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双孔双渗煤岩渗透率演化模型及应用
被引量：
2
1
作者
张璐
王刚
+2 位作者
于俊红
肖智勇
王珂
《山东科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第1期33-42,共10页
为了探究二氧化碳在煤岩封存过程中的渗流变化趋势,视煤岩为双重介质,综合考虑二氧化碳的Fick扩散、Knudsen扩散、表面扩散以及有效应力变化引起的弹性变形和吸附引起的基质膨胀变形的影响,建立煤岩双孔双渗渗透率演化模型。通过二氧化...
为了探究二氧化碳在煤岩封存过程中的渗流变化趋势,视煤岩为双重介质,综合考虑二氧化碳的Fick扩散、Knudsen扩散、表面扩散以及有效应力变化引起的弹性变形和吸附引起的基质膨胀变形的影响,建立煤岩双孔双渗渗透率演化模型。通过二氧化碳注入煤岩的室内实验,验证该模型的有效性。基于有限元软件COMSOL,将建立的渗透率演化模型应用于煤层二氧化碳封存技术,对原位状态下二氧化碳注入煤岩10000天过程中的渗透率演化规律进行数值模拟。结果表明:煤岩基质和裂隙的净渗透率随注入时间和气体压力的增加而减小;在二氧化碳封存过程中,基质渗透率由吸附作用控制,有效应力发挥作用很小;裂隙渗透率由吸附作用和有效应力共同控制,其中吸附作用占主导。
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关键词
视渗透率模型
有效应力
吸附作用
渗透
率
演化
二氧化碳封存
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职称材料
基于分形表征的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程
被引量：
8
2
作者
王登科
李文睿
+2 位作者
魏建平
于充
张凯旋
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期3432-3440,共9页
为揭示煤体孔隙内表面粗糙微结构对瓦斯传输的影响机制,准确研究粗糙孔隙中的瓦斯气体传输规律,运用自相似特性分形理论推导出了微纳米孔隙内壁面粗糙元有效平均高度和孔隙有效半径的精确数学表达式;采用Optical Tensiometer设备对取自...
为揭示煤体孔隙内表面粗糙微结构对瓦斯传输的影响机制,准确研究粗糙孔隙中的瓦斯气体传输规律,运用自相似特性分形理论推导出了微纳米孔隙内壁面粗糙元有效平均高度和孔隙有效半径的精确数学表达式;采用Optical Tensiometer设备对取自煤体孔隙内壁表面进行3D形貌结构量化分析,将所得关键参数代入相对粗糙度表达式求得对应值为0.352;结合流体速度滑移效应和分子扩散传输机理,推导出了粗糙微纳米孔隙中的瓦斯气体滑流修正传输方程和非连续流扩散传输方程,再通过等效转换原则推导出微纳米孔隙内的视渗透率模型;考虑到煤体纳米级孔隙难以进行精确测量表征和规避孔隙连通性对气体传输的影响,选取结构规整的纳米级圆孔阳极氧化铝薄膜作为气体流动通道载体;基于气体压差穿透实验原理,利用实验室PMI微渗透率设备进行了纳米级孔隙薄膜的渗透性实验,将实验结果所测得的渗透率数据与本文理论模型计算值进行了对比分析。研究结果表明:基于分形表征建立的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程合理可靠,考虑孔隙粗糙度对瓦斯流动的影响是应该且必须的,以分形理论表征的孔隙相对粗糙度公式比前人所提出的孔隙粗糙度经验性公式更为精确,研究结果可为在分形拓扑领域中构建自仿射粗糙微通道的气体流动模拟研究工作中提供借鉴。
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关键词
分形表征
微纳米孔隙
瓦斯气体
相对粗糙度
视渗透率模型
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职称材料
题名
双孔双渗煤岩渗透率演化模型及应用
被引量：
2
1
作者
张璐
王刚
于俊红
肖智勇
王珂
机构
山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
北京市勘察设计研究院有限公司
出处
《山东科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第1期33-42,共10页
基金
国家自然科学基金项目(51479108,51379117)。
文摘
为了探究二氧化碳在煤岩封存过程中的渗流变化趋势,视煤岩为双重介质,综合考虑二氧化碳的Fick扩散、Knudsen扩散、表面扩散以及有效应力变化引起的弹性变形和吸附引起的基质膨胀变形的影响,建立煤岩双孔双渗渗透率演化模型。通过二氧化碳注入煤岩的室内实验,验证该模型的有效性。基于有限元软件COMSOL,将建立的渗透率演化模型应用于煤层二氧化碳封存技术,对原位状态下二氧化碳注入煤岩10000天过程中的渗透率演化规律进行数值模拟。结果表明:煤岩基质和裂隙的净渗透率随注入时间和气体压力的增加而减小;在二氧化碳封存过程中,基质渗透率由吸附作用控制,有效应力发挥作用很小;裂隙渗透率由吸附作用和有效应力共同控制,其中吸附作用占主导。
关键词
视渗透率模型
有效应力
吸附作用
渗透
率
演化
二氧化碳封存
Keywords
apparent permeability model
effective stress
adsorption
permeability evolution
carbon dioxide sequestration
分类号
TD989 [矿业工程—选矿]
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职称材料
题名
基于分形表征的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程
被引量：
8
2
作者
王登科
李文睿
魏建平
于充
张凯旋
机构
河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
河南理工大学安全科学与工程学院
煤炭安全生产河南省协同创新中心
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期3432-3440,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51774118)
教育部“创新团队发展计划”资助项目(IRT_16R22)
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金资助项目(SKLGDUEK1814)
文摘
为揭示煤体孔隙内表面粗糙微结构对瓦斯传输的影响机制,准确研究粗糙孔隙中的瓦斯气体传输规律,运用自相似特性分形理论推导出了微纳米孔隙内壁面粗糙元有效平均高度和孔隙有效半径的精确数学表达式;采用Optical Tensiometer设备对取自煤体孔隙内壁表面进行3D形貌结构量化分析,将所得关键参数代入相对粗糙度表达式求得对应值为0.352;结合流体速度滑移效应和分子扩散传输机理,推导出了粗糙微纳米孔隙中的瓦斯气体滑流修正传输方程和非连续流扩散传输方程,再通过等效转换原则推导出微纳米孔隙内的视渗透率模型;考虑到煤体纳米级孔隙难以进行精确测量表征和规避孔隙连通性对气体传输的影响,选取结构规整的纳米级圆孔阳极氧化铝薄膜作为气体流动通道载体;基于气体压差穿透实验原理,利用实验室PMI微渗透率设备进行了纳米级孔隙薄膜的渗透性实验,将实验结果所测得的渗透率数据与本文理论模型计算值进行了对比分析。研究结果表明:基于分形表征建立的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程合理可靠,考虑孔隙粗糙度对瓦斯流动的影响是应该且必须的,以分形理论表征的孔隙相对粗糙度公式比前人所提出的孔隙粗糙度经验性公式更为精确,研究结果可为在分形拓扑领域中构建自仿射粗糙微通道的气体流动模拟研究工作中提供借鉴。
关键词
分形表征
微纳米孔隙
瓦斯气体
相对粗糙度
视渗透率模型
Keywords
fractal characterization
micro-nano pore
methane gas
relative roughness
apparent permeability model
分类号
X936 [环境科学与工程—安全科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
双孔双渗煤岩渗透率演化模型及应用
张璐
王刚
于俊红
肖智勇
王珂
《山东科技大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于分形表征的粗糙微纳米孔隙瓦斯气体传输方程
王登科
李文睿
魏建平
于充
张凯旋
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
8
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职称材料
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