныммагнитным полем и регистрацию сигнапаядерного магнитного резонанса, по которому определяется общее количество влаги в образце 2 ).55Недостатком данного способа является отсутствие воэможности опреде-,ления количественных характеристикдесорбированного метана,Цель изобретения - расширение 60Функциональных возможностей способа.Поставленная аель достигается тем,что согласно способу определениятермодннамических характеристик вгаэонасыщенных горных породах, вклю 65 чающему помещение образца горной породы в постоянное магнитное поле, воздействие на него переменным маг- нитным полем и регистры",ию сигнала- ядерного магнитного резонанса, образец горной породы помещают в метан, подвергают воздействию давления, .рав" ного давлению на глубине запегайия горной породы, нагревают до геостатической температуры на глубине залегания горной пороты и измеряют сигнал ядерного магнитного резонанса, затем снижают давление до атмосферного и повторно иэм ряют сигнал ядерного магнитного резонанса, и по совокупным измерениям судят о количестве десорбированного метана.Способ осуществляют следующим образом.Образец горной породы измельчают до размера частиц 200-400 мкм, помещают его в контейнер высокого давления, изготовленный из магнитопрсницаемого вещества, вставляют контейнер в измерительный контур спектрометра ЯМР, термостатируют его при температуре, совпадающей с геостатической на глубине залегания горной породы.Затем образец горной .породы в контейнере вакуукируют и насыщают метаном при давлении, совпадающем с давлением метана в пласте в течение не менее 3 ч. Регистрируют резонансный сигнал от протонов метана в образце горной породы. Вычисляют площадь под кривой сигнала сорбированных атомов метана, характеризующей количество сорбированного угля. Затем давление ,газа сбрасывают и повторно регистри,руют резонансный сигнал от протонов метана, Определяют площадь под кривой резонансного сигнала протонов метана и по зависимости Яо - Б Я =100 Во где Бо - площадь резонансного сигнала протонов метана при геостатической температуре за-легания горной породы и давлении, совпадающем с давлением на глубине .залеганиягорной породы в пласте, см 2;8 - площадь резонансного сигналапротонов метана,при давлении, совпадающем с атмосферным, см2определяют относительное изменениеколичества сорбированного метана,Из пласта отбирают пробы угля,для которого на глубине 1200 м геостатическая температура составляет323 К, пластовое давление 60 атмпри .Т, = 323 К,Площадь резонансного сигналапротонов сорбированного метана придавлении 60 атм (30780 Па) и темпе1038849 щ.100 =- -х Вй - Зк 87 313 4,Бв. х 100 = 86, Составитель В. КрутскихРедактор Н. Гришанова . ТехредЗ,Кастелевич Корректор в сутяга Заказ 6222/51 Тирам 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва ЖРаушская наб д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ратуре 323 К составляет 8 = 87,3 мм 2,а при сбросе давления Б = 13,4 мм ,что позволяет определить относительное количество десорбированного газа Таким образом, изменение давлениягаза в образце от пластового давления до атмосферного сопровоадается уменьшением количества сорбированногометана на 86 Ъ. Использование предлагаемого способа позволяет получить полную характеристику термодинамики процессов. десорбцин в ископаежх углях, что является необходимым при изучении процессов, происходящих в призабойной части угольных пластов для разработки новых методов прогноза выбросоопас- ности