考虑温度、孔隙压力影响的煤岩渗透性演化机制分析

发布时间：2020-12-10 14:07

　　为探究煤层气抽采过程中温度与孔隙压力对煤岩渗透特性变化的影响,以贵州黔北煤田原煤为研究对象,利用自主研发的出口端正压三轴渗流装置,通过控制进出口气体压力分别设定3个不同压差条件,开展不同温度下改变孔隙压力的渗流试验。在当前典型的S&D模型基础上结合温度引起的吸附变形、热膨胀和滑脱效应的作用,新建考虑温度和恒定外应力条件下的渗透率模型。通过试验与模型对比验证其合理性,并对有无考虑滑脱效应的渗透率计算值进行了定量分析。结果表明:①渗流试验过程中,煤岩渗透率随孔隙压力升高而降低,其渗透率下降量受温度升高影响呈现降低趋势;孔隙压力升高,煤岩渗透率受温度影响的敏感程度逐渐降低。②在试验的各孔隙压力点下,温度升高使得煤岩渗透率降低;在各温度状态下,煤岩渗透率随压差增大呈现降低趋势。③经定量分析后发现修正模型较其他两个模型更加符合试验结果,且修正模型的滑脱因子随温度升高而增大,从理论方面验证了模型的合理性。④考虑滑脱效应的煤岩渗透率曲线比不考虑滑脱效应的渗透率曲线更加符合试验结果。在不同温度条件下,前者的渗透率计算值大于后者的计算值。随孔隙压力升高,滑脱效应引起的渗透率变化量逐渐降低。 

【文章来源】：煤炭学报. 2020年02期 第626-632页 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图2为不同压差下煤岩渗透率与孔隙压力变化关系。由图2可看出,煤岩渗透率随压差增大而减小。这是由于压差增大导致驱动瓦斯流动的动力增大,影响煤岩的吸附作用,造成煤岩渗透率降低。通过表1可看出,新建模型与试验渗透率值的平均绝对偏差比较小,证明模型曲线与试验结果具有较好的一致性。此外,在不同压差下,随着温度的升高,滑脱因子B的值也逐渐升高。这主要是因为温度上升导致瓦斯气体分子活性增强,分子平均自由程增大,滑脱效应增强。3.2 模型对比

图3为压差为0.50 MPa时的模型对比图,由图3可看出:与LU模型和S&D模型相比,新建模型曲线与试验结果更为吻合,且能很好地反映不同压差以及不同温度下渗透率与孔隙压力的指数函数关系。在考虑温度作用和滑脱效应在低孔隙压力下的显著性后,新建模型渗透率计算值更加接近试验点。因此,在相同的试验条件下,无论是在理论机理的适用性还是在对试验点的匹配上,均能体现出新建模型的合理性。3.3 滑脱效应对煤岩渗透率的影响

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2908824