基质-裂隙相互作用对煤渗透率的影响：考虑煤的软化

摘要

瞬态渗透率是提高煤层气产量的重要依据。为了得到基质-裂隙压力相互作用出现煤的软化行为对渗透率演化的影响。基于理论分析建立含模量软化系数的双重孔隙介质渗透率模型，并基于脉冲瞬态试验与COMSOL有限元数值模拟软件进行渗透率模型的验证。结果表明：根据曲线变化特征，将应变分为初始，快速增长和平衡阶段。在快速增长阶段，注气压力从1 MPa增大到3 MPa应变曲线的斜率分别为83.77,270.54,440.92 m/s。模量软化系数是应变的函数，其值也增大；其次，通过提出张开型和闭合型裂隙几何概念模型，得到含模量软化系数的双孔渗透率模型；最后，试验数据与改进的渗透率模型结果一致，证明模量软化系数主导了渗透率的动态演化。与试验方法相比，数值模拟方法能够监测煤基质的压力，基质与裂隙之间气体压力的变化揭示了煤渗透率演化机理。