【摘要】：我國(guó)擁有豐富的煤層氣資源,煤層氣的開(kāi)采不僅可以減輕國(guó)內(nèi)能源缺乏的狀況,同時(shí)可以預(yù)防瓦斯災(zāi)害和減少環(huán)境污染。但我國(guó)煤層氣“高儲(chǔ)低滲”的特點(diǎn)致使無(wú)法形成大規(guī)模工業(yè)化開(kāi)采。普遍認(rèn)為,溫度是改善煤層氣滲透性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。應(yīng)用煤層氣地質(zhì)學(xué)、滲流力學(xué)和數(shù)學(xué)物理方法等理論,針對(duì)低滲透煤層的特點(diǎn),根據(jù)煤層氣的解吸、滲流變化規(guī)律及雙重介質(zhì)的三場(chǎng)耦合作用機(jī)理,建立了微波加熱條件下煤層氣熱-流-固耦合滲流的數(shù)學(xué)模型,詳細(xì)推導(dǎo)了該數(shù)學(xué)模型的全隱式數(shù)值求解方法,并根據(jù)模型和工程實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬分析。給出了開(kāi)發(fā)微波加熱開(kāi)采煤層氣藏儲(chǔ)層數(shù)值模擬思路。利用傳熱學(xué)、熱力學(xué)、彈性力學(xué)、滲流力學(xué)和巖石力學(xué)理論建立了微波加熱時(shí)煤層氣熱-流-固耦合擴(kuò)散滲流數(shù)學(xué)模型,給出了弱解積分方程,利用COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行了煤層氣微波加熱單井開(kāi)采的數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,在微波加熱開(kāi)采條件下,煤層氣滲流壓力較未微波加熱開(kāi)采降低更為明顯,滲流產(chǎn)量提高。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相吻合,由此證明了數(shù)學(xué)模型的正確性及微波加熱開(kāi)采煤層氣是合理的。本文研究為低滲透煤層微波加熱開(kāi)采煤層氣研究提供了可靠的理論研究和技術(shù)支持,同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)、煤礦安全生產(chǎn)也具有實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

圖２．１煤層割理結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｃｏａｌｂｅｄ邋ｃｌｅａｔ邋ｓｙｓ化ｍ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑結(jié)構(gòu)包括作為煤層氣主要儲(chǔ)集位置的基質(zhì)孔隙即煤的原煤層氣運(yùn)輸通道的裂隙化隙，其裂隙孔隙可分為內(nèi)生裂演化形成的過(guò)程中，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)成不同的基質(zhì)塊體，，這成直角相交的內(nèi)生裂隙分割而成。這兩類裂隙的發(fā)育程主裂隙組表現(xiàn)為較遠(yuǎn)的延伸距離，端割理介于主裂隙組化過(guò)程中由于體積收縮產(chǎn)生內(nèi)張為的而形成的內(nèi)生裂隙，的內(nèi)生裂隙；由于局部構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂隙是外生過(guò)程中產(chǎn)生的煤層割理孔隙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Ｗ不同形態(tài)可分兩和端割理孔隙。這兩種不同的割理機(jī)構(gòu)組合成近似垂直運(yùn)移提供運(yùn)輸渠道。逡逑介質(zhì)是煤體結(jié)構(gòu)的自然特性。煤體孔隙特征決定煤體內(nèi)而影響到煤體孔隙煤層氣的總吸附量；煤的孔隙分布會(huì)。可見(jiàn)體孔隙特征單元決定煤層儲(chǔ)氣量。逡逑

縫中Ｗ游離狀態(tài)存在，該賦存狀態(tài)的煤層氣被稱為游離態(tài)煤層氣且約占總量的逡逑１０％？２０％。除了此之外，還有很少量的溶解氣溶解在煤層涵蓋的地下水中。逡逑主要煤層氣賦存狀態(tài)如圖２－２所示。逡逑游離態(tài)煤層氣逡逑吸收煤層氣邐人逡逑吸附態(tài)煤層逡逑節(jié)煤中孔巧逡逑圖２．２煤層氣賦存狀態(tài)逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｅｘｉｓｔｉｎｇ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｓｅａｍ邋ｇａｓ逡逑－１０邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE37

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本文編號(hào)：2558303