基于结构异性比的含瓦斯煤渗透各向异性研究

发布时间：2018-03-18 20:26

  本文选题：含瓦斯煤　切入点：结构异性比　出处：《岩土工程学报》2017年06期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：渗透率是煤层气生产中的重要参数,而原煤的结构异性导致其渗透率具有明显的方向性。假设煤体结构各向异性,建立基于结构异性比的煤体各向异性渗透模型,再进一步推导出瓦斯煤各向异性气 固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究了煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明:煤体结构异性比和平行层理方向渗透率与垂直层理方向渗透率的比值之间存在指数关系,结构异性比越大,则渗透率比值越大;恒定围压条件下,结构异性比随压力的增大而增大,平行层理方向的渗透率与垂直层理方向的渗透率比值也在增大;恒定围体积条件下,结构异性比随压力的增大而减小,平行层理方向的渗透率与垂直层理方向的渗透率比值也在减小;本文模型计算数据与渗透各向异性试验数据吻合度高,验证了本文模型的合理性,可适用恒定围岩应力、恒定储层体积等多种条件的渗透各向异性研究。
[Abstract]:Permeability is an important parameter in coalbed methane production, and the structural heterogeneity of raw coal leads to obvious directionality of permeability. Assuming the anisotropy of coal structure, a coal anisotropic permeability model based on structural anisotropy ratio is established. Furthermore, the coupling control equation of anisotropic gas and coal is deduced, and the Comsol calculation platform is implanted. The influence of coal anisotropy on gas diffusion and permeability is systematically studied. The theoretical and numerical results show that there is an exponential relationship between the permeability of coal structure in anisotropy direction and the ratio of permeability in parallel direction to perpendicular direction. Under constant confining pressure, the ratio of structural heterogeneity increases with the increase of pressure, the ratio of permeability in parallel direction to vertical direction is also increasing, and under constant confining volume, the ratio of permeability in parallel direction to perpendicular direction is also increasing under the condition of constant confining pressure. The structural anisotropy ratio decreases with the increase of pressure, and the permeability ratio in parallel direction and vertical direction is also decreasing, and the calculated data in this paper are in good agreement with the experimental data of permeability anisotropy. The rationality of this model is verified, and it can be applied to the study of permeability anisotropy under various conditions, such as constant surrounding rock stress and constant reservoir volume.
【作者单位】： 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室;长江大学岩土力学与工程研究中心;
【分类号】：TD712

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本文编号：1631172