气-固耦合作用下煤层气注热开采热量迁移规律数值模拟

为获取气固耦合作用下煤层气注热开采过程热量分布规律,探究煤层内气-固体系吸热量的影响因素,采用自行研制的三轴煤层气解吸热量测试验装置,在实验室中对柱状原煤进行了不同轴、围压条件下煤体甲烷解吸过程温度及热量变化测定,利用温度补偿原理获取了解吸热与解吸量关系理论模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行了煤层气注热开采过程热量迁移规律数值模拟。结果表明:解吸热随解吸量呈指数增长趋势;模拟结果显示井间距为60 m时相较于40 m时煤层吸热量更快达到稳定,吸附气体吸热量升高持续时间为井间距40 m时的1.9倍;解吸热量在注热温度为593 K时较注热温度为493 K时增加15.97%,且达到最终解吸热量稳定时间减少21.4%。对比分析得到,在单井注热开采条件下,增大井间距和提高注热温度均可以不同程度影响热量在煤层中迁移、增大解吸热量并促进解吸作用,进而大幅度提升煤层气井筒累计产量。研究结果可为低渗透储层煤层气高效安全开采及煤层气注热开采工艺方案优化提供理论支撑。