煤層氣是在煤形成過(guò)程中伴隨而生的一種天然氣體,大部分以吸附形式存在于煤巖的小、微孔隙表面,為近幾十年以來(lái)公認(rèn)的新興清潔能源,我國(guó)煤層氣資源豐富、儲(chǔ)量巨大,開(kāi)發(fā)與利用煤層氣已成為我國(guó)戰(zhàn)略性計(jì)劃之一。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),向煤巖中注入CO₂、N₂以及二者混合氣體等非烴氣體可有效地增加煤層氣開(kāi)采率,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此技術(shù)仍處于研究階段,本質(zhì)上注氣開(kāi)采煤層氣為多組分氣體之間相互影響、競(jìng)爭(zhēng)吸附及相互替代過(guò)程,為充分理解其機(jī)理,需從微尺度方面描述不同注氣氣源和煤層氣及煤巖間相互作用機(jī)制,并研究不同注氣條件對(duì)注氣開(kāi)采煤層氣效果的影響。本文首先利用四參數(shù)生長(zhǎng)方法重構(gòu)煤巖基質(zhì)結(jié)構(gòu)得到三維等效模型,再結(jié)合多分子Langmuir等溫吸附方程、Fick第一定律及格子Boltzmann方法分別模擬CO₂、N₂以及二者混合氣體開(kāi)采煤層氣的解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程,比較不同注氣氣源的作用機(jī)理和效果差異,為注氣開(kāi)采煤層氣技術(shù)的氣源選擇提供一定指導(dǎo)和參考;討論煤巖中孔隙率、儲(chǔ)層壓力、注氣壓力和溫度等因素對(duì)注氣開(kāi)采煤層氣技術(shù)的影響,從而為實(shí)際注氣開(kāi)采技術(shù)... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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 煤層氣開(kāi)采方法
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 注氣開(kāi)采技術(shù)的氣源研究
        1.3.2 注氣開(kāi)采技術(shù)對(duì)煤巖的影響
        1.3.3 注氣開(kāi)采技術(shù)的影響因素
        1.3.4 注氣開(kāi)采技術(shù)的機(jī)理研究
    1.4 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 格子Boltzmann方法簡(jiǎn)介
    2.1 格子Boltzmann方法發(fā)展過(guò)程
    2.2 LBM方法原理及優(yōu)點(diǎn)
        2.2.1 LBM方法原理
        2.2.2 LBM方法優(yōu)點(diǎn)
    2.3 LBM方法的邊界條件
        2.3.1 周期邊界處理格式
        2.3.2 反彈邊界處理格式
        2.3.3 對(duì)稱邊界處理格式
        2.3.4 非平衡態(tài)外推邊界處理格式
        2.3.5 滑移邊界處理格式
    2.4 參數(shù)無(wú)量綱化
    2.5 本章小結(jié)
第三章 煤巖基質(zhì)的重構(gòu)
    3.1 煤巖及煤層氣簡(jiǎn)介
        3.1.1 煤巖及煤層氣的形成
        3.1.2 煤巖結(jié)構(gòu)
        3.1.3 煤巖特征
    3.2 傳統(tǒng)多孔介質(zhì)模型
        3.2.1 毛管束模型
        3.2.2 顆粒狀模型
        3.2.3 孔隙網(wǎng)絡(luò)模型
    3.3 四參數(shù)生長(zhǎng)方法
        3.3.1 四參數(shù)生長(zhǎng)方法原理及優(yōu)點(diǎn)
        3.3.2 四參數(shù)生長(zhǎng)方法步驟
    3.4 不同參數(shù)對(duì)QSGS方法的影響
        3.4.1 孔隙率對(duì)QSGS方法的影響
        3.4.2 初始生長(zhǎng)核概率對(duì)QSGS方法的影響
        3.4.3 各方向生長(zhǎng)概率對(duì)QSGS方法的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 注氣開(kāi)采技術(shù)解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)值模擬
    4.1 模型選擇及參數(shù)設(shè)置
        4.1.1 煤巖中游離態(tài)氣體儲(chǔ)集模型
        4.1.2 煤巖中氣體擴(kuò)散模型
        4.1.3 煤巖中氣體解/吸附模型
        4.1.4 模擬參數(shù)設(shè)置
2開(kāi)采技術(shù)解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)值模擬">    4.2 注CO₂開(kāi)采技術(shù)解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)值模擬
    4.3 注N2開(kāi)采技術(shù)解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)值模擬
    4.4 注混合氣體開(kāi)采技術(shù)解/吸附及擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)值模擬
    4.5 本章小結(jié)
第五章 不同因素對(duì)注氣開(kāi)采效果的影響分析
    5.1 煤巖孔隙率對(duì)注氣開(kāi)采效果的影響分析
    5.2 初始儲(chǔ)層壓力對(duì)注氣開(kāi)采效果的影響分析
    5.3 注氣壓力對(duì)注氣開(kāi)采效果的影響分析
    5.4 溫度對(duì)注氣開(kāi)采效果的影響分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤中二元?dú)怏w競(jìng)爭(zhēng)吸附與置換解吸的差異性及其置換規(guī)律[J]. 楊宏民,王兆豐,任子陽(yáng).  煤炭學(xué)報(bào). 2015(07)
[2]基于四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)法重構(gòu)土體的滲流細(xì)觀數(shù)值模擬[J]. 周瀟,申林方,阮永芬,王志良.  排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(04)
[3]注氣驅(qū)替煤層氣數(shù)值模擬[J]. 吳金濤,侯健,陸雪皎,于波.  計(jì)算物理. 2014(06)
[4]致密多孔介質(zhì)氣體運(yùn)移機(jī)理[J]. 劉圣鑫,鐘建華,劉曉光,李勇,邵珠福,劉選.  天然氣地球科學(xué). 2014(10)
[5]基于CCUS的深部煤層煤層氣采收及CO2封存效果[J]. 張文東,唐書恒,張松航,喬留虎,衣駿杰.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2014(08)
[6]含裂隙煤體瓦斯?jié)B流規(guī)律的LBM數(shù)值模擬[J]. 田智威,譚云亮,劉兆霞.  煤炭學(xué)報(bào). 2013(08)
[7]Lattice Boltzmann simulation of fluid flow through coal reservoir’s fractal pore structure[J]. JIN Yi,SONG HuiBo,HU Bin,ZHU YiBo,ZHENG JunLing.  Science China（Earth Sciences）. 2013(09)
[8]注氣驅(qū)替煤層瓦斯時(shí)效特性影響因素分析[J]. 楊宏民,夏會(huì)輝,王兆豐.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2013(02)
[9]煤微觀結(jié)構(gòu)三維表征及其孔-滲時(shí)空演化模式數(shù)值分析[J]. 金毅,宋慧波,潘結(jié)南,鄭軍領(lǐng),祝一搏.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[10]黔西比德-三塘盆地主采煤層孔隙特征[J]. 周龍剛,吳財(cái)芳.  煤炭學(xué)報(bào). 2012(11)

博士論文
[1]煤巖粗糙裂隙結(jié)構(gòu)滲流性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)與LBM模擬研究[D]. 張欽剛.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[2]煤層氣運(yùn)移LBM模型與井間干擾模擬研究[D]. 羅金輝.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2012
[3]煤儲(chǔ)層氣體運(yùn)移特征和CO2-ECBM數(shù)值模擬研究[D]. 張松航.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2011
[4]基于孔隙尺度的多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱機(jī)理研究[D]. 趙凱.南京理工大學(xué) 2010
[5]井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究[D]. 楊宏民.河南理工大學(xué) 2010
[6]格子Boltzmann方法在熱聲領(lǐng)域的應(yīng)用及熱聲諧振管可視化實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王勇.西安交通大學(xué) 2009
[7]混合氣體驅(qū)替煤層氣技術(shù)的機(jī)理及試驗(yàn)研究[D]. 方志明.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所） 2009
[8]基于格子Boltzmann方法的非線性滲流研究[D]. 柴振華.華中科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]超臨界CO2驅(qū)替開(kāi)采煤層氣的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張倍寧.太原理工大學(xué) 2015
[2]單顆粒煤孔隙結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬研究[D]. 于華偉.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
[3]近鄰界CO2在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)：格子波爾茲曼模擬[D]. 殷志武.華中科技大學(xué) 2013
[4]順層鉆孔注氣置換煤層瓦斯時(shí)效特性研究[D]. 夏會(huì)輝.河南理工大學(xué) 2012
[5]含瓦斯煤體振動(dòng)增透技術(shù)試驗(yàn)研究[D]. 王松.安徽理工大學(xué) 2010
[6]關(guān)于淮南11槽煤注入二氧化碳驅(qū)替煤層甲烷的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 朱和保.安徽理工大學(xué) 2010
[7]甲烷在構(gòu)造煤中吸附和擴(kuò)散的分子模擬[D]. 荊雯.太原理工大學(xué) 2010
[8]三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型滲流機(jī)理算法及軟件研制[D]. 喬能林.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2008
[9]煤孔隙結(jié)構(gòu)和煤對(duì)氣體吸附特性研究[D]. 孟憲明.山東科技大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2959294