煤岩中氮气渗流实验：孔隙压力与温度影响分析

"孔隙压力和温度对煤岩中氮气渗流影响的实验研究" 本文是一篇关于煤岩中氮气渗流特性的实验研究论文，主要关注孔隙压力和温度变化如何影响煤岩的渗透率。研究者在恒定的有效应力条件下，使用自研的煤岩渗透率实验设备，系统地进行了不同孔隙压力和温度下的渗流实验。实验结果显示，渗透率与孔隙压力和温度之间存在负幂指数关系，这意味着当孔隙压力或温度上升时，煤岩的渗透率会先显著下降，然后逐渐趋于平稳。 在恒定有效应力环境下，煤岩的渗透率对孔隙压力和温度的变化敏感。渗透率随着孔隙压力的增加而降低，这是因为增大的孔隙压力使得煤岩内部的孔隙空间受到挤压，通道变窄，从而降低了气体通过煤岩的能力。同样，随着温度的升高，氮气分子的运动速度加快，但同时可能导致煤岩结构的微小变化，初期可能会加剧煤岩的收缩，导致渗透率下降。然而，当温度进一步提高，煤岩内部的物理状态可能适应了新的热力学条件，渗透率的下降趋势趋于平缓。 通过对实验数据的分析，研究者确定了煤岩孔隙压力和温度对氮气渗透的临界值，这为理解和预测煤层气的流动特性提供了重要的理论依据。他们还拟合出了渗透率与这两个变量之间的数学关系模型，该模型可以用于估算不同工况下的煤岩渗透性能，对煤炭开采、煤层气的抽采以及地下储气等工程实践具有指导意义。 此外，这项工作对于理解煤岩的微观结构与气体流动之间的相互作用机制也具有深远影响，有助于优化煤矿安全生产策略，尤其是涉及到煤层气的开发利用和防止煤矿瓦斯事故。通过对这些参数的深入研究，可以提高煤层气的经济利用效率，同时也为煤矿安全提供科学的决策支持。 关键词：渗透率；氮气；有效应力；孔隙压力；温度 该研究属于地质工程和采矿科学领域，特别关注于煤岩力学性质和气体流动的相互作用，对于矿产资源开发及环境保护等领域有实际应用价值。