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煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2013.2.15
  • 页码:2632-2641
  • 分类:TD32[矿业工程—矿井建设]
  • 作者机构:[1]河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(41102093);全国重点煤矿区瓦斯赋存分布规律和控制因素子课题1(2008ZX05040-005):河南理工大学博士基金(648706)
  • 相关项目:煤岩多孔介质中多相流体动态渗流机理与数值模拟
中文摘要:

探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孑L介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程,并基于数值试验结果,分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明:(1)多孔介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道,而小孔及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程;(2)孔隙属性空间变异条件相同情况下,孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系,但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加:(3)渗透率随时间呈减少趋势,自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。

英文摘要:

Equivalent construction method in statistics of coal's pore structure was discussed; and the spatialtemporal evolution process of fluid flow was simulated at pore scale. First of all, the porous media model of coal medium was constructed using modified quartet structure generation set(QSGS) algorithm which integrates the nonlinear and anisotropic characteristics of coal's pore structure. And then, single-phase gas flow through pores was simulated using lattice Boltzmann method. Based on the numerical simulation results, the main influential factors and the evolution pattern of coal's permeability before fluid flow achieve equilibrium state were analyzed. The analysis results show that: (1) Permeability in porous media is dominated by the channels connected by pores with large size, but the migration in the paths connected by small pore and micropore was concentration diffusion behavior; (2) In the same spatial distribution variability pattern, there is a power law relation between porosity and permeability, but the power rate coefficient increases with the decrease of spatial variability; (3) Permeability is reduced gradually over time in porous media and the time needed before the flow reaches its stable state meets negative correlation power rate relation with porosity.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823