考虑各向异性影响的煤层吸附及渗透机制研究

发布时间：2022-01-01 03:06

　　为探究煤层各向异性渗流机制,分析其吸附特性,建立吸附模型并计算吸附变形量,进而量化吸附作用对渗透率的贡献情况。在此基础上分析煤层各向异性渗流特性,进一步构建应力和滑脱效应耦合作用的各向异性渗透率模型,并通过试验数据验证其适用性。结果表明:煤层瓦斯吸附过程受吸附变形和外应力的影响,且不同方向的瓦斯吸附量存在差异;在孔隙压力增大过程中,各方向瓦斯吸附量曲线先增大后趋于平缓;在有效应力、孔隙压力和滑脱效应的综合作用下,煤层各方向的渗透率均先减小后趋于平缓。考虑应力和滑脱效应耦合作用下煤层各向异性渗透率模型计算曲线与试验值吻合度较高,验证了模型的适用性。 

【文章来源】：中国安全科学学报. 2020,30(02)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

煤结构简图[7]

吸附试验数据取自文献[10]，通过式(5)可得煤样的吸附量曲线，如图2所示。可以看出，煤层各方向瓦斯吸附量存在差异，但煤样各方向(x、y和z)吸附量随孔隙压力的增大均为先增大后趋于平缓。同时模型曲线与试验值无限趋近，表明改进的吸附模型可较好地描述煤层吸附量的各向异性变化特征。这是由于瓦斯主要以吸附态存储于煤层，孔隙压力增大过程中导致其吸附性增强，对应的吸附量也在增大[10]。同时将表1中的参数代入式(8)并通过计算可得吸附变形曲线，如图3所示。可以看出，各煤样由于吸附作用导致各方向吸附变形量均随孔隙压力的增大呈增大趋势。

可以看出，煤层各方向瓦斯吸附量存在差异，但煤样各方向(x、y和z)吸附量随孔隙压力的增大均为先增大后趋于平缓。同时模型曲线与试验值无限趋近，表明改进的吸附模型可较好地描述煤层吸附量的各向异性变化特征。这是由于瓦斯主要以吸附态存储于煤层，孔隙压力增大过程中导致其吸附性增强，对应的吸附量也在增大[10]。同时将表1中的参数代入式(8)并通过计算可得吸附变形曲线，如图3所示。可以看出，各煤样由于吸附作用导致各方向吸附变形量均随孔隙压力的增大呈增大趋势。2.2 考虑煤层各向异性的渗透率模型验证

【参考文献】：
期刊论文
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[4]含瓦斯煤渗透率各向异性研究[J]. 王登科,吕瑞环,彭明,魏建平,姚邦华,刘勇.  煤炭学报. 2018(04)
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[6]加卸载条件下原煤渗透率与有效应力的规律[J]. 尹光志,李文璞,李铭辉,李星,邓博知,蒋长宝.  煤炭学报. 2014(08)
[7]吸附不同气体对煤岩渗透特性的影响[J]. 周军平,鲜学福,李晓红,许江,谷达圣.  岩石力学与工程学报. 2010(11)
[8]有效应力对煤层气解吸渗流影响试验研究[J]. 唐巨鹏,潘一山,李成全,石强,董子贤.  岩石力学与工程学报. 2006(08)



本文编号：3561525