超临界CO_2作用下煤体渗透性与孔隙压力–有效体积应力–温度耦合规律试验研究

摘要

针对我国高瓦斯煤层渗透性普遍差、瓦斯抽采率低的难题,结合超临界CO2具有提高孔隙介质渗透性的特性,通过正交设计不同温度、孔隙压力、轴压和围压工况,对低渗透煤层煤样注入超临界CO2的流动规律进行试验研究,结果表明:超临界CO2作用前后煤体渗透率和渗透系数与有效体积应力均表现为负指数规律;渗透系数与孔隙压力呈现正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随着温度升高呈现负指数下降趋势;并得到了有效体积应力和温度及孔隙压力共同作用下煤体渗透系数指数关系式,在有效体积应力一定的条件下,超临界孔隙压力对煤样渗透性的提高起主导作用;超临界CO2密度和动力黏度均随着温度的升高呈现负指数的递减趋势,与孔隙压力呈现线性递增规律,在临界点附近对温压变化敏感;超临界CO2作用后,煤样出现蜂窝似的孔隙和裂隙,煤的渗透性得到显著地提高,超临界CO2对提高煤层渗透性具有良好的效果。