低渗煤层注气抽采瓦斯数值模拟研究-安全技术及工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 河 南 理 工 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他 个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 年 月 日 河 南 理 工 大 学 学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书 本学位论文作者完全了解 河南理工大学 有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 河南理工大 学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采 用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。 保 密 的 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。 学 位 论 文 作 者 签 名 ： 指 导 教 师 签 名 ： 年 月 日 年 月 日 致 谢 光阴似箭，时光如飞。转眼间，三年的研究生生活即将结束，依依不舍之情 难以言表。回想三年的学习历程，心中不免感慨万千，即将走出校园，留恋之情 一语难表。三年历程，需要感谢的人很多，严师益友的严格要求和无私帮助，时 常牢记。正是这些要求和帮助使我逐步走向了成熟，这份成熟凝聚了很多人的心 血。这是一份份沉甸甸的爱永远陪伴在我的左右，衷心感谢所有关心，支持和帮 助我的人们。 在此感谢我的导师张子敏教授，他在我三年的学习生活中，给我指明了研究 的方向，使得我的学习目标明确，顺利完成了毕业论文。他对我的进步付出了心 血，在此表示衷心的感谢。张子敏老师在做人做事上给了我很大的影响：他用实 际行动教会我热爱瓦斯地质，教会我要做好事先做好人的道理，这些会让我受益 终生的。在以张子敏教授为瓦斯地质研究所所长的团队中生活，以张子敏教授为 所长的全体瓦斯地质研究所的老师们给了我们身体力行的教诲，我将终生感激。 感谢曾经帮助我的师兄弟们，他们给予了我很多的帮助。衷心感谢这些爱护 和帮助。这些将是我人生道路上永远的财富。 感谢我论文中所有我参考和引用的参考资料的的作者！ 诚挚感谢所有专家在百忙之中对我的论文进行评审，论文不免有错误和不足 之处，请给予批评和指正，以便在今后学习和工作中进一步改正。 摘要 中国是煤炭工业大国，瓦斯资源非常丰富，但煤层瓦斯储层普遍属于低渗透 储层，且传统的煤层瓦斯抽采方法的采收率低，采气时间较长，经济效益较差。 煤层瓦斯抽采率低的直接后果是煤矿瓦斯灾害频发、采煤效率低、环境污染等。 面对我国绝大多数煤层渗透率较低的特点和煤矿瓦斯抽采率低的现状，建议采用 注气驱替煤层瓦斯，来提高煤层瓦斯的产气速度与采收率。注气抽采瓦斯被认为 是有较好前景的煤层瓦斯抽采技术。 本文应用瓦斯地质学、多相气体渗流和扩散、固体力学、数值分析等理论在 总结前人已有的研究结果的基础上，根据瓦斯储层特性，将煤层抽象为双孔隙度 单渗透率的双重介质模型，研究了瓦斯解吸、扩散、渗流机理，并在研究注气抽 采瓦斯机理的基础上，建立了双重介质煤层注气抽采模拟的二维模型，并对瓦斯 流动特征变化进行了分析。主要取得的研究成果和认识如下：（1）结合我国低渗 煤层的实际，注气瓦斯抽采是一种非常有效的手段，能够在不伤害瓦斯储层的前 提下提高瓦斯抽采效果，较水力压裂效果好；（2）在瓦斯抽采的影响因素中，瓦 斯压力梯度和浓度梯度是瓦斯解吸的重要因素，使瓦斯压力梯度保持在一定范围， 才能使更多的瓦斯解吸出来；（3）建立了低渗煤层注气抽采瓦斯的模型，考虑了 无注气抽采条件和注气抽采瓦斯条件两种条件，证明了注气可以提高瓦斯抽采效 果，并分析了注气对瓦斯压力和浓度的影响。本文经过数值模拟表明注气抽采瓦 斯措施对低渗煤层具有较好的效果。 关键词：低渗煤层；注气抽采瓦斯；驱替置换；数值模拟 I II Abstract China is a big coal industry country ，the coal-bed methane resources very rich， however，coal-bed methane reservoirs are low-permeability reservoir，which is different from the U．S coal-bed geological conditions，and the traditional coalbed methane exploitation methods are lower productivity ， longer recovering period and poor