煤层气在双孔介质中解吸及渗流机理研究

发布时间：2017-05-13 09:27

  本文关键词：煤层气在双孔介质中解吸及渗流机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤层气是煤矿开采中威胁煤矿安全生产的主要灾害之一，同时煤层气也是一种优质、洁净、高效的能源。煤层气是指在煤化过程中生成以甲烷为主的并以物理吸附形式储集在煤层中的自生自储型非常规天然气，煤层气在成藏、赋存、渗流以及开采方式等方面都不同于常规天然气。煤层气的开采过程包括煤层气从煤岩基质孔隙中的解吸以及从裂隙渗流到井筒。因此，深入研究煤层气在煤层中的解吸渗流机理对于煤层气的开采有重要的意义。 本文首先根据煤层自身的特点，将煤岩简化为孔隙—裂隙双孔介质结构进行研究，在此基础上分析了煤层气在煤层中的储集、运移和产出机理，为煤层气渗流数学模型的建立奠定了理论基础；详细论述了煤层气的解吸过程，分析煤层气解吸的影响因素，揭示了煤层气解吸的本质；并对影响煤层气渗透率动态变化的影响因素进行分析，建立有效应力、基质收缩、克林肯伯格效应综合影响下的渗透率动态变化的数学模型；然后基于双孔介质理论，在考虑低渗透煤层启动压力梯度的影响下，建立了非平衡吸附拟稳态条件下双重介质气—水两相流流固耦合模型，利用有限差分法和有限元法对耦合方程进行离散处理，，并编制程序进行模拟计算。结果表明耦合情况下压力下降较为平缓，而压力是储层特征参数的控制因素，影响到孔隙度，渗透率等参数的变化情况。因此，在进行煤层气渗流机理研究时，不能忽略流固耦合效应的影响。
【关键词】：煤层气 双孔介质 解吸 渗流 流固耦合
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TD84
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 前言9-13
• 1.1 问题的提出9
• 1.2. 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 煤层气吸附解吸机理研究9-10
• 1.2.2 煤层气渗流理论研究10-11
• 1.2.3 煤层气流固耦合作用研究11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 煤层储层性质及煤层气产出机理13-20
• 2.1 煤岩储层物理结构13-15
• 2.1.1 煤储层的基质孔隙13-14
• 2.1.2 煤储层的裂隙系统14-15
• 2.2 煤层气的赋存状态15-17
• 2.2.1 煤层气的吸附态16-17
• 2.2.2 煤层气的游离态17
• 2.2.3 煤层气的溶解态17
• 2.3 煤层气的运移产出机理17-18
• 2.4 煤层气解吸—扩散—渗流过程之间的关系18-20
• 第三章 煤层气解吸机理研究20-27
• 3.1 煤层吸附甲烷的本质20-21
• 3.2 煤层气吸附模型分类21-22
• 3.3 煤层气解吸影响因素22-25
• 3.4 煤层气解吸方式25-27
• 第四章 煤层气渗流机理研究27-50
• 4.1 煤层气的渗流过程27-28
• 4.2 渗透率的动态描述28-29
• 4.3 多因素影响下渗透率模型的建立29-32
• 4.3.1 有效应力影响下的渗透率29-30
• 4.3.2 基质收缩影响下的渗透率30-31
• 4.3.3 克林肯伯格效应影响下的渗透率31
• 4.3.4 多因素影综合影响下的动态渗透率31-32
• 4.4 煤层气的渗流规律32-41
• 4.4.1 基本假设32
• 4.4.2 煤岩骨架数学模型32-35
• 4.4.3 储层流体渗流数学模型35-39
• 4.4.4 辅助方程39
• 4.4.5 定解条件39-41
• 4.5 流固耦合数学模型的数值解法41-49
• 4.5.1 渗流场差分求解42-46
• 4.5.2 变形场有限元求解46-49
• 4.6 实例分析49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-56
• 致谢56-57
• 详细摘要57-66

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 于洋;新疆阜康煤田瓦斯渗流性的数学模型研究[D];新疆大学;2013年

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本文编号：362194