卸围压作用下煤岩破断及渗透特性

发布时间：2018-06-23 08:36

  本文选题：瓦斯 + 煤岩　； 参考：《煤炭学报》2015年S1期

【摘要】：利用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,进行了不同气体压力作用下煤岩卸围压作用的瓦斯渗流实验。实验结果显示,渗透率变化呈现阶段性特点,全过程可以分为3个阶段:阶段I,渗流减小阶段;阶段II,稳定渗流阶段;阶段III,加速渗流阶段。采用Kozeny-Carman方程描述渗透性与孔隙度的关系,研究煤岩变形与瓦斯渗流的关系,建立了卸围压煤岩变形与渗透率的相关性模型。理论分析表明:在阶段I,外部压力和孔隙压力的变化是引起煤样渗透率发生变化的主要原因,在阶段II和阶段III,外部压力成为主导;在破坏后阶段,渗透率增长1个数量级,变化十分明显。由于理论计算结果与实验曲线较为接近,模型反映了不同瓦斯压力下加载煤岩变形与渗透率变化的基本特征。
[Abstract]:Gas percolation experiments under different gas pressure are carried out by using gas-bearing coal thermal-fluid-solid coupling three-axis servo percolation device under the action of coal and rock unloading confining pressure. The experimental results show that the permeability change shows the characteristics of stages, the whole process can be divided into three stages: stage I, seepage reduction stage, stage II, steady seepage stage, stage III, accelerated seepage stage. Kozeny-Carman equation is used to describe the relationship between permeability and permeability, the relationship between coal deformation and gas seepage is studied, and the correlation model between coal deformation and permeability is established. Theoretical analysis shows that in stage I, the change of external pressure and pore pressure is the main reason for the change of coal sample permeability, in stage II and stage III, the external pressure is dominant, and in the post-failure stage, the permeability increases by one order of magnitude. The change is obvious. Because the theoretical calculation results are close to the experimental curves, the model reflects the basic characteristics of the deformation and permeability change of coal and rock under different gas pressure.
【作者单位】： 重庆大学资源及环境科学学院;重庆大学数学与统计学院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201203) 国家科技重大专项资助项目(2011ZX05040-001-005)
【分类号】：TD712

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 余楚新,鲜学福,谭学术;煤层瓦斯流动理论及渗流控制方程的研究[J];重庆大学学报(自然科学版);1989年05期

2 徐鹏;邱淑霞;姜舟婷;江影;;各向同性多孔介质中Kozeny-Carman常数的分形分析[J];重庆大学学报;2011年04期

3 曹树刚;郭平;李勇;白燕杰;刘延保;徐建;;瓦斯压力对原煤渗透特性的影响[J];煤炭学报;2010年04期

4 祝捷;姜耀东;赵毅鑫;马建芝;;加卸荷同时作用下煤样渗透性的试验研究[J];煤炭学报;2010年S1期

5 张东明;胡千庭;袁地镜;;成型煤样瓦斯渗流的实验研究[J];煤炭学报;2011年02期

6 蒋长宝;尹光志;黄启翔;司焕儒;;含瓦斯煤岩卸围压变形特征及瓦斯渗流试验[J];煤炭学报;2011年05期

7 祝捷;姜耀东;孟磊;赵毅鑫;;载荷作用下煤体变形与渗透性的相关性研究[J];煤炭学报;2012年06期

8 陶云奇;许江;程明俊;李树春;彭守建;;含瓦斯煤渗透率理论分析与试验研究[J];岩石力学与工程学报;2009年S2期

9 许江;彭守建;尹光志;陶云奇;杨红伟;王维忠;;含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置的研制及应用[J];岩石力学与工程学报;2010年05期

10 尹光志;王登科;张东明;黄滚;;含瓦斯煤岩固气耦合动态模型与数值模拟研究[J];岩土工程学报;2008年10期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄启翔;;瓦斯压力对煤岩材料全应力-应变过程瓦斯渗透特性的影响[J];材料导报;2010年16期

2 单华生;周锋德;;伊通盆地鹿乡断陷低渗储层敏感性机理分析及分布预测[J];地球科学(中国地质大学学报);2012年04期

3 彭守建;许江;陶云奇;程明俊;;地球物理场中煤岩瓦斯渗流研究现状及展望[J];地球物理学进展;2009年02期

4 秦勇;国外煤层气成因与储层物性研究进展与分析[J];地学前缘;2005年03期

5 田智威;;煤层气渗流理论及其研究进展[J];地质科技情报;2010年01期

6 陈振宏;王一兵;郭凯;孙钦平;张亚蒲;;高煤阶煤层气藏储层应力敏感性研究[J];地质学报;2008年10期

7 梁运培;邻近层卸压瓦斯越流规律的研究[J];矿业安全与环保;2000年01期

8 易丽军;俞启香;陈庆发;宋春燕;黄业才;;密集钻孔周围透气性分布规律的模型实验[J];矿业安全与环保;2009年06期

9 黄学满;;煤结构异性对瓦斯渗透特性影响的实验研究[J];矿业安全与环保;2012年02期

10 周晓军,马心校;穿层钻孔周围煤体次生应力变形及瓦斯流动规律的研究[J];重庆大学学报(自然科学版);1995年05期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 张丽萍;;考虑吸附变形的煤层气流固热耦合数学模型及数值模拟[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年

2 刘妍琦;祝捷;;基于渗透实验的受载煤样有效应力系数分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

3 申建;秦勇;傅雪海;韦重韬;王宝文;杨松;赵丽娟;;沁水盆地不同煤阶煤相渗规律实验和模型研究[A];煤层气勘探开发理论与技术——2010年全国煤层气学术研讨会论文集[C];2010年

4 赵阳升;胡耀青;贺军;;三维应力与孔隙瓦斯压作用下煤体有效应力与渗透性规律的实验研究[A];首届全国青年岩石力学学术研讨会论文集[C];1991年

5 聂百胜;何学秋;李祥春;张翔;;真三轴应力作用下煤体瓦斯渗流规律实验研究[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年

6 李小双;尹光志;赵洪宝;王维忠;敬小非;;含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

7 李俊乾;刘大锰;姚艳斌;蔡益栋;;煤岩割理压缩系数及其影响因素实验分析[A];2013年煤层气学术研讨会论文集[C];2013年

8 张守仁;叶建平;吴见;李丹琼;;煤层气储层物性随深度的变化规律研究[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题57：盆地动力学与非常规能源论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨宏民;井下注气驱替煤层甲烷机理及规律研究[D];河南理工大学;2010年

2 彭晓华;辽宁矿区煤层气开采渗流规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年

3 张松航;煤储层气体运移特征和CO_2-ECBM数值模拟研究[D];中国地质大学（北京）;2011年

4 陶树;沁南煤储层渗透率动态变化效应及气井产能响应[D];中国地质大学（北京）;2011年

5 孟筠青;煤层高压脉动注水防治煤与瓦斯突出理论与技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

6 马强;煤层气储层渗透率变化规律理论与实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

7 王春光;温度—压力耦合作用下深井煤样中吸附气体运移实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

8 王磊;应力场和瓦斯场采动耦合效应研究[D];安徽理工大学;2010年

9 王振;煤岩瓦斯动力灾害新的分类及诱发转化条件研究[D];重庆大学;2010年

10 吴仁伦;煤层群开采瓦斯卸压抽采“三带”范围的理论研究[D];中国矿业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 姚春雨;黄陵二号煤矿综采工作面采空区瓦斯流动规律数值模拟研究[D];河南理工大学;2010年

2 刘小杰;兴阜矿3318工作面采空区自燃三带数值模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年

3 陈静;高压空气冲击煤体气体压力分布的模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

4 张运增;综采面采空区瓦斯浓度分布及运移规律试验研究[D];太原理工大学;2011年

5 侯雪;开挖引起的煤岩变形损伤及界面破裂数值模拟[D];沈阳工业大学;2011年

6 蔡建德;采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系研究[D];河南理工大学;2007年

7 尚宾;钻孔瓦斯涌出初速度q变化规律研究[D];河南理工大学;2011年

8 胡守涛;顺层长钻孔区域预抽瓦斯工艺参数优化及应用[D];河南理工大学;2011年

9 刘佳佳;综采工作面采空区流场和瓦斯分布规律研究[D];河南理工大学;2011年

10 李成伟;坚硬顶板采场瓦斯涌出与周期来压关系研究[D];河南理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟祥跃;丁雁生;俞善炳;谈庆明;;一维含气多孔介质突然卸载破坏引起渗流变化的实验研究[J];爆炸与冲击;1997年01期

2 吴世跃,赵文,郭勇义;煤岩体吸附膨胀变形与吸附热力学的参数关系[J];东北大学学报;2005年07期

3 刘建军,刘先贵;有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响[J];地质力学学报;2001年01期

4 程瑞端,陈海焱,鲜学福,王国超;温度对煤样渗透系数影响的实验研究[J];煤炭工程师;1998年01期

5 孙培德,凌志仪;三轴应力作用下煤渗透率变化规律实验[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年S1期

6 刘保县,鲜学福,王宏图,徐龙君;交变电场对煤瓦斯渗流特性的影响实验[J];重庆大学学报(自然科学版);2000年S1期

7 张新铭,彭鹏,王金灿;基于分形理论的石墨泡沫新材料导热系数[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年09期

8 刘保县;熊德国;鲜学福;;电场对煤瓦斯吸附渗流特性的影响[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年02期

9 尹光志;赵洪宝;张东明;;突出煤三轴蠕变特性及本构方程[J];重庆大学学报;2008年08期

10 彭守建;许江;陶云奇;程明俊;;煤样渗透率对有效应力敏感性实验分析[J];重庆大学学报;2009年03期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李传亮;;地面渗透率与地下渗透率的关系[J];新疆石油地质;2008年05期

2 Manmath N.Panda;关振良;谢丛姣;;用粒度分布参数计算单相渗透率[J];地质科学译丛;1995年03期

3 问晓勇;伊向艺;卢渊;管保山;梁莉;刘萍;;不同压裂液对煤岩渗透率伤害实验评价初探[J];石油化工应用;2011年03期

4 吴曼;杨晓松;陈建业;;超低渗透率测量仪的测试标定及初步测量结果[J];地震地质;2011年03期

5 王冠贵;一种经济的渗透率图版编制方法——油层产能的定量估计[J];江汉石油学院学报;1980年00期

6 刘红歧,夏洪泉,郭肖;利用分形插值曲面研究渗透率的分布特征[J];西南石油学院学报;1999年03期

7 杨胜来;刘伟;冯积累;汪如军;涂中;张友彩;唐治平;杭达震;;加压时间对储层岩心渗透率的影响[J];中国石油大学学报(自然科学版);2008年01期

8 李相臣;康毅力;罗平亚;;应力对煤岩裂缝宽度及渗透率的影响[J];煤田地质与勘探;2009年01期

9 刘春志;蒲万芬;周法元;喻秋兰;;不同人造裂缝对渗透率影响的室内研究[J];特种油气藏;2012年04期

10 章贻俊;;用损害半径—渗透率模式研究泥浆对油层的损害[J];石油学报;1988年01期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 魏斌;;利用流动单元计算高含水油田渗透率[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年

2 高红梅;兰永伟;赵继涛;于秀娟;马强;;温度和应力耦合条件下岩石渗透规律实验研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年

3 谢馥励;马俊;阎守国;王克协;;利用井孔偶极弯曲波求取VTI孔隙介质渗透率的研究[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年

4 王克协;马俊;伍先运;张碧星;;利用偶极声测井中弯曲模反演渗透率的方法研究[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年

5 汪洋;姜瑞忠;何伟;邢永超;;气体在页岩储层中的渗流状态及渗透率表征方法研究[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——B水动力学基础[C];2014年

6 尹太举;张昌民;;濮53块在开发过程中的储层动态变化[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 董抒华;纤维预制件渗透率的预测及其浸润过程有限元模拟[D];山东大学;2014年

2 郑贵强;不同煤阶煤的吸附、扩散及渗流特征实验和模拟研究[D];中国地质大学(北京);2012年

3 潘荣锟;载荷煤体渗透率演化特性及在卸压瓦斯抽采中的应用[D];中国矿业大学;2014年

4 马强;煤层气储层渗透率变化规律理论与实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

5 王会杰;深部裂隙煤岩渗流性质的试验研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

6 王启立;石墨多孔介质成孔逾渗机理及渗透率研究[D];中国矿业大学;2011年

7 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年

8 武志德;考虑渗流及时间效应的层状盐岩溶腔稳定分析[D];中国矿业大学（北京）;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴曼;超低渗透率测量系统的测试标定及初步实验结果[D];中国地震局地质研究所;2011年

2 高浩锋;砂岩、泥质岩和煤岩渗透率非均质性的初步研究[D];西北大学;2011年

3 梁浩楠;应力/时间相关裂隙渗透率模型及应用[D];中国矿业大学;2014年

4 王胜利;利用偶极声波测井资料反演渗透率的研究[D];中国石油大学;2011年

5 马强;长6期子长—安塞河流—三角洲砂体渗透率测井解释模型建立[D];西北大学;2012年

6 马媛;油藏渗透率粗化算法研究与实现[D];西安石油大学;2010年

7 张菁;镇泾砂岩油藏渗透率有效应力实验研究[D];西南石油大学;2014年

8 常莉;利用声偶极测井资料求取各向异性储层衰减与渗透率研究[D];吉林大学;2009年

9 夏超逸;煤体透水机制研究及应用[D];重庆大学;2014年

10 谢馥励;利用偶极弯曲波求取孔隙VTI介质各向异性渗透率的正、反演研究[D];吉林大学;2007年

，

本文编号：2056525