Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Гази вугільних родовищ — гази адсобловані у самому вугіллі, а також ті, які знаходяться у пустотах супутніх гірських порід (суфляри). Переважно газ вугільних родовищ складає метан.
Метан — основний газ вугільних родовищ
Див. також Метан вугільних родовищ
Шахтний метан як побічна корисна копалина використовується понад 50 років. На метан вугільних родовищ як самостійну корисну копалину за кордоном звернули увагу після нафтової кризи 1973 року. У США ці роботи заохочувалися шляхом знижок податків і кредитів. Запаси метану в США, за даними Нафтової ради й Інституту газової промисловості, складають до глибини 900 м від 8,5 до 14 трлн м3 при запасах вугілля 2 520 млрд т. У 1998 році за даними агентства охорони навколишнього середовища США з вугільних пластів великої потужності з метаноносністю від 8,5 до 19,2 м3/т добуто й утилізовано близько 10 млрд м3 метану, що майже в 12 разів більше, ніж у 1997 році. У США експлуатується понад 5 000 свердловин, які видобувають газ з вугільних пластів. У 2000 році видобуток метану з вугільних родовищ оціночно склав 40 млрд м3.
Шахтні методи дегазації метану широко застосовуються в Німеччині (ресурси 3-4 трлн м3), Англії (1,9 — 2,8 трлн м3), Австралії (6,0 трлн м3) і інших країнах. У Польщі (ресурси 1,6 — 2,0 трлн м3), Чехії (1,1 — 1,5), Китаї (25 — 30 трлн м3) широко ведуться роботи з використання метану як у процесі видобутку вугілля в шахтах, так і на розвіданих вугільних родовищах. Метан вугільних родовищ на 35 — 40 % дорожчий за природний газ, однак з урахуванням знижок, організаційно-виробничих заходів, передбачених спеціальним законодавством у США видобуток метану з вугільних пластів цілком рентабельний.
Газ вугільних родовищ в Україні
У Донецькому і Львівсько-Волинському басейнах метаноносність кам'яного вугілля коливається в межах 0,5-25 м3/т, антрацитів до 35-40 м3/т. Ресурси метану в розвіданих кондиційних вугільних шарах до глибини 1 800 м коливаються в межах 450—550 млрд м3. У бокових породах акумульовано в 1,5-2 рази більше вуглеводних газів, ніж у вугільних шарах, тобто в них не менше 1,5-2 трлн м3 метану. З урахуванням Львівсько-Волинського басейну можна вважати, що вугільні родовища України містять 2,5-3,0 трлн м3 газу.
Для прогнозування метаноносності вуглепородного масиву створене унікальне устаткування, яке дозволяє на реальних зразках вугілля і гірських порід одержувати будь-який напружений стан (у тому числі і нерівнокомпонентний), що відповідає глибині залягання до 10 км. На зазначеному устаткуванні вивчена ефективна поверхнева енергія вугілля, його поведінка в об'ємному нерівнокомпонентному полі стискаючих напруг і закономірності фільтрації метану через вугільну речовину для глибини до 3 км.
На великих глибинах за рахунок нерівнокомпонентності поля чи напруг утворюється додаткова тріщинуватість, рівнозначна максимальній головній напрузі, за якою відбувається фільтрація метану. Для поліпшення метановидалення з вугілля масив необхідно обробляти хімічно-активними речовинами чи витісняти адсорбований метан поверхневоактивними речовинами. Теоретично й експериментально доведено, що метан у викопному вугіллі знаходиться в трьох станах: вільний в транспортних і закритих каналах і порах (в останні він потрапляє унаслідок твердотільної дифузії), адсорбований на їх поверхні і розчинений в органіці вугільної речовини. З врахуванням метану, який знаходиться в закритих порах і розчинений в органіці вугіллі, його кількість у вугіллі, підрахована на спектрометрах ЯМР, повинна в 1,6 рази перевищувати кількість, підраховану за стандартними методиками. На підставі цього вугільні родовища Донбасу слід вважати вуглегазовими.
Газова зональність Донбасу сформувалася в два етапи. Перший етап — доінверсійний період розвитку басейну — характеризується потужним осадонакопиченням з інтенсивним процесом газогенізації і формуванням первинної вертикальної газової зональності, що відображає газопродукуючі здатності вугленосної товщі і ступінь насичення вугілля і самих газів в залежності від існуючих термодинамічних умов. Другий етап — період геологічного розвитку прогину — характеризується інтенсивним перерозподілом газів в осадовій товщі басейну і руйнуванням первинної газової зональності з трансформуванням її в сучасну вертикальну і площинну зональність. Вона обумовлена закономірними змінами колекторських властивостей вмісних порід.
Добування і використання газу вугільних родовищ
Незважаючи на значні запаси метану у вуглегазових родовищах, добування його з використанням традиційних технологій видобутку, застосовуваних у газовидобувній галузі, практично неможливе через особливий характер зв'язку метану з вугільною речовиною в порівнянні зі зв'язками природного газу з газовмісними породами.
До останнього часу ставлення до метану, який виділяється при розробці вуглегазових родовищ, було однозначним — він «ворог», вилучення його, за невеликими винятками, визначається вимогами техніки безпеки. Аналіз діяльності об'єднання «Донецьквугілля» за останні 10 років показав, що з 4,5 млрд м3 метану, що виділився при видобутку вугілля, 80 % викинуто в атмосферу системами вентиляції шахт, 18 % коптовано системами підземної дегазації і 2 % видобуто через свердловини, пробурені з поверхні. Метан, що міститься у вентиляційній суміші, поки що не знайшов застосування в енергетичних цілях. У кооптованій метаноповітряній суміші його концентрація досягає в деяких шахтах 60 %, але частіше — нижча 25 %, через що використання такого метану в енергетиці не перевищує 9 % загальної кількості. Збільшення його частки в найближчій перспективі пов'язане з технологіями, що дозволяють одержати газ з великою концентрацією метану.
Найперспективнішими є способи дегазації вуглепородного масиву із застосуванням свердловин, пробурених з поверхні. Ідея роботи по створенню технологій дегазації вуглегазових родовищ свердловинами, пробуреними з поверхні, полягає в розробці і впровадженні способів, які дозволяють вилучати газ з концентрацією метану не нижче 90 % для його ефективного використання з одночасним зниженням загазованості виробок. Виходячи зі стану перебування метану в газовому колекторі, впроваджені три технології добування метану.
- I. Для дегазації масиву, що містить вугільні пласти, породи з розсіяною вугільною речовиною і газоносні пісковики, розроблена технологія, що використовує ефект часткового розвантаження масиву в результаті його підробки, з відводом газу через спрямовані дегазаційні свердловини. Сутність способу полягає в просторовому розташуванні активного стовбура свердловини відповідно до особливостей формування зони повного зрушення вуглепородного масиву при його підробці.
Новим у розробці технології є створення конструкції свердловини, в якій активна частина стовбура в залежності від положення свердловини щодо вибою лави проводиться в зоні повних зрушень по дотичній до напрямку руйнування блоків чи породи до границь зони повного зрушення порід, прилеглих до крайових частин лави. У першому випадку при розриві порід зсув стовбура відбувається в подовжньому напрямку, що, завдяки наявності ковзної не зацементованої перфорованої колони в активній частині свердловини, не виводить її з ладу. Такий механізм деформування найбільш ймовірний за наявності порід, перетнутих активною частиною свердловини, в основному однорідних за фізико-механічними властивостями і характеру руйнування на окремі блоки. В другому випадку за рахунок розміщення активної частини стовбура в незруйнованій частині масиву він зберігається навіть при перетинанні різних літологічних шарів порід, причому основна газоприймальна частина свердловини знаходиться в зоні підвищеного тріщиноутворення і проникності масиву. Для спорудження такої свердловини її нижню частину бурять паралельно одній з меж зони повного зрушення.
- II. Попередня дегазація шахтних полів до будівництва застосовується при наявності геологічних структур, що включають антиклінальні, купольні і флексурні системи, які мають газоносні пісковики, покриті шаром герметизуючих порід, — газові «пастки». Сутність полягає в бурінні дегазаційної свердловини в найпродуктивнішій точці «пастки» з перебурюванням продуктивних за газом горизонтів. Свердловину кріплять обсадною колоною (розрахована на тривалий термін експлуатації), перфорованою на ділянці потужності продуктивних горизонтів.
- III. Технологія попередньої дегазації вуглепородного масиву із застосуванням гідродинамічного способу обробки вугільних пластів і газоносних порід. Сутність її полягає в накачуванні робочої рідини в пласт у кількості, яка перевищує природну приймальну здатність пласта, і внаслідок цього в багаторазовому збільшенні проникності пласта за рахунок розкриття і розширення природних тріщин, об'єднаних у єдину гідравлічну систему, орієнтовану до свердловини, по якій після видалення рідкого компонента відбувається транспортування газу із пласта до свердловини.
Завдяки розробленим технологіям досягаються такі цілі: підвищення безпеки праці при видобутку вугілля; поліпшення екології навколишнього середовища; використання додаткового дешевого енергоносія — метану; підвищення ефективності вуглевидобувного виробництва. Найефективнішим способом використання метану, видобутого при дегазації вуглегазових родовищ, є застосування його як моторного палива (замість нафтового) і для виробництва електроенергії.
Здатність метану вугільних пластів скласти економічну конкуренцію природному газу залежить від чотирьох основних взаємозалежних критеріїв: дебіту і продуктивного життя свердловини; низьких капітальних і експлуатаційних витрат; наявності надійного і конкурентноздатного ринку для збуту видобутого газу; обсягів видобутку (експлуатації). Для успішної розробки метанових покладів, перш ніж говорити про економічну привабливість того чи іншого проекту видобутку метану, необхідно враховувати й оцінювати всі чотири критерії.
Задача концентрування метану у вихідній структурі може бути вирішена шляхом переведення його у твердий стан у вигляді кристалогідратів, оскільки гідратна технологія дешевша в порівнянні з іншими технологіями. Існують апаратурні розробки на рівні лабораторних і напівпромислових установок, для Донбасу підготовлений проект «Метан» по утилізації шахтного метану.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
- Українська нафтогазова енциклопедія / за загальною редакцією В. С. Іванишина. — Львів : Сполом, 2016. — 603 с. : іл., табл. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gazi vugilnih rodovish gazi adsoblovani u samomu vugilli a takozh ti yaki znahodyatsya u pustotah suputnih girskih porid suflyari Perevazhno gaz vugilnih rodovish skladaye metan Metan osnovnij gaz vugilnih rodovishDiv takozh Metan vugilnih rodovish Shahtnij metan yak pobichna korisna kopalina vikoristovuyetsya ponad 50 rokiv Na metan vugilnih rodovish yak samostijnu korisnu kopalinu za kordonom zvernuli uvagu pislya naftovoyi krizi 1973 roku U SShA ci roboti zaohochuvalisya shlyahom znizhok podatkiv i kreditiv Zapasi metanu v SShA za danimi Naftovoyi radi j Institutu gazovoyi promislovosti skladayut do glibini 900 m vid 8 5 do 14 trln m3 pri zapasah vugillya 2 520 mlrd t U 1998 roci za danimi agentstva ohoroni navkolishnogo seredovisha SShA z vugilnih plastiv velikoyi potuzhnosti z metanonosnistyu vid 8 5 do 19 2 m3 t dobuto j utilizovano blizko 10 mlrd m3 metanu sho majzhe v 12 raziv bilshe nizh u 1997 roci U SShA ekspluatuyetsya ponad 5 000 sverdlovin yaki vidobuvayut gaz z vugilnih plastiv U 2000 roci vidobutok metanu z vugilnih rodovish ocinochno sklav 40 mlrd m3 Shahtni metodi degazaciyi metanu shiroko zastosovuyutsya v Nimechchini resursi 3 4 trln m3 Angliyi 1 9 2 8 trln m3 Avstraliyi 6 0 trln m3 i inshih krayinah U Polshi resursi 1 6 2 0 trln m3 Chehiyi 1 1 1 5 Kitayi 25 30 trln m3 shiroko vedutsya roboti z vikoristannya metanu yak u procesi vidobutku vugillya v shahtah tak i na rozvidanih vugilnih rodovishah Metan vugilnih rodovish na 35 40 dorozhchij za prirodnij gaz odnak z urahuvannyam znizhok organizacijno virobnichih zahodiv peredbachenih specialnim zakonodavstvom u SShA vidobutok metanu z vugilnih plastiv cilkom rentabelnij Gaz vugilnih rodovish v UkrayiniU Doneckomu i Lvivsko Volinskomu basejnah metanonosnist kam yanogo vugillya kolivayetsya v mezhah 0 5 25 m3 t antracitiv do 35 40 m3 t Resursi metanu v rozvidanih kondicijnih vugilnih sharah do glibini 1 800 m kolivayutsya v mezhah 450 550 mlrd m3 U bokovih porodah akumulovano v 1 5 2 razi bilshe vuglevodnih gaziv nizh u vugilnih sharah tobto v nih ne menshe 1 5 2 trln m3 metanu Z urahuvannyam Lvivsko Volinskogo basejnu mozhna vvazhati sho vugilni rodovisha Ukrayini mistyat 2 5 3 0 trln m3 gazu Dlya prognozuvannya metanonosnosti vugleporodnogo masivu stvorene unikalne ustatkuvannya yake dozvolyaye na realnih zrazkah vugillya i girskih porid oderzhuvati bud yakij napruzhenij stan u tomu chisli i nerivnokomponentnij sho vidpovidaye glibini zalyagannya do 10 km Na zaznachenomu ustatkuvanni vivchena efektivna poverhneva energiya vugillya jogo povedinka v ob yemnomu nerivnokomponentnomu poli stiskayuchih naprug i zakonomirnosti filtraciyi metanu cherez vugilnu rechovinu dlya glibini do 3 km Na velikih glibinah za rahunok nerivnokomponentnosti polya chi naprug utvoryuyetsya dodatkova trishinuvatist rivnoznachna maksimalnij golovnij napruzi za yakoyu vidbuvayetsya filtraciya metanu Dlya polipshennya metanovidalennya z vugillya masiv neobhidno obroblyati himichno aktivnimi rechovinami chi vitisnyati adsorbovanij metan poverhnevoaktivnimi rechovinami Teoretichno j eksperimentalno dovedeno sho metan u vikopnomu vugilli znahoditsya v troh stanah vilnij v transportnih i zakritih kanalah i porah v ostanni vin potraplyaye unaslidok tverdotilnoyi difuziyi adsorbovanij na yih poverhni i rozchinenij v organici vugilnoyi rechovini Z vrahuvannyam metanu yakij znahoditsya v zakritih porah i rozchinenij v organici vugilli jogo kilkist u vugilli pidrahovana na spektrometrah YaMR povinna v 1 6 razi perevishuvati kilkist pidrahovanu za standartnimi metodikami Na pidstavi cogo vugilni rodovisha Donbasu slid vvazhati vuglegazovimi Gazova zonalnist Donbasu sformuvalasya v dva etapi Pershij etap doinversijnij period rozvitku basejnu harakterizuyetsya potuzhnim osadonakopichennyam z intensivnim procesom gazogenizaciyi i formuvannyam pervinnoyi vertikalnoyi gazovoyi zonalnosti sho vidobrazhaye gazoprodukuyuchi zdatnosti vuglenosnoyi tovshi i stupin nasichennya vugillya i samih gaziv v zalezhnosti vid isnuyuchih termodinamichnih umov Drugij etap period geologichnogo rozvitku proginu harakterizuyetsya intensivnim pererozpodilom gaziv v osadovij tovshi basejnu i rujnuvannyam pervinnoyi gazovoyi zonalnosti z transformuvannyam yiyi v suchasnu vertikalnu i ploshinnu zonalnist Vona obumovlena zakonomirnimi zminami kolektorskih vlastivostej vmisnih porid Dobuvannya i vikoristannya gazu vugilnih rodovishNezvazhayuchi na znachni zapasi metanu u vuglegazovih rodovishah dobuvannya jogo z vikoristannyam tradicijnih tehnologij vidobutku zastosovuvanih u gazovidobuvnij galuzi praktichno nemozhlive cherez osoblivij harakter zv yazku metanu z vugilnoyu rechovinoyu v porivnyanni zi zv yazkami prirodnogo gazu z gazovmisnimi porodami Do ostannogo chasu stavlennya do metanu yakij vidilyayetsya pri rozrobci vuglegazovih rodovish bulo odnoznachnim vin vorog viluchennya jogo za nevelikimi vinyatkami viznachayetsya vimogami tehniki bezpeki Analiz diyalnosti ob yednannya Doneckvugillya za ostanni 10 rokiv pokazav sho z 4 5 mlrd m3 metanu sho vidilivsya pri vidobutku vugillya 80 vikinuto v atmosferu sistemami ventilyaciyi shaht 18 koptovano sistemami pidzemnoyi degazaciyi i 2 vidobuto cherez sverdlovini probureni z poverhni Metan sho mistitsya u ventilyacijnij sumishi poki sho ne znajshov zastosuvannya v energetichnih cilyah U kooptovanij metanopovitryanij sumishi jogo koncentraciya dosyagaye v deyakih shahtah 60 ale chastishe nizhcha 25 cherez sho vikoristannya takogo metanu v energetici ne perevishuye 9 zagalnoyi kilkosti Zbilshennya jogo chastki v najblizhchij perspektivi pov yazane z tehnologiyami sho dozvolyayut oderzhati gaz z velikoyu koncentraciyeyu metanu Najperspektivnishimi ye sposobi degazaciyi vugleporodnogo masivu iz zastosuvannyam sverdlovin proburenih z poverhni Ideya roboti po stvorennyu tehnologij degazaciyi vuglegazovih rodovish sverdlovinami proburenimi z poverhni polyagaye v rozrobci i vprovadzhenni sposobiv yaki dozvolyayut viluchati gaz z koncentraciyeyu metanu ne nizhche 90 dlya jogo efektivnogo vikoristannya z odnochasnim znizhennyam zagazovanosti virobok Vihodyachi zi stanu perebuvannya metanu v gazovomu kolektori vprovadzheni tri tehnologiyi dobuvannya metanu I Dlya degazaciyi masivu sho mistit vugilni plasti porodi z rozsiyanoyu vugilnoyu rechovinoyu i gazonosni piskoviki rozroblena tehnologiya sho vikoristovuye efekt chastkovogo rozvantazhennya masivu v rezultati jogo pidrobki z vidvodom gazu cherez spryamovani degazacijni sverdlovini Sutnist sposobu polyagaye v prostorovomu roztashuvanni aktivnogo stovbura sverdlovini vidpovidno do osoblivostej formuvannya zoni povnogo zrushennya vugleporodnogo masivu pri jogo pidrobci Novim u rozrobci tehnologiyi ye stvorennya konstrukciyi sverdlovini v yakij aktivna chastina stovbura v zalezhnosti vid polozhennya sverdlovini shodo viboyu lavi provoditsya v zoni povnih zrushen po dotichnij do napryamku rujnuvannya blokiv chi porodi do granic zoni povnogo zrushennya porid prileglih do krajovih chastin lavi U pershomu vipadku pri rozrivi porid zsuv stovbura vidbuvayetsya v podovzhnomu napryamku sho zavdyaki nayavnosti kovznoyi ne zacementovanoyi perforovanoyi koloni v aktivnij chastini sverdlovini ne vivodit yiyi z ladu Takij mehanizm deformuvannya najbilsh jmovirnij za nayavnosti porid peretnutih aktivnoyu chastinoyu sverdlovini v osnovnomu odnoridnih za fiziko mehanichnimi vlastivostyami i harakteru rujnuvannya na okremi bloki V drugomu vipadku za rahunok rozmishennya aktivnoyi chastini stovbura v nezrujnovanij chastini masivu vin zberigayetsya navit pri peretinanni riznih litologichnih shariv porid prichomu osnovna gazoprijmalna chastina sverdlovini znahoditsya v zoni pidvishenogo trishinoutvorennya i proniknosti masivu Dlya sporudzhennya takoyi sverdlovini yiyi nizhnyu chastinu buryat paralelno odnij z mezh zoni povnogo zrushennya II Poperednya degazaciya shahtnih poliv do budivnictva zastosovuyetsya pri nayavnosti geologichnih struktur sho vklyuchayut antiklinalni kupolni i fleksurni sistemi yaki mayut gazonosni piskoviki pokriti sharom germetizuyuchih porid gazovi pastki Sutnist polyagaye v burinni degazacijnoyi sverdlovini v najproduktivnishij tochci pastki z pereburyuvannyam produktivnih za gazom gorizontiv Sverdlovinu kriplyat obsadnoyu kolonoyu rozrahovana na trivalij termin ekspluataciyi perforovanoyu na dilyanci potuzhnosti produktivnih gorizontiv III Tehnologiya poperednoyi degazaciyi vugleporodnogo masivu iz zastosuvannyam gidrodinamichnogo sposobu obrobki vugilnih plastiv i gazonosnih porid Sutnist yiyi polyagaye v nakachuvanni robochoyi ridini v plast u kilkosti yaka perevishuye prirodnu prijmalnu zdatnist plasta i vnaslidok cogo v bagatorazovomu zbilshenni proniknosti plasta za rahunok rozkrittya i rozshirennya prirodnih trishin ob yednanih u yedinu gidravlichnu sistemu oriyentovanu do sverdlovini po yakij pislya vidalennya ridkogo komponenta vidbuvayetsya transportuvannya gazu iz plasta do sverdlovini Zavdyaki rozroblenim tehnologiyam dosyagayutsya taki cili pidvishennya bezpeki praci pri vidobutku vugillya polipshennya ekologiyi navkolishnogo seredovisha vikoristannya dodatkovogo deshevogo energonosiya metanu pidvishennya efektivnosti vuglevidobuvnogo virobnictva Najefektivnishim sposobom vikoristannya metanu vidobutogo pri degazaciyi vuglegazovih rodovish ye zastosuvannya jogo yak motornogo paliva zamist naftovogo i dlya virobnictva elektroenergiyi Zdatnist metanu vugilnih plastiv sklasti ekonomichnu konkurenciyu prirodnomu gazu zalezhit vid chotiroh osnovnih vzayemozalezhnih kriteriyiv debitu i produktivnogo zhittya sverdlovini nizkih kapitalnih i ekspluatacijnih vitrat nayavnosti nadijnogo i konkurentnozdatnogo rinku dlya zbutu vidobutogo gazu obsyagiv vidobutku ekspluataciyi Dlya uspishnoyi rozrobki metanovih pokladiv persh nizh govoriti pro ekonomichnu privablivist togo chi inshogo proektu vidobutku metanu neobhidno vrahovuvati j ocinyuvati vsi chotiri kriteriyi Zadacha koncentruvannya metanu u vihidnij strukturi mozhe buti virishena shlyahom perevedennya jogo u tverdij stan u viglyadi kristalogidrativ oskilki gidratna tehnologiya deshevsha v porivnyanni z inshimi tehnologiyami Isnuyut aparaturni rozrobki na rivni laboratornih i napivpromislovih ustanovok dlya Donbasu pidgotovlenij proekt Metan po utilizaciyi shahtnogo metanu Div takozhPrirodnij gaz Prirodni goryuchi gazi Metan vugilnih rodovish Gazovi gnizdaLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 V I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Himiya i fizika goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4 Ukrayinska naftogazova enciklopediya za zagalnoyu redakciyeyu V S Ivanishina Lviv Spolom 2016 603 s il tabl ISBN 9789669191403