微波加热开采煤层气解吸渗流过程数值模拟研究

发布时间：2019-11-09 06:29

【摘要】：我国拥有丰富的煤层气资源,煤层气的开采不仅可以减轻国内能源缺乏的状况,同时可以预防瓦斯灾害和减少环境污染。但我国煤层气“高储低渗”的特点致使无法形成大规模工业化开采。普遍认为,温度是改善煤层气渗透性能的一个关键因素。应用煤层气地质学、渗流力学和数学物理方法等理论,针对低渗透煤层的特点,根据煤层气的解吸、渗流变化规律及双重介质的三场耦合作用机理,建立了微波加热条件下煤层气热-流-固耦合渗流的数学模型,详细推导了该数学模型的全隐式数值求解方法,并根据模型和工程实际数据进行了模拟分析。给出了开发微波加热开采煤层气藏储层数值模拟思路。利用传热学、热力学、弹性力学、渗流力学和岩石力学理论建立了微波加热时煤层气热-流-固耦合扩散渗流数学模型,给出了弱解积分方程,利用COMSOL Multiphysics软件进行了煤层气微波加热单井开采的数值模拟。模拟结果表明,在微波加热开采条件下,煤层气渗流压力较未微波加热开采降低更为明显,渗流产量提高。模拟结果与实验相吻合,由此证明了数学模型的正确性及微波加热开采煤层气是合理的。本文研究为低渗透煤层微波加热开采煤层气研究提供了可靠的理论研究和技术支持,同时对环境保护、煤矿安全生产也具有实用价值。
【图文】：

图２．１煤层割理结构示意图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｃｏａｌｂｅｄ邋ｃｌｅａｔ邋ｓｙｓ化ｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑结构包括作为煤层气主要储集位置的基质孔隙即煤的原煤层气运输通道的裂隙化隙，其裂隙孔隙可分为内生裂演化形成的过程中，在内部结构成不同的基质块体，，这成直角相交的内生裂隙分割而成。这两类裂隙的发育程主裂隙组表现为较远的延伸距离，端割理介于主裂隙组化过程中由于体积收缩产生内张为的而形成的内生裂隙，的内生裂隙；由于局部构造应力作用产生的裂隙是外生过程中产生的煤层割理孔隙系统结构Ｗ不同形态可分两和端割理孔隙。这两种不同的割理机构组合成近似垂直运移提供运输渠道。逡逑介质是煤体结构的自然特性。煤体孔隙特征决定煤体内而影响到煤体孔隙煤层气的总吸附量；煤的孔隙分布会。可见体孔隙特征单元决定煤层储气量。逡逑

缝中Ｗ游离状态存在，该赋存状态的煤层气被称为游离态煤层气且约占总量的逡逑１０％？２０％。除了此之外，还有很少量的溶解气溶解在煤层涵盖的地下水中。逡逑主要煤层气赋存状态如图２－２所示。逡逑游离态煤层气逡逑吸收煤层气逦人逡逑吸附态煤层逡逑节煤中孔巧逡逑图２．２煤层气赋存状态逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｅｘｉｓｔｉｎｇ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｓｅａｍ邋ｇａｓ逡逑－１０邋－逡逑
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE37

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本文编号：2558303