煤层气注热开采的热流固耦合数值模拟与影响分析

煤层气热流固耦合及注热作用的数值模拟是一篇针对提高煤层气开采效率的研究论文，由陈世通、曹峥等人合作完成。该研究聚焦于当前煤炭行业中一个关键问题，即如何提升煤层气的开采量。煤层气通常以吸附状态存在于煤层中，提高煤层温度可以促使这些气体从吸附态转化为游离态，从而增加开采量。然而，这一过程并非没有挑战，高温会导致煤层基质膨胀，降低其渗透率，从而对煤层气的流动扩散产生阻碍。 论文作者们运用了热弹性力学、非线性达西渗流理论以及多孔介质热力学的原理，构建了一个详细的数学模型。他们考虑了煤基质的变形控制、煤层气的渗流控制以及能量守恒等关键因素，形成了一套热流固耦合的数学模型。这个模型通过COMSOL Multiphysics软件进行数值求解，以揭示注热作用在实际开采中的具体影响。 研究结果显示，尽管注热可以在一定程度上提高煤层的局部温度，但它对于整体上改善煤层渗透率和显著提升煤层气产量的作用并不明显。这意味着，在实际的煤层气开采过程中，单纯依靠注热可能不是最有效的策略，可能需要结合其他开采技术和方法来优化开采效果。 论文还强调了这项工作的理论价值，为煤层气开采的工程实践提供了重要的理论参考。研究的关键词包括煤层气、热流固耦合、数值模拟以及注热，这些都是理解该领域核心概念的关键术语。这篇首发论文的发表，不仅推动了煤炭行业对高效开采技术的深入探讨，也为后续的科研工作开辟了新的研究路径。