基于瓦斯压力恢复曲线的煤层透气性系数测定方法研究

发布时间：2017-04-24 20:10

  本文关键词：基于瓦斯压力恢复曲线的煤层透气性系数测定方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤层透气性系数是衡量煤层瓦斯流动难易程度的标志,是研究煤层瓦斯抽采、瓦斯突出危险性预测和煤层气开发的重要技术参数。通过运用瓦斯压力自动测定技术得到瓦斯压力恢复曲线,并对瓦斯压力恢复过程的特性进行分析,得出煤储层和油气储层中流体流动的差别。以此为基础,通过分析和总结煤层瓦斯流动规律,从瓦斯流动的基本方程入手,得出瓦斯流动微分方程。通过运用Polubarinova-Kochina方法、波兹曼变换等方法求解微分方程,得出瓦斯压力恢复曲线的数学模型,运用半对数分析法推导出煤层透气性系数的计算公式。最后,通过现场应用,并与径向流量法进行对比,验证压力恢复曲线法和简化的压力恢复曲线法的准确定和可靠性。得出以下结论:(1)煤层瓦斯压力自动测定仪相比传统的测压方法更加准确记录瓦斯压力恢复过程,且能够连续、动态的监测瓦斯压力恢复过程,时间间隔小,不受人为因素的影响;(2)瓦斯压力恢复的初始阶段,瓦斯压力增长速率缓慢,受钻孔扰动带的影响,瓦斯流动不稳定,且存在瓦斯吸附。上升阶段,瓦斯径向流动速率和瓦斯压力上升速率稳定,受钻孔扰动带的干扰较小,能反映煤层瓦斯流动的真实状态,利用该阶段的瓦斯压力恢复过程计算煤层透气性系数是准确和可靠的;(3)煤储层与油气储层,在流体组成成分、赋存状态、储层特征及孔隙裂隙系统、流体流动特征及描述流体流动的方程等方面,都存在着很大的差别,因此油气储层中的流体流动微分方程和压力恢复曲线不能应用于描述煤层瓦斯流动;(4)建立了瓦斯压力恢复曲线的数学模型,并推导出该模型的基本解。利用瓦斯压力恢复曲线数学模型,推导出煤层透气性系数的计算公式,并介绍了压力恢复曲线法的测定步骤。考虑到压力恢复曲线法需要测定钻孔瓦斯流量,降低了应用的便捷性,利用瓦斯压力恢复曲线,得出不需要测定钻孔瓦斯流量的简化的压力恢复曲线法;(5)通过现场应用,压力恢复曲线法的平均相对误差为30.66%,当煤层的透气性系数较小时简化的压力恢复曲线法的平均相对误差为37.64%。测定结果同径向流量法的测定结果趋势基本相同,证明这两种方法理论上可行,误差对于测定煤层的透气性系数是可以接受的。
【关键词】：透气性系数 压力恢复曲线 数学模型 自动测压技术 简化法
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-25
• 1.1 选题目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-22
• 1.2.1 压力法12-13
• 1.2.2 流量法13-16
• 1.2.3 渗透率法16-17
• 1.2.4 方法适用条件及优缺点分析17-22
• 1.3 主要研究内容及技术路线22-23
• 1.4 创新点23-25
• 2 煤层瓦斯压力恢复曲线自动测定技术研究25-37
• 2.1 囊袋式“两堵一注”快速封孔技术25-27
• 2.1.1 囊袋式封孔装置的结构及原理25-26
• 2.1.2 囊袋式封孔装置操作方法26-27
• 2.2 CPD8M型瓦斯压力自动测定仪27-31
• 2.2.1 仪器的工作原理27
• 2.2.2 仪器的主要性能参数及功能27-28
• 2.2.3 仪器的安装及使用方法28-31
• 2.3 瓦斯压力恢复曲线测定31-35
• 2.3.1 测压地点选择31
• 2.3.2 测压钻孔参数31-32
• 2.3.3 封孔测压参数32
• 2.3.4 测定结果32-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 煤层瓦斯压力恢复曲线数学模型研究37-57
• 3.1 煤层瓦斯流动规律37-40
• 3.1.1 煤层中瓦斯的赋存状态37
• 3.1.2 煤的孔隙结构特征37-39
• 3.1.3 瓦斯流动规律39-40
• 3.2 煤层瓦斯压力恢复特性分析40-45
• 3.2.1 瓦斯压力恢复过程分析40-44
• 3.2.2 煤储层与油气储层流体流动的差别44-45
• 3.3 煤层瓦斯压力恢复曲线数学模型建立45-54
• 3.3.1 模型假设45-46
• 3.3.2 数学模型的建立46-54
• 3.4 本章小结54-57
• 4 基于瓦斯压力恢复曲线的煤层透气性系数测定方法57-67
• 4.1 煤层透气性系数计算方法57-60
• 4.1.1 两个物理量的介绍57-58
• 4.1.2 透气性系数计算公式推导58-60
• 4.1.3 瓦斯压力恢复曲线法计算透气性系数的具体步骤60
• 4.2 压力恢复曲线计算透气性系数的简化算法60-66
• 4.2.1 可行性分析60-61
• 4.2.2 数学模型及计算方法61-66
• 4.3 本章小结66-67
• 5 现场应用及分析67-83
• 5.1 现场应用67-78
• 5.1.1 应用实例一67-74
• 5.1.2 应用实例二74-78
• 5.2 应用结果分析78-81
• 5.2.1 测定结果分析78-80
• 5.2.2 影响因素80-81
• 5.3 本章小结81-83
• 6 结论及展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 作者简历89-91
• 学位论文数据集91

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡新成;杨胜强;周秀红;焦新明;;煤层透气性系数测定的影响因素分析[J];煤矿安全;2011年09期

2 马跃龙,林柏泉;煤层透气性系数的测定及其分析[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1998年03期

3 唐本锐;;煤层透气性系数的测定和计算[J];科学咨询(决策管理);2008年12期

4 张飞;周连春;王洪武;潘永前;孙建岭;孙宝雷;;煤层透气性系数测定方法在平沟煤矿的应用[J];水力采煤与管道运输;2011年01期

5 王志亮;杨仁树;;现场测定煤层透气性系数计算方法的优化研究[J];中国安全科学学报;2011年03期

6 吴青峰;宋文义;周连春;;煤层透气性系数测定方法在黄白茨煤矿的应用实践[J];煤矿机电;2011年06期

7 彭齐中;;煤层透气性系数测定方法应用探讨[J];中国煤层气;2012年03期

8 高光发;陈建;石必明;陈思;;煤层透气性系数的优化和简化计算方法[J];中国安全科学学报;2012年11期

9 蒋承林;煤层透气性系数测定方法的研究[J];中国矿业学院学报;1988年02期

10 王兆丰;用颗粒煤渗透率确定煤层透气性系数的方法研究[J];煤矿安全;1998年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 程建祯;张启;;影响煤层透气性系数及渗透率的因素[A];探索建立煤矿区煤层气立体抽采与经济利用产业化体系，推动煤矿瓦斯治理、立体抽采技术示范与煤层气资源综合利用——全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者王扬 通讯员朱先锋;中平能化1400万元奖科技功臣[N];中国煤炭报;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王昭;钻孔瓦斯径向流动的煤层透气性计算方法[D];河南理工大学;2014年

2 董庆祥;基于瓦斯压力恢复曲线的煤层透气性系数测定方法研究[D];河南理工大学;2015年

3 王超;受载含瓦斯煤渗透特性及应用研究[D];河南理工大学;2012年

4 霍凯中;鄂尔多斯盆地东部煤层气资源预测模型研究[D];中国石油大学;2007年

5 杨宁波;结合钻孔瓦斯压力恢复曲线计算煤层透气性系数的方法研究[D];河南理工大学;2009年

6 雷崇利;新集矿区煤层气开发有利区块评价与优选方法探讨[D];西北大学;2004年

  本文关键词：基于瓦斯压力恢复曲线的煤层透气性系数测定方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：324879