温度与孔隙压力对煤岩渗透性影响的深度分析

本文主要探讨了在煤层气抽采过程中，温度和孔隙压力对煤岩渗透性演变的重要影响。研究以贵州黔北煤田的原煤作为实验对象，采用了一种出口端正压三轴渗流装置进行实验，通过控制气体进出口气压，设置了三个不同的压差条件，同时在不同温度下调整孔隙压力，以观察其对煤岩渗透性的动态响应。 首先，实验结果显示，随着孔隙压力的增加，煤岩的渗透率会降低。值得注意的是，这种降低的趋势受到温度升高的影响，呈现出减弱的现象。也就是说，当温度上升时，相同压差下煤岩的渗透性下降幅度会减小。这表明，温度对煤岩渗透性的敏感度并非固定不变，而是会随着孔隙压力的增加而有所减弱。 其次，无论孔隙压力如何，温度的升高都会导致煤岩渗透率的降低。同样，渗透率随压差的增大而降低，这是普遍的渗透性规律。通过对实验数据的定量分析，作者发现了一个修正后的渗透率模型，它考虑了温度引起的吸附变形、热膨胀以及滑脱效应，这个模型相较于传统的S&D模型更准确地反映了试验结果。 滑脱效应在这一研究中的作用显著，修正模型中的滑脱因子随着温度的升高而增大，这从理论上验证了模型在处理温度和孔隙压力影响煤岩渗透性方面的有效性。考虑到滑脱效应的煤岩渗透率计算值，相较于忽略此效应的模型，其结果更为贴近实际，尤其是在不同温度条件下，考虑滑脱效应的渗透率预测更为准确。 最后，研究还揭示了滑脱效应对渗透率的影响程度随孔隙压力的增加而逐渐减弱。这意味着在高压条件下，煤岩的渗透性对温度和滑脱效应的敏感性会有所降低，这对于理解和预测在深层开采环境下煤层的流动特性具有重要意义。 本文的工作不仅提供了关于煤岩渗透性在特定条件下的动态行为的新见解，而且为优化煤层气开采过程中的压力管理和地应力控制策略提供了科学依据，对于煤炭行业的开采实践和技术进步具有重要的参考价值。