基于雷诺理论的煤层瓦斯产出流态判识方法

宋金星在《河南理工大学学报(自然科学版)》上发表的研究论文探讨了煤层瓦斯产出流态的判识方法。传统上，利用线性渗流理论评估瓦斯运移和产出的难易程度存在严重偏差，这导致了评价结果的不准确。作者引入雷诺理论作为新的分析框架，该理论在理解和预测复杂流体行为方面更具优势。 论文的核心贡献是提出了一种结合地质强度因子(Geological Strength Index, GSI)、启动压力梯度(λ)和渗透率测试的新方法来识别瓦斯的流动特性。GSI是一个反映煤层岩石力学性质的重要参数，它能够反映煤层的稳定性及其对瓦斯流动的阻碍程度。启动压力梯度则衡量了在一定条件下气体开始流动所需的初始驱动力。 作者发现，当λ等于0 Pa·m^-1时，代表瓦斯流动遵循直线渗流模式，即气体运动相对简单，没有显著的压力降。然而，当λ不等于0时，情况会有所不同。若瓦斯压力梯度大于λ，表明存在低速非线性渗流，这种情况下气体流动速度较低且受阻明显。相反，如果压力梯度小于λ，则说明气体主要通过扩散方式移动，流动更为缓慢且随机。 论文还建立了GSI与雷诺数之间的关系，雷诺数是流体力学中的一个关键参数，它综合了流速、黏度和惯性力的影响。通过在实验室观察煤心和煤壁的变化，以及对测井资料的解析，可以有效地获取GSI值，从而准确判断瓦斯在煤层中的实际流态。 此外，该研究的重要性在于它扩展了传统的评价方法，为煤层瓦斯开采和安全控制提供了更精确的技术支持。对于煤炭行业的实践者来说，了解不同流态下的瓦斯行为有助于优化开采策略，减少安全事故的发生，并提升整体的能源效率。 这篇论文对煤层瓦斯产出流态的判识方法进行了创新性的研究，为煤矿开采领域的理论和技术进步做出了重要贡献。