煤基质收缩效应和有效应力对煤层渗透率影响的新数学模型.pdf

2010 隼 4 月 矿 止妥 奋 与 抓 保 第 37 卷 第 2 期 —— 慑 墓 质 收 缩 效 应 和 有 效 应 力 对 煤 层 渗 透 享 影 响 的新 数 荤 撞 型 程 渡 ，叶 佩 吝 ‘，隆 清 明 ，周 灿 佬 ，乔 燕珍’ （1 煤 炭 科 学 研 究 总 院 重 庆 研 究 院 ，重 庆 4000刀 ；工 新 疆 昌 吉 市 煤 炭 二 业 管 理 局 ，新 疆 昌 吉 8川 lin； 土 内 蒙 古 呼伦 囫 尔 学 院 内蒙 古 呼伦 圆 尔 02008 摘 要 ：在 煤 层 气 开 发 过 程 中，由 于 受 到 煤 基 质 收 缩 效 应 和 有 效 应 力 作 用 的 影 响 ，煤 层 渗 透 率 将 随 煤 储 层 压 力 的 下 降 而 变 化 。 基 于 Bangh。al固 体 变 形 理 论 和 有 敏 应 力 应 变 理 论 ，建 立 了 煤 基 质 收 缩 效 应 和 有 效 应 力 耦 合 作 用 影 响 下 煤 层 渗 透 率 的 数 学 模 型 。 分 析 结 果 表 明，向煤 层 气 开 始 生 产 起 ，随 着 煤 储 层 压 力 的 降 低 ，煤 层 渗 透 率 变 儿将 可 能 出 现 3 种 情 况 。 经 过 对 已有 的 现 场 试 验 结 果 与 模 型 结 论 的 对 比，证 明 了该 模 型 与 现 场 实 际 相 符 。 关 键 词 ：煤 基 质 收 缩 ；有 效 应 力 ；渗 透 率 ；救 学模 型 中 图 分 类 号 八 ＊712 文 献 标 志 码 ：A 文 章 编 号 ：1008－4 纠 5 《201O ）02 －0001 －03 煤 层 的 渗 透 亨 是 煤 层 气 开 发 过 程 中 的 重 要 参 数 Bansha理n论l ’得 到煤 体 变 形 量 与 压 力 的 关 系 式 ； 之 一 。 实 践 表 明，煤 基 质 收 缩 效 应 和 有 效 应 力 作 用 厂 【如 〔且） 对 煤 层 渗 透 率 具 有 重 要 影 响 ，因 此 研 究 其 与 煤 层 渗 斗 〔尸 透 亨 之 间 的 关 系 ，对 于 建 止 煤 层 气 生 产 过 程 中 的 流 式 中：。为煤 岩 变 十 量 ；尸煤 力 煤 的 密 度 ；R 为 气 体 常 动模 型 和 产 能 顶 测 有 着 重 要 的 意 义 。 数 ＊ 为 热 力 学 温 度 … 力气 体 压 力 ；卜力 气 体 体 积 ； 煤 层 气 开 发过 程 中，懊 层 气储 层 压 力 降 低 ，煤层 E 为煤 岩 弹性模 量 。 气解 呗，煤 基 质 收 缩，进 而 导致 煤 层 渗 透 率 增 加 ，这 悍 层 气 中 除 含 有 甲 烷 外 ，迁 含 有 少 量 的 CO 。和 种 现 象 被称 力煤基 质 收缩 的 正 效厂卜同 时，煤 储 层 压 N；守 气 休 ，囚 此 用 一 元 气 体 来 计 算 煤 休 收 缩 变 L 与 力 下 降，有 效 应 力 将 增 大，煤 层 渗 透 卒 将 随之 减 小 ， 实 k 佑 况 ｛符 ，计 算 时 应 考 虑 乡 元 气 体 吸 附 情 况 。对 这种 现 象被 称 为有 效应 力 的负 效 应 。 煤层 渗 透 亨