Угольные пласты: Недопустимое название — MiningWiki — шахтёрская энциклопедия

3D геологическое и гидродинамическое моделирование результатов ПИВ на угольные пласты

Задача:


Конечная цель исследования — оценка влияния ПИВ на проницаемость угольного пласта — далее делится на более мелкие задачи и цели:

  1. Регистрация микросейсмической эмиссии, выявленной в процессе пассивного микросейсмического мониторинга.

  2. Построение 3D геомеханической модели.

  3. Создание дискретной модели трещиноватости (Discrete Fracture Network).

  4. Расчёт величины вторичной проницаемости, возникшей в результате плазменно-импульсного воздействия на угольный пласт.

  5. Создание гидродинамической модели угольных пластов.

Значение:

  • Количество метана, который можно извлечь из угольного пласта, зависит от качества угля, мощности пласта, величины литостатического давления и размера десорбционной воронки, формирующейся вокруг скважины.

  • В свою очередь, размер воронки зависит от фильтрационных свойств угля и геологической структуры угольного пласта.

  • Кроме того, геологическая структура угля и матрицы чувствительны к изменениям проницаемости, которые происходят из-за образования макро, мезо и микротрещин во время ПИВ.

  • Следовательно, значимость исследования изменений проницаемости в структуре угля напрямую связана с увеличением или уменьшением количества извлекаемого метана.

Регистрация микросейсмической эмиссии, выявленной в процессе пассивного микросейсмического мониторинга:

  • Полученные результаты позволили очертить зону действия ПИВ вокруг скважин.

  • Наблюдаемые кинематические и динамические характеристики использованы в дальнейшем для построения трехмерной геомеханической модели.


   


Рис.1: 3D модель распределения микросейсмических событий в процессе ПИВ на скважинах А1 и А3 (гипоцентры показаны цветными кружочками). Цветом показана величина выделенной сейсмической энергии.

Построение 3D геомеханической модели:

  • Геомеханическое моделирование позволяет оценить напряженно-деформированное состояние углепородного массива.

  • Использование данной технологии дает возможность интегрировать разнообразную структурно-геологическую информацию, построить надежную дискретную модель трещиноватости (Discrete Fracture Network).

  • Исходными данными для построения этой модели являются трехмерная цифровая геологическая модель и результаты микросейсмического мониторинга из предыдущей задачи.


Рис.2: Общий вид 3D геологической модели вокруг скважин А1-А4.

Создание дискретной модели трещиноватости (Discrete Fracture Network):


 

  • На Рис.3 показана Дискретная модель трещиноватости угольных пластов 45-48, построенная с использованием 6 трендов, определяющих появление новообразованных трещин или апертуры (степень раскрытия) первичного и вторичного растрескивания.

Расчёт величины вторичной проницаемости, возникшей в результате плазменно-импульсного воздействия на угольный пласт:


Рис.4: Схема техногенной проницаемости, возникшей в результате плазменно-импульсного воздействия на угольные пласты 45-48.


Рис.5: Карты вторичной проницаемости, построенная с помощью геологических данных для района скважин А5-А20**

  • Важным наблюдением, выявленным в результате геофизического анализа, является тот факт, что параметры, влияющие на формирование техногенных трещин, не имеют радиального распределения, вместо этого они образуют две системы направлений — диагональную (северо-восточная и северо-западная ориентации). ) и ортогональную (субширотная и субмеридиональная ориентации).

  • Это отражается на фактическом механизме образования техногенных трещин, возникающих в изначально ослабленных зонах, которые существуют в угольной матрице.

Создание гидродинамической модели угольных пластов:

Гидродинамическая модель основана на фильтрации метана, которая возникает в результате десорбции из угольного пласта.


Рис.6: Депрессионная воронка, возникшая на 400 сутки после начала закачки воды.

  • Расчеты процесса дегазации в скважинах требовали использования сетки, состоящей из значений техногенной проницаемости, возникшей в результате плазменно-импульсного воздействия на угольные пласты 45-48.

  • Основываясь на теоретическом понимании процесса адсорбции метана, происходящего в угольном пласте, были проведены расчеты с учетом объемов газа, которые были выделены в результате образования десорбционной воронки при закачке воды.

  • Следует отметить, что расчет повышения пластового давления из-за закачки воды по прошествии времени t является решающим и необходимым процессом.

  • Наконец, разница межу этими параметрами и характеризует величину десорбционной воронки, возникшей вокруг скважины.


   


Рис.7: 3D модель характера зон дренирования скважины А5-А20 района лавы 48-9.

  • Структура зон дренирования позволяет оценить объемы газа, сорбированного в угле.

  • Рассчитав объемы газа в пределах каждой зоны дренирования можно декомпилировать и оценить количество метана, которое необходимого извлечь, чтобы остаточное содержание метана составляла 13м3/т.



Результаты гидродинамического моделирования:

  • Оценены объемы газа, содержащиеся в угольных пластах 45 и 48 в пределах десорбционной воронки скважин.

  • Оценены объемы газа, которые нужно отобрать из пластов, чтобы довести остаточную газоносность до порогового значения 13 м3/т.

  • Рассчитан период времени, за который газоносность понизится до безопасного уровня.

  • Модель проницаемости сыграла ключевую роль в понимании параметров скважин и предсказала следующее:
    • Увеличение содержания воды в некоторых скважинах

    • Низкие дебиты потока газа в других

Основные результаты:


Широкий спектр выводов был сделан комплексно по результатам решения различных задач, которые были выполнены и упомянуты выше. Полученные результаты открыли путь к совершенно новым перспективам процесса дегазации угольного пласта с использованием ПИВ на участке шахты Ерунаковская-VIII. Также дополнительным открытием стали современные методы, которые можно использовать для оценки фильтрационно-емкостных свойств угольных пластов с помощью трехмерного компьютерного моделирования.



Выводы на основе геомеханической модели:

  • Успешная оценка напряженного состояния угольного массива, создание дискретной модели трещиноватости и расчет вторичной и техногенной пористости и проницаемости, используя специальные геофизические методы микросейсмического зондирования.

  • Впервые были определены области дренирования метаноугольных скважин А1, А3 и А4.

  • Геофизический мониторинг показал, что зона влияния ПИВ простирается за 900 метров от скважины.

  • Сеть фильтрационных каналов создается вдоль крупных трещин, которые образовались во время проведения ПИВ.

  • Наличие этих каналов дополнительно подтверждается наблюдением за изменением дебитов добывающих скважин.



Выводы на основе гидродинамической модели:

  • Успешная оценка запасов метана на участке добывающих скважин.

  • Расчет объемов добычи метана для скважин А1, А3 и А4.

  • Параметры вторичной и искусственной проницаемости, которые были ранее определены, были подтверждены с помощью гидродинамической модели.

  • Модель сыграла ключевую роль в понимании механизмов обводненности в скважине А2, низких дебитов в скважине А3 и значительного увеличения дебита метана в скважине А4 после вывода из эксплуатации скважины А1.

Выводы:

  • Кроме того, геомеханическая модель позволила определить антропогенное воздействие на угольный пласт, которое имело место в начальных условиях окружающей среды, которые впоследствии были нарушены тектоническими трещинами, что происходит в специфических геодинамических условиях.

  • Природная трещиноватость играет решающую роль в формировании фильтрационных каналов в угле.

  • Сопоставление техногенной и вторичной проницаемости позволило создать фильтрационную модель для района проектируемых скважин А5-А20 в контуре лавы 48-9.

  • По результатам гидродинамического моделирования было установлено, что на скважине А18 есть опасность столкнуться с высокими притоками воды, подобно скважине А1. Наибольшую площадь дренирования имеют крайние скважины А5 и А20.

В горящих угольных пластах Кузбасса нашли микробов, перерабатывающих вредные для человека вещества

1879

Добавить в закладки

Подземные угольные пласты, объятые пожаром, не слишком
благоприятное место для жизни. Однако российские ученые, исследуя
карьеры Кемеровской области, показали, что там тоже есть
микроорганизмы. Они схожи с теми, что населяют горячие источники
и другие суровые среды, и способны перерабатывать угарный газ,
водород, нитраты и другие, зачастую опасные для человека
соединения. Результаты работы, поддержанной
грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в
журнале Microorganisms.


Для геотермальных экосистем, к которым, например, относятся
вулканы и горячие наземные и глубоководные источники, характерны
суровые условия. Температуры здесь высокие, а среда может быть
очень кислой или очень щелочной. Кроме того, в них также часто
содержатся химически активные соединения, которые могут быть
смертельны для живых организмов, поскольку они способны разрушить
мембрану обычной клетки.

«Существовать здесь могут лишь очень приспособленные
микроорганизмы. Они не только обладают уникальными защитными
системами, но и способны получать энергию в ходе химических
превращений тех веществ, что им доступны. Особенности их
метаболизма активно использует человек: одни ферменты помогают
биологам размножать молекулы ДНК в пробирке, другие — отбеливать
ткани», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Виталий
Кадников, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
ФИЦ Биотехнологии РАН.

Молодые и пока плохо исследованные аналоги этих природных
экосистем (называемые просто термальными) — места добычи
углеводородов, то есть нефтяные скважины и угольные карьеры.
Последние стали объектом исследования группы ученых из ФИЦ
Биотехнологии РАН (Москва) и Томского государственного
университета (Томск). Авторы изучили карьеры неподалеку от города
Киселевск Кемеровской области и отобрали пробы пластов из мест,
где были признаки подземного пожара — нагретый грунт, выходящие
на поверхность дым и пар. Они охарактеризовали химический и
минералогический состав образцов, чтобы понять, какие именно
вещества могут использовать для получения энергии заселяющие
уголь бактерии. Затем биологи определили видовой состав
микроорганизмов из пласта, проанализировав содержащиеся в нем
ДНК, а именно — последовательности гена одной из субъединиц
рибосом, часто используемого для подобных целей.

Выяснилось, что в Кузбасском карьере обитает более десятка групп
микроорганизмов, в большинстве своем — бактерии. Архей, которых
принято считать обычными жителями экстремальных экосистем,
оказалось не более 3%; все они хемолитоавтотрофы,
перерабатывающие аммиак в нитрит. Последнее соединение стало
«пищей» для другой немногочисленной группы организмов,
переводящей его в нитраты, которые люди используют, например, в
качестве удобрений.


Среди бактерий преобладали представители типа
Chloroflexi, часто встречающиеся в средах с высоким
содержанием углекислого газа; они же способны переводить ядовитый
угарный газ в СО2. Потенциально это может быть
полезным для новых технологий очистки воздуха везде, где
используется печная топка. Некоторые бактерии из найденных в
угольных пластах могут окислять водород с образованием воды.

Были обнаружены и микробы, которым для жизни нужен метан. Многие
из определенных организмов могут фиксировать углекислый газ и
расти автотрофно, но были и те, что питаются мертвыми останками
своих собратьев. Кузбасский карьер оказался хорошо
сбалансированным микробным сообществом, по разнообразию
превосходящим подобные изученные ранее объекты в Китае, США и на
Алтае.

«Наше исследование — еще один шаг к пониманию того, как возникли
эти относительно молодые экосистемы, какие связи в них есть и
можем ли мы использовать их. Они очень похожи на те, что
формируются вокруг горячих источников, но кто знает, может, в них
найдутся очень специфические организмы, которые позволят
разработать новые способы получения ценных биотехнологических
продуктов за счет использования водорода и угарного газа,
образующихся при газификации угля», — рассказывает Виталий
Кадников.

 

Фотографии с места отбора проб. Источник: Виталий
Кадников

Информация и фото
предоставлены пресс-службой Российского научного
фонда

Разместила Наталья Сафронова

Автор Пресс-служба РНФ

Кузбасс
ФИЦ Биотехнологии РАН
микробы
кузбасский карьер
угольные пласты

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

Скачать для Android

НАУКА ДЕТЯМ

Российский телескоп ART-XC следит за вспышкой сверхновой

18:40 / Астрофизика

Ученые НИЯУ МИФИ обнаружили новые свойства космических лучей

18:30 / Астрофизика

Академик НАН Беларуси Александр Шумилин: «Нам нужно осмыслить, как развивается человечество в целом»

18:00 / Наука и общество

Двигатель сердечного ритма. Лекция лауреата Большой золотой медали им. М.В. Ломоносова Дениса Нобла

18:00 / Биология

Академик Ю. Наточин: «Науку обижать не надо, и тогда она ответит взаимностью»

17:55 / Здравоохранение, Медицина

Ученые РНЦХ им. ак. Б.В. Петровского работают над моделью биоразлагаемого кейджа

17:30 / Медицина

Моллюски отставали в развитии во время кембрийского взрыва

16:45 / Биология, Палеонтология

В ОАЭ состоялся III Форум российских и арабских университетов

16:30 / Наука и общество

Директор Института Европы РАН Алексей Громыко: «В центре сегодняшнего дня стоят вопросы о судьбах мира»

16:30 / Наука и общество

Студенты МГУ обсудили Стратегию научно-технологического развития страны

15:30 / Наука и общество, Образование

«Сергей Петрович Капица был голосом науки для миллионов людей». Академик К.В. Анохин о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

«Его передача до сих пор остается непревзойденным стандартом». Академик Валерий Тишков к юбилею «Очевидного — невероятного»

24.02.2023

«Подобно комете на усыпанном звездами небе». Академик А.Л. Асеев о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

Татьяна Черниговская: «Нам всем повезло, что мы знали Сергея Петровича Капицу как просветителя»

24.02.2023

Ректор РосНОУ Владимир Зернов: «Очевидное — невероятное» — это квинтэссенция человеческого интеллекта

24.02.2023

Леопольд Лобковский: «Сергей Капица — человек самого высокого уровня, с которым было просто общаться»

24.02.2023

Смотреть все

Как образовались угольные пласты?

Как образовались угольные пласты?

BY

БРАЙАН ТОМАС, доктор философии.
*  |

ПЯТНИЦА, 28 ФЕВРАЛЯ 2020 ГОДА

Когда я еду из Далласа в Колорадо, я иногда вижу идущие на юг поезда, груженные углем из огромных запасов, зарытых в слоях горных пород Вайоминга. Этот уголь помогает обеспечивать энергией дома и предприятия почти восьми миллионов человек в метроплексе Даллас-Форт-Уэрт. 1 Как там оказался весь этот уголь?

Для общества, которое использует так много угля, мы, кажется, очень мало знаем о его происхождении. По правде говоря, образование угля таит в себе загадки. Мы не можем отправиться в прошлое, чтобы увидеть, что произошло, но мы можем проводить эксперименты и следовать подсказкам, которые уточняют наши идеи.

Какие подсказки предлагает стандартная история? Торф сыграл слишком большую роль в объяснении происхождения угля. По данным Геологической службы США, «торф является предшественником угля». 2 Откуда они знают? Сегодня торф не образует угля. Торфяные болота и угольные пласты содержат кусочки древесины, но у них есть много других отличий.

Например, торфяники пронизаны корнями. Угольные пласты отсутствуют. 3 Сегодняшние торфяные болота не простираются на территорию размером с государство, как угольные пласты. Верхние поверхности торфяников имеют небольшие возвышения и ямки, но угольные пласты имеют острые верхние границы. Кроме того, акулы не плавают в торфяных болотах, но в угольных пластах есть окаменелости акул, рыб, динозавров и ракушек. 4 Торфяная пряжа распускается.

Эти подсказки предполагают более катастрофическое происхождение угля. Извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году было сильным. Он выровнял лес, расчленил его деревья и смыл стволы деревьев в озеро. Толкающиеся стволы вскоре стерли с них кору, и на дне озера образовался коровый торф. Во время Потопа Бытия большее количество торфяных валов могло бы дать больше торфа.

Угольная шахта в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге.

Изображение предоставлено: Copyright USGS. Всеобщее достояние. Используется в соответствии с федеральным законом об авторском праве (доктрина добросовестного использования). Использование ICR не означает одобрения правообладателя.

Некоторые угольные пласты на востоке США почти полностью состоят из коры деревьев. Водная катастрофа в тысячи раз больше, чем гора Сент-Хеленс, могла начать процесс сортировки, который привел к этим восточным углям. Кору на дне озера нужно будет закопать и нагреть, чтобы она превратилась в уголь. Быстрое захоронение огромных объемов растительного материала, вырванного во время Потопа, объясняет сегодняшние обширные погребенные угольные пласты.

Любой, у кого есть грязь, палки и огонь, может изготовить похожий на уголь материал под названием древесный уголь . 5 Геологический уголь и древесный уголь имеют черный цвет, но угольные пласты имеют крошечные слоистые структуры. Никто точно не знает, чем это вызвано. Эксперименты с водой и углем показывают, что разные температуры меняют химический состав. 6 Часто эти экспериментаторы предполагают миллионы лет захоронения торфа. Дружелюбные к Потопу исследователи могут когда-нибудь приблизиться к копированию процесса образования угля.

Угольный пласт бассейна Паудер-Ривер в Вайоминге имеет толщину до 200 футов и простирается на 75 миль! 7 Энергии этого источника хватит для питания кондиционеров Северного Техаса еще много жарких лет. Огромный эффект, подобный этому, требует огромной причины. Что взорвало, разбросало, закопало, а затем испепелило столько древнего растительного материала в угольных пластах по всему миру?

Библия ясно говорит, что воды Ноева потопа покрыли всю землю (Бытие 7:19). В то время как несколько тайн остаются похороненными вместе с углем, Потоп дает крупномасштабное, катастрофическое, водное происхождение, которое требует разгадки угольных пластов.

Каталожные номера

  1. Ежегодные оценки постоянного населения: с 1 апреля 2010 г. по 1 июля 2018 г. Бюро переписи населения США. Размещено на Factfinder.census.gov, по состоянию на 9 августа 2019 г.
  2. Торф. Информационный бюллетень Геологической службы США. Размещено на usgs.gov, по состоянию на 13 августа 2019 г.
  3. Остин, Южная Америка, 1986. Гора Сент-Хеленс и катастрофизм. Акты и факты . 15 (7).
  4. Ангел, Б. Окаменелость акулы, найденная в угольной шахте Западного Кентукки. ВКМС. Опубликовано на wkms.org 7 апреля 2011 г., по состоянию на 13 августа 2019 г..
  5. Примитивная технология: Древесный уголь. Опубликовано на youtube.com 19 февраля 2016 г., по состоянию на 13 августа 2019 г.
  6. Gretener, PE и CD Curtis. 1982. Роль температуры и времени в органическом метаморфизме. Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников. 66 (8): 1124-1149.
  7. Скотт, округ Колумбия, и соавт. 2011. Оценка геологии, ресурсов и запасов угля в бассейне реки Паудер на севере Вайоминга. Открытый отчет Геологической службы США за 2010-129 гг. 4. Размещено на pubs.usgs.gov.

* Доктор Томас является научным сотрудником Института креационных исследований и получил степень доктора философии. в палеобиохимии из Ливерпульского университета.

Процитируйте эту статью: Брайан Томас, к.т.н. 2020. Как образовались угольные пласты?. Акты и факты . 49 (3).

Последние новости

НОВОСТИ
АКТЫ И ФАКТЫ
ПОДКАСТЫ

НОВОСТИ

Июнь 2023 ICR Обои

«От восхода солнца до заката»
имя Господа должно быть прославлено».
Псалом 112:3 NKJV

Обои ICR June 2023 теперь доступны…

АВТОР: СОТРУДНИК

НОВОСТИ

Саурон обитает на Амазонке

«Око было окружено огнем, но само было стеклянным, желтым, как у кошки, бдительным и сосредоточенным, и черная щель его зрачка открылась на… 2023

…

ОТ: РАЗЛИЧНЫХ АВТОРОВ

CREATION PODCAST

У меня НЕТ учетных данных! | Подкаст о создании: серия 50

Нужна ли вам научная степень, чтобы быть поборником творчества? Как мы сообщаем истины Писания нашим друзьям и семье? Хорошие новости. ..

АВТОР: СОТРУДНИК

НОВОСТИ

Shark Jaws

Акулы снова в новостях, и это связано с их самой грозной и устрашающей структурой — их челюстями.

Недавно зоологи изучили…

АВТОР: FRANK SHERWIN, D.SC. (ГОН.)

CREATION.LIVE ПОДКАСТ

Установлен День 4 | Подкаст Creation.Live: Эпизод 13

Люди издавна были очарованы ночным небом. Как напоминает нам Псалом 19:1, «Небеса возвещают славу Божью» — Его творческая подпись…

ОТ: ШТАТНЫЙ ПИСАТЕЛЬ

НОВОСТИ

Вещественные доказательства превосходят теорию эволюции

Одна из отличительных черт хорошей науки — сформулировать убедительную теорию, основанную на физических доказательствах. Например, если вещественные доказательства (например, окаменелость…

АВТОР: ФРЭНК ШЕРВИН, D.SC. (HON.)

НОВОСТИ

Симметрии Солнечной системы

Почти все школьники могут назвать планеты в нашей Солнечной системе, используя запоминающие устройства, такие как: «Мой очень простой метод просто ускоряет названия»…

АВТОР: FRANK SHERWIN, D. SC. (HON.)

НОВОСТИ

Спасает ли Iron Toast Union долгие века?

Загадка сохраняется после всех этих лет. С одной стороны, биохимики проводят исследования скорости распада, которые показывают, что биохимические вещества не могут существовать миллион лет…

АВТОР: БРАЙАН ТОМАС, PH.D.

ПОДКАСТ CREATION

Трудолюбие пчел | Подкаст Творения: Эпизод…

Пчелы? ПЧЕЛЫ! Когда речь заходит об этих невероятных насекомых, мы часто думаем о ульях, меде и жалах. Но эти маленькие существа невероятно…

АВТОР: СОТРУДНИК

Угольная геология

27 июля 2020 г.
|
Агентство

Уголь в Огайо

Уголь обнаружен в восточной трети штата Огайо в породах пенсильванского возраста (323–299 млн лет назад) и в более молодых вышележащих породах пермского возраста (299–252 млн лет назад). Пенсильванские породы штата Огайо делятся на следующие группы (от самых старых к самым молодым): Поттсвилл, Аллегейни, Конемо и Мононгахела (нажмите на карту, чтобы увеличить ее). В Огайо насчитывается около 58 названных угольных пластов разной мощности.

Как образуется уголь

Уголь образуется из скопления неразложившегося растительного материала, который когда-то рос в болотистых болотах в течение длительных периодов времени. Захоронение этого растительного материала под осадочными породами создает тепло и давление, что, в свою очередь, вызывает физические и химические изменения в растительном материале. Материал сначала превращается в торф, а затем в уголь. Если эти условия поддерживаются, растительный материал может нарастать и достигать значительной толщины и образовывать слои, которые называются швами .
 

Дополнительные ресурсы

Картирование наличия угля и отчеты

Воспользуйтесь приведенными ниже ссылками, чтобы ознакомиться с последними исследованиями доступности угля. Или воспользуйтесь нашим каталогом публикаций.

  • Оценка имеющихся ресурсов угольных пластов Среднего Киттеннинга (№ 6) и Нижнего Киттаннинга (№ 5) в Огайо (pdf)
  • Оценка доступных ресурсов угольного пласта Нижнего Фрипорта (№ 6a) в Огайо (pdf)
  • Оценка имеющихся ресурсов угольного пласта Питтсбург (№ 8) в Огайо (pdf)

Данные измерения и высоты угля

Отдел геологической службы управляет большой коллекцией информации об углях Огайо, в том числе:

  • Приблизительно 10 500 геофизических каротажных диаграмм.