煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析  

Numerical investigation on the impact of the diffusion coefficient on coalbed methane exploitation

作　　者：王辰[1] 詹绍建 唐俊[1] 李文国 王宏伟[1] 

机构地区：[1]中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083 [2]山西中新甘庄煤业有限公司,山西大同037000

出　　处：《中国矿业》2014年第11期95-98,140,共5页China Mining Magazine

基　　金：国家重点基础研究发展计划项目资助(编号:2010CB22-6801);中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金项目资助(编号:SKLCRSM11KFA01);中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金项目资助(编号:SKLCRSM11-KFB07)

摘　　要：针对煤层的双重孔隙特性,采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究,探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。采用不同的扩散系数值(1.2×10-10 m2/s与1.2×10-13 m2/s),通过数值计算,对煤层气的产量演化过程进行分析。计算结果表明:扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程,具体来说,基质气体压力演化过程的时间尺度(109s)比裂隙气体压力演化的时间尺度(107s)要高两个数量级;在煤层气解吸过程初期,不同的基质扩散系数对产量的影响不明显;在解吸过程后期,两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大,最终可达到三个数量级。Based on the dual‐porosity characteristics of coal seams ,Fick’s First Law for Diffusion and the permeability model considering the effective stress impact was included to investigate the impact of the diffusion coefficient on coalbed methane recovery .The evolution of gas output was analyzed in two different scenarios with different diffusion coefficients（1 .2 × 10^-10 m^2/s and 1 .2 × 10^-13 m^2/s） .The results showed that the gas recovery process dominated by diffusion was much longer than that dominated by the gas in free phase .The time scale for the evolution of matrix gas pressure（109s）was two magnitudes larger than that of fracture gas pressure（107s） .The diffusion coefficient has unobvious influence on the gas recovery in the initial stage ,but the difference developed with the recovery process and reached 3 magnitudes finally .

关 键 词：扩散系数 渗透率 煤层气 双重孔隙介质 

分 类 号：TE371[石油与天然气工程—油气田开发工程]