Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ НА ПРИРОДНУЮ ГАЗОНОСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ И НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ'

ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ НА ПРИРОДНУЮ ГАЗОНОСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ И НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
67
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
угольный пласт / нефтяной пласт / газоконденсат / влажность / газоносность / метаморфизм / пористость / внезапный выброс угля и газа / coal seam / oil seam / gas condensate / humidity / gas content / metamorphism / porosity / sudden outburst of coal and gas / ko'mir qatlami / neft qatlami / gaz kondensati / namlik / gaz tarkibi / metamorfizm / g'ovaklik / ko'mir va gazning to'satdan portlashi

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Портнов В. С., Раимжанов Б. Р., Юров В. М., Иманбаева С. Б.

В настоящей работе использована неравновесная статистическая термодинамика для нахождения связи между квантовыми полями с макрообъектами геологического происхождения. Обнаружено, что на газоносность угольного пласта его влажность влияет довольно сильно. Так, например, увеличение влажности на 1% приводит к снижению газоносности около 4 м3/т. Гигроскопическая влажность в ряду углей изменяется в соответствие со степенью их метаморфизма. В длиннопламенных и газовых углях влага имеет высокое значение, а после она снижается до тощих углей, но в антраците она вновь увеличивается из-за его большой пористости. Также показано, что максимальная газоносность наблюдается у углей, которые относятся к средней степени метаморфизма, а именно к маркам К-ОС-Т. Они имеют самую низкую влажность и с этими угольными пластами часто происходят внезапные выбросы угля и газа. Результаты нашего исследования показывают, что состояние влажности и в угольном и в нефтяном (газоконденсатном) пласте играет важную роль. Оно становится малым W = 0,04 % для угольных и газоконденсатных систем в момент внезапного взрыва угля и газа и в момент образования газового фонтана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Портнов В. С., Раимжанов Б. Р., Юров В. М., Иманбаева С. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE EFFECT OF MOISTURE ON THE NATURAL GAS CONTENT OF COAL AND OIL RESERVOIRS

In this work, nonequilibrium statistical thermodynamics is used to find the relationship between quantum fields and macro-objects of geological origin. It was found that the gas content of the coal seam is affected by its moisture quite strongly. So, for example, an increase in humidity by 1% leads to a decrease in gas content of about 4 m3/t. The hygroscopic humidity in a series of coals varies in accordance with the degree of their metamorphism. In long-flame and gaseous coals, moisture has a high value, and then it decreases to lean coals, but in anthracite it increases again due to its high porosity. It is also shown that the maximum gas content is observed in coals that belong to the average degree of metamorphism, namely, to the grades K-OS-T. They have the lowest moisture and these coal seams are often subject to sudden outbursts of coal and gas. The results of our study show that the state of moisture in both coal and oil (gas condensate) reservoirs plays an important role. It becomes small W = 0.04% for coal and gas condensate systems at the moment of a sudden explosion of coal and gas and at the moment of formation of a gas fountain.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ НА ПРИРОДНУЮ ГАЗОНОСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ И НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ»

DOI: 10.24412/2181-144X-2022-1-42-50

УДК 622.23:622.8.812 Портнов В.С., Раимжанов Б.Р., Юров В.М., Иманбаева С.Б.

ВЛИЯНИЕ ВЛАГИ НА ПРИРОДНУЮ ГАЗОНОСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ И НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ

Портнов В.С. - Карагандинский технический университет им. А.С.Сагинова, д.т.н., профессор кафедры «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых», Казахистан

Раимжанов Б.Р. - Алмалыкский филиал НИТУ МиСиС, доктор технических наук, профессор, Узбекистан

Юров В.М. - Карагандинский университет имени академика Е.А.Букетова, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Физики», Казахистан Иманбаева С.Б. - Карагандинский технический университет им. А.С.Сагинова, докторант PhD., e-mail: [email protected], Казахистан

Аннотация. В настоящей работе использована неравновесная статистическая термодинамика для нахождения связи между квантовыми полями с макрообъектами геологического происхождения. Обнаружено, что на газоносность угольного пласта его влажность влияет довольно сильно. Так, например, увеличение влажности на 1% приводит к снижению газоносности около 4 м3/т. Гигроскопическая влажность в ряду углей изменяется в соответствие со степенью их метаморфизма. В длиннопламенных и газовых углях влага имеет высокое значение, а после она снижается до тощих углей, но в антраците она вновь увеличивается из-за его большой пористости. Также показано, что максимальная газоносность наблюдается у углей, которые относятся к средней степени метаморфизма, а именно к маркам К-ОС-Т. Они имеют самую низкую влажность и с этими угольными пластами часто происходят внезапные выбросы угля и газа. Результаты нашего исследования показывают, что состояние влажности и в угольном и в нефтяном (газоконденсатном) пласте играет важную роль. Оно становится малым W = 0,04 % для угольных и газоконденсатных систем в момент внезапного взрыва угля и газа и в момент образования газового фонтана.

Ключевые слова: угольный пласт, нефтяной пласт, газоконденсат, влажность, газоносность, метаморфизм, пористость, внезапный выброс угля и газа.

TABBIY GAZ MAVJUD BO'LGAN KO'MIR VA NEFTb QATLAMLARIGA NAMLIKNING TA'SIRI

Portnov V.S. - t.f.d., A.S.Saginova nomidagi Qarag'anda texnika universiteti "Geologiya va foydali qazilma konlarini qidirish" kafedrasi professori, Qozoqiston

Raimjanov B.R. - t.f.d., MPVQI MTTU Olmaliq filiali professori, O'zbekiston Yurov V.M. - t.f.n., akademik E.A.Buketov nomidagi Qarag'anda universiteti "Fizika" kafedrasi dotsenti, Qozoqiston

Imanbayev S.B. - PhD., A.S.Saginova nomidagi Qarag'anda texnika universiteti doktoranti, e-mail: [email protected], Qozog'iston

Аннотация. Ushbu ishda kvant maydonlari va geologik kelib chiqishi makroob'ektlari o'rtasidagi munosabatni topish uchun muvozanatsiz statistik termodinamikadan foydalaniladi. Ko'mir qatlamining gaz tarkibiga uning namligi juda kuchli ta'sir qilishi aniqlandi. Masalan, namlikning 1% ga oshishi gaz miqdorining taxminan 4 m3 / t ga kamayishiga olib keladi. Bir qator ko'mirlarda gigroskopik namlik ularning metamorfizm darajasiga qarab o'zgaradi. Uzoq olovli va gazsimon ko'mirlarda namlik yuqori

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

qiymatga ega bo'lib, keyin yog'siz ko'mirlarga kamayadi, ammo antrasitda uning g'ovakligi yuqori bo'lganligi sababli yana ortadi. Bundan tashqari, maksimal gaz miqdori o'rtacha metamorfizm darajasiga, ya'ni K-OS-T navlariga tegishli bo'lgan ko'mirlarda kuzatiladi. Ular eng past namlikka ega va bu ko'mir qatlamlari ko'pincha ko'mir va gazning to'satdan portlashiga duchor bo'ladi. Tadqiqotimiz natijalari shuni ko'rsatadiki, ko'mir va neft (gaz kondensati) kollektorlaridagi namlik holati muhim rol o'ynaydi. Ko'mir va gazning to'satdan portlashi va gaz favvorasi paydo bo'lishi paytida ko'mir va gaz kondensati tizimlari uchun W = 0,04% kichik bo'ladi.

Калит сузлари: ko'mir qatlami, neft qatlami, gaz kondensati, namlik, gaz tarkibi, metamorfizm, g'ovaklik, ko'mir va gazning to'satdan portlashi

THE EFFECT OF MOISTURE ON THE NATURAL GAS CONTENT OF COAL AND OIL RESERVOIRS

Portnov V.S. - Karaganda Technical University named after A.S.Saginov, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department "Geology and Exploration of mineral deposits", Kazakhistan

Raimzhanov B.R. - Almalyk branch of NUST MISIS, Doctor of Technical Sciences, Professor, Uzbekistan

Yurov V.M. - Karaganda University named after Academician E.A.Buketov, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Physics, Kazakhistan

Imanbayeva S.B. - Karaganda Technical University named after A.S. Saginov, PhD student, e-mail: [email protected], Kazakhstan

Annotation. In this work, nonequilibrium statistical thermodynamics is used to find the relationship between quantum fields and macroobjects of geological origin. It was found that the gas content of the coal seam is affected by its moisture quite strongly. So, for example, an increase in humidity by 1% leads to a decrease in gas content of about 4 m3/t. The hygroscopic humidity in a series of coals varies in accordance with the degree of their metamorphism. In long-flame and gaseous coals, moisture has a high value, and then it decreases to lean coals, but in anthracite it increases again due to its high porosity. It is also shown that the maximum gas content is observed in coals that belong to the average degree of metamorphism, namely, to the grades K-OS-T. They have the lowest moisture and these coal seams are often subject to sudden outbursts of coal and gas. The results of our study show that the state of moisture in both coal and oil (gas condensate) reservoirs plays an important role. It becomes small W = 0.04% for coal and gas condensate systems at the moment of a sudden explosion of coal and gas and at the moment of formation of a gas fountain. Key words: coal seam, oil seam, gas condensate, humidity, gas content, metamorphism, porosity, sudden outburst of coal and gas.

Введение. На сегодняшний день глубина разработки угольного пласта в Карагандинском бассейне может достигать 500 м и более. В связи с этим газоносность угольных пластов достигает 40 м3/т, а окружающие уголь породы могут давать в газовый баланс вклад 4-6 м3/т [1]. Горные комбайны, которые используются в настоящее время, дают нагрузку на очистной забой свыше 10000 т/сут. При этом газоотдача в добычном участке достигается 100 м3/мин и даже более [2]. Управлять газовыделением, однако, представляет собой сложную задачу в процессе добычи угля [3]. В зависимости от содержания углерода угольные пласты подразделяются на следующие основные марки: бурые (Б) < 76 %, длиннопламенные (Д) - 76 %, газовые (Г) - 83 %, жирные (Ж) - 86 %, коксовые (К) - 88 %, отощенно-спекающие (ОС) - 89 %, тощие (Т) - 90 %, антрациты (А) - 91-98 %. Содержание углерода в нефтяных пластах колеблется в зависимости от месторождения от 83 до 87 %. Для

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

определения газоносности угольных пластов применяют прямой и косвенный методы. Для прямого метода производят отбор угольных кернов в процессе бурения скважин с поверхности. Для косвенных методов характерно определять газоносность угольного пласта путем использования сведений о фактическом газовыделении, которое основано на прогнозах метанообильности отдельных участков шахт и их зависимости от горных условий. В Карагандинском бассейне определяют газоносность прямым методом с помощью угольных кернов, как и в США, Австралии, Германии и Франции. Нас будет интересовать о газоносности только один теоретический вопрос - как влияет на нее влажность угольного пласта. Согласно ГОСТ 17070-2014 «Угли. Термины и определения» даются сведения о влаге: влага внешняя, влага сухого угля, влага связанного состояния, влага аналитическая, влага гигроскопическая и другие. Мы будем рассматривать влагу гигроскопическую W, которая определяется только свойством исследуемого угля и она равна максимальной влаги, которая удерживается углем аналитического размера (< 0,2 мм) согласно ГОСТ 8719-90. Мы будем рассматривать связанную (аналог влаге гигроскопической) влагу в нефтяных пластах, содержание которой не превышает 1 % и измеряется лабораторным путем при помощи аппарата Закса, Дина и Старка. Газоносности угольных пластов отвечает газонасыщенность пластовой нефти. Они обе измеряются в единицах - м3/т.

Теоретическая модель газоносности. В работе [4] мы использовали неравновесную статистическую термодинамику для нахождения связи между квантовыми полями с макрообъектами геологического происхождения. Рассмотрим молекулы газа в качестве системы частиц, которые не взаимодействуют между собой и погружены в термостат. В качестве термостата выберем угольный или нефтяной пласт, содержащий воду. Квантовые переходы, которые связаны с взаимодействием молекул газа с термостатом, обуславливают диссипативные процессы с вероятностью Q. Напротив, квантовые переходы, которые отвечают за взаимодействие с внешним полем обозначим как переходы с вероятностью S. Вероятность процессов диссипации энергии Q всегда меньше вероятности S, а функция отклика термостата на внешнее воздействие равна F = Q/Q+S. Подробный анализ вычисления функции отклика приведен в работе [4].

Если в качестве функции отклика F, после ее линеаризации, возьмем газоносность С, то в результате получим формулу:

N = 35-1/W (i 3/о)

(1)

о

где С - газоносность (м3/т), W - гигроскопическая влажность (%),. Из табл. 1 следует, что на газоносность угольного пласта его влажность влияет довольно сильно [5]. Так, например, увеличение влажности на 1% приводит к снижению газоносности около 4 м3/т.

[5].

Таблица 1. Влияние влажности на газоносность углей Талдыкудукского участка

Скважина Угольный пласт Глубина отбора проб, м Влажность W, % Газоносность С, (м3/т)

Т3 K15 191,3 1,20 29,2

Т3 K15 190,9 1,25 28,0

Т3 К15 193,1 1,10 31,8

Т3 К14 238,4 1,10 31,8

Т3 K14 238,8 0,90 38,9

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

Т3 Kl3B 305,4 0,85 41,2

Т3 K13B 306,2 0,80 43,8

Т3 Ki3B 306,6 1,05 33,3

Т3 K12 501,55 0,80 43,8

Т3 Kl2 502,4 1,15 30,4

Т3 Kl2 506,25 0,80 43,8

Т5 К12 279-289 1,28 27,3 (24,15-24,63)

Т5 К10 426-429,5 1,36 25,7 (26,95-27,10)

Т5-4 К12 221-224 1,23 28,5 (25,64-25,00)

Т5-4 К11 352-352,5 1,34 26,1 (24,39-24,10)

о

В табл. 1 приведены расчеты газоносности С (м°/т) карагандинских углей Талдыкудукского участка по формуле (1), а в скобках даны значения газоносности пластов Т5, Т5-4, измеренные из угольных кернов методом Ленгмюра [5] п приведенное сравнение показывает неплохую точность. При увеличении глубины залегания угольного пласта влага обычно в угле падает, а газоносность увеличивается (рис. 1) [6]. Из рис. 1 следует, что газоносность с глубиной залегания выше 350 м оказывается линейной.

it

10- f 1

& 0 л £ ft / /

к я E а -

Ь * т и £ i .

л

V у) in 1и ж ¡50 зм m m дм soo аии Глуби кэ млеганнч, ч

Рисунок 1. Изменение с глубиной газоносности пласта К10 на шахте «Абайская» [6].

Влажность, газоносность и метаморфизм угля. Гигроскопическая влажность в ряду углей изменяется в соответствие со степенью их метаморфизма, то есть в ряду содержания углерода [7]. Гигроскопическая влажность в длиннопламенных и газовых углях имеет высокое значение, а после она снижается до тощих углей, но в антраците она вновь увеличивается из-за его большой пористости (см. рис. 2 и табл. 2).

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

Рисунок 2. Содержание влаги в углях разного марочного состава. График с ромбообразным маркером - влага общая, с квадратным - влага воздушно

сухого состояния топлива [8].

Табл. 2 показывает связь газоносности генетического ряда углей от их влажности, вычисленной по формуле 1. В скобках даны ориентированные значения газоносности из литературных данных. Наблюдается хорошая корреляция. Метаморфизм углей увеличивается с глубиной скважин: для тентекской свиты - это газовые угли, а для карагандинской и ашлярикской свит - это коксовые и отощенно-спекающие угли.

Таблица 2. Влажность и газоносность генетического ряда углей

Марка угля Влажность Газоносност Марка угля Влажность Газоносность

W, % ь W, % С, м3/т

С, (м3/т)

Бурые 15 2,1 Коксовые К 3,5 8,9

(4-6) (15-18)

Длиннопла- 10 3,1 Отощенно- 2 15,5

менные Д (6-9) спекающие (20-24)

ОС

Газовые Г 7 4,4 Тощие Т 1 31,0

(9-10) (25-30)

Жирные Ж 5 6,2 Антрациты А 2,4 12,9

(10-12) (40-45)

Влажность, газоносность и внезапные выбросы угля и газа. Согласно табл. 2 максимальная газоносность наблюдается у углей, которые относятся к средней степени метаморфизма, а именно к маркам К-ОС-Т. Они имеют самую низкую влажность и с этими угольными пластами часто происходят внезапные выбросы угля и газа. Для шахт Карагандинского бассейна число таких аварий при проведении подготовительных выработок с 1971 по 2020 годы показано в табл. 3. [9].

Значения влажности в табл. 3 вычислены с помощью формулы 1. Из табл. 3 после выброса угля и газа среднее значения С1 = 216 м3/т , а влажность W1 = 0,31, при глубине пласта в 430 м, а для Тентекской свиты наше среднее значения С2 « 30 м3/т, а влажность W2 = 2,0 %. Отношение С1/С2 « 7, а отношение W2/W1 « 7, что говорит о справедливости формулы 1.

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

Таблица 3. Средние значения параметров при внезапных выбросах угля и газа

при проведении подготовительных выработок [9].

Шахта Год Глубина, Количество Объем Влажност Газоно

выбро м выброшен- выделивше ь сность

са ной горной массы, т гося метана, м3 W, % С, м3/т

Шахтинская 1971 300 15 660 0,71 44

им. Ленина 1976 410 550 36 000 0,47 66

им. Ленина 1978 427 61 9 800 0,19 161

им. Ленина 1983 350 145 10 000 0,45 69

им. Ленина 1985 317 50 2 040 0,76 41

Казахстанская 1989 466 110 10 000 0,34 91

Казахстанская 1989 478 1 200 250 000 0,15 208

им. Ленина 1995 545 640 550 000 0,04 860

им. Ленина 1998 580 3 250 1 300 000 0,05 650

Тентекская 2008 542 1 087 414 085 0,08 381

Тентекская 2009 485 1 076 74 763 0,29 107

Казахстанская 2012 524 370 29 524 0,39 79,8

Казахстанская 2020 636 842 161 645 0,16 192

Среднее 429 698 205 465 0,31 215,9

На сегодняшний день насчитывается около 150 теорий, которые делают попытки в объяснении механизма внезапных выбросов угля и газа. Все эти теории могут быть распределены по трем группам, которым отведена определяющая роль в процессах газодинамических явлений (ГДЯ). Во-первых, это гипотезы, в которых определяющую роль в процессах ГДЯ играет газ. Согласно этой теории, газ в угольном пласте находится в зоне повышенных давлений, при этом обязательно присутствие двуокиси углерода в жидком состоянии. Более детальный анализ этой теории ГДЯ показал, что эта теория неверна. Во-вторых, это гипотезы, в которых определяющую роль в процессах ГДЯ играет давление газа. Но в этой теории самой главной причиной ГДЯ считается только напряженное состояние угольного пласта, без учета газовой составляющей, что в дальнейшем не нашло должного подтверждения. В третьих, это гипотезы, в которых определяющую роль в процессах ГДЯ играет многопараметрический фактор. Согласно этой теории, на ГДЯ влияет давление горных пород (степень напряжений в угольном целике), газ (метан), который содержится в угольном пласте (особенно газовое давление), а также физико-химические свойства угольного вещества. Согласно этой теории, на ГДЯ влияет также тектоника угольных пластов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Влажность и газонасыщенность пластовой нефти. Нефтяные пласты с водой практически не взаимодействуют, причем растворимость у пластов находится на уровне 1 % и меньше. Воспользуемся формулой 1 и выясним содержание воды по газонасыщенности Гф в нефти [10]:

- Гф < 50 м3/т - малое содержание газа в нефти, С = 35^, W = 0,50 %.

- Гф=150-300 м3/т - повышенное содержание газа в нефти, С = 35Щ W = 0,12

%.

о

- Гф=300-600 м3/т - высокое содержание газа в нефти, С = 35^, W = 0,06 %.

- Гф >= 800-900 м3/т - газоконденсатная система, С = 35Щ W = 0,04 %.

Содержание воды по нашей формуле < 1 %. Такое количество воды приводит к

незначительному уменьшению вязкости.

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

Температура

Рисунок 3. Фазовая диаграмма многокомпонентной смеси

Фазовая диаграмма многокомпонентной смеси углеводородов показана на рис. 3 и подробно описана в работе [10]. Здесь мы коснемся лишь нескольких моментов. Нефтяные залежи отличатся от газоконденсатных тем, что они состоят из однофазного парообразного углеводородного флюида. А вот от газовых залежей отличие заключается в наличие состояния обратного испарения жидкой фазы (конденсата). Формирование газоконденсатных залежей обусловлено переносом жидких углеводородов сжатыми газами в области температур выше критической. Многочисленные исследования показали, что наблюдается большое число генетических типов конденсатов, которые представляют собой либо самостоятельный продукт органического вещества, либо вторичный продукт, который состоит из легких фракций нефтей, растворенных в газах под высоким давлением.

Сравнивая нефтяной пласт с газоконденсатной системой, где W = 0,04 %, с табл. 3, где газоносность С = 860 м3/т, W = 0,04 % обнаруживаться их большое сходство. Известно [11], что высокое газосодержание нефти сопровождается высоким давлением насыщения, при котором растворенный в ней газ быстро выделяется. Этот процесс, во многом сходный с внезапным выбросом угля и газа, приведен в табл. 3. Внезапные выбросы газоконденсата происходили на месторождениях в Узбекистане, Украине, Казахстане [12]. Самый большой внезапный выброс смеси газоконденсата произошел в 1980 году на Кумжинском газоконденсатном месторождении [13]. Причина таких аварий до сих пор не ясна, также как и выбросы угля и газа в угольных месторождениях. Впервые подобная авария была зафиксирована в Англии в 1834 году.

Однако, результаты нашего исследования показывают, что состояние влажности и в угольном и в нефтяном (газоконденсатном) пласте играет важную роль. Оно становится слишком малым W = 0,04 % для угольных и газоконденсатных систем в момент внезапного взрыва угля и газа и в момент образования газового фонтана в тех или иных месторождениях полезных ископаемых, которые очень часто сопровождаются человеческими жертвами.

Выводы.

1. В зависимости от содержания углерода угольные пласты подразделяются на следующие основные марки: бурые (Б) < 76 %, длиннопламенные (Д) - 76 %, газовые (Г) - 83 %, жирные (Ж) - 86 %, коксовые (К) - 88 %, отощенно-спекающие (ОС) - 89 %, тощие (Т) - 90 %, антрациты (А) - 91-98 %. Содержание углерода в нефтяных пластах колеблется в зависимости от месторождения от 83 до 87 %.

2. Мы будем рассматривать влагу гигроскопическую W, которая определяется только свойством угля и она равна максимальной влаги, которая удерживается углем аналитического размера. Мы будем рассматривать связанную (аналог влаге

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

гигроскопической) влагу в нефтяных пластах, содержание которой не превышает 1 %.

3. В настоящей работе мы использовали неравновесную статистическую термодинамику для нахождения связи между квантовыми полями с макрообъектами геологического происхождения. Мы рассмотрели молекулы газа в качестве системы частиц, которые не взаимодействуют между собой и погружены в термостат. В качестве термостата выбираем угольный или нефтяной пласт, содержащий воду.

4. В работе показано, что на газоносность угольного пласта его влажность влияет довольно сильно. Так, например, увеличение влажности на 1% приводит к снижению газоносности около 4 м3/т.

5. Гигроскопическая влажность в ряду углей изменяется в соответствие со степенью их метаморфизма, то есть в ряду содержания углерода. Гигроскопическая влажность в длиннопламенных и газовых углях имеет высокое значение, а после она снижается до тощих углей, но в антраците она вновь увеличивается из-за его большой пористости.

6. В работе показано, что максимальная газоносность наблюдается у углей, которые относятся к средней степени метаморфизма, а именно к маркам К-ОС-Т. Они имеют самую низкую влажность и с этими угольными пластами часто происходят внезапные выбросы угля и газа.

7. Нефтяные пласты с водой практически не взаимодействуют, причем растворимость у пластов находится на уровне 1 % и меньше. Сравнивая нефтяной пласт с газоконденсатной системой, где W = 0,04 %, с табл. 3, где газоносность С =

о

860 м3/т, W = 0,04 % обнаруживаться их большое сходство. Известно, что высокое газосодержание нефти сопровождается высоким давлением насыщения, при котором растворенный в ней газ быстро выделяется.

8. Результаты нашего исследования показывают, что состояние влажности и в угольном и в нефтяном (газоконденсатном) пласте играет важную роль. Оно становится слишком малым W = 0,04 % для угольных и газоконденсатных систем в момент внезапного взрыва угля и газа и в момент образования газового фонтана в тех или иных месторождениях полезных ископаемых, которые очень часто сопровождаются человеческими жертвами

Литературы:

1. Фельдман Э.П., Василенко Т.А., Калугина Н.А. Истечение метана из угля в замкнутый резервуар: роль явлений диффузии и фильтрации // Физика и техника высоких давлений, 2006. - Т. 16. - № 2. - С. 99-114. [Feldman E.P., Vasilenko T.A., Kalugina N.A. The outflow of methane from coal into a closed reservoir: the role of diffusion and filtration phenomena // Physics and Technology of High Pressures, 2006. - V. 16. - No. 2. - P. 99-114].

2. Пучков Л.А., Каледина Н. О., Кобылкин С.С. Системные решения обеспечения метанобезопасности угольных шахт // Горный журнал, 2014. - № 5. - С. 12-16. [Puchkov L.A., Kaledina N.O., Kobylkin S.S. System solutions for ensuring the methane safety of coal mines // Mining Journal, 2014. - No. 5. - P. 12-16].

3. Баймухаметов С.К., Полчин А.И., Коликов К.С. Совершенствование управлением газовыделением шахт в Карагандинском бассейне // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008. - № S4. - С. 337-340. [Baymukhametov S.K., Polchin A.I., Kolikov K.S. Improving the management of mine gas emission in the Karaganda basin // Mining information and analytical bulletin, 2008. - No. S4. - P. 337-340].

4. Портнов В.С., Юров В.М. Связь магнитной восприимчивости магнетитовых руд с термодинамическими параметрами и содержанием железа // Известия вузов. Горный журнал, 2004. - № 6. - С. 122-127. [Portnov V.S., Yurov V.M. Communication of

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

magnetic susceptibility of magnetite ores with thermodynamic parameters and iron content // Izvestiya VUZov. Mining Journal, 2004. - No. 6. - P. 122-127].

5. Зейнуллин А.А., Хасен Б.П., Ожогин Т.В., Крысин А.В., Лис С.Н. Ключевые параметры углей карагандинского бассейна для добычи метана угольных пластов // Геология и охрана недр, 2016, №2(59). - С. 12-23. [Zeinullin A.A., Khasen B.P., Ozhogin T.V., Krysin A.V., Lis S.N. Key parameters of coals of the Karaganda basin for the production of coal-bed methane // Geology and mineral resources protection, 2016. -No. 2(59). - P. 12-23].

6. Кабирова С.В., Ворошилов В.Г., Портнов В.С., Ахматнуров Д.Р. Оценка газоносности пласта К10 в пределах Шерубайнуринского участка Карагандинского угольного бассейна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2019. - Т. 330. - № 5. - С. 64-74. [Kabirova S.V., Voroshilov V.G., Portnov V.S., Akhmatnurov D.R. Evaluation of the gas content of the K10 formation within the Sherubainurinsky section of the Karaganda coal basin // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of georesources, 2019. - T. 330. - No. 5. - P. 64-74].

7. Чернышева Е.Н. Влага в углях как параметр качества продукции // Уголь,

2016. - №7. - С. 125-128. [Chernysheva E.N. Moisture in coals as a parameter of product quality // Coal, 2016. - No. 7. - P. 125-128].

8. Федеральный институт повышения квалификации. «Оценка качества угля». -Москва, 2018. - 105 с. [Federal Institute for Advanced Studies. "Assessment of coal quality". - Moscow, 2018. - 105 p.].

9. Бирюков Ю.М. Каталог внезапных выбросов угля и газа. - Калининград: «КГТУ» Академия горных наук, 2009. - 158 с. [Biryukov Yu.M. Catalog of sudden outbursts of coal and gas. - Kaliningrad: "KSTU" Academy of Mining Sciences, 2009. - 158 p.].

10. Ермолкин В.И., Керимов В.Ю. Геология и геохимия нефти и газа. - М.: ООО «Издательский дом Недра», 2012. - 460 с. [Ermolkin V.I., Kerimov V.Yu. Geology and geochemistry of oil and gas. - M.: Nedra Publishing House LLC, 2012. - 460 p.].

11. Гафаров Ш. А. Физика нефтяного пласта. - Уфа: Издательство УГНТУ, 1998. - 141 с. [Gafarov Sh. A. Physics of an oil reservoir. - Ufa: UGNTU Publishing House, 1998. - 141 p.].

12. Игревский В. И., Мангушев К. И. Предупреждение и ликвидация нефтяных и газовых фонтанов. - М.: Недра, 1974. - 192 с. [Igrevskiy V. I., Mangushev K. I. Prevention and liquidation of oil and gas fountains. - M.: Nedra, 1974. - 192 p].

13. Богоявленский В.И., Перекалин С.О., Бойчук В.М., Богоявленский И.В., Каргина Т.Н. Катастрофа на Кумжинском газоконденсатном месторождении: причины, результаты, пути устранения последствий // Арктика: экология и экономика,

2017. - № 1 (25). - С.32-46. [Bogoyavlensky V.I., Perekalin S.O., Boychuk V.M., Bogoyavlensky I.V., Kargina T.N. Disaster at the Kumzhinskoye gas condensate field: causes, results, ways to eliminate the consequences // Arctic: Ecology and Economics, 2017. - No. 1 (25). - P.32-46].

© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol. 3(1) 2022 SJ IF=3.943

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.