煤層氣作為一種清潔且經(jīng)濟(jì)的能源,其開(kāi)采與利用不僅可以緩解世界能源問(wèn)題,也可有效預(yù)防煤礦事故的發(fā)生。煤巖滲透率參數(shù)對(duì)煤層氣開(kāi)采具有較大影響,煤巖的開(kāi)采過(guò)程滲透率大小將會(huì)受到有效應(yīng)力大小、滑脫效應(yīng)、吸附膨脹三方面影響。隨深度增加煤巖所受孔隙壓力與溫度增加,從而改變煤巖的變形與滲透特性,因此,研究力熱耦合條件下煤巖變形特征同滲透機(jī)理對(duì)二氧化碳封存和注氣開(kāi)采具有十分重要的作用。本文以重慶松藻K₂煤層的煤為研究對(duì)象,利用等溫吸附儀和三軸伺服滲流裝置分別進(jìn)行等溫吸附試驗(yàn)和力熱耦合條件下的滲流試驗(yàn)。建立考慮溫度作用下的吸附模型與考慮溫度與滑脫效應(yīng)影響的煤巖變形-滲透率模型,同時(shí)進(jìn)行相同條件He平行滲流試驗(yàn)以研究滑脫效應(yīng)與吸附膨脹的影響。主要研究成果為:1)開(kāi)展了不同溫度下等溫吸附試驗(yàn)與恒有效應(yīng)力孔隙壓力升高的滲流試驗(yàn),分別探討了不同溫度條件下煤巖吸附特性、變形與滲透特性三者的表征關(guān)系,揭示了溫度對(duì)煤巖吸附-變形-滲流特性的影響規(guī)律。2)利用熱力學(xué)理論探究了煤巖吸附的不均勻性,基于此建立了溫度作用下考慮過(guò)剩吸附量的煤巖吸附模型。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)所建立的各等溫吸附模型計(jì)算最終數(shù)據(jù)和研...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 孔隙壓力與溫度對(duì)煤巖吸附特性的影響
        1.2.2 孔隙壓力與溫度對(duì)煤巖變形與滲透特性的影響
        1.2.3 孔隙壓力-溫度下滑脫效應(yīng)與吸附膨脹對(duì)煤巖滲透率的影響
        1.2.4 煤巖滲透率演化及模型研究
    1.3 研究?jī)?nèi)容及方法
2 孔隙壓力-溫度下煤巖吸附特性與變形、滲透率演化規(guī)律
    2.1 概述
    2.2 試驗(yàn)方法
        2.2.1 試驗(yàn)樣品
        2.2.2 試驗(yàn)方案
    2.3 煤巖吸附特性
    2.4 煤巖變形與滲透率演化規(guī)律
        2.4.1 煤巖變形演化規(guī)律
        2.4.2 煤巖滲透率演化規(guī)律
        2.4.3 煤巖變形-滲透率演化規(guī)律
    2.5 本章小結(jié)
3 考慮溫度作用下的煤巖吸附模型及吸附-變形機(jī)制
    3.1 概述
    3.2 考慮溫度作用下的煤巖吸附-變形理論
        3.2.1 考慮溫度作用下的煤巖吸附模型
        3.2.2 考慮溫度作用下的煤巖吸附-變形模型
    3.3 考慮溫度作用下的煤巖吸附-變形作用機(jī)制
        3.3.1 過(guò)剩吸附量與絕對(duì)吸附量的關(guān)系
        3.3.2 煤巖吸附模型驗(yàn)證及分析
        3.3.3 煤巖吸附-變形模型驗(yàn)證及分析
    3.4 本章小結(jié)
4 孔隙壓力-溫度下滑脫效應(yīng)及吸附膨脹對(duì)煤巖滲透率影響
    4.1 概述
    4.2 孔隙壓力-溫度下的滑脫效應(yīng)與吸附膨脹模型
        4.2.1 溫度引起的變形
        4.2.2 煤巖滑脫效應(yīng)及吸附膨脹導(dǎo)致的滲透率變化量
    4.3 滑脫效應(yīng)對(duì)煤巖滲透率影響
        4.3.1 滑脫效應(yīng)導(dǎo)致的煤巖滲透率變化量
        4.3.2 溫度對(duì)滑脫效應(yīng)的影響
        4.3.3 考慮溫度和不考慮溫度下滑脫效應(yīng)對(duì)煤巖滲透率影響
    4.4 吸附膨脹對(duì)煤巖滲透率影響
        4.4.1 吸附膨脹導(dǎo)致的滲透率變化量
        4.4.2 溫度對(duì)吸附膨脹的影響
        4.4.3 考慮溫度和不考慮溫度下吸附膨脹對(duì)煤巖滲透率影響
    4.5 滑脫效應(yīng)、吸附膨脹與煤巖滲透率的關(guān)系
        4.5.1 滑脫效應(yīng)與吸附膨脹引起煤巖滲透率變化
        4.5.2 滑脫效應(yīng)與吸附膨脹對(duì)煤巖滲透率貢獻(xiàn)率
    4.6 本章小結(jié)
5 考慮溫度與滑脫效應(yīng)影響下煤巖變形-滲透率演化機(jī)制
    5.1 概述
    5.2 考慮溫度與滑脫效應(yīng)影響的煤巖變形-滲透率理論
        5.2.1 S&D模型
        5.2.2 考慮溫度與滑脫效應(yīng)影響的煤巖變形-滲透率模型
    5.3 煤巖變形-滲透率作用機(jī)制
        5.3.1 改進(jìn)的滲透率模型驗(yàn)證
        5.3.2 滑脫效應(yīng)對(duì)煤巖滲透率的影響
        5.3.3 滲透率變化過(guò)程中應(yīng)變與孔隙壓力演化規(guī)律
    5.4 模型應(yīng)用討論
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與建議
    6.1 本文主要工作及結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
    B.作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
    C.作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利
    D.作者在攻讀碩士學(xué)位期間所獲獎(jiǎng)勵(lì)



本文編號(hào)：3856408