1。介绍
丰富煤层气(CBM)是一种宝贵的资源在地下煤矿。据估计,中国大约36.8万亿米<年代up>3年代up>比2公里的煤层气储层浅,排名世界第三的国家(
1]gydF4y2Ba。沁水盆地煤层气的储量占总数的1.08%中国的煤层气储备最大的煤层气储层(
2]gydF4y2Ba。然而,水库通常指的是低渗透,严重抑制了煤层气开采效率(
3]gydF4y2Ba。原位表面提取是一种技术,提高煤层的透气性和缓解压力。磁导率是一个关键参数对表面设计,及其时空变化显著影响发生状态,移民和提取煤层气(
4]gydF4y2Ba。学者们进行了广泛的研究影响渗透率的因素,包括原位应力场(
5),gydF4y2Ba气体压力(
6],gydF4y2Ba克林肯伯格效应[
7],gydF4y2Ba地热田[
8),gydF4y2Ba地电场(
9],gydF4y2Ba声场[
10),gydF4y2Ba和物理性质
11]gydF4y2Ba。这些发现让渗透性演化的机制审议,也提供了一个适当的数据量和尺寸对机器学习已被证明是一个强大的工具为渗透率预测(
12,
13]gydF4y2Ba。具体来说,压裂过程中,表面排水,天然气开采井破坏原始应力分布平衡,导致应力集中的存在或救援区域(
14]gydF4y2Ba。此外,大量的压裂液在含水条件下导致了地区差异。因此,需要特别注意煤层地应力和含水率为了渗透性演化的调查和预测,井周围气体流动模拟,表面煤层气井的参数设计。
gydF4y2Ba单轴和三轴加载设备的发展,积极促进渗透率演化特征的知识在不同的压力条件下(
15,
16]gydF4y2Ba。煤的permeability-strain曲线对应的全应力-应变曲线。具体而言,渗透率下降,然后上升为煤炭样本被加载,变形,被破坏
5]gydF4y2Ba。煤渗透率的峰值滞后于应力应变,这表明煤层气流动的特点密切相关的进化煤炭损失在加载过程中生成的。此外,学者们进行了大量研究渗流测试在复杂加载/卸载路径和装卸率和渗透率模型的建立[multifield耦合的情况下
17),gydF4y2Ba但是这些研究大多集中在干煤。含水煤的渗透率演化在moisture-stress耦合的情况下很少报道。
gydF4y2Ba水分对煤层气储层的渗透性的影响主要反映在煤变形、气体解吸和迁移(
18]gydF4y2Ba。锅等。
19)gydF4y2Ba认为,煤基质水分将导致煤的膨胀/收缩和力学性能改变,对煤储层条件下的渗透率的影响。赵et al。
20.)gydF4y2Ba和丐帮et al。
21]gydF4y2Ba研究了煤的解吸规律进行高压注水,比较与自然解吸状态。郭和苏
22)gydF4y2Ba进行实验室测试的启动压力梯度和渗透率在不同含水饱和度下的条件。试验结果表明,磁导率逐渐下降,启动压力梯度逐渐上升随着含水饱和度的增加程度。聂et al。
23)gydF4y2Ba气体吸附在煤样的微观机理进行了探讨不同水分含量的分子热力学和表面物理化学理论。王等人。
24gydF4y2Ba探讨水分含量之间的关系,孔隙度和渗透率煤骨折。阴et al。
25),gydF4y2Ba刘等人。
26),gydF4y2Ba魏et al。
27),gydF4y2Ba和人民币和江
28]gydF4y2Ba分析了渗流特征,发现含煤与不同的水分含量的含水率和渗透率共享一个线性负相关关系或消极的指数变化规律。郝et al。
29日)gydF4y2Ba进行轴向和径向气体渗流实验,表明,轴向和径向渗透率煤先增加然后减少与含水率的崛起。然而,这些研究未能实现统一的理解,和不同的研究结果暗示很难清楚地解释耦合项的影响在气体吸附、扩散和渗流。
gydF4y2Ba本研究重点是调查的渗透率演化gas-saturated原煤样品在不同压力和不同的水分含量。首先,简化了实验条件设置恒定的温度和气体压力,单向加载路径,resaturated吸附平衡打破后,以避免不相关的因素。然后,有效应力与渗透率之间的关系被一个新函数,它有一个明确的物理意义的基础上,建立了多孔基质的渗透率演化模型。此外,相互水分含量和体积应力对渗透率的影响,获得和结论不同于上述的被吸引。最后,进行灵敏度分析在测试区域。
年代ec><年代ec id="sec2">
2。材料和方法
2.1。工程背景
Yuwu煤矿位于沁水盆地南部,中国。的埋深S2107工作面矿位于480 - 543米的范围。3号煤层的开采属于汽油和低渗透性煤层瓦斯含量为7.71
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,气体排放初始卷100米长钻孔的1.42
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最小值米米l:mi>
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,0.28 - -0.42的渗透系数
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。和吸附常数的近似分析结果3号煤层煤样的表中列出
1gydF4y2Ba。
表1近似分析结果和吸附常数的煤炭样本。
近似分析 真正的密度
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3米米l:mn>
体积密度
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孔隙度(%) 吸收常数
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)
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)
0.49 10.31 16.01 1.46 1.43 2.05 34.14 0.80
表面井# 1-52和# 1-54构造进行permeability-enhancing压裂前S2107工作面气体提取。不,没有。12沿着tailentry钻井地点安排,天然气开采和单孔气体流量被记录在50 d。在此期间,钻探地点不受采矿活动的影响。分析结果表明,表面的影响半径井# 1-52和# 1-54 85 - 100 m和39-42 m,分别。煤炭样品YW1-YW4来自影响区图
1gydF4y2Ba。
图1影响区表面油井采集标本。
2.2。煤炭样品制备
煤炭样品制备步骤如图所示
2gydF4y2Ba。(1)标准原煤样品的大小
ϕ 50
∗米米l:mo>
(100±2)毫米准备借助线切割机(图
2(一个)),gydF4y2Ba样品的相对同质性是确保通过密度测量和波速测量(PDS-SW超声波探测器)。样品YW1-YW3几乎没有裂缝(波速范围1921.8 - -2050.8
米米米l:mtext>
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年代米米l:mtext>
),而样本YW4拥有明显的表面裂缝(波速范围1826.8 - -2033.8
米米米l:mtext>
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年代米米l:mtext>
)。(2)制备的煤样不同的水分含量
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:YW1 (
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),样品,经历过液压措施,没有接受任何治疗;YW2 (
Φ米米l:mi>
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0.22米米l:mn>
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),超低含水量的样品(低于原始含水量0.49%),准备通过控制干燥箱(图的干燥时间
2 (b));YgydF4y2BaW3 (
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
3.24米米l:mn>
%米米l:mi>
),水分含量高的样品,准备通过控制压力保持时间的压力容器(图
2 (c));YgydF4y2BaW4 (
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
4米米l:mn>
%米米l:mi>
)crack-containing样本与水分含量很高。
图2煤炭样品制备:(一)电火花线切割;(b)干燥箱;(c)压力容器。
(一)
(b)
(c)
2.3。试验装置
加载的试验装置主要由框架、伺服液压站,一个气路系统,一个三轴室、恒温油浴,和一个数据采集系统。仪器的原理图显示在图中
3gydF4y2Ba。主要技术参数如下:轴向应力范围10 - 800 KN,围压范围0-15 MPa,气体压力范围0-15 MPa和温度从室温到260
°米米l:mo>
C米米l:mtext>
。室装有一个温度传感器(装PT100±0.01
°米米l:mo>
C米米l:mtext>
)和一个圆周伸长计(ε的3544年,美国制造)放置在恒温油浴维持一个恒定的温度。
图3试验装置的原理图。1。加载框架;2。轴向加载液压缸;3所示。位移传感器;4所示。压力传感器;5。 Servo hydraulic station; 6. Triaxial compression chamber; 6-1. Coal sample; 6-2. Heat shrinkable tube; 6-3. Circumferential extensometer; 6-4. Temperature sensor; 7. Constant-temperature oil bath; 8. Data acquisition system; 9. Gas cylinder; 10. Gas mass flow meter; 11. Vacuum pump;
2.4。实验内容和步骤
简化了实验条件设置恒定的温度和气体压力。温度维持在20
°米米l:mo>
C米米l:mtext>
。的过程中气体压力的决心,克林肯伯格效应需要避免,因为一个小气体压差会导致气体滑脱。更具体地说,克林肯伯格效应指的是滑动现象,气体流速在墙上不等于0时气体分子平均自由程接近多孔介质的孔隙大小。它是体现在不同方面不同有效应力下
5,
6,
30.,
31日),gydF4y2Ba水分含量(
27,
28,
32)gydF4y2Ba和温度(
33,
34]gydF4y2Ba。鉴于这一事实,煤的渗透率在20沁水煤田的样本进行测试
°米米l:mo>
C米米l:mtext>
变量下的气体压力。提出了图
4gydF4y2Ba克林肯伯格效应消失,当气体压力超过1.0 - -1.5 MPa,及其对渗透率影响变得较弱的含水率的上升或体积压力。
图4气体压力对原煤渗透率的影响:(a) Guandi沁水煤田煤矿;(b)马伦在沁水煤田煤矿。
(一)
(b)
因此,考虑到3号煤层地应力值和克林肯伯格效应拐点的测试结果,体积应力范围和气体压力设置为十全十美MPa和1.5 MPa,分别在这个实验中。准备样品用不同的水分含量是按照加载路径图
5,gydF4y2Ba它可以确保轴向压力高于围压和应用单向外部应力低于峰值强度。气体压力的出口为0.1 MPa。饱和吸附处理样品进行了应力条件改变时,为了防止吸附/解吸过程相互纠缠的结果分析。
图5的加载路径准备样品用不同的水分含量。
实验过程:(1)样品的安装:首先,样本的一边涂上704硅橡胶。然后,样本被包裹在一个热收缩管,放置在室。后来,商会是在20°C油浴。(2)初始吸附和渗透测试:地应力的初始值,和1.5 MPa的CH<年代ub>4年代ub>被注入。接下来,关闭出口阀允许样品吸附CH<年代ub>4年代ub>直到达成了平衡态,即。,until gas pressure in the chamber ceased changing. Finally, the outlet value was opened to record the steady flowrate. (3) The sample was allowed to readsorb CH<年代ub>4年代ub>2 h压力的改变,之后稳定流量被记录。重复步骤(3)沿加载路径。(4)重复步骤(1)-(3)的另一个示例。
年代ec>年代ec>
3所示。渗透率煤样品:理论背景
3.1。渗透率的计算方法
根据岩土力学的理论,可以计算平均有效压力(MES)情商。
1)(
35,
36]gydF4y2Ba:
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是在进口气体压力,
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;
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是出口的气体压力,
MPa米米l:mtext>
,
值0.1
MPa米米l:mtext>
。
gydF4y2Ba不管启动压力梯度,煤样的渗透率计算的情商。
2gydF4y2Ba根据达西定律()
37,
38]gydF4y2Ba:
(2)米米l:mtext>
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煤样的渗透率,10吗<年代up>3年代up>
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是出口的气体流速,
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大气压力,0.1 MPa;
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气体的动态粘度系数,
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的长度是变形煤样品,
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的面积是变形煤样品,
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是在进口气体压力,
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和
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最初的高度和直径的煤样,
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是煤炭样品的轴向变形力加载后,
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;
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是煤炭样品的径向变形力加载后,
毫米米米l:mtext>
。
年代ec><年代ec id="sec3.2">
3.2。多孔基质渗透率演化模型
煤炭Warren-Root模型呈现在图
6(
39]gydF4y2Ba。多孔基质包括孔隙集群支持的骨架,是煤炭的主要气体存储空间(图
6(gydF4y2Ba一)),而裂缝,完全独立的矩阵,是主要的天然气运移通道(
40]gydF4y2Ba。图
6(b)gydF4y2Ba显示了渗流模型的毛孔,矩阵的等价与相等的平行毛细管直径和骨架。
图6煤的Warren-Root模型:(a)在多孔基质孔隙集群;(b)渗流模型的孔隙组成的毛细管和骨架。
空间裂缝或毛孔会显著降低如果变形或滞水的存在。有效孔隙度不仅是关键指标测量空间的大小,也是一个重要因素,决定了煤的吸附/解吸和渗透性。煤的有效孔隙度与结构变形和体积变形。骨架的结构变形是指压缩变形造成的外部压力,或管,使得管之间的相对错位排列更紧密地合作。它通常是不可恢复的。大部分变形是指管扩张引起的热应力或吸附肿胀,或压缩变形的管道气体压力的作用下
41]gydF4y2Ba。这种弹性变形引起的内应力可以恢复。
gydF4y2Ba在这项研究中,多孔基质的渗透率演化模型建立了考虑水分因为样品YW1-YW3包含一些裂缝。由于矩阵将进行结构变形(外部压力压缩)和体积变形(吸附膨胀和气体压力挤压)条件下的恒定的温度和气体压力,孔隙度的动态演化模型
φ米米l:mi>
d米米l:mi>
干燥的矩阵(
14,
41- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
44]gydF4y2Ba:
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是干矩阵的孔隙率,%;
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矩阵的初始孔隙率,%;
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是体积应变,压缩下的值是负的;
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gydF4y2Ba的
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单位矩阵和被认为是相当于毛细管(图
6(b))gydF4y2Ba。考虑到水分布在大孔隙(
孔隙米米l:mtext>
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)和中孔(
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)占据了空间,含有的孔隙度矩阵(
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管的半径,
米米米l:mtext>
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gydF4y2Ba通过整合情商。
5)gydF4y2Ba与情商。
6),gydF4y2Ba含有的有效孔隙度演化模型矩阵可以得到:
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孔隙率和渗透率之间的关系在Kozeny-Carman方程的基础上建立了毛细管模型(
44]gydF4y2Ba。忽略煤颗粒的总表面积的变化每单位体积,渗透率演化模型,该模型考虑了水分在毛孔可以获得:
(8)米米l:mtext>
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是初始渗透率煤样品,10<年代up>3年代up>
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。
年代ec>年代ec>
4所示。结果与讨论
4.1。平均有效应力对渗透率的影响
流速的变化
问米米l:mi>
和渗透率
K米米l:mi>
煤样的水分含量为0.22%,1.98%和3.24%平均有效压力下(MES)的值4.2 - -8.3 MPa在数据披露
7(一)- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
7 (c)gydF4y2Ba。煤炭样品的流速降低非线性与MES的增加,减少的速度和流量之间的关系和MES可以由一个二次函数表示
问米米l:mi>
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b米米l:mi>
1米米l:mn>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
+米米l:mo>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
在哪里
一个米米l:mi>
1米米l:mn>
,
b米米l:mi>
1米米l:mn>
,
c米米l:mi>
1米米l:mn>
拟合系数。
图7
K米米l:mi>
−米米l:mo>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
和
问米米l:mi>
−米米l:mo>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
曲线和样品不同的水分内容:(a)水分含量0.22%;(b)水分含量1.98%;(c)水分含量3.24%;(d)的总趋势。
(一)
(b)
(c)
(d)
样品渗透率和流率的变化与不同的水分含量在类似的趋势(图
7 (d))gydF4y2Ba。渗透率的变化趋势与MES可以由幂函数拟合
K米米l:mi>
=米米l:mo>
一个米米l:mi>
∙米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
b米米l:mi>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
3米米l:mn>
/米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
c米米l:mi>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
同意情商的形式。(
8)gydF4y2Ba。的函数,
一个米米l:mi>
,
b米米l:mi>
,
c米米l:mi>
具有明确的物理含义的拟合系数(见表
2gydF4y2Ba在他们的价值观),水分的影响机制的值
一个米米l:mi>
,
b米米l:mi>
,
c米米l:mi>
是不同的。
表2拟合系数
K米米l:mi>
- - - - - -
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
曲线。
价值
一个米米l:mi>
b米米l:mi>
c米米l:mi>
R米米l:mi>
2米米l:mn>
Φ米米l:mi>
0.22% 231.3 -0.09 -0.08 0.99
1.98% 69.8 -0.08 -0.08 0.99
3.24% 15.9 -0.11 -0.11 0.99
拟合系数
一个米米l:mi>
相关矩阵的初始磁导率与含水率指定。的价值大幅下降与水分含量的增加,水的价值和影响
一个米米l:mi>
主要体现在以下两个矩阵的nondeformation方面:(1)自由水,粘水,和电影在大孔隙水,中孔占据气流通道,从而降低煤炭的有效孔隙度。此外,水膜形成孔隙表面产生一定的蒸气压,因此提高气体的粘滞阻力迁移(
45,
46]gydF4y2Ba。(2)在CH的主要空间<年代ub>4年代ub>吸附和解吸,即微孔隙(0.01 - -0.1 um)和分子结构毛孔(< 0.01 um),毛细管阻力形成的水锁效应阻碍了气体解吸和展品。
gydF4y2Ba拟合系数
b米米l:mi>
与大部分变形、结构变形,煤的初始孔隙度矩阵。进行波速测量、初始渗透率
φ米米l:mi>
0米米l:mn>
样本YW1-YW3被认为是一致的,这样的变化
b米米l:mi>
值主要受结构变形(外部压力)和体积变形(吸附膨胀和气体压力挤压)矩阵的测试。随着含水率的增加,体积压缩应变
∣米米l:mo>
e米米l:mi>
∣米米l:mo>
上升(图
8);gydF4y2Ba体积压缩系数
K米米l:mi>
Y米米l:mi>
长(
47];gydF4y2Ba和吸附膨胀压力
ε米米l:mi>
p米米l:mi>
做下来(
26,
42,
43,
48gydF4y2Ba竞争力,因为水分子具有更强的吸附在煤基质表面而CH<年代ub>4年代ub>分子(
49,
50]gydF4y2Ba。与含水率的上升,因此,气体在孔隙表面的有效吸附网站减少,吸附膨胀应变
ε米米l:mi>
p米米l:mi>
。分析显示的值
∣米米l:mo>
e米米l:mi>
∣米米l:mo>
,
ε米米l:mi>
p米米l:mi>
,
K米米l:mi>
Y米米l:mi>
,
b米米l:mi>
与含水率的变化,随着含水率的兴起,矩阵的有效孔隙度增加的体积变形,但同时存在的外部压力使矩阵的结构变形具有高含水率更明显。因此,有效孔隙度降低,因为更大的结构变形。
图8体积应力
Θ米米l:mi>
应变
e米米l:mi>
曲线和样品不同的水分含量。
拟合系数
c米米l:mi>
有关煤炭矩阵的结构变形引起的外部压力。图
8gydF4y2Ba显示所测量的体积应变变化曲线测试。可以看出,随着含水率的上升,体积应变的绝对值增加,那么的绝对值
c米米l:mi>
。
年代ec><年代ec id="sec4.2">
4.2。地应力对渗透率的影响
图
9(一个)gydF4y2Ba演示了样品的渗透率的变化与水分含量为0.22%,1.98%,和3.24%在5.5 MPa的恒定轴向压力和围压的3.9,4.1,4.3,4.5,和4.7 MPa。图
9 (b)gydF4y2Ba显示样品的渗透率的变化与水分含量为0.22%,1.98%和3.24%的体积应力下13.3 - -27.3 MPa。
图9地应力对渗透率的影响:(一)围压;(b)体积压力。
(一)
(b)
显然,渗透率
K米米l:mi>
会以减少的速度向下的非线性与地应力的增加(例如,围压
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
或体积压力
Θ米米l:mi>
)。上面的下行趋势可以配备一个负指数函数
K米米l:mi>
=米米l:mo>
一个米米l:mi>
∙米米l:mo>
经验值米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
x米米l:mi>
在哪里
一个米米l:mi>
和
b米米l:mi>
拟合系数
一个米米l:mi>
相关的初始渗透率煤样品水分含量不同。这一发现对应于先前的研究结果(
27,
35,
51]gydF4y2Ba。原因可以解释如下。煤炭样品的初始渗透率与不同水分含量不同。具体来说,水分含量越高,初始渗透率越低。首先,停滞的水和水的封闭效果减少煤的有效孔隙度(
29日]gydF4y2Ba。第二,随着外部压力的增加,煤的结构变形带来进一步收缩的气体渗流通道。
gydF4y2Ba示例YW4 (
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
4米米l:mn>
%米米l:mi>
)包含明显的微裂隙(图
6)gydF4y2Ba。测试结果表明,其渗透率比图的价值高出60%
9gydF4y2Ba在同样的地应力状态。结果充分证明,虽然水分严重削弱煤渗透率、裂缝,影响煤渗透率作为主要因素(
52),gydF4y2Ba将有效地削弱水煤渗透率的负面影响。
年代ec><年代ec id="sec4.3">
4.3。共同的水分含量和体积应力对渗透率的影响
4.3.1。磁导率和含水率之间的关系在地应力的作用下
图
10gydF4y2Ba展品渗透率的变化
K米米l:mi>
的水分含量
Φ米米l:mi>
压力和体积
Θ米米l:mi>
。的
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线并不总是线性的。在整个地区(
Φ米米l:mi>
= 0.22 - -3.24%),在低体积压力(
Θ米米l:mi>
< 15 MPa),
K米米l:mi>
降低非线性增加
Φ米米l:mi>
;随着体积应力的增长(例如,
Θ米米l:mi>
= 18 MPa)时,线性相关的
Φ米米l:mi>
刘,同意的结论et al。
26),gydF4y2Ba阴et al。
25,
53),gydF4y2Ba和人民币和江
28];gydF4y2Ba在高容积压力(
Θ米米l:mi>
> 18 MPa),它不再是线性相关的
Φ米米l:mi>
的斜率,
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线附近的改变明显
Φ米米l:mi>
= 1.98%。水分占毛孔和外部压力引起的结构变形孔隙,减少矩阵的有效孔隙度和因此导致渗透率下降。
图10水分含量和体积应力对渗透率的影响。
在不同地区(
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
0.22米米l:mn>
−米米l:mo>
1.98米米l:mn>
%米米l:mi>
和
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
1.98米米l:mn>
−米米l:mo>
3.24米米l:mn>
%米米l:mi>
)的斜率
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线随的增加而减小
Θ米米l:mi>
的影响,因为
Φ米米l:mi>
在
K米米l:mi>
削弱了的增加
Θ米米l:mi>
。值得注意的是在张区
Φ米米l:mi>
高,
Θ米米l:mi>
低,斜率的
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线基本上仍然是不断增加的
Θ米米l:mi>
;在区II-1
Φ米米l:mi>
很低,
Θ米米l:mi>
的斜率高,
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线仍基本持平的增加
Φ米米l:mi>
。反映了不同渗透率的变化趋势对体积压力和含水率在不同地区。
年代ec><年代ec id="sec4.3.2">
4.3.2。灵敏度分析测试的地区
确定影响程度的水分含量
Φ米米l:mi>
和体积的压力
Θ米米l:mi>
在渗透率
K米米l:mi>
渗透率的灵敏度系数,水分含量和体积压力被定义为
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
,分别。的意义
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
被定义在上面的一样。
gydF4y2Ba首先,分析了变量之间的相关性。皮尔森相关系数
ρ米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
Y米米l:mi>
(PPMCC)情商所示。
9),gydF4y2Ba这是产品的商两个变量的协方差和标准偏差(
54),gydF4y2Ba广泛用于衡量两个变量之间的相关性。通过计算,水分含量之间的相关性
Φ米米l:mi>
和磁导率
K米米l:mi>
-0.782(非常重要,
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
),而体积之间的压力
Θ米米l:mi>
和磁导率
K米米l:mi>
-0.470(重要,
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.05米米l:mn>
)。此外,
Φ米米l:mi>
和
Θ米米l:mi>
是两个独立的变量。
(9)米米l:mtext>
ρ米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
Y米米l:mi>
=米米l:mo>
浸米米l:mi>
X米米l:mi>
,米米l:mo>
Y米米l:mi>
σ米米l:mi>
X米米l:mi>
σ米米l:mi>
Y米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
Y米米l:mi>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
E米米l:mi>
Y米米l:mi>
E米米l:mi>
X米米l:mi>
2米米l:mn>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
2米米l:mn>
X米米l:mi>
E米米l:mi>
Y米米l:mi>
2米米l:mn>
−米米l:mo>
E米米l:mi>
2米米l:mn>
Y米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里
浸米米l:mi>
协方差;和
E米米l:mi>
数学期望。
(1)灵敏度分析在整个测试区域。 相关分析的基础上,建立了多元回归模型计算灵敏度系数
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
。图中的数据
10gydF4y2Ba受到
Z米米l:mi>
通过占据分数标准化软件,然后替换到回归方程
Y米米l:mi>
K米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
0米米l:mn>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
1米米l:mn>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
2米米l:mn>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
+米米l:mo>
μ米米l:mi>
我米米l:mi>
在哪里
β米米l:mi>
0米米l:mn>
,
β米米l:mi>
1米米l:mn>
,
β米米l:mi>
2米米l:mn>
回归系数和吗
μ米米l:mi>
我米米l:mi>
误差项。
gydF4y2Ba渗透
K米米l:mi>
含水率更敏感
Φ米米l:mi>
在整个测试区域。整体灵敏度系数
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
d米米l:mi>
Y米米l:mi>
K米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
1米米l:mn>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
d米米l:mi>
Y米米l:mi>
K米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
2米米l:mn>
被定义。他们的价值观
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
1米米l:mn>
= -0.782(非常重要,
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
),
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
1米米l:mn>
= -0.470(非常重要,
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
)可以在表中找到
3gydF4y2Ba。在整个测试区域,
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
1米米l:mn>
>米米l:mo>
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
1米米l:mn>
,即渗透率对含水率更敏感。
表3回归系数的计算结果。
系数 价值 标准错误
T米米l:mi>
价值
P米米l:mi>
>米米l:mo>
T米米l:mi>
置信区间
β米米l:mi>
1米米l:mn>
-0.782 (
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
) 0.084 -9.35 0 [-0.95,-0.61]
β米米l:mi>
2米米l:mn>
-0.470 (
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
) 0.084 -5.63 0 [-0.64,0.30]
β米米l:mi>
0米米l:mn>
-0.001 0.082 0 1 [-0.17,0.17]
(2)灵敏度分析在不同的地区。交互变量(
55- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
57]
β米米l:mi>
3米米l:mn>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
被添加到回归方程
Y米米l:mi>
K米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
0米米l:mn>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
1米米l:mn>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
2米米l:mn>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
3米米l:mn>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
+米米l:mo>
μ米米l:mi>
2米米l:mn>
用于比较的值
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
在不同的地区。区域的灵敏度系数
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
d米米l:mi>
Y米米l:mi>
K米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
x米米l:mi>
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
3米米l:mn>
∗米米l:mo>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
d米米l:mi>
Y米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
x米米l:mi>
Θ米米l:mi>
=米米l:mo>
β米米l:mi>
2米米l:mn>
+米米l:mo>
β米米l:mi>
3米米l:mn>
∗米米l:mo>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
被定义。
gydF4y2Ba下表
4,gydF4y2Ba交互项系数是1.909(非常重要,
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
),这表明尽管含水量和体积应力是独立的变量,他们对渗透率产生相互影响。
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
52.679米米l:mn>
+米米l:mo>
1.909米米l:mn>
∗米米l:mo>
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
和
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
6.287米米l:mn>
+米米l:mo>
1.909米米l:mn>
∗米米l:mo>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
表明,敏感性系数
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
体积应力的增加而逐步减少
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
降低逐渐随着水分含量的增加(图
11)gydF4y2Ba。因此,灵敏度系数
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
随体积应力的增加而减小
Θ米米l:mi>
这样的斜率
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线变得越来越小的范围
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
0.22米米l:mn>
−米米l:mo>
1.98米米l:mn>
%米米l:mi>
和
Φ米米l:mi>
=米米l:mo>
1.98米米l:mn>
−米米l:mo>
3.24米米l:mn>
%米米l:mi>
(图
10),gydF4y2Ba这表明水分含量对渗透率的影响减弱。
表4回归系数的计算结果。
系数 价值 标准错误
T米米l:mi>
价值
P米米l:mi>
>米米l:mo>
T米米l:mi>
置信区间
β米米l:mi>
1米米l:mn>
-52.679 (
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
) 2.120 -24.85 0 [-57.06,-48.29]
β米米l:mi>
2米米l:mn>
-6.287 (
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
) 0.250 -25.1 0 [-6.8,-5.77]
β米米l:mi>
3米米l:mn>
1.909 (
P米米l:mi>
<米米l:mo>
0.01米米l:mn>
) 0.114 16.74 0 [1.67,2.14]
β米米l:mi>
0米米l:mn>
175.984 4.655 37.81 0 [166.36,185.61]
图11计算每个实验条件的灵敏度系数。
图
12(一个)gydF4y2Ba是一个三维图中数据的图吗
10gydF4y2Ba。可以观察到在图
12 (b),
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
>米米l:mo>
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
在带我
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
<米米l:mo>
24.37米米l:mn>
+米米l:mo>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
),也就是说,渗透率对含水率在这个区域更敏感;
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
<米米l:mo>
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
在第二区(
X米米l:mi>
Θ米米l:mi>
>米米l:mo>
24.37米米l:mn>
+米米l:mo>
X米米l:mi>
Φ米米l:mi>
),也就是说,在该地区渗透体积压力更敏感。不断的斜坡
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线在张区和区域II-1图
10gydF4y2Ba表示绝对高体积压力或高水分含量对渗透率。
图12试验条件下敏感区域分工:(a)图的三维图
10;(b)gydF4y2Ba高级视图。
(一)
(b)
的价值
C米米l:mi>
Φ米米l:mi>
2米米l:mn>
是比
C米米l:mi>
Θ米米l:mi>
2米米l:mn>
当体积应力低于15 MPa(图
11)gydF4y2Ba。这时,煤的渗透率不是简单的线性相关,但股票与含水率的负指数关系(图
12(一个))gydF4y2Ba。这一发现与阴等人的研究成果。
25,
53],gydF4y2Ba可能是因为使用的压块样品阴等人拥有均匀的内部结构,而复杂的孔隙结构的原煤样品在这个测试决定使用更复杂的对原煤水分渗透性的影响机制。煤中孔隙压力较低的体积,稍微受到压力的影响,煤炭是强烈的亲水性。结果,增加水吸附在孔隙表面容易同时占用的有效气体渗流通道。由于煤的孔隙度是一个重要的参数影响透气性,煤的渗透率下降迅速崛起的水分含量在低体积压力。随着体积的增加压力、渗透率对水分的敏感性降低,使渗透率成为与水分含量线性相关。后体积压力继续增加到24 MPa,煤炭样本体积变得更加敏感压力(II区在图
12 (b)),gydF4y2Ba这是反映的现象,含水量的增加没有明显低渗透率低含水率。
年代ec>年代ec>
5。结论
在这项研究中,进行了一系列的实验,掌握的渗透率演化gas-saturated原煤水分耦合影响下的内容和地应力。达成的主要结论如下。
(1)
多孔基质的渗透率演化模型成立。这种模式的基础上,发现幂函数
K米米l:mi>
=米米l:mo>
一个米米l:mi>
∙米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
b米米l:mi>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
3米米l:mn>
/米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
c米米l:mi>
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
可以用来描述MES的关系
σ米米l:mi>
0米米l:mn>
和磁导率
K米米l:mi>
。在这个函数中,拟合系数
一个米米l:mi>
与指定的初始磁导率与含水率;
b米米l:mi>
与大部分变形、结构变形、煤炭和初始孔隙度矩阵;和
c米米l:mi>
有关煤炭矩阵的结构变形引起的外部压力。水分的影响机制根据实验结果对这些系数进行了分析
(2)渗透率降低非线性与地应力的增加(例如,围压
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
或体积压力
Θ米米l:mi>
),它可以安装在负指数函数
K米米l:mi>
=米米l:mo>
一个米米l:mi>
∙米米l:mo>
经验值米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
x米米l:mi>
,在那里
一个米米l:mi>
相关的初始渗透率和指定的含水量煤样品吗
Φ米米l:mi>
(3)水分含量和体积应力的相互影响渗透进行分析。在不同地区的斜率
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线随的增加而减小
Θ米米l:mi>
,因为增加了
Θ米米l:mi>
会削弱的影响
Φ米米l:mi>
在
K米米l:mi>
。总的来说,
K米米l:mi>
−米米l:mo>
Φ米米l:mi>
曲线并不总是线性的。体积的变化反映了不同渗透率敏感性压力和含水率在不同地区
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
年代ec><年代ec sec-type="COI-statement">
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
年代ec><一个ck>
确认
作者感谢耀江赵从太原科技大学的教授在本研究中对他的支持和贡献。这项工作一直在基础研究基金支持的中央大学(2017 xkzd06)。
一个ck>
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国际生产经济学杂志》上
2016年
181年
384年391年年
10.1016 / j.ijpe.2015.12.006
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