分形毛细管束中溶质对流-扩散传质行为研究

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作者 金毅 黄欢 +3 位作者 宋慧波 郑军领 董佳斌 董文浩 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期124-133,共10页

探明煤层气在煤储层中的运移规律对煤层气高效开发和产能评估至关重要。煤层气在储层通道中的运移隶属对流、扩散的耦合,受限于孔隙结构复杂形貌,而传统连续介质理论难以准确表征孔隙结构多尺度分形特征对对流-扩散耦合输运过程的控制... 探明煤层气在煤储层中的运移规律对煤层气高效开发和产能评估至关重要。煤层气在储层通道中的运移隶属对流、扩散的耦合,受限于孔隙结构复杂形貌,而传统连续介质理论难以准确表征孔隙结构多尺度分形特征对对流-扩散耦合输运过程的控制性作用。目的为了深入阐释复杂多尺度孔隙结构中煤层气对流-扩散耦合传质的内在机理。方法首先,依托分形拓扑理论构建分形毛细管束模型,以定量表征孔隙结构的几何异质性与拓扑连通性;其次,结合经典Taylor-Aris方程,推导耦合孔隙结构尺度不变特征的溶质对流-扩散数学传质方程;最后,借助格子Boltzmann方法模拟分形毛细管束中溶质的对流-扩散过程,并阐释了孔隙结构分形特征对溶质输运的影响机制。结果结果表明,对流-扩散数学传质方程可精准预测溶质有效扩散系数,具有较好的适配性;管道弯曲度分形维数、缩放间隙度、最大管径等孔隙结构特征参数制约着溶质对流-扩散行为。具体地,管道弯曲度分形维数反比于有效扩散系数,而缩放间隙度和最大管径与有效扩散系数呈良好正相关关系,并以控制流体流速的形式影响溶质对流-扩散过程。结论研究结果可为煤储层中煤层气复杂运移规律研究提供理论与方法参考,进而为煤层气产能精准预测及储层压裂改造方案的优化提供理论支撑与决策支持。 展开更多

关键词 对流-扩散 毛细管束 分形拓扑 有效扩散系数 格子BOLTZMANN方法

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基于管径指数分布的毛细管束模型 被引量：4

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作者 琚晓冬 冯文娟 张玉军 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第6期820-825,共6页

岩土类孔隙介质的渗透性及其随外部物理化学环境的改变而变化的性质对于各类工程而言是非常重要的,然而至今多数描述上述性质的理论多是基于唯象学观点,无法从本质上解释此类材料的渗流本质特性及其随环境而改变的性质.在前人总结的孔... 岩土类孔隙介质的渗透性及其随外部物理化学环境的改变而变化的性质对于各类工程而言是非常重要的,然而至今多数描述上述性质的理论多是基于唯象学观点,无法从本质上解释此类材料的渗流本质特性及其随环境而改变的性质.在前人总结的孔隙数量随孔径大小呈指数分布的基础上,在不改变函数数学特性的前提下对其进行调整,使之严格符合数学分布函数的要求,并在此基础上建立了一个用于描述孔隙介质细观渗流特征的变孔径毛细管束模型.运用该模型从理论上探讨了水温对渗流的影响、达西定律上限、超限后流量计算及孔隙率对渗流影响等问题,最后通过实例计算了孔隙介质的渗透系数和临界水力梯度,并对相关结果进行了分析. 展开更多

关键词 孔隙介质 毛细管束模型 渗流 达西定律上限 临界水力梯度

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毛细管束在细粒土排水中的应用 被引量：2

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作者 李家春 宋宗昌 +2 位作者 贺克飞 侯少梁 王利婷 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第4期1633-1638,共6页

针对传统的土体内部排水设施存在的一些问题,设计了一种利用毛细管束排水的新型排水设施。首先通过毛细水上升高度试验,选择了毛细张力较大的0.5 mm四氟管作为试验所用的毛细管。然后将其以正六边形的方式组合成毛细管束,通过毛细管束... 针对传统的土体内部排水设施存在的一些问题,设计了一种利用毛细管束排水的新型排水设施。首先通过毛细水上升高度试验,选择了毛细张力较大的0.5 mm四氟管作为试验所用的毛细管。然后将其以正六边形的方式组合成毛细管束,通过毛细管束水力特性研究试验,得出了毛细管束的水力特性方程。最后选用长度为8 cm的19根四氟管组合成毛细管束,并利用PVC管设计出毛细管束排水管,在细粒土的中进行排水试验,试验结果显示利用毛细管束排水管可以有效地提高排水效率,并且可以估算出毛细管束排水管的理论排水量。表明毛细管束排水管进行细粒土排水是切实可行的。 展开更多

关键词 新型排水设施 四氟管 毛细管束 排水试验

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基于随机变径毛细管束模型的渗吸-驱替机理分析 被引量：4

4

作者 高涛 王香增 +2 位作者 王锰 党海龙 刘芳娜 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期100-109,共10页

针对等直径毛细管束模型的不足,结合分段法推导得到考虑压差及固-液壁面作用的液-液系统下变径毛细管多段式渗吸理论公式,研究不同毛细管几何结构和流体性质的变化对变径毛细管渗吸-驱替的影响,并通过Python编制随机变径毛细管束模型,... 针对等直径毛细管束模型的不足,结合分段法推导得到考虑压差及固-液壁面作用的液-液系统下变径毛细管多段式渗吸理论公式,研究不同毛细管几何结构和流体性质的变化对变径毛细管渗吸-驱替的影响,并通过Python编制随机变径毛细管束模型,建立基于该模型的采出程度及含水率计算方法。结果表明:压差的增大导致变径毛细管段间渗吸速度差异减小,变径毛细管渗吸-驱替具有方向性;基于随机变径毛细管束模型计算的采出程度及含水率与实验真实岩心驱替数据符合较好,且渗吸作用对总采出程度的贡献量达19.97%。 展开更多

关键词 变径毛细管束 渗吸-驱替模型 温和注水 特低渗透油藏 致密储层

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Alltech集束毛细管柱和常规毛细管柱的比较 被引量：3

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作者 文玉秀 张汉邦 傅若农 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 1998年第2期137-139,共3页

对集束毛细管气相色谱柱的色谱性能，如流速对柱效的影响、柱温对柱效的影响、柱容量等进行了考察，并将其对典型火炸药成分ＤＮＴ，ＴＮＴ的分离与常规毛细管气相色谱柱进行了比较。结果表明，集束毛细管气相色谱柱综合了填充柱与石英... 对集束毛细管气相色谱柱的色谱性能，如流速对柱效的影响、柱温对柱效的影响、柱容量等进行了考察，并将其对典型火炸药成分ＤＮＴ，ＴＮＴ的分离与常规毛细管气相色谱柱进行了比较。结果表明，集束毛细管气相色谱柱综合了填充柱与石英毛细管气相色谱柱之优点，弥补了二者的不足，是一种柱容量较大且分离效能好、可以在高载气流速下操作的新型气相色谱柱。 展开更多

关键词 集束毛细管 气相色谱柱 毛细管柱 Alltech

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非水胶束电动毛细管色谱在线富集测定果蔬中克百威和甲萘威残留(英文)

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作者 童明珠 陈冠华 +3 位作者 武传芹 郭东山 方柔 张丽 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期176-181,共6页

建立基于非水胶束电动毛细管色谱在线富集技术测定蔬果中克百威和甲萘威残留的新方法。对影响分离和富集效果的缓冲液参数、分离电压和进样时间进行优化。运行缓冲溶液为含100mmol/L十二烷基硫酸钠、30mmol/L乙酸钠的甲酰胺-乙腈(85:15,... 建立基于非水胶束电动毛细管色谱在线富集技术测定蔬果中克百威和甲萘威残留的新方法。对影响分离和富集效果的缓冲液参数、分离电压和进样时间进行优化。运行缓冲溶液为含100mmol/L十二烷基硫酸钠、30mmol/L乙酸钠的甲酰胺-乙腈(85:15,V/V)溶液,表观pH值为9.4;分离电压20kV;进样时间150s。在此优化条件下,克百威和甲萘威的富集倍数分别为678和758倍;检出限分别为31μg/L和7.9μg/L;6次重复测定的峰面积相对标准偏差为2.47%、1.76%;平均加标回收率为80.4%～96.2%和92.5%～104.1%。以上结果表明该方法具有良好的灵敏度和重现性,可用于果蔬中该两种农药残留的检测。 展开更多

关键词 非水胶束电动毛细管色谱 克百威 甲萘威 甲酰胺 富集

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集束毛细管柱富集便携式光电离飞行时间质谱检测大气中苯系物 被引量：2

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作者 刘聪 李杨 +6 位作者 蒋吉春 李金旭 杨明 王祯鑫 花磊 张晓辉 李海洋 《质谱学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期233-241,共9页

本研究利用集束毛细管柱研制了一种新型富集进样装置,并与便携式光电离飞行时间质谱(PI-TOF-MS)联用,实现了环境空气中苯系物的高灵敏检测。该富集进样装置无需制冷即可高效吸附苯系物,经过条件优化,样品经500 mL/min流速采样4 min,以2 ... 本研究利用集束毛细管柱研制了一种新型富集进样装置,并与便携式光电离飞行时间质谱(PI-TOF-MS)联用,实现了环境空气中苯系物的高灵敏检测。该富集进样装置无需制冷即可高效吸附苯系物,经过条件优化,样品经500 mL/min流速采样4 min,以2 mL/min载气流速进样3 min,捕集阱降温3 min,即可完成样品分析。与直接进样相比,富集进样后,苯、甲苯和对二甲苯的信号强度分别提高了130、220和255倍,相关系数(R^(2))均大于0.99,检出限分别达到0.23、0.19和0.23μg/m^(3),平行检测7个周期的相对标准偏差(RSD)小于6%。将研制的集束毛细管柱富集进样-便携式PI-TOF-MS应用于实际环境空气检测,结果表明,该仪器能够满足大气中痕量苯系物的检测需求,在现场环境快速检测领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 集束毛细管柱 富集 光电离 便携式飞行时间质谱(PI-TOF-MS) 苯系物

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在线二维集束毛细管柱-高气压光电离-飞行时间质谱用于单萜类化合物的快速测量 被引量：1

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作者 陈璇 花磊 +4 位作者 王艳 侯可勇 蒋吉春 谢园园 李海洋 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期904-910,共7页

单萜类化合物是大气中生物源挥发性有机物(BVOCs)的一个主要组分,具有同分异构体种类多、寿命短、浓度低、时空变化快等特点。将集束毛细管柱(MCC)和高气压光电离-飞行时间质谱仪(HPPI-TOF MS)相结合,搭建MCC-HPPI-TOF MS联用装置,并开... 单萜类化合物是大气中生物源挥发性有机物(BVOCs)的一个主要组分,具有同分异构体种类多、寿命短、浓度低、时空变化快等特点。将集束毛细管柱(MCC)和高气压光电离-飞行时间质谱仪(HPPI-TOF MS)相结合,搭建MCC-HPPI-TOF MS联用装置,并开发一种二维GC-MS快速在线检测方法,用于单萜同分异构体的快速定性和定量分析。实验结果表明,在无任何样品预富集的前提下,该方法可在180 s内实现α-蒎烯、β-蒎烯、α-萜烯、γ-萜烯、3-蒈烯及柠檬烯等6种单萜同分异构体的在线检测,检出限(LODs)低至μg/m^3量级。该方法已经用于松树和柏树枝叶释放出的单萜化合物的快速在线分析,展示了其在环境监测、过程分析等领域复杂混合物样品在线检测的能力和应用前景。 展开更多

关键词 集束毛细管柱 高气压光电离飞行时间质谱 在线二维色谱-质谱 单萜 同分异构体分析

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毛细管X光平行束透镜坪区特性的研究

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作者 王逸凡 陈佳睿 刘志国 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期18-24,共7页

玻璃对X射线的折射率接近1,无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控.将大量毛细管按照一定方式排列组合,在符合全反射原理的情况下,对点X光源发射的X射线进行调控;着重于研究整体毛细管X光平行束透镜,利用光线追迹法进行数值模拟... 玻璃对X射线的折射率接近1,无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控.将大量毛细管按照一定方式排列组合,在符合全反射原理的情况下,对点X光源发射的X射线进行调控;着重于研究整体毛细管X光平行束透镜,利用光线追迹法进行数值模拟,设计仿真模拟程序,模拟出X射线在整体毛细管X光平行束透镜中的传播路径;通过改变毛细管的子管参数和排列方式,使毛细管X光平行束透镜的出射光束出现光束坪区,并设计出出光均匀性80%以上的毛细管X光平行束透镜;通过试验分别使用等径和变径毛细管X光平行束透镜对X点光源进行成像,验证了变径优化对出射光束均匀性的改善作用,其中变径X光平行束透镜的出射光束的发散角低至11.7 mrad. 展开更多

关键词 X射线光学 毛细管X光平行束透镜 光线追迹法 全反射 坪区

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低渗透储层流体非线性渗流机理及特征分析 被引量：15

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作者 孙志刚 马炳杰 李奋 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期109-117,共9页

基于微尺度渗流效应,分析了低渗透油藏非线性渗流机理,根据力学平衡方程和压汞实验数据,建立了低渗透储层流体非线性渗流数学模型,分析了非线性渗流特征,并引入动态阻力梯度概念,实现对低渗储层非线性渗流的动态表征。结果表明,边界层... 基于微尺度渗流效应,分析了低渗透油藏非线性渗流机理,根据力学平衡方程和压汞实验数据,建立了低渗透储层流体非线性渗流数学模型,分析了非线性渗流特征,并引入动态阻力梯度概念,实现对低渗储层非线性渗流的动态表征。结果表明,边界层、流体屈服应力、边界流体-体相流体间的表面力对低渗透渗流形成的附加阻力,是非线性渗流的主要原因;非线性渗流特征在不同的驱替压力梯度下一直存在,在低驱替压力梯度下明显,高驱替压力梯度下弱化;采用动态阻力梯度代替启动压力梯度对非线性渗流进行表征更加合理;随着驱替压力梯度的增加,动态驱替梯度曲线特征为先从一个比较高初始值瞬间降落,之后逐渐增大;动态阻力梯度与驱替压力梯度的比值先增大后减小。 展开更多

关键词 低渗透油藏 非线性渗流 微尺度效应 毛细管束模型 动态阻力梯度

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基于水气二相流原理确定陶土头进气值、发泡点 被引量：3

11

作者 郑海亮 陈家军 +1 位作者 杨建 田亮 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期123-128,共6页

张力计为测定土壤水势的一种仪器,其陶土头的进气值与发泡点对其性能影响的报道较少,测定其进气值与发泡点的方法也未见报道。根据水气二相流原理,本文提出了确定其进气值与发泡点的方法并用试验进行了验证。试验结果表明:(1)进气值易... 张力计为测定土壤水势的一种仪器,其陶土头的进气值与发泡点对其性能影响的报道较少,测定其进气值与发泡点的方法也未见报道。根据水气二相流原理,本文提出了确定其进气值与发泡点的方法并用试验进行了验证。试验结果表明:(1)进气值易受饱和历史影响,测定具有不可重复性,而发泡点测试的重现性较好;(2)进气值与发泡值之间存在一定的相关性,可利用发泡值的1/4来估计张力计的适用范围,简化了测试过程;(3)吸附渗透水的概念模型和变径的毛细管模型可以解释陶土头的排水过程。 展开更多

关键词 进气值 发泡点 陶土头 二相流 毛细管束模型

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从电阻率数据中得到相对渗透率的新方法 被引量：9

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作者 马东 吴华 曾鸣 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期695-700,共6页

相对渗透率是储层评价、油田开发和油藏数值模拟等方面的重要参数,一般通过稳态和非稳态法来获取相对渗透率数据。由于相对渗透率实验所需周期长、成本高,且条件较为苛刻,因此获取相对渗透率数据具有一定难度,而通过现场电阻率测井和室... 相对渗透率是储层评价、油田开发和油藏数值模拟等方面的重要参数,一般通过稳态和非稳态法来获取相对渗透率数据。由于相对渗透率实验所需周期长、成本高,且条件较为苛刻,因此获取相对渗透率数据具有一定难度,而通过现场电阻率测井和室内实验则较为容易获取电阻率数据。本文通过毛细管束模型和阿尔奇电阻率公式,并在引入迂曲度的情况下,推导了一种从电阻率数据中计算相对渗透率数据的新方法。通过文献数据和实验数据对新方法的计算精度进行了验证。结果表明,从电阻率数据得到的水相相对渗透率数据具有很高的精度。在缺少相对渗透率数据的情况下,可以通过新方法从电阻率数据中估算水相相对渗透率。 展开更多

关键词 相对渗透率 电阻率 迂曲度 毛细管束模型

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基于Level Set方法的微观窜流特征研究 被引量：3

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作者 高亚军 姜汉桥 +2 位作者 李俊键 常元昊 陈文滨 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第4期48-54,共7页

达西定律渗流理论以对油水运移规律的研究仍停留在宏观尺度上,很多微观机理无法考虑,窜流形成时的微观孔道中油水运移特征未能体现清楚。本文建立二维微观孔隙模型,引入Level Set方法对油水两相界面进行追踪,采用有限元方法对两相数值... 达西定律渗流理论以对油水运移规律的研究仍停留在宏观尺度上,很多微观机理无法考虑,窜流形成时的微观孔道中油水运移特征未能体现清楚。本文建立二维微观孔隙模型,引入Level Set方法对油水两相界面进行追踪,采用有限元方法对两相数值模型进行求解。在玻璃刻蚀平面驱替实验的基础上,建立并联毛细管束模型。通过模拟不同驱替压差、润湿性以及界面张力等情况下的流动状态,结合二维孔隙数值模拟结果,给出了发生微观窜流的临界条件:在入口压力恒定时,水驱油速度逐渐变大;驱替压力增大时,大孔道中的两相流速增加比例更大;油水两相界面张力越大,壁面越亲油,越容易发生微观窜流。 展开更多

关键词 LEVEL SET方法 数值模拟 毛细管束模型 微观窜流

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泥质分布形式对储层渗透率的影响 被引量：3

14

作者 蔺景龙 赵海波 姜涛 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2004年第3期1-3,共3页

在毛细管束模型基础上 ,根据流体力学理论探讨了泥质不同分布形式对渗透率的影响 .建立了分散泥质和层状泥质与渗透率的定量关系式 ,提出了泥质砂岩的渗透率综合模型 ,由模型确定渗透率所需参数可从岩心及测井有关数据得到 .利用此方法... 在毛细管束模型基础上 ,根据流体力学理论探讨了泥质不同分布形式对渗透率的影响 .建立了分散泥质和层状泥质与渗透率的定量关系式 ,提出了泥质砂岩的渗透率综合模型 ,由模型确定渗透率所需参数可从岩心及测井有关数据得到 .利用此方法处理了大庆地区的实际资料 ,计算渗透率与理论渗透率的平均绝对误差为 2 .8× 10 - 3μm2 . 展开更多

关键词 毛细管束模型 流体力学 泥质的分布形式 渗透率 测井

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基于CT扫描的植被发育斜坡土体大孔隙和渗透性研究 被引量：3

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作者 侯汝几 徐则民 +2 位作者 张磊 张燕庭 徐宗恒 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期112-118,共7页

山区流域植被发育斜坡的失稳往往尾随着强降雨而发生,降雨入渗引起的地下水位上升是导致斜坡失稳的主要原因,而饱和渗透系数是评价土体渗透特性的主要参数。以植被发育斜坡土体为研究对象,应用CT扫描技术获得了土体孔隙尺寸分布,发现孔... 山区流域植被发育斜坡的失稳往往尾随着强降雨而发生,降雨入渗引起的地下水位上升是导致斜坡失稳的主要原因,而饱和渗透系数是评价土体渗透特性的主要参数。以植被发育斜坡土体为研究对象,应用CT扫描技术获得了土体孔隙尺寸分布,发现孔隙成圆率随着等效直径的增大有减小的趋势,即孔隙截面积越大,其形状越复杂。根据毛细管束模型预测出饱和渗透系数,再与环刀法测得的饱和渗透系数对比,发现预测值和实测值在相同数量级范围内,但还是存在一定的偏差。进一步对模型优化,修正孔隙形状系数后,模型的预测精度得到了显著提高。 展开更多

关键词 植被发育斜坡 滑坡 CT扫描 大孔隙 渗透系数 毛细管束模型

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受载煤自发渗吸过程水分运移规律及其影响机理 被引量：2

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作者 岳基伟 王兆丰 +2 位作者 董家昕 王春光 申晓静 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4069-4082,共14页

煤层注水所引入水分的渗透过程迫使煤层内原有裂隙相互沟通或形成新的裂隙网,为水在煤层内的流动提供网络通道。自发渗吸过程水与瓦斯发生相互作用,渗吸过程是一个有效的润湿过程,润湿效果与水分运移距离紧密相关。为揭示受载煤自发渗... 煤层注水所引入水分的渗透过程迫使煤层内原有裂隙相互沟通或形成新的裂隙网,为水在煤层内的流动提供网络通道。自发渗吸过程水与瓦斯发生相互作用,渗吸过程是一个有效的润湿过程,润湿效果与水分运移距离紧密相关。为揭示受载煤自发渗吸过程水分运移的影响机理,采用自主研发的“受载煤自发渗吸过程水分运移距离测试系统”,开展了受载煤自发渗吸实验。研究结果表明:水分侵入煤体后,水分与煤成为一个体系,煤样的电阻率发生突变、快变及渐变;等压渗吸过程中,受载应力越大,多分支毛细管束模型中的竖向毛细管平均孔径越小,水分运移距离越大;等压渗吸过程中,同一受载应力条件下,含瓦斯煤自发渗吸过程中水分的运移距离大于不含瓦斯煤自发渗吸过程中水分的运移距离;一端开放的毛细管、两端开放且从两端同时渗吸的毛细管在渗吸过程中均存在封堵效应;一端开放的毛细管渗吸过程中,毛细管周围的气体压力越大,封堵效应越明显;等压渗吸过程中,吸附平衡压力越小,多分支毛细管束模型中的水平毛细管吸水长度越长,多分支毛细管束模型中的竖向毛细管水分运移速率越慢,水分对微小孔的润湿效果越好。 展开更多

关键词 煤层注水 自发渗吸过程 多分支毛细管束 封堵效应 润湿

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