煤层单相水非稳态渗流模型：特征分析与影响因素

本文档主要探讨了"煤层单相水非稳态渗流模型研究"这一主题，发表于2013年的《西安石油大学学报（自然科学版）》第28卷第2期。研究者针对煤层排水过程中的非稳态渗流特性，构建了一个考虑各向异性及应力敏感现象的数学模型。他们通过坐标变换方法，采用了近似求解策略，并遵循物质平衡原理，分析了在内边界保持产量恒定（定产边界）和外边界为无限大的理想情况下，煤储层的压力分布以及动边界（如井底流压和地层压力）随时间的变化规律。 研究表明，在煤层排水过程中，压降漏斗以椭圆形状向外扩展，这表明了压力降的非均匀性。模型揭示了应力敏感性对渗流过程的重要影响：应力敏感性越强，井底流压下降速度越快，地层压力也随之快速降低。此外，初始渗透率和应力敏感系数的各向异性共同决定了泄流区域的大小和形状，即渗流在不同方向上的差异性。 煤层的特殊力学性质使得其孔隙压力的变化会引发微观结构和受力的调整，进而影响渗流行为。应力敏感性是这一现象的关键因素，它可能导致煤层气井的初始产能大幅下降。因此，在分析这类复杂地质条件下煤层的渗流动态时，传统的无应力敏感模型可能会产生误导性的结果。模型的构建和分析对于准确预测和控制煤层气开采过程中的压力变化，优化生产效率具有重要意义。 研究还指出，煤层的渗流通道主要由面割理和端割理构成，面割理的连续性和延伸性使得渗流表现出显著的各向异性。这意味着在设计开采策略时，必须充分考虑到这些特性，以便更有效地进行采掘和管理。 总结来说，这篇论文深入研究了煤层水非稳态渗流的复杂性，提供了理解煤层水动力学行为的新视角，并为煤炭资源管理和煤层气开发提供了科学依据和技术支持。