基于流-固-热耦合的煤层瓦斯抽采数值模拟研究下载

weixin_39820835 2020-10-02 10:31:00
为了提高煤层瓦斯抽采效果预测的准确性,揭示瓦斯抽采过程中煤层各参数的变化规律,基于煤岩结构和瓦斯煤层内运移特征,结合岩体力学、渗流力学、传热学相关理论,建立了煤层瓦斯抽采的流-固-热耦合模型,进行了单裸竖直钻井瓦斯抽采数值模拟,结果表明:所建模型解算结果与工程实际相吻合,能够满足工程需要;在瓦斯抽采过程中煤层温度、瓦斯压力和产气速率均随着抽采时间的增加而减小,瓦斯抽采活动对煤层温度的变化有着很大影响;由于瓦斯吸附量减少和温度降低引起的煤基质应变降低值大于煤层压力降低引起应变增高值,瓦斯抽采影响范围内煤体渗透率不断增高,但受煤层瓦斯运移、解吸速度的影响,煤体渗透率增高速率不断减缓。
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煤层瓦斯抽采过程中的-耦合效应数值模拟研究,煤层瓦斯抽采过程中的-耦合效应数值模拟研究,comsol考虑-耦合理论的煤层瓦斯抽采数值模拟 煤岩作为一种多孔介质,具有复杂的宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成。 在高 压水射扰动后,打破原始储层的原有应力平衡状态,使多孔介质所受有效应力 发生改变,煤岩的孔隙度和渗透率也随时间推移而不断发生改变,煤层中原有瓦 斯运移状态被打破。 煤储层中瓦斯的吸附、解吸过程也会引起煤的膨胀变形和基 质收缩。 因此,研究水射扰动煤层后的瓦斯运移产出过程,必须要综合考虑应 力场、变形场和瓦斯场三场互相耦合作用。 基本假设 瓦斯在煤储层中的运移产出是一个涉及多学科的及其复杂过程,包括渗力 学、体力学、材料力学、岩体力学等,需要引入必要的假设作为建立-耦合 偏微分方程的基础。 本文根据前人对-耦合理论的不断研究,为建立含瓦斯煤 岩-耦合理论模型提出如下假设条件: (1)含瓦斯煤岩可视为各向同性线弹性介质; (2)将煤层视为均质,即煤层中各部分物理性质处处相同,并不随着位置的变 化而变化; (3)煤层温度保持恒定; (4)煤层中所含瓦斯

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