|
Наиболее вероятным является в реальных условиях процесс сорбции жидкости на свободных участках газонасыщенного угля и отсутствие десорбции метана по механизму замещения. При сорбции капельной жидкости выделяется теплота смачивания адгезии и сорбции, которая способствует десорбции метана за счет повышения температуры в системе «уголь-газ»; Данный вывод подтверждается исследованиями, проведенными в МГИ, которыми было уста-г новлено, что в течение 1-2 сут повышение температуры угля после увлажненияводой составляет 1,8°С, а солянокислотным раствором -до 3°С [43]. Таким образом, с позиций термодинамики вода способствует десорбции метана, однако она не может являться сильным средством извлечения газа из сорбционного объема, так как десорбирует метан, в основном, по тепловому механизму. Интенсификация выделения метана из сорбционного объема угляс использованием механизма замещения термодинамически возможна при обработке пласта такими веществами, которые являются более термодинамически стабильными по отношению-к метану и увеличивают сорбционный объем угля. Это достигается применением в качестве рабочих жидкостей растворов химически активных веществ, которые, помимо воздействия на сорбционный объем угля, растворяют минералы угольного пласта и увеличивают его газопроницаемость.и Установлено [11], что при внедрении.в уголь рабочих жидкостей происходит вытеснение метана и замещение части его в сорбционном объеме угля, что определяется скоростью и временем движения жидкости по трещинам и порам угольного пласта. Введение в рабочую жидкость добавок поверхностноактивных веществ способствует увеличению скорости пропитки, а, следовательно, сокращению времени дегазации пласта путем увеличения скорости вытеснения газа из сорбционного объема угля. □ Для исследования взаимодействийв системе «уголь-жидкость-газ» нами был выполнен хроматографический анализ неувлажненных образцов угля 102 |
95 установление необходимой продолжительности контакта рабочей жидкости с углём позволяет максимально использовать свойства вводимых в нее добавок с заданной целью. Гак в работе [73] для обеспечения эффективности увлажнения угля как средства борьбы с пылью и газом, рекомендуется, 4 чтобы время нагнетания в угольный пласт составляло не менее 25-30 суток. Однако при подземной гидрообработке угля не всегда этого придерживаются. Установлено [11], что при внедрении в уголь рабочих жидкостей происходит вытеснение метана и замещение части его в сорбционном объеме угля, что определяется скоростью и временем движения жидкости по трещинам и порам угольного пласта. Введение в рабочую жидкость добавок поверхностно-активных веществ способствует увеличению скорости пропитки, а, следовательно, сокращению времени дегазации пласта путем увеличения скорости вытеснения газа из сорбционного объема угля. Исследовано [39], что при производительности насосной установки 30 л/мин достигается эффект ослабления угольного массива, приводящий к раскрытию имеющихся и созданию дополнительных трещин в пласте. Рабочая жидкость в первую очередь движется по наиболее крупным пластовым трещинам, которые при этом расширяются, а затем фильтруется в более мелкие. Фильтрация является основным видом движения жидкости в пористой среде. По трещинам и макропорам рабочая жидкость, нагнетаемая в пласт под давлением, движется со сравнительно большей скоростью, чем в микрои ультрамикропорах. Заполнение тонкой структуры угля происходит за счет самодвижения жидкости и служит важным фактором, определяющим качество и эффект увлажнения угольных пластов. Степень проникновения рабочей жидкости в природные зоны массива находится в прямой зависимости от объёма и времени воздействия жидкости на угольный пласт. по газовыделения из угля, третья перенос (диффузия) молекул воды в сорбционный объем угля и десорбция метана. Вторая стадия может иметь продолжительность более года. В зависимости от свойств, структуры угля и времени наблюдения можно зарегистрировать как увеличение, так и снижение газовыделения из угля при его увлажнении водой. Наиболее вероятным является в реальных условиях процесс сорбции жидкости на свободных участках газонасыщенного угля и отсутствие десорбции метана по’ механизму замещения.. При сорбции капельной жидкости выделяется теплота смачивания адгезии и сорбции, которая способствует десорбции метана за счет повышения температуры в системе «уголь-газ». Данный вывод подтверждается исследованиями, проведенными в МГИ, которыми было установлено, что в течение 1-2 сут повышение температуры угля после увлажнения водой составляет 1,8°С, а солянокислотным раствором до 3°С [44]. Таким образом, с позиций термодинамики вода способствует десорбции метана, однако она не может являться сильным средством извлечения газа из сорбционного объема, так как десорбирует метан, в основном, по тепловому механизму. Интенсификация выделения метана из сорбционного объема угля с использованием механизма замещения термодинамически возможна при обработке пласта такими веществами, которые являются более термодинамически стабильными по отношению к метану и увеличивают сорбционный объем угля. Это достигается применением в качестве рабочих жидкостей растворов химически активных веществ, которые, помимо воздействия на сорбционный объем угля, растворяют минералы угольного пласта и увеличивают его газопроницаемость. В угольных пластах содержатся: каолин, альбит, ортоклаз, кальцит, кварц, сидерит, арагонит, магнезит и др. Кроме того, насколько можно Ill судить по составу золы угля, в пластах имеются титановые, германиевые и сернистые соединения. Химические реакции, имеющие место при размыве минералов угольного пласта, происходят по ионному механизму. Установлено [11], что при внедрении в уголь рабочих жидкостей происходит вытеснение метана и замещение части его в сорбционном объеме угля, что определяется скоростью и временем движения жидкости по трещинам и порам угольного пласта. Введение в рабочую жидкость добавок поверхностно-активных веществ способствует увеличению скорости пропитки, а, следовательно, сокращению времени дегазации пласта путем увеличения скорости вытеснения газа из сорбционного объема угля. Для исследования взаимодействий в системе «уголь-жидкость-газ» нами был выполнен хроматографический анализ неувлажненных образцов угля пласта Е5 и образцов угля этого же пласта, обработанных термовлажностным химреагентным способом. Хроматшрафия это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами подвижной и неподвижной. Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество (часто его называют сорбентом) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу, иногда под давлением. Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо другому механизму) компоненты будут перемещаться вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой (такие |