煤层注热对煤体渗透率影响的数值分析

"该文主要探讨了煤层注热对煤体渗透率的影响，并通过建立数学模型和数值分析，揭示了注热条件下煤体渗透率的变化规律，为煤层注热技术在煤层气抽采中的应用提供了理论基础。" 在能源开采领域，煤层气的高效抽采一直是研究的重点。煤层注热作为一种创新的技术手段，近年来被用于提高煤层气的产量。煤层注热的基本原理是通过向煤层注入热量，改变煤层的物理特性，尤其是提高其渗透率，从而增加煤层气的流动性和抽采效率。渗透率是衡量煤层气流动能力的关键参数，直接影响煤层气的产出。 本文基于Warren-Root几何模型，这个模型常用于描述岩石或煤体在应力作用下的微结构变化，结合弹性力学理论，构建了一个适用于注热条件下的煤体渗透率模型。Warren-Root模型考虑了煤体在热力作用下孔隙结构的改变，这包括孔隙的扩张、收缩以及煤体微裂隙的形成与闭合，这些都会显著影响煤层的渗透性能。 数值分析是理解复杂系统行为的有效工具，作者通过数值模拟来研究注热钻孔周围煤体渗透率的变化。通过这种方式，他们可以模拟不同温度、压力和时间条件下的渗透率动态，从而揭示注热过程中的关键影响因素。这种分析对于预测煤层注热的实际效果至关重要，有助于优化注热参数，如注入温度、速率和持续时间，以实现最佳的煤层气抽采效果。 实验结果表明，在注热条件下，煤体的渗透率会经历一个动态变化过程，通常呈现出先增后减的趋势。初期的渗透率增加可能是由于热诱导的孔隙扩大和裂隙开启，而后期的减少可能是因为过度加热导致的煤体收缩或裂隙闭合。这一发现为理解煤层注热过程中的多场耦合作用（如热、机械、流体动力学）提供了理论依据，也为后续的多场耦合模型构建提供了基础数据。 关键词涉及的方面包括煤体的物理特性、煤层注热技术、渗透率变化、耦合模型分析以及煤层气抽采的优化策略。这些关键词反映了研究的核心内容，即如何通过科学的方法分析和预测注热对煤层气产出的影响，以提升煤矿安全和经济效益。 这项研究对于理解和优化煤层注热技术在煤层气开发中的应用具有重要意义，同时也为相关领域的进一步研究提供了有价值的参考。通过深入理解煤体在注热条件下的渗透率变化规律，可以更好地设计和实施煤层气抽采方案，以提高资源利用率，降低开采风险，促进能源行业的可持续发展。