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煤层气解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型
被引量:
4
1
作者
刘泽源
魏晨慧
+2 位作者
刘书源
张哲
张淼
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2021年第6期97-104,共8页
考虑煤层气解吸引起的温度变化及其对后续吸附气体的解吸、游离气体状态的影响,及气体扩散系数的动态变化及修正系数对窜流项的影响,基于孔隙-裂隙双重介质模型建立了煤层中气体解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型,开展了煤层气抽采...
考虑煤层气解吸引起的温度变化及其对后续吸附气体的解吸、游离气体状态的影响,及气体扩散系数的动态变化及修正系数对窜流项的影响,基于孔隙-裂隙双重介质模型建立了煤层中气体解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型,开展了煤层气抽采过程的数值模拟与机理分析。研究结果表明:(1)修正窜流项后的气-固-热耦合双重介质模型相对于窜流项修改前的模型与试验结果更为接近;(2)未修正Langmuir模型考虑了温度降低及其对气体扩散、渗流过程的影响,但没有考虑温度降低对气体解吸量的影响,会导致煤层气抽采量估计值偏大;(3)各向同性模型有可能得到与各向异性模型一致的气体含量曲线,但气体含量分布存在显著差异,渗透率各向异性导致的煤层整体在某方向的渗流优势要大于抽采孔布置形式导致的渗流优势;(4)扩散系数较高时,渗流过程是影响煤层气抽采效率的制约环节,必须考虑渗透率的各向异性特征对气体运移全过程的影响。
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关键词
双重介质模型
解吸-扩散-渗流
气
-
固
-
热耦合
扩散
系数
各向异性
原文传递
三轴应力下煤体对CH4/N2的吸附–解吸–扩散–渗流规律及变形特征研究
被引量:
1
2
作者
季鹏飞
林海飞
+5 位作者
孔祥国
李树刚
龙航
白杨
詹孟朝
赵天烁
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2496-2514,共19页
CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流特性是衡量瓦斯抽采能力、注氮驱替瓦斯效果的重要指标。为研究CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流规律及试验全流程煤体变形特征,开展CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-渗流试验,分析气体吸附-解吸-渗流与煤体变形...
CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流特性是衡量瓦斯抽采能力、注氮驱替瓦斯效果的重要指标。为研究CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流规律及试验全流程煤体变形特征,开展CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-渗流试验,分析气体吸附-解吸-渗流与煤体变形的时效性特征,明确气体体积分数对气体吸附-解吸-渗流及煤体变形的影响规律,厘清气体吸附量-解吸量-渗流量与煤体变形的定量关系,探讨煤体变形时空特性和各向异性特征,建立CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-渗流试验全流程煤体应变模型。结果表明:相同吸附压力下,纯N_(2)吸附/解吸量最少,吸附/解吸平衡时间最短;随着混合气体中CH_(4)体积分数增大,气体吸附/解吸量增加,吸附/解吸平衡时间延长;纯CH_(4)吸附/解吸量最多,吸附/解吸平衡时间最长。纯N_(2)渗流量最大,随着混合气体中CH_(4)体积分数增大,气体渗流量减小,纯CH_(4)渗流量最少。原煤吸附-解吸-渗流CH_(4)/N_(2)产生的变形具有时效性、空间性及各向异性。CH_(4),N_(2)扩散系数与其分压呈线性、一元二次函数关系。煤体轴向/环向吸附应变、解吸应变分别与气体体积分数呈一元一次、一元二次函数关系;轴向/环向渗流应变分别与气体体积分数呈一元一次、一元三次函数关系。煤体轴向/环向应变与气体吸附量、解吸量、渗流量依次呈一元二次、一元一次、一元二次函数关系。煤体吸附-解吸-渗流气体过程所受应力涵盖吸附态气体对煤基质的膨胀应力、游离态气体对煤基质的压缩应力、游离态气体对微孔裂隙的膨胀应力。综合考虑2种状态气体的3种变形作用,建立了吸附-解吸-渗流CH_(4)/N_(2)试验全流程的煤体应变模型。
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关键词
采矿工程
吸附
-
解吸-扩散-渗流
动力学特征
变形特征
时空特性
变形机制
应变模型
原文传递
题名
煤层气解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型
被引量:
4
1
作者
刘泽源
魏晨慧
刘书源
张哲
张淼
机构
东北大学资源与土木工程学院
出处
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2021年第6期97-104,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51304037,51761135102)
中央高校基本科研业务专项资金资助项目(N2101038)。
文摘
考虑煤层气解吸引起的温度变化及其对后续吸附气体的解吸、游离气体状态的影响,及气体扩散系数的动态变化及修正系数对窜流项的影响,基于孔隙-裂隙双重介质模型建立了煤层中气体解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型,开展了煤层气抽采过程的数值模拟与机理分析。研究结果表明:(1)修正窜流项后的气-固-热耦合双重介质模型相对于窜流项修改前的模型与试验结果更为接近;(2)未修正Langmuir模型考虑了温度降低及其对气体扩散、渗流过程的影响,但没有考虑温度降低对气体解吸量的影响,会导致煤层气抽采量估计值偏大;(3)各向同性模型有可能得到与各向异性模型一致的气体含量曲线,但气体含量分布存在显著差异,渗透率各向异性导致的煤层整体在某方向的渗流优势要大于抽采孔布置形式导致的渗流优势;(4)扩散系数较高时,渗流过程是影响煤层气抽采效率的制约环节,必须考虑渗透率的各向异性特征对气体运移全过程的影响。
关键词
双重介质模型
解吸-扩散-渗流
气
-
固
-
热耦合
扩散
系数
各向异性
Keywords
Dual media model
Desorption
-
diffusion
-
seepage
Gas
-
solid
-
thermal coupling
Diffusion coefficient
Anisotropy
分类号
TD845 [矿业工程—煤矿开采]
原文传递
题名
三轴应力下煤体对CH4/N2的吸附–解吸–扩散–渗流规律及变形特征研究
被引量:
1
2
作者
季鹏飞
林海飞
孔祥国
李树刚
龙航
白杨
詹孟朝
赵天烁
机构
西安科技大学安全科学与工程学院
煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心
西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室
出处
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2496-2514,共19页
基金
陕西省杰出青年科学基金资助项目(2020JC–48)
国家自然科学基金青年资助项目(51904236)
中国博士后科学基金资助项目(2021M693879)。
文摘
CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流特性是衡量瓦斯抽采能力、注氮驱替瓦斯效果的重要指标。为研究CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-扩散-渗流规律及试验全流程煤体变形特征,开展CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-渗流试验,分析气体吸附-解吸-渗流与煤体变形的时效性特征,明确气体体积分数对气体吸附-解吸-渗流及煤体变形的影响规律,厘清气体吸附量-解吸量-渗流量与煤体变形的定量关系,探讨煤体变形时空特性和各向异性特征,建立CH_(4)/N_(2)吸附-解吸-渗流试验全流程煤体应变模型。结果表明:相同吸附压力下,纯N_(2)吸附/解吸量最少,吸附/解吸平衡时间最短;随着混合气体中CH_(4)体积分数增大,气体吸附/解吸量增加,吸附/解吸平衡时间延长;纯CH_(4)吸附/解吸量最多,吸附/解吸平衡时间最长。纯N_(2)渗流量最大,随着混合气体中CH_(4)体积分数增大,气体渗流量减小,纯CH_(4)渗流量最少。原煤吸附-解吸-渗流CH_(4)/N_(2)产生的变形具有时效性、空间性及各向异性。CH_(4),N_(2)扩散系数与其分压呈线性、一元二次函数关系。煤体轴向/环向吸附应变、解吸应变分别与气体体积分数呈一元一次、一元二次函数关系;轴向/环向渗流应变分别与气体体积分数呈一元一次、一元三次函数关系。煤体轴向/环向应变与气体吸附量、解吸量、渗流量依次呈一元二次、一元一次、一元二次函数关系。煤体吸附-解吸-渗流气体过程所受应力涵盖吸附态气体对煤基质的膨胀应力、游离态气体对煤基质的压缩应力、游离态气体对微孔裂隙的膨胀应力。综合考虑2种状态气体的3种变形作用,建立了吸附-解吸-渗流CH_(4)/N_(2)试验全流程的煤体应变模型。
关键词
采矿工程
吸附
-
解吸-扩散-渗流
动力学特征
变形特征
时空特性
变形机制
应变模型
Keywords
mining engineering
adsorption
-
desorption
-
diffusion
-
seepage
dynamic characteristics
deformation characteristics
spatiotemporal characteristics
deformation mechanism
strain model
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
煤层气解吸-扩散-渗流过程的气-固-热耦合模型
刘泽源
魏晨慧
刘书源
张哲
张淼
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2021
4
原文传递
2
三轴应力下煤体对CH4/N2的吸附–解吸–扩散–渗流规律及变形特征研究
季鹏飞
林海飞
孔祥国
李树刚
龙航
白杨
詹孟朝
赵天烁
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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