Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Состав, генезис и распределение газов угленосных отложений Печорского угольного бассейна

25.04.2020

Угленосные отложения характеризуются довольно высоким содержанием газа и крайне неравномерным его распределением. Около половины всей массы газа сконцентрировано в угольных пластах, составляющих по мощности всего 2—5% угленосной толщи.

В составе газов угольных пластов Печорского бассейна установлены: CH4, H2, тяжелые углеводородные газы (Т. У), CO2, N2, в микроконцентрациях присутствуют редкие газы. Содержание метана в газах угольных пластов колеблется от долей процента до 100 %, закономерно возрастая с глубиной. В угольных пластах микроконцентрации H2 встречаются почти повсеместно, концентрации от 1 до 10% — в значительном количестве проб, а более высокие содержания (10—20%) — в единичных случаях. Отдельные примеры угольных газов, содержащих H2, приведены в табл. 61. Содержание CO2 в газах угольных пластов обычно не превышает 1%, редко составляет несколько процентов и: лишь в отдельных случаях достигает 8—15%. Содержание N2 колеблется от 0 до 98% при закономерном увеличении к дневной поверхности.
Состав, генезис и распределение газов угленосных отложений Печорского угольного бассейна

В газах, акклюдированных в порах вмещающих пород, содержатся те же компоненты, что и в газах угольных пластов, но в несколько других соотношениях. Заметное влияние на состав и количество газов в породах оказывает их литологический состав. Концентрация CH4 в газах песчаников не превышает 30%, в алевролитах обычно не более 40%, а в аргиллитах до 50—60%. Количество метана в песчаниках и алевролитах редко превышает 0,2 м3/т, а в аргиллитах достигает 0,3— 0,6 м3/т, В отличие от газов угольных пластов водород в акклюдированных газах вмещающих пород является одним из основных компонентов. Его концентрации колеблются от 0 до 30—50% и в отдельных песчаниках достигают 60—80%. По имеющимся данным, отмечается увеличение количества H2 от аргиллитов к песчаникам: в аргиллитах содержание H2 колеблется от 0,01 до 0,12 м3/т, в алевролитах — от 0,01 до 0,35 м3/т, а в песчаниках достигает по отдельным пробам 0,6— 0,7 м3/т; CO2 встречается во всех литологических разностях. Его концентрации в составе акклюдированных газов колеблются от 1 до 30%, редко до 45%. Количество CO2 в породах находится в пределах от 0,02 до 0,1 м3/т. Содержание азота в газах, заключенных в порах пород, колеблется в основном от 20 до 60%, причем такие концентрации прослеживаются на всю глубину опробования; которая на Воркутском месторождении достигает 1000 м.

В табл. 62 приводится несколько примеров состава газов, извлеченных из пород при дроблении.

В трещиноватых зонах в породах угленосной толщи наблюдаются газовые скопления, состоящие из почти чистого метана, о чем говорят примеры свободных газопроявлении по скважинам, вскрывшим эти зоны (табл. 63).

Выделения CH4 из трещин пород в виде суфляров наблюдаются в шахтах Воркуты.

В ряде случаев газовые скопления в трещиноватых зонах содержат примесь H2. Это отмечается по выделениям H2 вместе с CH4 из трещиноватых зон в промывочную жидкость при бурении скважин. Для ориентировочной оценки масштабов этих выделений даны выборочные Примеры (табл. 64).


Близкое сходство газов трещиноватых зон с газами угольных пластов и их отличие от газов, заключенных в порах пород, указывает на поступление метана в трещиноватые зоны из угольных пластов. Газовые скопления в трещиноватых зонах носят локальный характер, они зафиксированы на Воркутском, Воргашорском, Верхне-Сыръягинском и других месторождениях.

Присутствие N2 в углях объясняется миграцией его из атмосферы в свободном и растворенном виде. В породах N2 частично сохранился со времени осадконакопления. Углекислый газ угольных пластов является продуктом биохимических и окислительных процессов в зоне газообмена с атмосферой. В породах часть CO2 могла сохраниться еще со стадии биохимического превращения органики.

Образующиеся при метаморфизме каменных углей CO2 и N2 играют ничтожную роль, о чем свидетельствует их очень низкое содержание в угольных пластах на больших глубинах.

Основная масса CH4 является продуктом метаморфизма угля и в меньшей степени рассеянного органического вещества. Подсчеты показывают, что на основных месторождениях бассейна в рудницкой подсвите отношение объемов метана угольных пластов и метана, акклюдированного в порах пород, генетически связанного с рассеянной органикой, оценивается как 6:1 — 9:1.

Водород как компонент угольных газов получил признание благодаря исследованиям М.Г. Гуревича и А.И. Кравцова. Происхождение H2 еще недостаточно выяснено. В условиях Печорского бассейна наиболее вероятным является образование H2 в стадию регионального метаморфизма угленосных отложений, при котором происходило обеднение органического вещества водородом путем отделения его как в составе углеводородов, так и в свободном виде.

В Печорском бассейне тяжелые углеводородные газы характерны для всей угленосной толщи. По составу тяжелые углеводороды угленосных толщ существенно не отличаются от нефтяных газов: они также в большинстве случаев представлены непрерывным рядом углеводородов от этана до бутана. Несколько примеров состава углеводородных газов дано в табл. 65.

В газах угленосной толщи содержание тяжелых углеводородов чрезвычайно изменчиво. Этим они отличаются от тяжелых углеводородов нефтяных газов, в которых относительно постоянные концентрации их выдерживаются на значительных площадях.

Широкое распространение тяжелых углеводородов в угленосных толщах следует связывать с процессами регионального метаморфизма углей. Из самой сущности процесса карбонизации углей следует, что при метаморфизме каменных углей наибольшее количество тяжелых углеводородов должно образовываться на низких и особенно средних стадиях за счет отщепления линейно полимеризованных углеродных атомов. Этому соответствует распределение тяжелых углеводородов в угольных газах Печорского бассейна. В длиннопламенных углях Интинского района тяжелые углеводородные газы повсеместно встречаются в концентрациях 0,01—0,8%. На Сейдинском и Воргашорском месторождениях газовых углей фиксируется до 4—8,8% тяжелых углеводородов. На Воркутском месторождении жирных углей концентрации тяжелых углеводородов колеблются от долей процента до 2—5%, достигая в отдельных случаях 10—16%. В Хальмеръюском районе в тощих углях тяжелые углеводородные газы встречаются значительно реже, а концентрации их не превышают 0,001—0,01%.

Закономерное изменение с глубиной состава газов, заключенных в угольных пластах, позволяет выделить в Печорском бассейне две основные газовые зоны — зону газового выветривания и метановую зону (табл. 66). Особенностью газовой зональности в угольных пластах Печорского бассейна является отсутствие азотно-углекислой и углекисло-азотной зон, известных в Донецком, Кузнецком, Кизеловском и других бассейнах.

В продуктивных угленосных отложениях отмечаются примерно сходнее глубины залегания поверхности метановой зоны и верхней границы распространения гидрокарбонатно-натриевых вод.

Мощность зоны газового выветривания позволяет судить о газоносности верхних горизонтов месторождений и интенсивности естественной дегазации угольных пластов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: