滑脱效应与基质变形对低渗透煤渗流特性影响实验

"该研究通过实验探讨了滑脱效应和基质变形对低渗透煤体渗流特性的影响，采用渝阳煤矿8#煤层原煤试件，进行了四种气体（He、CH4、N2、CO2）在不同压力条件下的渗流试验。结果表明，滑脱效应渗透率与气体种类有关，且He气的滑脱效应最大；基质变形渗透率则与煤体对气体的吸附能力相关，吸附性强的气体产生更大渗透率。同时，滑脱效应渗透率、基质变形渗透率和有效渗透率随气体压力增加呈现特定的非线性变化关系。" 本文是关于低渗透煤体中气体渗流特性的实验研究，重点分析了滑脱效应和基质变形两个关键因素的影响。滑脱效应是指气体在多孔介质中流动时，部分气体分子因高速运动而脱离煤体表面，导致实际渗透率高于基质本身固有渗透率的现象。在本研究中，发现He气体的滑脱效应最为显著，其次是CH4，接着是N2，CO2的滑脱效应最小。这可能与各气体分子的大小、极性和与煤体表面的相互作用力有关。 另一方面，基质变形渗透率与煤体对不同气体的吸附性能有关。吸附性越强的气体，如CH4和CO2，其基质变形渗透率相对较大，而He和N2的吸附性较弱，因此基质变形渗透率较低。这种现象可能是由于较强吸附性的气体在煤体微孔中的填充和释放过程导致煤体结构的局部变形，从而影响渗透率。 实验还揭示，在轴压和围压一定的条件下，滑脱效应渗透率和基质变形渗透率随着气体压力的增大呈现非线性增长，而有效渗透率则表现出先降低后升高的趋势，这表明存在明显的滑脱效应影响。滑脱效应渗透率与气体压力的关系可以用一次函数描述，而基质变形渗透率则遵循二次函数关系。此外，有效渗透率的变化与气体压力之间的关系也符合二次函数规律，这为理解和预测低渗透煤体在不同压力下的气体流动提供了理论依据。 滑脱效应和基质变形是影响低渗透煤体渗流特性的重要因素，这些发现对于优化煤层气的开采策略，尤其是对于理解和控制煤层气的储存和排放具有重要的实践意义。研究结果可以为煤矿瓦斯治理和安全开采提供科学依据，有助于减少煤矿瓦斯事故的发生。