鄂尔多斯盆地低阶煤微观孔隙瓦斯渗流特性研究

"本文主要研究了鄂尔多斯盆地低阶煤的微观孔隙结构及其对瓦斯微观渗流特性的影响。通过X-ray CT扫描实验，重构了煤体的微观孔隙空间结构，并进行了逆向优化和数值建模，进而进行了瓦斯微观渗流的数值模拟。研究发现，低阶煤的微观孔隙结构非均质性强，形状近似球形，且孔隙形状因子与等效直径之间存在指数关系。不同类型的煤中，微裂隙的分布和连通性差异显著，这对瓦斯渗流性能起着关键作用。此外，渗流过程中的方向选择性是由瓦斯压力在同一孔隙内的非均匀性决定的。这些发现对于理解和优化煤层气开采策略具有重要意义。" 在深入探讨这一主题时，首先要了解的是低阶煤的微观孔隙结构。孔隙结构是决定煤中瓦斯储存和流动的关键因素，其非均质性意味着孔隙尺寸、形状和分布的多样性。通过X-ray CT扫描，可以得到煤体内部的三维图像，从而重构出孔隙的空间布局。这种技术对于理解煤体的储气能力和瓦斯渗流行为至关重要。 进一步的研究集中在孔隙形状因子与等效直径之间的关系。形状因子反映了孔隙的几何复杂性，而等效直径则是一个表征孔隙大小的指标。指数关系的存在表明孔隙的形状对其大小有显著影响，这对于预测渗流特性至关重要。 在鄂尔多斯盆地的低阶煤中，羊场湾褐煤和斜沟气煤的孔隙结构差异明显。前者内部发育有大量的微裂隙，这可能导致较高的瓦斯渗透率，而后者虽然微裂隙数量较少，但存在局部多孔隙团，这可能影响到瓦斯的流动路径和渗流效率。 孔隙连通性的研究揭示了其对瓦斯渗流性能的决定性作用。尽管孔隙大小很重要，但孔隙间的连接方式和连通程度决定了气体能否有效地流动。这表明在煤层气开采中，改善孔隙连通性可能是提高瓦斯回收率的有效途径。 最后，研究发现瓦斯压力在同一孔隙内的非均匀性导致了渗流对方向的选择性。这意味着瓦斯更可能沿着压力梯度较大的路径流动，这对设计井网布置和采气工艺具有指导意义。 总结来说，这篇论文通过实验和数值模拟，揭示了低阶煤微观孔隙结构的复杂性以及其对瓦斯微观渗流特性的影响，为优化煤层气开采提供了理论依据和技术支持。