Пластовый геобарометр на основе изменения газоносности углей

Аннотация

Bведение: мозаичное распределение областей сжатия и растяжения представляет собой фундаментальное свойство углепородного массива, которое на больших глубинах порождает опасные выбросы угля, пород, газа и приводит к авариям и человеческим жертвам при добыче угля. Несмотря на опасность, выявление областей сжатия и растяжения не входит в список геологоразведочных задач. Поэтому для повышения безопасности добычи угля актуальным является вопрос разработки пластового геобарометра.

Методика: разработка геобарометра заключалась в алгоритмизации процесса использования геолого-генетической и термодинамической моделей газоносности, а также в его апробации на одном из шахтных полей. Данные модели строились путем установления связи газоносности с определенным фактором при условии постоянства других факторов. Минимальное количество факторов обосновывалось при помощи причинно-следственного анализа ранее предложенных факторов. На основе анализа геологического строения и наличия необходимых исходных данных в качестве объектов исследования выбраны поля угольных шахт им. А. А. Скочинского и «Суходольская Восточная».

Результаты и обсуждение: построены графики изменения газоносности в зависимости от степени метаморфизма и восстановленности углей. Используя данные графики, построена геолого-генетическая модель газоносности клареновых углей Донбасса. На основе уравнения Ленгмюра разработана термодинамическая модель газоносности, описывающая изменение газоносности с глубиной. Данные модели положены в основу разработки пластового геобарометра. Апробация геобарометра подтвердила его возможность определять аномально высокое и низкое давление газа и превосходство относительно тривиальных моделей газоносности.

Заключение: разработан пластовый геобарометр, позволяющий из общего изменения газоносности углей вычленить барическую составляющую на основе использования геолого-генетической и термодинамической моделей газоносности. В геолого-генетическую модель газоносности положены главные факторы, определяющие сорбционную способность органического вещества, представленные метаморфизмом, восстановленностью и мацеральным составом углей. Термодинамическая модель, разработанная на основе уравнения Ленгмюра, отражает влияние на сорбцию газа органическим веществом внешних условий, обобщающим показателем которых является глубина пласта. Апробация пластового геобарометра подтвердила его возможность определять аномально высокое и низкое пластовое давление, а также идентифицировать в разрезе аномальные скопления метана и каналы дегазации.