煤炭科学技术

作者：刘伟, 韩冬阳, 徐浩, 周禹军, 李天男,

关键词：煤层, 瓦斯输运, 密度梯度, 双重孔隙模型, 瓦斯涌出速率, 参数敏感性,

瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。瓦斯的输运行为是煤层气开采的核心问题，然而双重孔隙煤层的瓦斯输运机理还没有达成共识。为了明确瓦斯输运机理，可视化瓦斯动态输运过程，构建裂隙中瓦斯由压力梯度驱动、煤基质内瓦斯分别由压力梯度驱动和密度梯度驱动的2种煤层双重孔隙钻孔瓦斯渗流模型。2种模型均采用有限差分法求解。通过自主开发的数值模拟软件得到瓦斯压力分布、瓦斯涌出速度和瓦斯累计涌出量。通过对比数值解算结果与现场实测数据，探讨2种模型的准确性和差异性。结果表明：① 2种模型在抽采前期均由达西流主导，其瓦斯涌出速度和累计瓦斯涌出量与现场基本保持一致，而煤基质内的气体将在后期主导气体输运。② 由于游离瓦斯的存在，基质密度梯度模型的钻孔瓦斯压力变化范围比压力梯度模型的更大，更符合现场实测情况。说明煤基质中的扩散行为更符合游离瓦斯密度梯度驱动模型。③ 钻孔瓦斯涌出速度与原始瓦斯压力、孔隙率、裂隙渗透系数呈正相关，与基质半径负相关。所构建的裂隙瓦斯压力梯度驱动、基质游离瓦斯密度梯度驱动双重孔隙钻孔瓦斯输运模型更真实、准确地反映煤储层钻孔瓦斯输运的物理行为。

来源：2025年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2025年第2期