|
ми авторами закономерности, по сути дела, отличались только значениями эмпирических коэффициентов. Эта формула проверяется на протяжении десятилетий, и все исследователи приходят к выводу о существовании постоянных значений градиентов давления свободного газа в угольных пластах. В настоящее время имеется большое количество экспериментального материала, позволяющего утверждать, что в угольных пластах газ находится, в основном, в трех состояниях. Это свободное состояние газа в трещиноватопористой структуре горного массива, сорбированное состояние и в состояние физико-химической связи с органической массой угля [98-101, 115-116]. Г.Д. Лидин и А.И. Кравцов, рассматривая генезис газов угольных месторождений, установили наличие газовых структур, приуроченных к нескольким зонам, расположенным на различных глубинах от земной поверхности. По Г.Д. Лидину первая зона это зона азотно-углекислых газов, вторая зона зона азотных газов, третья зона содержит азотно-метановые газы, четвертая зона является метановой зоной [105-107]. Газовая зональность, по мнению исследователей, обусловлена, прежде всего, миграцией газов. Безусловно, миграция газа имеет большое значение для установления условий его аккумуляции и образования газовых залежей. Природные газы в угленосных толщах могут мигрировать на значительные расстояния, благодаря фильтрации, движению подземных вод, содержащих растворенные газы, а также в результате диффузионных процессов. Кроме того, могут происходить и другие процессы миграции: конвективный перенос газов жидкостью или другими газами, двухмерная молекулярная миграция по поверхности твердых частиц. Г.Д. Лидин считает, что миграция газов происходит как к земной поверхности, так и в обратном направлении, главным образом, по угольным пластам. В породах газы перемещаются преимущественно по плоскостям напластования пород [105]. Наиболее полное объяснение формирования газовых структур угольных месторождений дано И.Л. Эттингером и представителями его школы [115-116]. 32 |
Последующие исследования, выполненные Л.И. Быковым, Г.Д. Лидиным, А.Л. Айруни, А.И. Кравцовым, А.З. Петросяном, А.М. Дмитриевым, Т.А. Ермековым и др., позволили установить конкретный вид зависимости давления свободного газа от глубины залегания [97, 112-114]. Как правило, это зависимость имела следующий вид: Р = Р0 + В(Н Н0), где Р, Р0 давление газа на глубинах Н и Но; Н и Н0 глубина замера газового давления и верхней границы метан свой зоны; В, к эмпирические коэффициенты. Предлагаемые различными авторами закономерности, но сути дела, отличались только значениями эмпирических коэффициентов. Эта формула проверяется на протяжении десятилетий, и все исследователи приходят к выводу о существовании постоянных значений градиентов давления свободного газа в угольных пластах. В настоящее время имеется большое количество экспериментального материала, позволяющего утверждать, что в угольных пластах газ находится, в основном, в трех состояниях. Это свободное состояние газа в трещиноватопористой структуре горного массива, сорбированное состояние и в состояние физико-химической связи с органической массой угля [98-101, 115-116]. Г.Д. Лидин и А.И. Кравцов, рассматривая генезис газов угольных месторождений, установили наличие газовых структур, приуроченных к нескольким зонам, расположенным на различных глубинах от земной поверхности. По Г.Д. Лидину первая зона это зона азотно-углекислых газов, вторая зона зона азотных г азов, третья зона содержит азотно-метановые газы, четвертая зона является метановой зоной [105-107]. Газовая зональность, по мнению исследователей, обусловлена, прежде всего, миграцией газов. Безусловно, миграция газа имеет большое значение для установления условий его аккумуляции и образования газовых залежей. Природные газы в угленосных толщах могут мигрировать на значительные расстояния, благодаря фильтрации, движению подземных вод, содержащих растворенные газы, а также в результате диффузионных процессов. Кроме того, могут происходить и другие процессы миграции: конвективный перенос газов жидкостью или дру21 гимн газами, двухмерная молекулярная миграция по поверхности твердых частиц. Г.Д. Лидин считает, что миграция газов происходит как к земной поверхности, так и в обратном направлении, главным образом, по угольным пластам. В породах газы перемещаются преимущественно по плоскостям напластования пород [105]. Наиболее полное объяснение формирования газовых структур угольных месторождений дано И.Л. Эттингером и представителями его школы [115-116]. И.Л. Эттингер рассматривает ископаемые угли, насыщенные газом как открытые термодинамические системы, взаимодействующие с окружающей средой. В подобных системах в процессе их изменения, вызванного внешними воздействиями, наступает состояние внутреннего равновесия, которое будет сохраняться до того момента, пока вновь не изменятся внешние условия. Установление локального равновесия характеризуется таким соотношением термодинамических параметров системы, которое обеспечивает одинаковую скорость протекания двух обратных процессов, идущих с противоположным знаком. Так как скорости противоположных процессов одинаковы, то они взаимно уравновешивают друг друга, и возникающее при этом состояние, характеризуется видимым прекращением процессов переноса массы. В качестве одного из наиболее важных процессов в энергомассообмене И.Л. Эттингер принимает процессы сорбции и десорбции газов в породоугольной толще. Справедливость этой гипотезы подтверждается обширным экспериментальным материалом по кинетике процессов сорбции и десорбции метана углями [115]. Таким образом, ранее выполненными исследованиями установлено, что основными факторами, определяющими газоносность угленосной толщи, является сорбционная емкость, газовое давление и газовая проницаемость. Закон сопротивления при фильтрации газов в пористых средах представляет собой функциональную связь, устанавливающую численное соответствие между скоростью фильтрации и градиентом давления газа. Впервые такая связь была установлена для процесса фильтрации воды в однородной изотропной 22 |