煤层气注热开采的热-流-固耦合作用分析_中国煤炭行业知识服务平台

煤层气注热开采的热-流-固耦合作用分析

作者

张凤婕吴宇茅献彪张丽萍姚邦华
单位

中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学力学与建筑工程学院中国矿业大学理学院
摘要

如何提高煤层气产量是目前煤层气开采研究中的重要课题。煤层气在煤层孔隙中主要以吸附状态存在,提高煤层温度可以促使气体由吸附态转变为游离态,增加其渗流扩散能力。根据热弹性力学、非线性达西渗流理论和多孔介质热力学原理,对在煤层中注热提高煤层气产量的机理进行了系统研究,建立了包含煤的变形方程、气体渗流方程、热传导方程的热流固多物理场耦合数学模型。在此基础上利用COMSOL Multiphysics数值软件,对耦合模型进行了数值求解,结果表明:注热后煤层温度升高可以促进煤层气解吸、提高煤层渗透率,增加煤层气产量。研究成果可为煤层中注热开采煤层气的工程实践提供相应的理论基础。
关键词

热流固耦合方程双重孔隙介质煤层气开采渗透率
基金项目(Foundation)

深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1001)；国家自然科学基金项目(50974115)；