基于多物理场耦合的井下注气驱替煤层甲烷的数值模拟

Numerical simulation of coal-bed methane displacement by underground gas injection based on multi-physics coupling

建立了煤层气体流动的渗流、扩散、多元气体吸附解吸等多物理场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,模拟了煤层注入N2和CO2时,钻孔气体排放流量和抽放流量的变化规律。结果表明,注气压力为0.5MPa、注气孔和抽排孔间距为1.5m的模拟条件下,钻孔自然排放纯CH4量在40h内由0.0989衰减到0.0026m3/min,注N2后钻孔纯CH4流量增加到0.0767m3/min,注CO2后此流量增加到0.0976m3/min;单一抽放条件下,钻孔纯CH4流量在40h内由0.1250衰减到0.0122m3/min,配合注N2措施后,钻孔纯CH4流量增加到0.1103m3/min,注CO2后,此流量增加到0.1232m3/min。显然注CO2促抽排瓦斯效果优于注N2。