含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究

发布时间：2017-08-26 23:52

  本文关键词：含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究

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【摘要】：我国是一个煤层气资源十分丰富的国家,其大规模的开发利用对于矿井瓦斯灾害治理、能源综合利用、环境污染防治以及改善能源结构等都有着重要的意义。研究煤层气抽采过程中煤储层参数的动态演化规律以及煤层内瓦斯运移规律,可为煤层气开采机理提供理论支撑,对提高煤层气产量具有重要意义。但我国煤储层及煤层气资源赋存条件复杂,煤体质地疏松,其层理和节理十分发育,很难制成满足试验要求的原煤试件,因此,优化型煤的成型条件以较好地代替原煤完成相应的试验研究尤为重要。本文以重庆松藻煤矿K3煤层煤样为研究对象,利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服实验装置,进行了不同粒径配比、不同石膏粉含量、不同恒压时间和压力条件下含瓦斯煤的力学与渗透特性试验研究,在对试验结果对比分析和优选的基础上,利用重庆大学自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,将其用于煤层气抽采物理模拟试验中以进一步研究不同渗透特性煤层瓦斯抽采过程中储层参数动态变化和瓦斯运移规律。取得的主要研究成果如下:1)随着煤样中细颗粒的比重增加,煤样的主应力差较为接近,渗透率则明显降低;随着煤样中颗粒的最大粒径增大,煤样的主应力差越大,渗透率则先减小后略有增加。综合考虑力学与渗透特性、煤样制作的难易程度等,依据最大密度曲线理论,最大颗粒粒径为40目为最优配比,即B2=40~60:60~80:80~100:100:石膏粉=23:12:6:52:7(将煤样中的煤粉和石膏粉总体积看作100份)。2)随着石膏粉含量的增加,固定碳呈线性减少,灰分和挥发分呈线性增加;煤样的主应力差逐渐增大,渗透率则逐渐减小,但减小的幅度和速率变小。综合工业分析特性和力学与渗透特性,选择石膏粉含量为6%,进行下一步的研究。3)随着恒压时间的增加,煤样主应力差增大,渗透率受影响程度小。成型压力增大,煤样的主应力差明显增大,渗透率逐渐降低,但降低的幅度和速率减小。结合实验设备工作参数,最终得到适用于煤层气抽采物理模拟试验煤层成型条件为:煤样粒径配比B2,石膏粉含量6%,恒压时间60min,成型压力7.5MPa。4)成型条件优化后,渗透特性大大减弱,储层内不同位置气体压力降明显变缓。沿着抽采孔轴线方向和径向方向,不同位置气体压力表现出更加明显的差异性。在开采初期,高渗透性煤储层内各位置处煤层气均向抽采孔运移,而低渗透特性煤层各位置气体压力基本不受到煤层气开采的影响,气体压力降整体延迟。温度下降量和下降速率明显减小,各方向变形的增加速率和同一时刻变形量大大降低。5)抽采孔位置首先出现有效抽采区域,在断面上呈圆形,层面和纵面上的有效区域为关于钻孔对称的漏斗形,可以推断,有效抽采区域以抽采孔为轴呈圆锥面层层向煤层深部演化。随着抽采时间的增长,有效抽采区域都增大,但低渗透性煤储层增大速率远远缓于高渗透性煤储层。
【关键词】：煤 煤层气 力学特性 渗透特性 成型条件优化 抽采
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.6

【参考文献】

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1 吕闰生;彭苏萍;徐延勇;;含瓦斯煤体渗透率与煤体结构关系的实验[J];重庆大学学报;2012年07期

2 刘延保;曹树刚;李勇;王军;郭平;徐健;白燕杰;;煤体吸附瓦斯膨胀变形效应的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年12期

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本文编号：743358