基于流固耦合的煤系气排采数值模拟研究.pdf
《基于流固耦合的煤系气排采数值模拟研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于流固耦合的煤系气排采数值模拟研究.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW546基于流固耦合的煤系气排采数值模拟研究一王文楷1,2,3),刘世奇2,3),桑树勋1,2,3)1)中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州,221116;2)中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏徐州,221008;3)中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州,221008注:本文为国家自然科学基金重点项目(项目编号:42030810)和国家自然科学基金面上项目(项目编号:41972168)的成果。收稿日期:2023-04-10;改回日期:2023-04
2、-30;责任编辑:刘志强。DOI:10.16509/j.georeview.2023.s1.241作者简介:王文楷,男,1997 年生,在读硕士研究生,资源与环境(地质工程)专业;Email:。通讯作者:刘世奇,男,1984年出生,博士,研究员,从事煤系非常规天然气勘探开发、二氧化碳地质封存等领域的研究工作;Email:。关键词:关键词:煤系气;排采;渗流场;数值模拟煤系气开发过程中流体运移受叠合型储层物性差异影响,其产出规律较单一储层更为复杂,通过对煤系气流体渗流规律的研究,分析煤系气流体渗流规律对开发工程的启示。本文以六盘水矿区大河边区块煤系气开发示范工程的地质、排采等资料为基础,考虑应力
3、影响的 CH4吸附、扩散与渗流作用,以及典型煤系叠合型储层孔隙度与渗透率的动态演化特征,构建典型煤系叠合型气藏渗流数学模型,并应用 COMSOL Multiphysics 数值模拟软件实现有限元求解,基于模拟结果分析煤系气开发过程中流体渗流规律,为煤系气开发提供理论依据。1典型煤系叠合型气藏渗流数学模型1.1模型假设建立的数学模型作如下假设:1储层抽象为“双孔”介质,且各向均质;2CH4的吸附、解吸主要发生于煤与页岩基质孔隙中,基质中 CH4为Fick 型扩散,砂岩内不考虑吸附扩散;3裂隙中水饱和,CH4和水的渗流主要发生于裂隙中,并遵循Darcy 定律;4岩体变形符合小变形假设,CH4吸附、
4、解吸、有效应力会使煤与页岩基质体积发生变化,砂岩不考虑吸附变形;5储层温度不发生变化。1.2应力应变方程考虑有效应力作用以及煤与页岩基质收缩效应引起的应变、砂岩仅考虑应力作用,煤、页岩与砂岩的应力应变方程分别表示为(Sheng Li et al.,2016):(1)(2)式中:下标 1、2、3 分别表示煤、页岩、砂岩;其中 i,j=x,y,z,表示三维坐标系中方向;G 为剪切模量;m为基质的 Biot 有效压力系数;f为裂隙的Biot 有效压力系数;Pm为煤基质内气体压力,Pa;Pf为裂隙内流体压力,Pa;Pf=SwPfw+SgPfg;Pfw为裂隙内水相压力,MPa;Pfg为裂隙内气相压力,M
5、Pa;Sw为水相饱和度;Sg为气相饱和度,且Sw+Sg=1;a为 CH4吸附/解吸所引起的煤基质收缩应变。1.3基质内 CH4流动方程根据 Fick 定律及煤与页岩基质内的 CH4质量守恒方程(砂岩内 CH4以游离态为主,因此不考虑砂岩基质CH4内流动),煤与页岩储层基质内的CH4运移方程可表示为(Yu Wu et al.,2010):(3)式中:下标 1、2 分别表示煤、页岩;VL为 Langmuir体积,m3/kg;PL为 Langmuir 压力,s为岩石骨架密度,kg/m3;Mg为 CH4的摩尔质量,kg/mol;R为气体摩尔常数,R=8.314 J/(molK);Ts为标准状况(标况)
6、下温度,Ts=273.5 K;Ps为标准大气压,地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1547Ps=0.1 MPa;m为基质孔隙率,%;为 CH4脱附时间,s。1.4裂隙内 CH4流动方程煤系气开采过程中,煤与页岩基质不断向裂缝提供 CH4,煤与页岩基质可认为是裂缝内 CH4的质量源,而砂岩中不考虑基质解吸扩散,则煤、页岩与砂岩裂缝内的 CH4质量守恒方程可表示为(范超军等,2016):(4)(5)式中:下标 1、2、3 分别表示煤、页岩、砂岩;f为裂缝孔隙率,%;fg为裂隙内气体密度,kg/m3;w为水相密度,kg/m3;k 为裂隙渗透率,10-3m2;krg与 krw分别为气体与水相的相
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 耦合 煤系 气排采 数值 模拟 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。