基于Klinkenberg效应下双渗透模型瓦斯运移规律研究

为消除基质瓦斯渗流作用对流固耦合模型的影响,准确描述瓦斯在抽采过程中的运移规律,建立了更加符合煤层多孔介质特性的双孔双渗透率模型,提出了考虑Klinkenberg效应和动态瓦斯扩散系数的双孔双渗透流-固耦合模型。利用COMSOL模拟钻孔瓦斯抽采过程,分析煤层钻孔预抽过程中瓦斯的运移规律、渗透率和有效抽采半径的变化。模拟结果表明:Klinkenberg效应能有效促进瓦斯运移,渗透率变化是骨架压缩效应和基质收缩效应共同作用的结果,随着抽采时间的增加,基质收缩效应占主导地位,渗透率逐渐增加;观测点的渗流速度可分为快速上升、缓慢下降和稳定不变三个阶段;瓦斯有效抽采半径与抽采时间和孔径符合幂指函数关系。现场试验与模拟结果基本吻合,验证了理论耦合模型的正确性,为瓦斯抽采设计提供理论基础。