煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳定流控制方程,结合不同压差下气体在煤层中的体积流量方程,建立可利用全区间压降数据测定煤层渗透率的注气压降计算模型。应用COMSOL数值模拟软件的达西渗流模块对模型进行求解,针对现场工程设计中可对压降曲线产生影响的测压气室长度进行单变量处理,根据模拟结果分析钻孔的测压气室长度可设计为2.0m。根据数值模拟结果进行现场布置,搭建井下重复注气压降试验系统,结合煤层瓦斯赋存条件和巷道条件施工两组穿层钻孔,对两个测点分别注入两次高于煤层瓦斯压力的补偿气体进行渗透率原位测试,测试周期分别约为6d和17d,第二轮测试的注气压力高于第一轮。结合理论推导验证了注气压降过程中煤层瓦斯的雷诺数均处于线性达西渗流段,瓦斯在煤层中的渗流符合达西定律,满足计算模型的假设。与传统煤层渗透率计算方法进行了比较,结果表明:本方法和径向流量法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。重复注气压降法的测试结果稳定可靠,具备快速测定的优点。
0引 言
1注气压降法煤层渗透率模型研究
2注气压降过程数值模拟研究
2.1模型建立及基础参数设置
2.2可调节变量数值模拟优化
3重复注气压降法原位测试
3.1现场试验系统搭建
3.1.1注气系统
3.1.2注浆封孔系统
3.2现场煤层渗透率计算
4重复注气压降法可靠性分析
4.1煤层瓦斯达西渗流验证
4.2计算结果可靠性分析
5结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会