|
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. Опыты по изучению газоотдачи, проведенные на карагандинских углях, показали, что чем больше пласт способен принять влаги, тем выше его газоотдача [11]. Следовательно, степень влагонасыщения углей может служить критерием полного и равномерного распределения рабочей жидкости в угольном массиве, величиной, определяющей эффективность того или иного ПАВ. 3.4. Основные закономерности процесса нагнетания в пласт газонаполненных растворов ПАВ Движение воды в угольном пласте при нагнетании является фильтрационным процессом. Главным свойством пористой среды при фильтрации является проницаемость, под которой понимается способность среды пропускать че-' рез себя жидкость (или газ). Основной закон фильтрации закон Дарси определяет связь между скоростью фильтрации V* и потерей напора Ар потока жидкости на длине А/ в зависимости от свойств среды V = /с-ДР д*дГ (3.13) где к коэффициент проницаемости среды; ц абсолютная вязкость жидкости. В ряде случаев при изучении фильтрации одинаковой по вязкости жидкости (или газа) фильтрационную способность среды выражают через коэффи* скорость фильтрации отношение расхода жидкости к площади пласта, через которую про исходит фильтрация 84 |
76 способов определения фильтрационных свойств угольного пласта не позволяет объективно оценить величину водопроницаемости. 3.3. Основные закономерности процесса нагнетания воды в угольный пласт 3.3.1. Параметры увлажнения угольных пластов Движение воды в угольном пласте при нагнетании является фильтрационным процессом. Главным свойством пористой среды при \ фильтрации является проницаемость, под которой понимается способность среды пропускать через себя жидкость (или газ). Основной закон фильтрации закон Дарси определяет связь между скоростью фильтрации У' и потерей напора Ар потока жидкости на длине Д/ в зависимости от свойств среды: где к — коэффициент проницаемости среды; р — абсолютная вязкость жидкости. В ряде случаев при изучении фильтрации одинаковой по вязкости жидкости (или газа) фильтрационную способность среды выражают через коэффициент фильтрации с, который одновременно характеризует как свойства среды, так и жидкости (или газа): Последнее определение фильтрационных свойств среды менее удобно, так как не позволяет непосредственно сопоставить результаты опытов по фильтрации жидкостей различной вязкости (например, метана и воды). Поэтому фильтрационные свойства среды могут выражаться через коэффициент водопроницаемости, имеющий размерность дарси d. ’ скорость фильтрации отношение расхода жидкости к площади пласта, через которую происходит фильтрация к Ар //•А/’ (3.13) (3.14) 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. 96 i Опыты по изучению газоотдачи, проведенные на карагандинских углях, показали, что чем больше пласт способен принять влаги, тем выше его газоотдача [11]. Следовательно, степень влагонасыщения углей может служить критерием полного и равномерного распределения рабочей жидкости в угольном массиве, величиной, определяющей эффективность того или иного ПАВ. Изменение прочностных характеристик угля при применении смачивающих добавок. Использование органических ПАВ в процессе физико-химического взаимодействия водных растворов электролитов с породой [49] способствует более быстрому и эффективному смачиванию поверхности пород и впитыванию раствора в трещины и поры, обеспечивая формирование адсорбционных и смачивающих пленок воды на поверхности породы, что в свою очередь оказывает влияние на проявление поверхностных сил и физико-механические свойства пород. Степень разупрочнения горных пород зависит от степени заполнения норового пространства породы модифицирующим раствором: чем меньше незаполненный поровый объем порода, тем выше степень разупрочнения. Так, при уменьшении незаполненного норового объема до 1-2% прочность различных пород снижается в 1,6-3 раза и более. При более полном заполнении порового пространства породы в процессе предварительной обработки горного массива модифицирующими растворами выполняются основные условия проявления эффекта Рсбиндера снижение поверхностной энергии материала за счет компенсации поверхностных сил молекулами среды и непременное наличие среды в зоне развития трещины, что проявляется в двух стадиях постепенное зарождение и развитие "равновесных" микротрещин на основе локальной концентрации деформаций и напряжений, и относительно быстрое распространение трещин, утративших равновесность, вследствие механического воздействия на отдельность. Внутренний массообмен в |