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超临界CO2吸附诱发煤力学性质劣化的双重损伤效应分析
  • 217
  • 70
  • 作者

    刘力源马文成王卫东

  • 单位

    北京科技大学土木与资源工程学院中交铁道设计研究总院有限公司西北工业大学航空学院

  • 摘要
    将CO2注入到深部不可采煤层中提高煤层气采收率和CO2长期地质封存,CO2吸附将会诱使煤微观结构及力学性质发生显著改变。深部煤层赋存环境下CO2将会相变为超临界CO2,诱发煤微观结构发生更大程度改变,强度和变形特性变化更显著。大量实验结果表明,不同压力下的饱和CO2煤样强度和弹性模量发生不同程度的劣化,煤样峰值强度和峰值应变演化不协调。基于此,引入双重损伤本构关系用以描述超临界CO2吸附诱发煤强度和变形特性变化,并构建了裂隙中游离CO2流体的有效应力和吸附诱发的膨胀应力耦合分析模型。通过对比验证,数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性。数值模拟结果表明,饱和CO2压力越大诱发的煤损伤越大;特别是,超临界CO2诱发煤单轴抗压强度和弹性模量劣化更显著。
  • 关键词

    超临界CO2吸附

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金项目(51874014,51534002)；北京市自然科学基金项目(2204084)；中央高校基本科研业务费资助项目(FRF-TP-19-027A1)；
  • 文章目录
    1 双重损伤效应的力学控制方程
    1.1 力学变形控制方程
    1.2 CO2流动控制方程
    1.3 双重损伤演化控制方程
    2 实验验证及数值分析
    2.1 饱和CO2煤样自由膨胀过程损伤演化
    2.2 力学性质劣化特征分析
    3 结论
  • 引用格式
    刘力源,马文成,王卫东.超临界CO_2吸附诱发煤力学性质劣化的双重损伤效应分析[J].山东科技大学学报(自然科学版),2020,39(04):79-86.
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