富油煤是集煤、油、气属性于一体的煤炭资源,主要赋存于中低阶煤类中,具有高焦油产率的特点。富油煤的原位热解是将煤层不经开采直接于地下加热方式热解产出小分子油气的一种技术,从而达到高效、清洁地利用富油煤资源的目的。为了明确多因素在注气体原位热解的传热过程中的影响规律,探索加热过程中制约热解效果的矛盾关系,本文通过Fluent数值模拟的方法,构建了煤层、加热井及生产井为一体的三维模型,研究了加热介质、流体流速、流体温度、裂缝分布等因素对整体煤层温度场分布的影响规律。数值模拟结果表明:不同加热介质对煤层温度提升的效果差异不显著,与水蒸气和氮气相比,二氧化碳作为加热介质的效果相对较好。在单一裂缝的加热条件下,采用不同的流速,有效加热区域的占比都难以提升至25%以上,煤层平均温度也均低于380 ℃。提升加热介质的温度对整体升温速率提升较为显著每提升50 ℃的加热介质温度,可以提高8%的有效加热区域,提升29 ℃的煤层平均温度。在三条裂缝的加热条件下,加热速率较单井模式下大幅度提高,可以在2年的时间内将整个煤层的温度提升至100%有效加热范围。多条横裂缝中的流体分布不均匀的情况可以通过添加纵裂缝的方式进行改善。获得了不同因素对富油煤热解过程热能传导与利用的影响,有助于富油煤加热过程中传热的强化及热能利用效率的提升。
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