固流耦合作用下煤层气解吸-渗流实验研究

摘要

以典型的高瓦斯矿井阜新孙家湾矿为研究对象,利用自主研制的自压式三轴渗透仪,对煤层气解吸和渗流间的相互作用规律进行了实验研究.实验过程中连续进行加载和卸载(改变轴压、围压和孔隙压)并考虑了固流耦合作用影响,模拟了三维应力下煤层气运移过程.实验结果表明,加载条件下,渗透率和渗透系数与孔隙压力、解吸量、解吸时间的关系具有相似性.在此过程中,渗透率和渗透系数随孔隙压增加均呈非线性递减关系,都具有负指数规律,而解吸量和解吸时间均呈多项式形式增加,且渗透率和渗透系数存在某一临界值,当小于此值时渗透率和渗透系数随瓦斯孔隙压力增大而减小.卸载条件下,有效水平应力与渗透率和渗透系数呈抛物线关系(先减小后增大),而有效水平应力与解吸量和解吸时间均为负指数形式递减,具有典型的煤层气开采的三阶段主导作用特征(有效应力主导阶段、基质收缩主导阶段和滑脱效应主导阶段).实验结果真实地反映了煤对瓦斯的吸附和解吸作用;实验结论与前人研究结果吻合较好,说明实验方法和步骤是合理的.