煤層氣的高效和安全開(kāi)采,既可以防治礦井瓦斯災(zāi)害的發(fā)生,又可以提高能源的利用效率。針對(duì)采用過(guò)熱水或過(guò)熱水蒸氣,加熱煤層開(kāi)采煤層氣的施工方案和工藝,本文進(jìn)行了較小煤試樣的細(xì)觀滲流試驗(yàn)研究、不同溫度和水壓作用下大尺寸煤試樣對(duì)瓦斯的吸附解吸試驗(yàn)研究、毛細(xì)管中水和甲烷的運(yùn)移機(jī)理研究以及相應(yīng)的數(shù)值模擬研究。對(duì)既定方案所涉及到的水-熱耦合作用下煤體瓦斯的吸附解吸機(jī)理,進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究,主要得到以下結(jié)論：1)成功研制用于固體—?dú)�、液二相流體滲流的細(xì)觀試驗(yàn)裝置,可以進(jìn)行煤在顯微CT觀測(cè)下的吸附甲烷和高壓注水試驗(yàn),及其相應(yīng)的觀測(cè)和分析。通過(guò)對(duì)2mmx2.5mmx10mm的煤試樣進(jìn)行CT觀測(cè)后得出,煤試樣吸附甲烷后,相同區(qū)域、相同閡值的孔隙率下降約3%,但是隨著吸附壓力的進(jìn)一步增加,孔隙率下降的趨勢(shì)不明顯。煤試樣在高壓注水后,相同區(qū)域、相同閾值的孔隙率下降約4%,但是隨著注水壓力的進(jìn)一步增加,孔隙率下降的趨勢(shì)不明顯,并且卸載水壓后,孔隙率仍會(huì)呈現(xiàn)微量的降低。2)采用自主研制的吸附—注水—解吸成套試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了原位取芯得到的含瓦斯煤樣在高壓注水后的恒溫（20℃）解吸特性試驗(yàn),結(jié)果表明：含瓦斯煤樣未注水時(shí)的... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：171 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1. 引言
    1.2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1. 煤層氣的資源分布及開(kāi)采現(xiàn)狀
        1.2.2. 煤中水與甲烷相互作用的研究現(xiàn)狀
        1.2.3. 水對(duì)煤層氣開(kāi)采影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.4. 高溫吸附解吸規(guī)律的研究現(xiàn)狀
    1.3. 目前研究主要存在的不足
    1.4. 本文的研究?jī)?nèi)容
第二章 煤中氣、液滲流現(xiàn)象的初步細(xì)觀試驗(yàn)研究
    2.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)和過(guò)程
    2.2. 顯微CT觀測(cè)的煤吸附甲烷的特性
        2.2.1. 不同吸附壓力下的平面CT圖像分析
        2.2.2. 不同吸附壓力下的三維CT圖像分析
    2.3. 顯微CT觀測(cè)的含甲烷煤在高壓注水后的特性
        2.3.1. 不同注水壓力下的平面CT圖像分析
        2.3.2. 不同注水壓力下的三維CT圖像分析
    2.4. 本章小結(jié)
第三章 含瓦斯煤樣在高壓注水后的恒溫解吸特性試驗(yàn)研究
    3.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)
        3.1.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)的研制
        3.1.2. 試樣介紹
    3.2. 試驗(yàn)過(guò)程
        3.2.1. 吸附—注水—解吸試驗(yàn)過(guò)程
        3.2.2. 測(cè)定孔隙結(jié)構(gòu)的壓汞實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    3.3. 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.3.1. 壓汞法測(cè)定的孔隙分布結(jié)果
        3.3.2. 吸附—注水—解吸試驗(yàn)結(jié)果
        3.3.3. 試驗(yàn)結(jié)果分析
    3.4. 結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)解吸的分析和討論
        3.4.1. 水對(duì)煤體瓦斯解吸影響的討論
        3.4.2. 臨界孔隙尺度的確定
        3.4.3. 解吸能力與水進(jìn)入煤樣的最小孔徑的關(guān)系
    3.5. 本章小結(jié)
第四章 含瓦斯煤樣在高壓注水后的升溫解吸和恒溫吸附特性試驗(yàn)研究
    4.1. 升溫解吸試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)過(guò)程
        4.1.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)
        4.1.2. 吸附試驗(yàn)過(guò)程
        4.1.3. 注水和解吸試驗(yàn)過(guò)程
    4.2. 升溫解吸試驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.2.1. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
        4.2.2. 全試驗(yàn)過(guò)程各溫度段的解吸隨時(shí)間的變化
        4.2.3. 試樣累計(jì)解吸率隨溫度的變化
        4.2.4. 溫度對(duì)煤自然解吸規(guī)律的影響
        4.2.5. 含瓦斯煤樣注水解吸受溫度的影響規(guī)律
    4.3. 恒溫吸附試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)過(guò)程
        4.3.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)
        4.3.2. 試驗(yàn)過(guò)程
    4.4. 恒溫吸附試驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.4.1. 試驗(yàn)結(jié)果
        4.4.2. 煤樣吸附速率分析
        4.4.3. 等初始吸附壓力下的吸附量分析
        4.4.4. 預(yù)先水作用的煤體吸附性討論
        4.4.5. 煤體預(yù)先含水吸附的微觀機(jī)理研究
    4.5. 本章小結(jié)
第五章 原煤對(duì)瓦斯的高溫吸附—解吸特性試驗(yàn)研究
    5.1. 試驗(yàn)系統(tǒng)的研制
    5.2. 試驗(yàn)過(guò)程與試樣
        5.2.1. 試樣的選取和加工
        5.2.2. 試驗(yàn)過(guò)程
    5.3. 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.3.1. 解吸試驗(yàn)結(jié)果
        5.3.2. 定壓、定容解吸結(jié)果分析
        5.3.3. 定容、定壓吸附結(jié)果分析
        5.3.4. 等溫吸附特性分析
    5.4. 結(jié)合吸附理論對(duì)結(jié)果的分析討論
        5.4.1. 吸附模型的確定
        5.4.2. 吸附參數(shù)a、b的分析和討論
        5.4.3. 溫度單一因素對(duì)吸附參數(shù)a、b的影響
    5.5. 本章小結(jié)
第六章 煤中氣、液耦合流動(dòng)的機(jī)理和細(xì)觀數(shù)值模擬研究
    6.1. 煤中氣、液耦合流動(dòng)機(jī)理研究
        6.1.1. 水進(jìn)入到煤中孔隙的孔徑臨界值
        6.1.2. 溫度作用下的水—?dú)饬鲃?dòng)的相變規(guī)律
    6.2. 溫度作用下煤中甲烷—水的耦合流動(dòng)數(shù)學(xué)模型
        6.2.1. 煤孔隙裂隙中甲烷賦存和流動(dòng)的基本方程
        6.2.2. 煤中水滲流的微分方程
        6.2.3. 耦合數(shù)學(xué)模型的建立
    6.3. 模型的簡(jiǎn)化和數(shù)值模擬方案
        6.3.1. 模型的簡(jiǎn)化
        6.3.2. 數(shù)值模擬方案
    6.4. 恒溫(30℃)下氣、液流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果
        6.4.1. 薄板模型試驗(yàn)結(jié)果
        6.4.2. 立方模型試驗(yàn)結(jié)果
    6.5. 升溫(30～270℃)作用下氣、液流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果
        6.5.1. 薄板模型試驗(yàn)結(jié)果
        6.5.2. 立方模型試驗(yàn)結(jié)果
    6.6. 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1. 主要結(jié)論
    7.2. 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間主持和參加的科研項(xiàng)目
博士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The solution and exsolution characteristics of natural gas components in water at high temperature and pressure and their geological meaning[J]. Gao Gang 1 , Huang Zhilong 1 , Huang Baojia 2 , Yuan Jian 3 and Tong Chuanxin 2 1 State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China 2 Exploration and Development Research Institute, CNOOC, Zhanjiang, Guangdong 524057, China 3 Chuanxi Production Factory, Southwest Oil and Gas Field Branch, SINOPEC, Deyang, Sichuan 618000, China.  Petroleum Science. 2012(01)
[2]結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)分析注水對(duì)煤體瓦斯解吸的影響[J]. 趙東,趙陽(yáng)升,馮增朝.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(04)
[3]高壓注水對(duì)煤體瓦斯解吸特性影響的試驗(yàn)研究[J]. 趙東,馮增朝,趙陽(yáng)升.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2011(03)
[4]水分對(duì)陽(yáng)泉3號(hào)煤層瓦斯解吸速度影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王兆豐,李曉華,戚靈靈,孫銳,劉喜慶.  煤礦安全. 2010(07)
[5]煤層注水抑制瓦斯涌出機(jī)理研究[J]. 郭紅玉,蘇現(xiàn)波.  煤炭學(xué)報(bào). 2010(06)
[6]煤層瓦斯解吸影響因素的試驗(yàn)研究[J]. 趙東,馮增朝,趙陽(yáng)升.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2010(05)
[7]煤層注水防治煤與瓦斯突出機(jī)理的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 肖知國(guó),王兆豐.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(10)
[8]塊煤含水率對(duì)其吸附性影響的試驗(yàn)研究[J]. 馮增朝,趙東,趙陽(yáng)升.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2009(S2)
[9]煤與瓦斯突出模擬試驗(yàn)研究[J]. 尹光志,趙洪寶,許江,王維忠.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2009(08)
[10]氣肥煤與焦煤的孔隙分布規(guī)律及其吸附–解吸特征[J]. 劉高峰,張子戌,張小東,呂閏生.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2009(08)

博士論文
[1]空化水射流聲震效應(yīng)促進(jìn)煤層瓦斯解吸滲流機(jī)理研究[D]. 周東平.重慶大學(xué) 2010
[2]低滲透煤層煤層氣注熱增產(chǎn)機(jī)理的研究[D]. 楊新樂(lè).遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2009
[3]滑脫效應(yīng)影響的低滲透儲(chǔ)層煤層氣運(yùn)移規(guī)律研究[D]. 肖曉春.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2009
[4]油頁(yè)巖熱解特性及原位注熱開(kāi)采油氣的模擬研究[D]. 康志勤.太原理工大學(xué) 2008
[5]煤層氣吸附解吸機(jī)理研究[D]. 馬東民.西安科技大學(xué) 2008
[6]孔隙裂隙雙重介質(zhì)逾滲理論及應(yīng)用研究[D]. 呂兆興.太原理工大學(xué) 2008
[7]煤層水壓致裂理論及應(yīng)用研究[D]. 杜春志.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008
[8]聲震法提高煤層氣抽采率的機(jī)理及技術(shù)原理研究[D]. 易俊.重慶大學(xué) 2007
[9]低滲透煤層瓦斯抽放理論與應(yīng)用研究[D]. 馮增朝.太原理工大學(xué) 2005
[10]裂縫中氣液二相流體臨界滲流機(jī)理與理論研究[D]. 楊棟.太原理工大學(xué) 2005

碩士論文
[1]非均質(zhì)多孔介質(zhì)的逾滲—滲流特征[D]. 王江芳.太原理工大學(xué) 2011
[2]有效應(yīng)力規(guī)律的細(xì)觀機(jī)理的數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳海.太原理工大學(xué) 2003
[3]巖體裂縫面數(shù)量三維分形分布規(guī)律研究與仿真理論[D]. 文再明.太原理工大學(xué) 2003
[4]高溫巖體地?zé)衢_(kāi)發(fā)的固流熱多場(chǎng)耦合與數(shù)值仿真[D]. 王瑞鳳.太原理工大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3400591