煤层气压裂后双重介质水渗流特性仿真研究

"压裂层双重介质中煤层水渗流规律仿真试验研究" 该研究主要关注的是煤层气开采过程中的一个重要环节——压裂后煤层水的渗流特性及其对地下水环境的影响。通过使用COMSOL Multiphysics这一多物理场仿真软件，研究人员模拟了压裂煤储层后形成的双重介质（包括裂缝和煤岩孔隙）中的水流动行为。双重介质是指在压裂后，煤层中同时存在高渗透性的裂缝和低渗透性的煤岩孔隙。 实验结果显示，经过一段时间的排水后，裂缝区域的裂隙水压力显著低于周围煤岩孔隙水压力。这种压力差是水流运动的主要驱动力。在垂直于裂缝的任何压力切面上，可以观察到压力分布的梯度现象，即裂缝处压力最低，随着距离增加，压力逐渐升高，直至两侧煤岩孔隙。沿裂缝方向，压力呈现从裂缝末端向井筒方向降低的趋势，井筒附近压力最低，这表明水主要沿着裂缝向井筒方向流动。 在排水过程中，裂缝中的煤层水最先被排出，其水头下降速度较快。同时，由于压差的存在，煤岩孔隙中的水不断被挤压进入裂缝，随后通过裂缝流入井筒。通过对水流速度和水头数据的拟合分析，研究者得出在双重介质的x方向上，渗透系数约为0.0135 m/s，而在y方向上的渗透系数为8×10^-8 m/s。这两个参数对于理解和预测煤层水在不同方向上的流动行为至关重要。 这项研究的结果对于理解煤层气开采如何影响地下水的动力条件和储存条件提供了重要的理论依据。通过掌握煤层水的渗流规律，可以更好地评估和控制煤层气开发过程中的环境影响，为水资源管理和环境保护提供科学的决策支持。关键词涵盖了煤层气、水力压裂、双重介质、煤层水以及渗流规律，显示了研究的针对性和专业性。