力热耦合条件下煤岩变形特性与渗透机制研究
发布时间：2023-10-22 11:16
煤层气作为一种清洁且经济的能源,其开采与利用不仅可以缓解世界能源问题,也可有效预防煤矿事故的发生。煤岩渗透率参数对煤层气开采具有较大影响,煤岩的开采过程渗透率大小将会受到有效应力大小、滑脱效应、吸附膨胀三方面影响。随深度增加煤岩所受孔隙压力与温度增加,从而改变煤岩的变形与渗透特性,因此,研究力热耦合条件下煤岩变形特征同渗透机理对二氧化碳封存和注气开采具有十分重要的作用。本文以重庆松藻K2煤层的煤为研究对象,利用等温吸附仪和三轴伺服渗流装置分别进行等温吸附试验和力热耦合条件下的渗流试验。建立考虑温度作用下的吸附模型与考虑温度与滑脱效应影响的煤岩变形-渗透率模型,同时进行相同条件He平行渗流试验以研究滑脱效应与吸附膨胀的影响。主要研究成果为:1)开展了不同温度下等温吸附试验与恒有效应力孔隙压力升高的渗流试验,分别探讨了不同温度条件下煤岩吸附特性、变形与渗透特性三者的表征关系,揭示了温度对煤岩吸附-变形-渗流特性的影响规律。2)利用热力学理论探究了煤岩吸附的不均匀性,基于此建立了温度作用下考虑过剩吸附量的煤岩吸附模型。通过试验结果对所建立的各等温吸附模型计算最终数据和研...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 孔隙压力与温度对煤岩吸附特性的影响
1.2.2 孔隙压力与温度对煤岩变形与渗透特性的影响
1.2.3 孔隙压力-温度下滑脱效应与吸附膨胀对煤岩渗透率的影响
1.2.4 煤岩渗透率演化及模型研究
1.3 研究内容及方法
2 孔隙压力-温度下煤岩吸附特性与变形、渗透率演化规律
2.1 概述
2.2 试验方法
2.2.1 试验样品
2.2.2 试验方案
2.3 煤岩吸附特性
2.4 煤岩变形与渗透率演化规律
2.4.1 煤岩变形演化规律
2.4.2 煤岩渗透率演化规律
2.4.3 煤岩变形-渗透率演化规律
2.5 本章小结
3 考虑温度作用下的煤岩吸附模型及吸附-变形机制
3.1 概述
3.2 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形理论
3.2.1 考虑温度作用下的煤岩吸附模型
3.2.2 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形模型
3.3 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形作用机制
3.3.1 过剩吸附量与绝对吸附量的关系
3.3.2 煤岩吸附模型验证及分析
3.3.3 煤岩吸附-变形模型验证及分析
3.4 本章小结
4 孔隙压力-温度下滑脱效应及吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.1 概述
4.2 孔隙压力-温度下的滑脱效应与吸附膨胀模型
4.2.1 温度引起的变形
4.2.2 煤岩滑脱效应及吸附膨胀导致的渗透率变化量
4.3 滑脱效应对煤岩渗透率影响
4.3.1 滑脱效应导致的煤岩渗透率变化量
4.3.2 温度对滑脱效应的影响
4.3.3 考虑温度和不考虑温度下滑脱效应对煤岩渗透率影响
4.4 吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.4.1 吸附膨胀导致的渗透率变化量
4.4.2 温度对吸附膨胀的影响
4.4.3 考虑温度和不考虑温度下吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.5 滑脱效应、吸附膨胀与煤岩渗透率的关系
4.5.1 滑脱效应与吸附膨胀引起煤岩渗透率变化
4.5.2 滑脱效应与吸附膨胀对煤岩渗透率贡献率
4.6 本章小结
5 考虑温度与滑脱效应影响下煤岩变形-渗透率演化机制
5.1 概述
5.2 考虑温度与滑脱效应影响的煤岩变形-渗透率理论
5.2.1 S&D模型
5.2.2 考虑温度与滑脱效应影响的煤岩变形-渗透率模型
5.3 煤岩变形-渗透率作用机制
5.3.1 改进的渗透率模型验证
5.3.2 滑脱效应对煤岩渗透率的影响
5.3.3 渗透率变化过程中应变与孔隙压力演化规律
5.4 模型应用讨论
5.5 本章小结
6 结论与建议
6.1 本文主要工作及结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
C.作者在攻读硕士学位期间申请的专利
D.作者在攻读硕士学位期间所获奖励
本文编号：3856408
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 孔隙压力与温度对煤岩吸附特性的影响
1.2.2 孔隙压力与温度对煤岩变形与渗透特性的影响
1.2.3 孔隙压力-温度下滑脱效应与吸附膨胀对煤岩渗透率的影响
1.2.4 煤岩渗透率演化及模型研究
1.3 研究内容及方法
2 孔隙压力-温度下煤岩吸附特性与变形、渗透率演化规律
2.1 概述
2.2 试验方法
2.2.1 试验样品
2.2.2 试验方案
2.3 煤岩吸附特性
2.4 煤岩变形与渗透率演化规律
2.4.1 煤岩变形演化规律
2.4.2 煤岩渗透率演化规律
2.4.3 煤岩变形-渗透率演化规律
2.5 本章小结
3 考虑温度作用下的煤岩吸附模型及吸附-变形机制
3.1 概述
3.2 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形理论
3.2.1 考虑温度作用下的煤岩吸附模型
3.2.2 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形模型
3.3 考虑温度作用下的煤岩吸附-变形作用机制
3.3.1 过剩吸附量与绝对吸附量的关系
3.3.2 煤岩吸附模型验证及分析
3.3.3 煤岩吸附-变形模型验证及分析
3.4 本章小结
4 孔隙压力-温度下滑脱效应及吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.1 概述
4.2 孔隙压力-温度下的滑脱效应与吸附膨胀模型
4.2.1 温度引起的变形
4.2.2 煤岩滑脱效应及吸附膨胀导致的渗透率变化量
4.3 滑脱效应对煤岩渗透率影响
4.3.1 滑脱效应导致的煤岩渗透率变化量
4.3.2 温度对滑脱效应的影响
4.3.3 考虑温度和不考虑温度下滑脱效应对煤岩渗透率影响
4.4 吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.4.1 吸附膨胀导致的渗透率变化量
4.4.2 温度对吸附膨胀的影响
4.4.3 考虑温度和不考虑温度下吸附膨胀对煤岩渗透率影响
4.5 滑脱效应、吸附膨胀与煤岩渗透率的关系
4.5.1 滑脱效应与吸附膨胀引起煤岩渗透率变化
4.5.2 滑脱效应与吸附膨胀对煤岩渗透率贡献率
4.6 本章小结
5 考虑温度与滑脱效应影响下煤岩变形-渗透率演化机制
5.1 概述
5.2 考虑温度与滑脱效应影响的煤岩变形-渗透率理论
5.2.1 S&D模型
5.2.2 考虑温度与滑脱效应影响的煤岩变形-渗透率模型
5.3 煤岩变形-渗透率作用机制
5.3.1 改进的渗透率模型验证
5.3.2 滑脱效应对煤岩渗透率的影响
5.3.3 渗透率变化过程中应变与孔隙压力演化规律
5.4 模型应用讨论
5.5 本章小结
6 结论与建议
6.1 本文主要工作及结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
C.作者在攻读硕士学位期间申请的专利
D.作者在攻读硕士学位期间所获奖励
本文编号：3856408
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3856408.html