Введение к работе
Актуальность темы. Многими отечественными и зарубежными ісследователями отмечалась актуальность проблемы оценки азогенерационного потенциала (ГГП) органического вещества (ОВ) тлей. Особенно подчеркивалась необходимость уточнения еоретических основ его количественного определения с соблюдением ;трогого балансового подхода и с более полным учетом основных іакономерностей катагенетического превращения органического іещества углей. Россия располагает почти половиной мировых ресурсов тлей, поэтому изучение происхождения метана в угленосных отложениях іесьма актуально как для дальнейшего развития научных представлений і геологии твердых горючих ископаемых, так и для прогноза азоносности северных территорий России.
Работа выполнялась в соответствии с программой научно-ісследовательских работ РАН по теме "Природные углеводороды европейского Севера России" (код темы 3.1.9.3).
Цзлез н задачи. Основные цели проведенных исследований остояли в разработке новых приемов решения системы уравнений «атериального баланса, количественной характеристике связей между іинамикой изменения ГГП и некоторыми показателями качества ОВ глей и, наконец, в построении динамической модели изменения азогенерационного потенциала ОВ углей.
В задачи исследования входило:
Совершенствование методики количественной оценки азогенерационного потенциала ОВ углей.
Оценка масштабов генерации метана пермскими угленосными сложениями Печорского угольного бассейна и создание динамической гадели изменения газогенерационного потенциала ОВ этих углей.
Количественная характеристика влияния процессов
реобразсвания ароматических фрагментов молекулярной структуры ОВ глей на состав углеводородной части летучих продуктов углефикации.
Региональный прогноз выбросоопасности угольных пластов на снове современных научных представлений о динамике генерации етучих продуктов углефикации в процессе метаморфизма.
Объектом исследования в рамках данной работы являлось рганическое вещество углей Печорского, Донецкого, Кузнецкого и Урского бассейнов.
Научная новизна. Уточнены теоретические основы методики оличественной оценки ГГП ОВ углей и впервые предложен новый юдифицированный вариант решения системы уравнений материального аланса. Разработана математическая модель динамики образования
летучих продуктов углефикации, совмещающая высокую точность с возможностью учета при расчетах не только непостоянного состава углеводородной части образующихся флюидов, но и ее разную интенсивность генерации. С помощью разработанной методики могут быть уточнены особенности формирования геохимической зональности нефтегазоносных бассейнов, расположенных в краевых частях платформ. Эти особенности обусловлены генерацией метана в угленосных и субугленосных формациях. Доказано существование особых областей (точек), в пределах которых происходит инверсия метанового и углекислотного ГГП ОВ угля и предложен метод определения положения этих точек на графостатистических диаграммах. Стадии углефикации, отвечающие областям инверсии ГГП ОВ углей, характеризуются появлением коксующихся свойств и интенсивной генерацией битумов ОВ углей. На примере данных по элементному составу углей Печорского, Донецкого, Кузнецкого и Рурского бассейнов установлено существование количественной связи между величиной газогенерационного потенциала ОВ углей с одной стороны и теплотой сгорания этих углей с другой. Использование метода Н.В.Лопатина позволило создать, на основе усовершенствованной методики, динамическую модель генерации углеводородных (УВ) 'газов углями Печорского бассейна. Впервые установлена количественная зависимость состава углеводородной части летучих продуктов углефикации от характера преобразования ароматических фрагментов углеродного каркаса ОВ углей. Для Печорского угольного бассейна впервые построена модель эволюции ГГП ОВ пермских угленосных отложений.
Практическая значимость. Динамическая модель генерации летучих продуктов углефикации может быть использована при изучении и прогнозировании возможных изменений углеводородного состава залежей под влиянием интенсивного газообразования, сопровождающего катагенез ОВ угленосных бассейнов различного возраста и генезиса. Такая модель, разработанная для Печорского угленосного бассейна, позволяет количественно реконструировать интенсивность газового палеопотока из глубоко погруженных впадин Предуральского краевого прогиба и его воздействие на сформировавшиеся ранее залежи углеводородов на северо-востоке Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. На примере углей Донецкого бассейна установлена связь между началом проявления в пластах углей внезапных выбросов угля и газа и областью инверсии метанового и углекислотного ГГП ОВ угля в процессе метаморфизма. Для территории Печорского бассейна построена прогнозная карта распространения выбросоопасных угольных пластов.
Апробация работы. Основные положения диссертации
ізложеньї в 14 опубликованных работах, докладывались на V
Зсесоюзном совещании по химии и технологии твердого топлива (1988),
(I геологической конференции Коми АССР (1S88), Всесоюзном семинаре
Конденсированное некристаллическое состояние вещества земной
юры" (1988), ill Коми республиканском научно-техническом семинаре
1989), Всесоюзном совещании "Топливно-энергетическая база
Европейского Севера СССР" (1989), Всесоюзном литологическом
ювещании "Осадочные формации и связанные с ними полезные
ископаемые" (1990), Международном геологическом конгрессе
'Пермская система Земного шара" (1991), Всероссийской конференции XII Геологическая конференция Республики Коми) (1994).
Фактический материал. Исходным материалом проведенных доследований послужили анализы многочисленных образцов углей, :обранные автором на шахтах Печорского угольного бассейна, а также іри полевых исследованиях естественных обнажений пластов угля. \нализы указанных образцов выполнялись в лаборатории ГГП 'Полярноуралгеология". Кроме того, в работе использовано более 400 інализов углей Печорского бассейна, выполненных ГГП 'Полярноуралгеология " при геологоразведочных работах и приведенных і отчетах производственных организаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения.Работа изложена на /53 страницах машинописного текста, иллюстрирована 6Ґ. рисунками, имеет ./'. таблиц и список читературы из /,/Унаименований.