煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析.pdf

《煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第1l期中国矿业Vo1．23，No．112014年11月CHINAMININGMAGAZINENOV．2014煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析王辰，詹绍建，唐俊，李文国，王宏伟(1．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；2．山西中新甘庄煤业有限公司，山西大同037000)摘要：针对煤层的双重孔隙特性，采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究，探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。采用不同的扩散系数值(1．2×10“m／s

2、与1．2×10。m／s)，通过数值计算，对煤层气的产量演化过程进行分析。计算结果表明：扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程，具体来说，基质气体压力演化过程的时间尺度(i0。s)比裂隙气体压力演化的时间尺度(10s)要高两个数量级；在煤层气解吸过程初期，不同的基质扩散系数对产量的影响不明显；在解吸过程后期，两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大，最终可达到三个数量级。关键词：扩散系数；渗透率；煤层气；双重孔隙介质中图分类号：TE371文献标识码：A文章编号：1004

3、4051(2014)l10095-04NumericalinvestigationontheimpactofthediffusioncoefficientoncoalbedmethaneexploitationWANGChen，ZHANShao—jian，TANGJun。，I．IWemguo，WANGHong—wei(1．SchoolofMechanics8LCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing

4、100083，China；2．ShanxiZhongxinganzhuangCoalIndustryCo．，Ltd．，Datong037000，China)Abstract：Basedonthedual—porositycharacteristicsofcoalseams，Fick’SFirstLawforDiffusionandthepermeabilitymodelconsideringtheeffectivestressimpactwasincludedtOinvestigatetheimp

5、actofthediffusioncoefficientoncombedmethanerecovery．TheevolutionofgasoutputwasanalyzedintWOdifferentscenarioswithdifferentdiffusioncoefficients(1．2×10一。m。／sand1．2×10。m／s)．Theresultsshowedthatthegasrecoveryprocessdominatedbydiffusionwasmuchlongerthanth

6、atdominatedbythegasinfreephase．Thetimescalefortheevolutionofmatrixgaspressure(10。s)wastwomagnitudeslargerthanthatoffracturegaspressure(10S)．Thediffusioncoefficienthasunobviousinfluenceonthegasrecoveryintheinitialstage，butthedifferencedevelopedwithther

7、ecoveryprocessandreached3magnitudesfinally．Keywords：diffusioncoefficient；permeability；coalbedmethane；dualporositymedia煤是典型的双重孔隙介质(或称裂缝性介质)，度、双重渗透率的介质系统ll]。其中，裂隙系统主由基质系统与裂隙系统组成，形成了具有双重孔隙要是在煤化过程和自然界的各种应力作用下形成的，其渗透率大而孔隙度小，主要作为气体的流动通道；基质的孔隙度较大而渗透率小，是气体的储集

8、空收稿日期：2O1406—10间。由于其双重流动场的存在，煤层气开采过程中基金项目：国家重点基础研究发展计划项目资助(编号：2010CB22—的解吸一扩散一渗流机制使其产气方式与常规天然气6801)；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金明显不同l_3]，主要表现在基质系统与裂隙系统之间项目资助(编号：SKICRSM11KFA01)；中国矿业大学煤炭资源与安存在的气体交换，即裂隙中的瓦斯流向井筒以后，基全开采国家重点实验室开放基金项目资助(编号：sKLcRsM11一质