应力作用下含水煤岩渗透率及水膜动态演化机制
段淑蕾1
李波波2
成巧耘1
宋浩晟1
1.贵州大学矿业学院,贵州贵阳 5500252.贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025;贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室,贵州贵阳 550025;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州贵阳 550025
摘要：为探究应力-吸附-水与滑脱效应多因素综合作用下煤岩渗透率演化机制,考虑应力-吸附诱导煤岩变形的影响,修正水膜厚度表达式,并分析煤岩孔隙的动态变化.基于此,进一步量化含水煤岩气体滑脱效应的强度,建立考虑应力-吸附-水与滑脱效应多因素综合作用的煤岩渗透率模型.此外,结合煤岩渗透率试验研究,通过试验数据验证渗透率模型的可靠性,以揭示应力-吸附-水多因素综合作用下煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子的演化机制.研究结果表明:同一含水饱和度条件下,煤岩渗透率随有效应力增大先急剧减小后趋于平缓;同一有效应力条件下,煤岩渗透率随含水饱和度增大逐渐减小.水膜厚度在应力-吸附-水作用下动态变化,水膜厚度与应力、吸附呈负相关趋势,而与含水饱和度呈正相关趋势;随含水饱和度增大,滑脱因子逐渐增大,但在低应力条件下,增大趋势平缓,高应力条件下增大趋势急剧.此外,基于气-液-固表面分离压,推导应力-吸附作用下正方形、正三角形内动态水膜表达式,并分析不同几何形态孔隙的煤岩渗透率、动态水膜及滑脱因子演化机制的差异.其中,因角孔存在,不同几何形态孔隙内水膜厚度从大至小排序为圆形、正方形、正三角形,煤岩渗透率排序与其相反;圆形孔隙内滑脱因子较含角孔隙更大,而正方形与正三角形孔隙内滑脱因子差异较小.
关键词：煤岩动态水膜渗透率模型滑脱效应孔隙几何形态
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)TE37(油气田开发与开采)
资助基金：国家自然科学基金(52064007)
论文发表日期：2023-06-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 91-100 )
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