本技术涉及煤岩渗流演化信息数据处理技术领域,尤其提供了一种各向异性煤岩吸附‑渗透率耦合模型及渗流演化方法;方法包含:通过采集煤岩原始数据进行预处理,识别出煤岩的各向异性特征,根据各向异性特性进行分析计算,得出水以及气体煤岩变形特征渗透率;构建渗透率耦合模型,对煤岩的渗流演化过程进行模拟,得出煤岩变形特征渗透率;将水以及气体煤岩变形特征渗透率与煤岩变形特征渗透率进行对比,验证模拟精度。本发明能够更准确的预测煤岩在不同条件下的渗透率变化,为煤层注水及瓦斯抽采等工程提供了科学依据;通过考虑煤岩的各向异性特征和多因素影响,构建了更为准确的渗透率耦合模型,提高了渗透率耦合模型的预测精度和实用性。
背景技术
煤岩吸附-渗透率受多种因素影响,包括应力、温度、含水率以及滑脱效应等。例如,随着孔隙压力的升高,煤岩的吸附能力增强,导致瓦斯渗流通道变小,渗透率降低。此外,水分在煤岩孔隙中的存在会形成水膜,占据气体的有效渗流通道,从而减小渗透率;在实际应用中,研究者们通过建立不同的模型来描述煤岩吸附-渗透率的变化规律。例如,考虑应力、吸附变形、含水量和水膜厚度等因素的模型可以较好地表征含水煤岩的渗透率演化规律。这些模型通常需要通过实验数据进行验证,以确保其准确性和适用性。煤岩吸附-渗透率是一个复杂的多因素耦合现象,其研究对于优化煤层气开发、提高瓦斯抽采效率以及防治煤矿瓦斯灾害具有重要意义。
现有技术一,中国专利,申请号:202110057078.7公开了一种基于真三向应力和渗透率动态变化的瓦斯钻孔布置方法,包括:未扰动状态煤岩渗透率各向异性测试;扰动状态煤岩渗透率各向异性测试;瓦斯抽采钻孔布置的模拟优化;建立基于层理效应的真三轴应力条件下动态向项异性渗透率模型;对比瓦斯抽采效果,指导布孔作业。通过对煤岩体各向异性渗透率进行全面的试验测试,获得煤层三向渗透率及其动态变化规律,然后结合数值模拟软件模拟钻孔周围瓦斯流动特性,虽然优化钻孔布置参数,为瓦斯钻孔布置提供理论依据和技术指导;但是没有考虑到随着孔隙压力的升高,煤岩的吸附膨胀效应导致渗透率减低的问题。
现有技术二,中国专利,申请号:201810376917.X公开了一种利用CT图像精确计算煤岩密度的方法,包括如下步骤:通过CT扫描获取煤岩的整体密度,并通过校准,获取整体煤岩的密度,并通过测量获得整块煤岩的准确质量,计算获得煤岩样品的整体体积;通过CT扫描获取的图像特征得到煤岩样品的孔隙结构特征,并根据CT图像提取孔隙结构的体积,计算获得煤岩的真实体积V0;通过密度计算公式根据体积和质量计算实际的准确密度;虽然解决了如何通过CT扫描的数据和图像准确获取煤岩密度的精度问题,而且还能够根据需求对获得的结果进行精度控制,满足多种精度以及多种组分密度精度的需求;但是没有考虑到水分影响吸附和渗透特性的问题。
现有技术三,中国专利,申请号:202110090029.3公开了一种低渗煤岩渗流演化规律瞬态测试系统,包括三轴岩心夹持器、上游流体供应装置、下游流体流通装置;上游流体供应装置包括多个串联连接的上游气体标准室,首端的上游气体标准室与气源连接,尾端的上游气体标准室与三轴岩心夹持器的进气端口连接;下游流体流通装置包括多个串联连接的下游气体标准室,首端的下游气体标准室与三轴岩心夹持器得出气端口连接;虽然通过调节上下游气体标准室的体积以测试不同体积对渗透率的影响;但是没有考虑到滑脱效应会随着压力升高影响减弱或消失的问题。
目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在没有考虑到随着孔隙压力的升高,煤岩的吸附膨胀效应导致渗透率减低,没有考虑到水分影响吸附和渗透特性,没有考虑到滑脱效应会随着压力升高影响减弱或消失问题。因而,本发明提供一种各向异性煤岩吸附-渗透率耦合模型及渗流演化方法。
实现思路