瓦斯抽采作為礦井瓦斯治理的基本技術手段,對確保瓦斯礦井安全生產具有舉足輕重的作用。隨著煤礦開采逐步向深部發(fā)展,煤層中的瓦斯含量及其瓦斯壓力也逐漸增大,含煤地層的結構也更加復雜,尤其是在深部特厚煤層中,除了煤層本身作為瓦斯氣源巖層和儲集層,其它與煤層相鄰的巖層（如泥巖、頁巖和砂巖等）中也含有相當量的瓦斯氣體。然而,目前對于瓦斯抽采運移的理論研究及其應用大多集中在煤層內部,忽略了煤層相鄰巖層中的瓦斯儲量及其對煤層瓦斯抽采的影響。本文將煤層及其上下相鄰含瓦斯巖層作為一個整體即復合儲層進行瓦斯抽采數(shù)值模擬研究。論述了復合儲層的基本特性與瓦斯賦存機理,建立了復合儲層中瓦斯抽采的運移數(shù)學模型,通過COMSOL Multiphysics多物理場數(shù)值軟件對復合儲層中順煤層鉆孔瓦斯抽采進行了數(shù)值模擬研究。得出的主要結論如下:（1）復合儲層由煤層及其相鄰含瓦斯巖層構成,瓦斯氣體在儲層中主要以吸附態(tài)和游離態(tài)存在。在進行瓦斯抽采時,隨著煤層中的瓦斯逐漸被抽采出來,煤層上下相鄰巖層中的瓦斯在層間壓力差的作用下作定向流動,瓦斯從上下相鄰巖層流向煤層,稱為瓦斯層間竄流。（2）建立了復合儲層順煤層鉆孔瓦斯抽采數(shù)學模型... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復合儲層瓦斯吸附解吸研究現(xiàn)狀
        1.2.2 復合儲層瓦斯運移機理研究現(xiàn)狀
        1.2.3 復合儲層瓦斯運移影響因素研究現(xiàn)狀
        1.2.4 復合儲層層間竄流的研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題與發(fā)展趨勢分析
    1.4 主要研究內容和技術路線
第二章 復合儲層基本特性及儲氣機理
    2.1 復合儲層主要巖層類型
        2.1.1 儲層主要巖性組成
        2.1.2 儲層頂?shù)装鍘r性
        2.1.3 儲層主要氣源巖層
    2.2 復合儲層主要巖層孔隙結構特性
        2.2.1 煤層結構特征
        2.2.2 其他巖層結構特征
    2.3 復合儲層瓦斯賦存特性及機理
        2.3.1 瓦斯吸附特性
        2.3.2 瓦斯解吸特性
    2.4 東曲礦工程地質及瓦斯賦存概況
    2.5 本章小結
第三章 復合儲層瓦斯抽采運移機理
    3.1 復合儲層瓦斯流體特征及其儲量
        3.1.1 瓦斯流體基本特征
        3.1.2 瓦斯儲量計算
    3.2 復合儲層中瓦斯的擴散與滲流機理
        3.2.1 瓦斯的擴散機理
        3.2.2 瓦斯的滲流機理
        3.2.3 瓦斯擴散與滲流中的質量交換
    3.3 復合儲層中瓦斯的層間竄流機理
        3.3.1 瓦斯的層間竄流特性
        3.3.2 瓦斯竄流流量與竄流系數(shù)
    3.4 本章小結
第四章 復合儲層瓦斯抽采運移數(shù)學模型
    4.1 基本假設
    4.2 復合儲層瓦斯抽采運移微分方程
        4.2.1 復合儲層瓦斯吸附解吸方程
        4.2.2 復合儲層瓦斯擴散微分方程
        4.2.3 復合儲層瓦斯?jié)B流微分方程
        4.2.4 復合儲層瓦斯層間竄流方程
    4.3 復合儲層瓦斯抽采運移微分方程求解
    4.4 本章小結
第五章 復合儲層瓦斯抽采運移數(shù)值模擬
    5.1 ComsolMultiphysics簡介
    5.2 模型建立及其初始條件和邊界條件
        5.2.1 復合儲層順煤層鉆孔初始條件
        5.2.2 有無瓦斯竄流的邊界條件
    5.3 復合儲層瓦斯運移模擬參數(shù)選取
        5.3.1 復合儲層模型參數(shù)設置
        5.3.2 模擬儲層物性參數(shù)選取
    5.4 復合儲層瓦斯抽采數(shù)值模擬結果分析
        5.4.1 瓦斯抽采數(shù)值模擬過程
        5.4.2 瓦斯層間竄流模擬結果分析
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 不足與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮動態(tài)克林伯格系數(shù)的煤儲層滲透率預測模型[J]. 李立功,康天合,李彥斌.  地球物理學報. 2018 (01)
[2]煤吸附解吸甲烷細觀結構變形試驗研究[J]. 周動,王辰,馮增朝,趙東,蔡婷婷.  煤炭學報. 2016(09)
[3]沁水盆地中—南部煤系及其上覆地層游離天然氣成藏的地質控制[J]. 秦勇,韋重韜,張政,王存武,楊兆彪,梁建設,柳迎紅.  地學前緣. 2016(03)
[4]疊置含氣系統(tǒng)共采兼容性——煤系“三氣”及深部煤層氣開采中的共性地質問題[J]. 秦勇,申建,沈玉林.  煤炭學報. 2016(01)
[5]中國煤系“三氣”成藏特征及共采可能性[J]. 梁冰,石迎爽,孫維吉,劉強.  煤炭學報. 2016(01)
[6]煤吸附瓦斯細觀特性研究[J]. 周動,馮增朝,趙東,王潞,王雪龍.  煤炭學報. 2015(01)
[7]淮南煤田煤系泥頁巖組成特征及吸附性能[J]. 卜紅玲,琚宜文,王國昌,房立志,顏志豐,李清光.  中國科學院大學學報. 2015(01)
[8]頁巖氣吸附規(guī)律研究[J]. 孔德濤,寧正福,楊峰,徐大喜.  科學技術與工程. 2014(06)
[9]煤層氣解吸擴散滲流模型研究進展[J]. 石軍太,李相方,徐兵祥,杜�，�,李彥尊,溫聲明,張冬玲.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2013(12)
[10]頁巖甲烷吸附等溫線擬合模型對比分析[J]. 楊峰,寧正福,孔德濤,彭攀,趙華偉.  煤炭科學技術. 2013(11)

博士論文
[1]不同煤階軟硬煤的吸附—解吸規(guī)律及應用[D]. 孫麗娟.中國礦業(yè)大學（北京） 2013
[2]煤層氣與煤層耦合運動理論及其應用的研究[D]. 吳世躍.東北大學 2006
[3]煤對CH4、N2、CO2及多組分氣體吸附的研究[D]. 崔永君.煤炭科學研究總院 2003



本文編號：3710633