基于砂化层破碎带冲蚀-渗流耦合模型的多孔介质水-砂混合流运移规律研究_中国煤炭行业知识服务平台

基于砂化层破碎带冲蚀-渗流耦合模型的多孔介质水-砂混合流运移规律研究

作者

王路张东升李强韩学森熊鹏辉谢勇王嗣桐
单位

陕西陕煤曹家滩矿业有限公司中国矿业大学矿业工程学院陕西省煤层气开发利用有限公司
摘要

为研究砂化层岩石破碎带水砂溃涌现象的时空演化机理，构建砂化层破碎带冲蚀-渗流耦合模型，建立多孔介质水-砂渗流子模型与砂化层破碎带岩石基质动力冲蚀子模型间的全耦合关系，所构建的模型考虑了非达西渗流边界、岩石基质冲蚀、固相质量转化以及动量传递关系，并给出二维平面渗流条件下的控制方程。基于COMSOL Multiphysics进行了空间域和时间域的求解，结果表明，流入相与孔隙空腔混合流含砂率的不同对水砂混合流的运移行为影响显著，流入相含砂率与孔隙空腔含砂率差距越大其渗流特征差异越明显；砂化层破碎带水砂驱替过程经历了缓慢渗流-混合流剧烈溃涌-稳态层流三个阶段；以上模型特征均能在斜井穿砂化层工程现场得到验证，并开展了防水治砂工程实践。
关键词

砂化层冲蚀-渗流耦合斜井支护防治水注浆