温度、应力作用下非均质煤体蠕变—渗流规律研究
发布时间：2020-12-14 23:21
注热开采煤层气（瓦斯）,作为一种新兴的增产煤层气技术手段,由于其可行性比较高,已经受到国内外广泛的关注。关于注热开采煤层气相关的研究已经比较多。但是在这些研究中,大多都把重点放在注热促进煤体瓦斯解吸以及瓦斯渗流等方面,而把含瓦斯煤体当成一个弹性体来进行计算,忽略了温度与应力对于含瓦斯煤体蠕变的影响以及其渗透率的变化。在本文中,以不同温度、应力作用下的含瓦斯煤体为研究对象,对于热力耦合条件下、煤体蠕变过程中瓦斯的渗流规律进行研究。首先,建立了含瓦斯煤体的静力平衡方程、考虑温度影响的含瓦斯煤体三维蠕变方程及其渗流场方程,通过这几个方程最终建立了含瓦斯煤体的蠕变-渗流数学模型。然后通过物理实验,测得煤体的相关参数;同时对于相关数据进行处理后,得到煤体相关力学参数与温度有关的拟合函数（体积模量K1、K2和粘性系数η）。利用含瓦斯煤体的相关参数,使用软件针对含瓦斯煤体的蠕变变形过程和其渗透率的变化情况,进行数值模拟。同时还考虑了含瓦斯煤体的非均质性对于实验结果的影响,利用软件中的随机函数rn1（x,y,z）,建立含瓦斯煤体随机分布的弹性模量E和初始孔隙...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
006年美国主要煤层气产区产量分布（亿立方米）
太原理工大学硕士研究生学位论文始向美国地质调查局、天然气研究所以及相关公司的研究部门提供了大约 4 亿支持，用于煤层气的基础理论研究、创新技术的开发和煤层气开采技术的推广时，美国政府也出台了相关法律鼓励、支持非常规气体和地渗透性气藏的开发的二十多年期间，美国的煤层气开采可以获得高额的税收补贴，商用煤层气开贴后可以达到 20%的收益率，大大地刺激了商用煤层气开采的发展。经过数十和美国国家政策激励，美国的煤层气产量迅速攀升，从 1989 年仅仅 25.7 亿立 年美国的煤层气产量增加到约为 338 亿立方米，到 2008 年煤层气年产量达到56.7 亿立方米。这时，美国的煤层气产业已经得到了长足的发展，在其能源产了重要地位[3]。
图 1-3 中国陆域煤层气资源分区示意图Figure 1-3 Schematic diagram of China's land coalbed methane resources在我国华北地区，其煤层气资源最为丰富，可以开采的资源量约为 5.07 万亿占比 40.6%； 我国的西北地区次之，可以开采的资源量约为 3.83 万亿立方米0.6%；我国的华南地区为第 3，可以开采资源量大约为 2.31 万亿立方米，占比 是我国的东北地区，该地区的便于开采资源量大约为 1.29 万亿立方米，占%;青藏地区的煤层气资源由于地表条件差，还没有被纳入可开采煤层气资源行我国煤层气分布的地区和其存储量大小，主要有以下几个特征：1、东部和南矿中的煤层气含量比较高，西部和北部地区的煤层气含量较低。在华南煤矿均煤层气含量大致在10-15 mt3，华北地区的平均煤层气含量大多都在5-10 m地区的平均煤层气含量为 4-6 mt3，西北地区的平均煤层气含量更低。2、我渗透率波动范围比较大，大致在 0-450×-15210 m:煤层渗透率小于 0.1×-1510 m
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国煤层气资源量及分布[J]. 毕彩芹. 石油知识. 2018(02)
[2]中美煤层气资源分布特征和开发现状对比及启示[J]. 李登华,高煖,刘卓亚,昝昕,郑志红,贾君,吴家萍. 煤炭科学技术. 2018(01)
[3]中国煤层气产业发展现状及趋势分析[J]. 路玉林,王联军,王英超. 中国矿业. 2017(S1)
[4]温变条件下石灰岩裂隙渗透特性实验研究[J]. 盛金昌,张肖肖,贾春兰,杜昀宸,周庆,詹美礼,罗玉龙,何淑媛. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[5]煤粒吸附瓦斯过程中的温度变化研究[J]. 杨涛,聂百胜. 煤炭学报. 2015(S2)
[6]考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究[J]. 王春萍,陈亮,梁家玮,刘健,刘月妙,刘建锋,王驹,周宏伟. 岩土力学. 2014(09)
[7]高温三轴应力下气煤蠕变特征及本构模型[J]. 周长冰,万志军,张源,刘渝,张博. 煤炭学报. 2012(12)
[8]长期荷载作用下煤层渗透率演化规律的试验分析[J]. 许江,叶桂兵,刘东,李波波,程明俊. 重庆大学学报. 2013(09)
[9]低渗透煤层气注热开采热-流-固耦合数学模型及数值模拟[J]. 杨新乐,任常在,张永利,郭仁宁. 煤炭学报. 2013(06)
[10]两种典型受载含瓦斯煤样渗透特性的对比[J]. 魏建平,王登科,位乐. 煤炭学报. 2013(S1)
博士论文
[1]低渗透煤层煤层气注热增产机理的研究[D]. 杨新乐.辽宁工程技术大学 2009
硕士论文
[1]不同温度、蠕变条件下的含瓦斯煤渗流规律研究[D]. 王司建.河南理工大学 2016
本文编号：2917193
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
006年美国主要煤层气产区产量分布（亿立方米）
太原理工大学硕士研究生学位论文始向美国地质调查局、天然气研究所以及相关公司的研究部门提供了大约 4 亿支持，用于煤层气的基础理论研究、创新技术的开发和煤层气开采技术的推广时，美国政府也出台了相关法律鼓励、支持非常规气体和地渗透性气藏的开发的二十多年期间，美国的煤层气开采可以获得高额的税收补贴，商用煤层气开贴后可以达到 20%的收益率，大大地刺激了商用煤层气开采的发展。经过数十和美国国家政策激励，美国的煤层气产量迅速攀升，从 1989 年仅仅 25.7 亿立 年美国的煤层气产量增加到约为 338 亿立方米，到 2008 年煤层气年产量达到56.7 亿立方米。这时，美国的煤层气产业已经得到了长足的发展，在其能源产了重要地位[3]。
图 1-3 中国陆域煤层气资源分区示意图Figure 1-3 Schematic diagram of China's land coalbed methane resources在我国华北地区，其煤层气资源最为丰富，可以开采的资源量约为 5.07 万亿占比 40.6%； 我国的西北地区次之，可以开采的资源量约为 3.83 万亿立方米0.6%；我国的华南地区为第 3，可以开采资源量大约为 2.31 万亿立方米，占比 是我国的东北地区，该地区的便于开采资源量大约为 1.29 万亿立方米，占%;青藏地区的煤层气资源由于地表条件差，还没有被纳入可开采煤层气资源行我国煤层气分布的地区和其存储量大小，主要有以下几个特征：1、东部和南矿中的煤层气含量比较高，西部和北部地区的煤层气含量较低。在华南煤矿均煤层气含量大致在10-15 mt3，华北地区的平均煤层气含量大多都在5-10 m地区的平均煤层气含量为 4-6 mt3，西北地区的平均煤层气含量更低。2、我渗透率波动范围比较大，大致在 0-450×-15210 m:煤层渗透率小于 0.1×-1510 m
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国煤层气资源量及分布[J]. 毕彩芹. 石油知识. 2018(02)
[2]中美煤层气资源分布特征和开发现状对比及启示[J]. 李登华,高煖,刘卓亚,昝昕,郑志红,贾君,吴家萍. 煤炭科学技术. 2018(01)
[3]中国煤层气产业发展现状及趋势分析[J]. 路玉林,王联军,王英超. 中国矿业. 2017(S1)
[4]温变条件下石灰岩裂隙渗透特性实验研究[J]. 盛金昌,张肖肖,贾春兰,杜昀宸,周庆,詹美礼,罗玉龙,何淑媛. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[5]煤粒吸附瓦斯过程中的温度变化研究[J]. 杨涛,聂百胜. 煤炭学报. 2015(S2)
[6]考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究[J]. 王春萍,陈亮,梁家玮,刘健,刘月妙,刘建锋,王驹,周宏伟. 岩土力学. 2014(09)
[7]高温三轴应力下气煤蠕变特征及本构模型[J]. 周长冰,万志军,张源,刘渝,张博. 煤炭学报. 2012(12)
[8]长期荷载作用下煤层渗透率演化规律的试验分析[J]. 许江,叶桂兵,刘东,李波波,程明俊. 重庆大学学报. 2013(09)
[9]低渗透煤层气注热开采热-流-固耦合数学模型及数值模拟[J]. 杨新乐,任常在,张永利,郭仁宁. 煤炭学报. 2013(06)
[10]两种典型受载含瓦斯煤样渗透特性的对比[J]. 魏建平,王登科,位乐. 煤炭学报. 2013(S1)
博士论文
[1]低渗透煤层煤层气注热增产机理的研究[D]. 杨新乐.辽宁工程技术大学 2009
硕士论文
[1]不同温度、蠕变条件下的含瓦斯煤渗流规律研究[D]. 王司建.河南理工大学 2016
本文编号：2917193
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