Tytuł artykułu
Treść / Zawartość
Pełne teksty:
Identyfikatory
Warianty tytułu
Badanie szczelinowania gazowego na próbkach węgla kamiennego z wykorzystaniem propelantów
Języki publikacji
Abstrakty
The stimulation of deposits using high-energetic materials (propellants) may prove to be an effective method of acquiring methane in the coal basins of Poland. The propellants are a type of explosives which during combustion generate huge volumes of combustion gases at high pressure and temperature, and are able to impact rock structure, thus creating migration paths for methane. Until now, in the Department of Shooting Engineering of the Oil and Gas Institute – National Research Institute, a number of gas fracturing tests have been completed in laboratory scale. The experiments confirmed the ability of high-energy materials to influence the structure of hard coal. However, the setup of the laboratory rocket engine used in experiments forced the combustion products of high-energy materials to influence hard coal samples only from the front, which resulted in creating rather channels, and no model fractures in effect of the gas fracturing process. Therefore, we decided to develop an experimental setup, in which combustion products of high-energy materials would impact the rock in various directions, and create model fractures – not channels. The gas fracturing task was completed within the work on five selected coal samples that have been cored from bigger coal blocks, acquired from the KWK Zofiówka coal mine, operating on methane saturated coal beds, located in the Upper-Silesian Coal Basin in Poland. The series of experiments were performed on experimental fireground, managed by the Institute of Industrial Organic Chemistry, Krupski Młyn Branch. 100-gram charges of inhibited MPH propellant (MPH = low-diameter, heterogeneous) were used in the experiments. During the attempts of initiating propellants, pressure in the testing stand was recorded by means of a 100 MPa pressure sensor. In order to determine the secondary fracturing grid, the hard coal samples were scanned using the CT (computer tomography) method prior to and following the tests on the experimental fireground. Next, the original and secondary fracture grid in the samples were reconstructed using specialized computer software. The analysis of the obtained results confirmed that high-energy materials are able to impact hard coal structure, causing the creation of fractures. Furthermore, the research showed that the orientation and original amount of fractures present in rocks have a very high impact on the creation of fractures in hard coal samples.
Skuteczną metodą pozyskiwania metanu w polskich zagłębiach węglowych może okazać się stymulacja złóż z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych (propelantów). Propelanty to materiały wybuchowe, które podczas spalania generują duże objętości gazów prochowych pod wysokim ciśnieniem oraz temperaturą i są w stanie wpływać na strukturę skały – tworząc drogi migracji dla metanu. Dotąd w Zakładzie Techniki Strzelniczej INiG – PIB wykonano szereg prób szczelinowania gazowego na próbkach węgla kamiennego w skali laboratoryjnej. Badania doświadczalne potwierdziły zdolność materiałów wysokoenergetycznych do wpływania na strukturę węgla kamiennego. Jednak układ laboratoryjnego silnika rakietowego wykorzystany do badań wymuszał oddziaływanie produktów spalania materiałów wysokoenergetycznych na próbki węgla kamiennego jedynie frontalne, przez co w wyniku zabiegu szczelinowania gazowego nie powstawały modelowe szczeliny, tylko kanały. Dlatego zdecydowano się opracować układ badawczy, w którym produkty spalania materiałów wysokoenergetycznych oddziaływałyby na skałę w różnych kierunkach. W pracy wykonano zabieg szczelinowania gazowego na wybranych pięciu próbkach węgla, które zostały pobrane w formie rdzenia z większych fragmentów pozyskanych z metanowej kopalni KWK Zofiówka, znajdującej się w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Szereg doświadczeń przeprowadzono na poligonie doświadczalnym należącym do Instytutu Przemysłu Organicznego, Oddział w Krupskim Młynie. Do badań wykorzystano 100-gramowe ładunki inhibitowanego paliwa MPH (małogabarytowego paliwa wysokoenergetycznego). Dodatkowo podczas prób inicjacji propelantów prowadzono rejestrację ciśnienia w układzie badawczym za pomocą czujnika ciśnienia 100 MPa. W celu określenia wtórnej sieci spękań – próbki węgla kamiennego przeskanowano tomografem komputerowym przed i po próbach na poligonie doświadczalnym. Następnie zrekonstruowano pierwotną oraz wtórną sieć spękań w próbkach z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego. Analiza wyników potwierdziła, że materiały wysokoenergetyczne są w stanie wpływać na strukturę węgla, powodując tworzenie się szczelin. Ponadto badanie wykazało, że bardzo duży wpływ na powstawanie szczelin w próbkach węgla ma ich orientacja oraz ich ilość pierwotnie występująca w skale.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
350--355
Opis fizyczny
Bibliogr. 6 poz.
Twórcy
autor
- Oil and Gas Institute – National Research Institute
autor
- Oil and Gas Institute – National Research Institute
autor
- Oil and Gas Institute – National Research Institute
autor
- Institute of Industrial Organic Chemistry, Krupski Młyn Branch
Bibliografia
- Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31.XII.2017. Warszawa: Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, 2018.
- Frodyma A., Habera Ł., 2013. Zasady oddziaływań fizycznych paliw stałych w środowisku otworu wiertniczego i skał złożowych i ich implikacje dla prac stymulacyjnych. Materiały Wysokoenergetyczne, 5: 59–71.
- Habera Ł., 2016. Szczelinowanie gazowe gazonośnych pokładów węgla – badania poligonowe. Nafta-Gaz, 12: 1063–1068, DOI: 10.18668/NG.2016.12.08.
- Hebda K., Habera Ł., Frodyma A., Wilk Z., Koślik P., Hadzik J., 2018. Badanie charakterystyki spalania materiałów wysokoenergetycznych w laboratoryjnym silniku rakietowym przystosowanym do badań próbek węgla kamiennego. Przemysł Chemiczny, 97(7): 1064–1067. DOI: 10.15199/62.2018.7.6.
- Słoczyński T., Drozd A., 2017. Metan z pokładów węgla (CBM) – doświadczenia światowe i perspektywy rozwoju w Polsce. Nafta-Gaz, 11: 851–856. DOI: 10.18668/NG.2017.11.04.
- Syty J., Brodny J., Tutak M., 2017. Wentylacyjne zagrożenia skojarzone w górnictwie podziemnym węgla kamiennego. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Organizacja i Zarządzanie, 100: 441–456.
Uwagi
PL
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-edba8151-af37-4573-8202-2a1026e8f593
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.