煤层双重孔隙瓦斯输运机理及模型评估
刘伟1
韩冬阳2
徐浩3
周禹军2
李天男2
1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083;清华大学安全科学学院,北京 1000842.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 1000833.山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛 266590
摘要：瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气.瓦斯的输运行为是煤层气开采的核心问题,然而双重孔隙煤层的瓦斯输运机理还没有达成共识.为了明确瓦斯输运机理,可视化瓦斯动态输运过程,构建裂隙中瓦斯由压力梯度驱动、煤基质内瓦斯分别由压力梯度驱动和密度梯度驱动的 2种煤层双重孔隙钻孔瓦斯渗流模型.2种模型均采用有限差分法求解.通过自主开发的数值模拟软件得到瓦斯压力分布、瓦斯涌出速度和瓦斯累计涌出量.通过对比数值解算结果与现场实测数据,探讨 2种模型的准确性和差异性.结果表明:①2种模型在抽采前期均由达西流主导,其瓦斯涌出速度和累计瓦斯涌出量与现场基本保持一致,而煤基质内的气体将在后期主导气体输运.②由于游离瓦斯的存在,基质密度梯度模型的钻孔瓦斯压力变化范围比压力梯度模型的更大,更符合现场实测情况.说明煤基质中的扩散行为更符合游离瓦斯密度梯度驱动模型.③钻孔瓦斯涌出速度与原始瓦斯压力、孔隙率、裂隙渗透系数呈正相关,与基质半径负相关.所构建的裂隙瓦斯压力梯度驱动、基质游离瓦斯密度梯度驱动双重孔隙钻孔瓦斯输运模型更真实、准确地反映煤储层钻孔瓦斯输运的物理行为.
关键词：煤层瓦斯输运密度梯度双重孔隙模型瓦斯涌出速率参数敏感性
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3009004)国家自然科学基金(52474273)国家自然科学基金(52074303)
论文发表日期：2025-02-28
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：12( 151-162 )
英文信息