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煤层双重孔隙瓦斯输运机理及模型评估
1
作者
刘伟
韩冬阳
+2 位作者
徐浩
周禹军
李天男
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第2期151-162,共12页
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。瓦斯的输运行为是煤层气开采的核心问题,然而双重孔隙煤层的瓦斯输运机理还没有达成共识。为了明确瓦斯输运机理,可视化瓦斯动态输运过程,构建裂隙中瓦斯由压力梯度驱动、煤基质内瓦斯分别由压力梯...
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。瓦斯的输运行为是煤层气开采的核心问题,然而双重孔隙煤层的瓦斯输运机理还没有达成共识。为了明确瓦斯输运机理,可视化瓦斯动态输运过程,构建裂隙中瓦斯由压力梯度驱动、煤基质内瓦斯分别由压力梯度驱动和密度梯度驱动的2种煤层双重孔隙钻孔瓦斯渗流模型。2种模型均采用有限差分法求解。通过自主开发的数值模拟软件得到瓦斯压力分布、瓦斯涌出速度和瓦斯累计涌出量。通过对比数值解算结果与现场实测数据,探讨2种模型的准确性和差异性。结果表明:①2种模型在抽采前期均由达西流主导,其瓦斯涌出速度和累计瓦斯涌出量与现场基本保持一致,而煤基质内的气体将在后期主导气体输运。②由于游离瓦斯的存在,基质密度梯度模型的钻孔瓦斯压力变化范围比压力梯度模型的更大,更符合现场实测情况。说明煤基质中的扩散行为更符合游离瓦斯密度梯度驱动模型。③钻孔瓦斯涌出速度与原始瓦斯压力、孔隙率、裂隙渗透系数呈正相关,与基质半径负相关。所构建的裂隙瓦斯压力梯度驱动、基质游离瓦斯密度梯度驱动双重孔隙钻孔瓦斯输运模型更真实、准确地反映煤储层钻孔瓦斯输运的物理行为。
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关键词
煤层
瓦斯输运
密度梯度
双重孔隙模型
瓦斯涌出速率
参数敏感性
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职称材料
考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究
2
作者
朱寅斌
李长冬
+3 位作者
周佳庆
项林语
姜茜慧
朱文宇
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期601-611,共11页
粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配...
粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配性和基质渗透性对粗糙单裂隙中发生的非达西流动的影响规律。结果表明:Forchheimer方程可以准确描述双重介质模型中粗糙单裂隙流体流量与压力梯度间的非线性关系;表面粗糙度和不匹配性的增大会加剧裂隙内部开度分布的不均匀性,增大裂隙的流动阻力而促进非达西流动的发生;可渗透基质会使得裂隙过流能力增强,通过粗糙单裂隙的流量最多可增大约14%,这会抑制非达西流动的发生;基质渗透性对裂隙过流能力增长的影响程度与表面粗糙度和不匹配性呈正相关。
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关键词
粗糙单裂隙
裂隙-
孔隙
双重
介质
模型
非达西流动
渗流数值模拟
表面粗糙度
匹配性
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职称材料
干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土中的输运规律
被引量:
20
3
作者
延永东
金伟良
+1 位作者
王海龙
陆春华
《中南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第5期2060-2067,共8页
为了获得干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土内的侵蚀规律,采用双重孔隙介质模型,考虑氯离子在混凝土孔隙内的线性结合,将水分和氯离子在混凝土和裂缝内的迁移分别表示为扩散形式和对流-扩散形式,得出不同饱和度下的水分扩散方程和氯离...
为了获得干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土内的侵蚀规律,采用双重孔隙介质模型,考虑氯离子在混凝土孔隙内的线性结合,将水分和氯离子在混凝土和裂缝内的迁移分别表示为扩散形式和对流-扩散形式,得出不同饱和度下的水分扩散方程和氯离子对流-扩散方程,以及Rayleigh-Ritz分布下相应的水分扩散系数随孔隙饱和度的变化规律,并采用有限单元法计算干湿交替作用下的水分和氯离子在一规则开裂混凝土内的迁移过程,得出的干燥与湿润过程中的氯离子侵蚀结果与试验结果较吻合。模拟结果表明:在干湿交替作用下,裂缝深度对超出裂缝部分的氯离子影响较大,而裂缝宽度、循环周期、初始饱和度对混凝土和裂缝中的氯离子浓度影响较小。
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关键词
氯离子
开裂混凝土
双重
孔隙
介质
模型
干湿循环
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职称材料
饱和状态下开裂混凝土内的氯离子输运
被引量:
21
4
作者
延永东
金伟良
王海龙
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第12期2127-2133,共7页
为得出饱和状态下氯离子在开裂混凝土内的输运规律,将饱和状态分为溶液静止和溶液流动2种情况;同时分别考虑表面氯离子质量分数与氯离子扩散系数的时变性和氯离子在混凝土内的线性结合理论,对前者采用传统的双重孔隙介质模型,对后者则...
为得出饱和状态下氯离子在开裂混凝土内的输运规律,将饱和状态分为溶液静止和溶液流动2种情况;同时分别考虑表面氯离子质量分数与氯离子扩散系数的时变性和氯离子在混凝土内的线性结合理论,对前者采用传统的双重孔隙介质模型,对后者则采用二维扩散模型进行分析.基于Fick第二定律得出氯离子在裂缝和开裂附近混凝土内输运的计算方程,并根据裂缝自愈的影响对2种模型进行了修正.分别采用这2种模型对所设计的氯离子在预开裂混凝土试件内的侵蚀进行了计算.对比裂缝附近不同时间混凝土内氯离子质量分数的试验结果表明:短期侵蚀采用2种模型计算的结果均接近于试验值,长期侵蚀采用二维扩散模型能得到更加精确的结果.该结果为氯盐侵蚀下的混凝土结构耐久性设计与评估提供了参考.
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关键词
开裂混凝土
氯离子输运
双重
孔隙
介质
模型
饱和状态
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职称材料
也门1区块风险探井碳酸盐岩测井解释方法研究
5
作者
陈晓梅
朱春雷
蔡晓明
《复杂油气藏》
2009年第2期30-34,共5页
利用也门1区块风险探井Aybed-1井的岩心、测井、试油等资料,研究碳酸盐岩地层的测井响应特征及四性关系,建立针对本区碳酸盐岩储层的测井资料评价方法;探索使用了"导电孔隙模型识别油气层技术"、"流体声阻抗比值识别油...
利用也门1区块风险探井Aybed-1井的岩心、测井、试油等资料,研究碳酸盐岩地层的测井响应特征及四性关系,建立针对本区碳酸盐岩储层的测井资料评价方法;探索使用了"导电孔隙模型识别油气层技术"、"流体声阻抗比值识别油水层技术",并结合声成像及多极子声波测井资料来进行裂缝识别和评价,建立测井解释油气水层的判别标准和储层参数的计算方法,评价结果与该井的测试结果基本吻合。
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关键词
碳酸盐岩
测井解释
储集层
双重
孔隙
结构
模型
导电
孔隙
模型
流体声阻抗比值
声电成像
多极子声波
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职称材料
题名
煤层双重孔隙瓦斯输运机理及模型评估
1
作者
刘伟
韩冬阳
徐浩
周禹军
李天男
机构
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
清华大学安全科学学院
山东科技大学安全与环境工程学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第2期151-162,共12页
基金
国家重点研发计划资助项目(2023YFC3009004)
国家自然科学基金资助项目(52474273,52074303)。
文摘
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。瓦斯的输运行为是煤层气开采的核心问题,然而双重孔隙煤层的瓦斯输运机理还没有达成共识。为了明确瓦斯输运机理,可视化瓦斯动态输运过程,构建裂隙中瓦斯由压力梯度驱动、煤基质内瓦斯分别由压力梯度驱动和密度梯度驱动的2种煤层双重孔隙钻孔瓦斯渗流模型。2种模型均采用有限差分法求解。通过自主开发的数值模拟软件得到瓦斯压力分布、瓦斯涌出速度和瓦斯累计涌出量。通过对比数值解算结果与现场实测数据,探讨2种模型的准确性和差异性。结果表明:①2种模型在抽采前期均由达西流主导,其瓦斯涌出速度和累计瓦斯涌出量与现场基本保持一致,而煤基质内的气体将在后期主导气体输运。②由于游离瓦斯的存在,基质密度梯度模型的钻孔瓦斯压力变化范围比压力梯度模型的更大,更符合现场实测情况。说明煤基质中的扩散行为更符合游离瓦斯密度梯度驱动模型。③钻孔瓦斯涌出速度与原始瓦斯压力、孔隙率、裂隙渗透系数呈正相关,与基质半径负相关。所构建的裂隙瓦斯压力梯度驱动、基质游离瓦斯密度梯度驱动双重孔隙钻孔瓦斯输运模型更真实、准确地反映煤储层钻孔瓦斯输运的物理行为。
关键词
煤层
瓦斯输运
密度梯度
双重孔隙模型
瓦斯涌出速率
参数敏感性
Keywords
coal seam
gas transport
density gradient
dual-porosity model
gas emission rate
parameter sensitivity
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究
2
作者
朱寅斌
李长冬
周佳庆
项林语
姜茜慧
朱文宇
机构
中国地质大学(武汉)工程学院
中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期601-611,共11页
基金
国家自然科学基金(No.42090054,No.41922055,No.51909247)
湖北省重点研发计划项目(No.2020BCB079)。
文摘
粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配性和基质渗透性对粗糙单裂隙中发生的非达西流动的影响规律。结果表明:Forchheimer方程可以准确描述双重介质模型中粗糙单裂隙流体流量与压力梯度间的非线性关系;表面粗糙度和不匹配性的增大会加剧裂隙内部开度分布的不均匀性,增大裂隙的流动阻力而促进非达西流动的发生;可渗透基质会使得裂隙过流能力增强,通过粗糙单裂隙的流量最多可增大约14%,这会抑制非达西流动的发生;基质渗透性对裂隙过流能力增长的影响程度与表面粗糙度和不匹配性呈正相关。
关键词
粗糙单裂隙
裂隙-
孔隙
双重
介质
模型
非达西流动
渗流数值模拟
表面粗糙度
匹配性
Keywords
single rough-walled fracture
fracture-matrix model
non-Darcian flow
seepage numerical simulation
surface roughness
matchingdegree
分类号
TU447 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土中的输运规律
被引量:
20
3
作者
延永东
金伟良
王海龙
陆春华
机构
江苏大学土木工程与力学学院
浙江大学结构工程研究所
出处
《中南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第5期2060-2067,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51178417
51278444)
+2 种基金
中国博士后科学基金资助项目(2012M511215)
江苏省博士后基金资助项目(1202038C)
高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金资助项目(2011CEM010)
文摘
为了获得干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土内的侵蚀规律,采用双重孔隙介质模型,考虑氯离子在混凝土孔隙内的线性结合,将水分和氯离子在混凝土和裂缝内的迁移分别表示为扩散形式和对流-扩散形式,得出不同饱和度下的水分扩散方程和氯离子对流-扩散方程,以及Rayleigh-Ritz分布下相应的水分扩散系数随孔隙饱和度的变化规律,并采用有限单元法计算干湿交替作用下的水分和氯离子在一规则开裂混凝土内的迁移过程,得出的干燥与湿润过程中的氯离子侵蚀结果与试验结果较吻合。模拟结果表明:在干湿交替作用下,裂缝深度对超出裂缝部分的氯离子影响较大,而裂缝宽度、循环周期、初始饱和度对混凝土和裂缝中的氯离子浓度影响较小。
关键词
氯离子
开裂混凝土
双重
孔隙
介质
模型
干湿循环
Keywords
chloride
cracked concrete
dual porous medium model
wet-dry cycle
分类号
TU528.1 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
饱和状态下开裂混凝土内的氯离子输运
被引量:
21
4
作者
延永东
金伟良
王海龙
机构
浙江大学结构工程研究所
江苏大学土木工程与力学学院
出处
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第12期2127-2133,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(50809061
50908103
+2 种基金
51178417)
浙江省自然科学基金资助项目(Y107389)
江苏大学高级人才基金资助项目
文摘
为得出饱和状态下氯离子在开裂混凝土内的输运规律,将饱和状态分为溶液静止和溶液流动2种情况;同时分别考虑表面氯离子质量分数与氯离子扩散系数的时变性和氯离子在混凝土内的线性结合理论,对前者采用传统的双重孔隙介质模型,对后者则采用二维扩散模型进行分析.基于Fick第二定律得出氯离子在裂缝和开裂附近混凝土内输运的计算方程,并根据裂缝自愈的影响对2种模型进行了修正.分别采用这2种模型对所设计的氯离子在预开裂混凝土试件内的侵蚀进行了计算.对比裂缝附近不同时间混凝土内氯离子质量分数的试验结果表明:短期侵蚀采用2种模型计算的结果均接近于试验值,长期侵蚀采用二维扩散模型能得到更加精确的结果.该结果为氯盐侵蚀下的混凝土结构耐久性设计与评估提供了参考.
关键词
开裂混凝土
氯离子输运
双重
孔隙
介质
模型
饱和状态
Keywords
cracked concrete
chloride
transportation
dual porous medium model
saturated condition
分类号
TU528.1 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
也门1区块风险探井碳酸盐岩测井解释方法研究
5
作者
陈晓梅
朱春雷
蔡晓明
机构
中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司物探技术研究院
出处
《复杂油气藏》
2009年第2期30-34,共5页
文摘
利用也门1区块风险探井Aybed-1井的岩心、测井、试油等资料,研究碳酸盐岩地层的测井响应特征及四性关系,建立针对本区碳酸盐岩储层的测井资料评价方法;探索使用了"导电孔隙模型识别油气层技术"、"流体声阻抗比值识别油水层技术",并结合声成像及多极子声波测井资料来进行裂缝识别和评价,建立测井解释油气水层的判别标准和储层参数的计算方法,评价结果与该井的测试结果基本吻合。
关键词
碳酸盐岩
测井解释
储集层
双重
孔隙
结构
模型
导电
孔隙
模型
流体声阻抗比值
声电成像
多极子声波
Keywords
carbonate rock
logging interpretation
reservoir
dual pore structure model
conductive pore model
fluid acoustic impedance ratio
acoustic imaging
multipole acoustic
分类号
TE122.221 [石油与天然气工程—油气勘探]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
煤层双重孔隙瓦斯输运机理及模型评估
刘伟
韩冬阳
徐浩
周禹军
李天男
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究
朱寅斌
李长冬
周佳庆
项林语
姜茜慧
朱文宇
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
干湿交替作用下氯离子在开裂混凝土中的输运规律
延永东
金伟良
王海龙
陆春华
《中南大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
20
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职称材料
4
饱和状态下开裂混凝土内的氯离子输运
延永东
金伟良
王海龙
《浙江大学学报(工学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
21
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职称材料
5
也门1区块风险探井碳酸盐岩测井解释方法研究
陈晓梅
朱春雷
蔡晓明
《复杂油气藏》
2009
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职称材料
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