考虑尺度效应的煤样渗透率对围压敏感性试验研究
围压下构造煤的孔隙度和渗透率特征实验研究
围压下构造煤的孔隙度和渗透率特征实验研究*郭德勇 韩德馨 (中国矿业大学北京研究生部 100083)冯志亮 (郑州煤田职工地质学院 450053) 摘要 利用岩石孔隙度和渗透率测量系统,对不同煤质及不同类型构造煤的孔隙度和渗透率进行测试,结果表明,随围压增加构造煤的孔隙度和渗透率降低;不同煤质和不同类型构造煤有不同的变化规律。
并进一步探讨了煤的结构、气体压力、气体成分等因素的作用机理。
关键词 构造煤 孔隙度 渗透率 模拟试验中国图书资料分类法分类号 TD712.2作者简介 郭德勇 男 31岁 博士后 安全技术及环境工程1 引言煤层中的瓦斯含量反映了煤层突出的潜能,构造煤发生煤与瓦斯突出的重要原因之一在于它具有高孔隙度。
在一定条件下瓦斯含量与煤层孔隙度成正比,煤层中瓦斯的流动性与煤层的渗透率成正比,准确地反映构造煤中的孔隙度和渗透率特征对研究构造煤突出危险性有重要意义。
有关这方面的研究结果[1,2],主要是反映原生结构煤中孔隙度和渗透率的变化规律,或利用成型煤样来研究煤层中孔隙度和渗透率的变化,而破坏程度不同的构造煤中孔隙度和渗透率变化规律是有差别的[3]。
本文选择不同矿区及不同类型(粒度)破碎煤进行了模拟试验研究。
2 实验过程2.1 实验方法及样品实验在岩石孔隙度和渗透率仪上完成(图1),实验样品有岩样、原生结构煤样、构造煤样3类。
构造煤分粗、细粒2种,细粒样是由粒度<1m m的碎煤组成;粗粒样由1/3体积粒径在1～2mm的粗砾和2/3体积细粒样均匀搅拌制成。
构造煤样有平顶山矿区的烟煤和安阳矿区的无烟煤(表1)。
岩样和原生结构煤样制成直径为25mm、高度为50m m的圆柱状。
构造煤以顶压(6M Pa)后的相同体积装入*国家教委博士点基金资助项目,编号9229008密封套中,在每次给定围压测量后保证10min的气体排入时间,使煤样中气体尽可能的排空。
2.2 测定原理测定高压构造煤孔隙度时,先在构造煤杯中测定构造煤的颗粒体积V S,然后在高压下测定构造煤的孔隙体积V P,构造煤围压下的孔隙度计算公式为:H=V PV P+V S。
《2024年基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测及影响因素分析》范文
《基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测及影响因素分析》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长，煤系泥页岩储层作为潜在的油气资源，其开发利用逐渐受到广泛关注。
核磁共振（NMR）技术因其无损、高分辨率的特性，在煤系泥页岩储层渗透率预测中发挥着重要作用。
本文旨在探讨基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测方法及其影响因素分析，为相关领域研究提供参考。
二、NMR技术原理及在储层渗透率预测中的应用核磁共振（NMR）技术是一种物理检测方法，通过测量岩石样品中氢原子的核磁共振信号，可以获取岩石的孔隙结构、流体分布等信息。
在煤系泥页岩储层中，NMR技术可用于评估储层的渗透率。
NMR技术通过测量岩石样品的T2谱（横向弛豫时间谱），可以反映储层中不同孔径的分布情况。
结合岩石的物理性质，如孔隙度、饱和度等参数，可以预测储层的渗透率。
此外，NMR技术还可用于分析储层中流体的分布和运动规律，为优化开采方案提供依据。
三、煤系泥页岩储层渗透率预测方法基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测方法主要包括以下步骤：1. 采集岩心样品并进行NMR实验，获取T2谱及相应参数。
2. 根据T2谱分析孔隙结构，确定不同孔径的分布情况。
3. 结合岩石的物理性质（如孔隙度、饱和度等），建立渗透率预测模型。
4. 通过分析流体的分布和运动规律，优化开采方案。
四、影响因素分析煤系泥页岩储层渗透率的预测受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 岩石类型与成分：不同类型和成分的岩石具有不同的孔隙结构和渗透率。
因此，岩石类型和成分是影响渗透率预测的重要因素。
2. 地质构造与成岩作用：地质构造和成岩作用对储层的孔隙度和渗透率具有重要影响。
例如，构造运动可能导致储层发生变形、破裂，从而改变孔隙结构和渗透率。
3. 流体性质与分布：储层中流体的性质（如粘度、密度等）和分布情况对渗透率的预测具有重要影响。
流体的性质和分布可通过NMR技术进行分析。
4. 实验条件与方法：实验条件（如温度、压力等）和方法的选择对渗透率预测结果具有重要影响。
煤储层应力敏感性试验及其评价新方法
煤储层应力敏感性试验及其评价新方法杨延辉;孟召平;张纪星【摘要】The stress sensitivity of the coal reservoir is one of the key geological factors affecting coalbed methane well productivity, so how to reduce or avoid the effect of stress sensitivity on permeability is a question worth considering in CBM wells production process. Through the experiment of coal samples on permeability under different stress condition, the change law of permeability affected by effective stress has been studied. Based on the analysis of the pre-existing stress sensitivity evaluation parameters of coal reservoir, new stress sensitivity coefficients S1 and S2 were proposed, and the impact law of the effective stress on the permeability of coal reservoir was revealed. It is shown that the permeability of coal reservoir reduces with the increasing effective pressure by the negative exponential law and coal reservoir exhibits obvious stress sensitivity during the development of CBM wells. The permeability of coal reservoircooperatively responsestocoal strain under different stress condition. The stress sensitivity regression coefficient of tested coal samples is 0.099~0.115 MPa–1 with an average value of0.108MPa–1, and is consistent with the well testing analysis results. The stress sensitivity coefficientS1is 0.383~0.436 with an average value of 0.414, and the stress sensitivity coefficientS2 is 0.572~0.666 with an average value of 0.625. The defined stress sensitivity coefficientsS1andS2 in this paper exhibit integrality and uniqueness, and can be used to evaluate thecoal reservoir stress sensitivity when combining with the stress sensitivity regression coefficienta.%煤储层应力敏感性是影响煤层气井产能的关键地质因素，在煤层气井排采过程中如何降低或避免煤储层应力敏感性对渗透性的影响是值得考虑的问题。
围压对煤体力学性质影响的实验分析研究
围压对煤体力学性质影响的实验分析研究作者(1. 重庆大学资源及环境科学学院，重庆400030；2. 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400030；3.北京科技大学土木与环境工程学院北京 100083)摘要：利用含瓦斯煤三轴伺服渗流系统，对突出型煤试件进行不同围压的三轴压缩试验。
试验结果表明：围压对煤样的弹性模量、峰值强度和变形特性都有一定程度的影响；煤样的弹性模量、峰值强度和变形都随围压的增大而增加。
根据以上的研究，围压对煤岩体强度的影响规律和煤岩体的变形特性,对进一步认识含瓦斯煤岩的力学性质具有重要的意义。
关键词：三轴压缩试验；围压；峰值强度；弹性模量；体积应变1 引言由于浅部煤炭资源的逐步耗竭，煤矿开采向地层深部延伸，同时矿井的各种作业活动都处于一种高应力状态下，从而增加了矿井灾害事故发生的可能性，其中很重要的一个原因就是在高应力下煤岩体表现出来的物理力学性质发生了变化。
因此，研究高应力对煤岩体力学性质的影响，对矿井灾害事故防治具有重要的意义。
目前国内外学者在这方面做了大量的研究工作，并取得一定研究成果。
文献[1~3]研究了围压和瓦斯压力对煤样强度、弹性模量及变形的影响；文献[4~7]针对不同的岩石做了围压对弹性模量及变形的相关研究，随着实验手段的更新和新仪器的研发，实验中所测量数据的准确性和可靠度都有大幅度的提高。
因此，本文将利用含瓦斯煤三轴伺服渗流系统进行不同围压煤样三轴压缩试验，对所得到的结果分析围压对型煤试件力学性质的影响和力学变形破坏性质。
2 煤样制备及试验方法2.1 煤样制备由于煤岩体中大量的孔隙裂隙的存在，即使同一煤层取出的煤样，其强度和弹性模量的离散性都比较大，从中很难得出普遍结论。
尹光志等[8]认为型煤和原煤两中含瓦斯煤样所得到的变形特性和抗压强度的变化规律是一样的。
考虑到原煤煤样的难制作性及其离散性，因此本文将型煤煤样替代原煤煤样用于煤样基本力学性质的一般性规律探讨是可行的。
《新庄煤矿二2、三2煤层突出预测敏感指标及临界值研究》范文
《新庄煤矿二2、三2煤层突出预测敏感指标及临界值研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入发展，煤矿安全成为了一个备受关注的话题。
新庄煤矿作为国内重要的煤炭生产基地之一，其安全生产尤为重要。
在煤炭开采过程中，煤与瓦斯突出是常见的灾害之一，因此对煤层突出的预测和防范成为了煤矿安全的重要研究内容。
本文以新庄煤矿二2、三2煤层为研究对象，探讨其突出预测敏感指标及临界值的研究。
二、研究区域与方法1. 研究区域本文研究的新庄煤矿二2、三2煤层位于中国某省的重要煤炭产区。
这两个煤层具有较高的开采价值，但同时也存在较高的突出风险。
2. 研究方法本研究采用现场调查、实验室测试、数据分析等方法，对二2、三2煤层的物理力学性质、瓦斯赋存特征等进行深入研究，以确定突出预测的敏感指标及临界值。
三、煤层突出预测敏感指标分析1. 物理力学性质指标通过对二2、三2煤层的物理力学性质进行测试，发现煤的硬度、抗拉强度、内摩擦角等指标与煤层突出的关系密切。
这些指标能够反映煤层的稳定性和抗变形能力，是预测煤层突出的重要敏感指标。
2. 瓦斯赋存特征指标瓦斯是导致煤层突出的重要因素之一。
通过对二2、三2煤层的瓦斯压力、瓦斯含量等指标进行测试和分析，发现这些指标与煤层突出的关系密切。
其中，瓦斯压力和瓦斯含量是预测煤层突出的关键敏感指标。
四、临界值确定及分析通过对二2、三2煤层的物理力学性质和瓦斯赋存特征进行综合分析，确定了煤层突出的临界值。
当某些敏感指标超过这些临界值时，煤层突出的风险将显著增加。
具体来说，二2、三2煤层的突出预测临界值为：煤的硬度小于某一数值、抗拉强度低于某一水平、内摩擦角小于某一角度、瓦斯压力超过正常范围等。
五、结论与建议通过本研究，我们确定了新庄煤矿二2、三2煤层突出预测的敏感指标及临界值。
这些成果对于指导煤矿安全生产具有重要意义。
为确保煤矿安全，我们建议：1. 加强现场监测。
对二2、三3等高风险煤层的物理力学性质和瓦斯赋存特征进行实时监测，及时发现异常情况并采取相应措施。
《2024年不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》范文
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》篇一一、引言煤炭是我国主要的能源资源之一，煤的开采与利用对国民经济具有重要意义。
在煤炭开采过程中，煤样的渗透特性是影响矿井安全生产和煤炭资源高效利用的关键因素之一。
近年来，随着煤炭开采深度的不断增加，煤层内压力和注水条件的变化对煤样渗透特性的影响逐渐凸显。
因此，本文通过实验研究不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响，以期为煤矿安全生产和高效开采提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所用煤样均采自某一典型煤矿的某一煤层，经筛选、破碎、烘干等处理后，制备成不同粒径的煤样备用。
2. 实验方法本实验采用加压注水法，设置不同的注水压力和注水时间，对煤样进行注水处理。
通过测量注水前后煤样的渗透系数，分析加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
三、实验结果与分析1. 注水压力对煤样渗透特性的影响实验结果表明，随着注水压力的增加，煤样的渗透系数呈现先增大后减小的趋势。
在注水压力较低时，煤样内部孔隙被充分填充，有利于提高煤样的渗透性；而随着注水压力的进一步增加，煤样内部结构受到破坏，导致渗透系数降低。
2. 注水时间对煤样渗透特性的影响实验发现，注水时间对煤样渗透特性的影响也较为显著。
在一定的注水压力下，随着注水时间的延长，煤样的渗透系数逐渐增大并趋于稳定。
这表明在注水过程中，煤样内部孔隙得到了充分的填充和扩张，从而提高了其渗透性。
3. 不同加压注水条件下的煤样渗透特性对比通过对不同加压注水条件下的煤样进行对比分析，发现加压注水条件对煤样渗透特性的影响具有显著性差异。
在合适的注水压力和注水时间下，煤样的渗透性得到了显著提高，有利于提高煤炭开采的效率和安全性。
四、讨论与结论本实验通过研究不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响，得出以下结论：1. 注水压力对煤样渗透特性的影响具有先增大后减小的趋势，合适的注水压力有利于提高煤样的渗透性。
2. 注水时间对煤样渗透特性的影响表现为随着注水时间的延长，渗透系数逐渐增大并趋于稳定。
两种煤样渗透率对轴压及围压变化响应特征的试验研究
两种煤样渗透率对轴压及围压变化响应特征的试验研究孙光中;郭兵兵;王公忠;田坤云;张瑞林【摘要】针对两种不同煤样在轴压及围压变化作用下的渗透率演化关系，利用自主研发的含瓦斯煤岩热-流-固耦合三轴渗流试验装置，开展变围压及变轴压条件下煤样渗透率的实验研究。
实验结果表明：①轴压与围压加载使得两种煤样渗透率均减小，轴压及围压变化对于构造煤软煤样渗透率影响特征均符合负指数函数分布规律；轴压变化与硬煤的渗透率变化符合直线变化规律；围压对于硬煤渗透率影响特征符合负指数函数分布特征，均给出了拟合参数；②轴压变化对于软煤样渗透率的影响大于硬煤，围压变化对于两种不同煤样渗透率的影响远远大于轴压。
研究结果为采动条件下渗透率演化提供理论参考依据。
%In view of the relationship permeability with variable axial pressure and confining pressure of two kinds of coal sample coal containing gas, using self-developed triaxial seepage test device for hot-fluid-solid coupling of coal and rock containing gas, carried out experimental study of the relationship between permeability and variable axial pressure and confining pressure. The test results show that:①the permeability reduced under axial pressure and con-fining pressure loading of two different kinds sample, the permeability and axial pressure in line with the negative ex-ponential distribution function about tectonic soft coal samples,the same to the confiningpressure;permeability varia-tion and axial pressure changes in line with straight line of hard coal samples;effect of confining pressure for hard coal permeability characteristics in line with the negative exponential distribution function,fitting parameters are given;②axial compression forsoft coal permeability changes affect more than hard coal and hard coal with the law change, confining pressure change for two different coal permeability of influence far greater than the axial compression. The study results provide theoretical basis for evolution permeability under conditions of mining.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)014【总页数】5页(P132-136)【关键词】轴压;围压;构造煤;硬煤;渗透率【作者】孙光中;郭兵兵;王公忠;田坤云;张瑞林【作者单位】河南工程学院安全工程学院1，郑州451191; 中南大学资源与安全工程学院2，长沙410083; 河南省煤矿安全重点实验室培养基地3，郑州451191;河南工程学院安全工程学院1，郑州451191; 河南省煤矿安全重点实验室培养基地3，郑州451191;河南工程学院安全工程学院1，郑州451191; 河南省煤矿安全重点实验室培养基地3，郑州451191;河南工程学院安全工程学院1，郑州451191; 河南省煤矿安全重点实验室培养基地3，郑州451191;河南工程学院安全工程学院1，郑州451191; 河南省煤矿安全重点实验室培养基地3，郑州451191【正文语种】中文【中图分类】TD712.51矿冶工程煤体中瓦斯的流动受多种因素制约，其中煤岩应力场分布特性对瓦斯渗流规律有着重要的影响。
韩城地区煤储层孔渗应力敏感性及其差异
第41卷 第6期 煤田地质与勘探Vol. 41 No.6 2013年12月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONDec. 2013收稿日期: 2012-09-23基金项目:国家科技重大专项课题(2011ZX05038-001)；国家自然科学基金青年项目(40802027)作者简介:吕玉民(1985—)，男，江西吉安人，博士，从事煤层气地质与开发研究.文章编号: 1001-1986(2013)06-0031-04韩城地区煤储层孔渗应力敏感性及其差异吕玉民1, 2，汤达祯2，许 浩2(1. 中海油研究总院, 北京 100027; 2. 中国地质大学能源学院, 北京 100083)摘要: 以韩城煤层气区块3号、5号和11号煤层为例，进行不同围压条件下的煤心孔渗实验，探讨了该区煤储层物性与应力之间的耦合关系，建立了相应的数学模型。
结果表明, 煤心孔渗随围压的增加而不断下降，渗透率应力伤害远强于孔隙度应力伤害，但各煤层的应力敏感性各不相同： 在实验围压从4.14 MPa(600 psi)增加到12.42 MPa(1 800 psi)条件下，11号煤层孔渗应力敏感性最强，孔隙度应力伤害达76.5%，渗透率应力伤害达93.3%；3号煤层孔渗应力敏感性最弱，孔隙度应力伤害38.5%，渗透率应力伤害77.9%；5号煤层孔渗应力敏感性较强，孔隙度应力伤害约45%，渗透率应力伤害达83.9%。
分析认为，裂隙发育状况是造成各煤层间孔渗应力敏感差异的主要原因。
从实验数据的拟合情况看，幂函数模式比指数函数模式更能准确地获取测试围压范围内的孔渗内插值。
关 键 词：煤储层；孔渗；应力敏感；差异中图分类号：P618.13 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2013.06.008Stress sensitivity and difference of porosity and permeability in coal reservoirsin Hangcheng CBM blockLYU Y umin 1, 2, TANG Dazhen 2, XU Hao 2(1. CNOOC Research Institute , Beijing 100027, China ;2. School of Energy Resources , China University of Geoscience , Beijing 100083, China )Abstract: In order to discuss the relationships between the physical properties of coal reservoir and the stress, the stress sensitivity experiments of the porosity and permeability of the coal samples from No.3, No.5 and No.11 coal seams in Hancheng coalbed methane (CBM) block were carried out under various pressure and the corresponding mathematical models were established. The results showed that the porosity and permeability of the samples de-crease as the confining stress increases and the stress damage for permeability is much larger than that for porosity. However, the stress damage is different for different coal seams. When the confining stress increased from 4.14 MPa (600 psi) to 12.42 MPa (1800 psi), the stress damage of the sample from No.11 coal seam was highest in the samples from three coal seams, with the porosity damage of 76.5% and permeability damage of 93.3%, that from No.3 coal seam was lowest with the porosity damage of 38.5% and permeability damage of 77.9%, and that from No.5 coal seam is relative high with the porosity damage of about 45% and permeability damage of 83.9%. It was suggested that the occurrence of the fractures in coal is resulted mainly from the stress damage difference among the coal seams. Additionally, the power function is more accurate than exponential function for fitting the measured value of porosity and permeability in the range of test stress.Key words: coal reservoir; porosity; permeability; stress sensitivity; difference煤储层孔渗参数是反映煤层气开发过程中气/水流动难易程度的重要标志，因其弹性模量小、泊松比大的力学性质而极易受到应力伤害，受到国内外学者的广泛关注。
煤样渗透性及渗流稳定性的实验研究
煤样渗透性及渗流稳定性的实验研究煤样的渗透试验是获取煤层渗透特性对的重要手段。
本文利用瞬态法对矿区的几块煤样进行渗透性测试，旨在对煤层的渗流稳定性进行进一步研究和探讨，并对煤样的加速度系数和渗流稳定性指数进行研究，一边为矿区的进一步发展和开发提供更好的理论依据。
标签：煤样；渗透性；稳定性研究指出，煤样的渗透特性与煤层的渗透特性之间有着很大的区别，且由于煤的承载力较差渗透试验难以顺利开展，这对矿区的开发利用有着很大的限制作用。
有报道指出，煤块的变形能够在很大程度上对煤块的空间缝隙造成改变，这就进一步导致了煤块的渗透性随之改变。
在煤样的应力变化过程中，由于煤内部不断产生的裂隙及其进一步变化和发展，其渗透性会时刻随之而发生变化。
然而在实际生产实践中的渗透性实验过程中，受到检测设备压力因素的影响，煤块之间的缝隙有不同程度的聚合现象，这就导致试验的结果不准确。
虽然近年来随着科学技术的不断发展和进步，实验室在检测煤样的渗透性方面已经形成了一套非常完善的技术，但在后续数据的处理过程中工作人员往往忽视了Darcy流引发的渗透失去稳定性。
煤的渗透性指的就是煤作为多空介质的一种固有属性，这种特性与试验用的设备和相关材质并无关联。
在实验过程中，试验的开展往往受到渗透率离散现象的影响，因而其得到的数据往往不同，难以达到一个统一的标准。
对此，我们就渗流的稳定性指数来对渗流稳定性进行研究。
1 渗流稳定性指数的计算与判定据相关研究报道指出，我们假定岩层的厚度为l，那么其渗流失去稳定性必须要满足一下数学统计公式：即χ = 1 +4 βk2ρ0p0/μ2l 0 时，表示渗流是非常稳定的，特别是当χ 大于等于1 时，渗流的速度非常大，甚至近似Darcy 流动；而当χ < 0 时，渗流将会失去稳定性。
故此，我们将χ 定义为渗流稳定性指数。
上述公式也同时表明，渗流稳定性的指数是随着不同的压力梯度（即：p0/l）的变化而不断发生变化的。
采矿工程
０ ８７ ８１ ０ ３２ ４４ ・３０ ０
国庆 ，张 琦 （ 国矿业 大学 深部 岩 土力 学与 地下 工程 国家重 点实 验 中 室 ，建筑 工程 学 院 ，徐卅１ １０）／ ２ ０ ８ ／ 中国矿 业大 学 学报 ． ２０ ， ７ ２ ～ ０ ８ ３
性 的计算 公式 ，并对 公式应 用范 围进行 界定 ．图７ ２ １ 表 参 ２ 关键 词 ：尺度 效 应 ；渗透 率 ； 围压 ；敏 感性
０８１ ７ ８０ ３１ ４４ ・３ ０ ０
构 的形 成机 理 ，分 析 了岩石 形 成这 一 有序 结 构 的过 程 ，并 给 出 了 结 构 的序 列 关 系． 结 果表 明 ：深 部 巷 道 围岩 断裂 位 置 不 出现在 巷 道 周边 ，而 出现 在 围 岩 内部 的弹 性 能 分布 不 稳 定极 值 点处 ；深 部 巷 道 围岩 间 隔性 区域 断裂 是 深部 岩 体 在高 地 应力 作 用下 由开挖 卸 载 引起 的一 种 自然 响 应 ，岩 石 力学 性 质 的非 稳 定性 是巷 道 围岩 出 现 这 种 断裂 的 自身 原 因 ；深 部巷 道 围 岩 间隔 性 区域 断裂 序 列关 系 跟 巷道 半 径 、 围岩 所 处 的应 力状 态 、 围岩 的 黏聚 力 和 内摩 擦角 有 关 ． 图１ １ 参 ９
次 冻融 土 、二次 冻融 土） 行土 工力 学 及人 工冻 土试 验 和 结果 分 进 析 ，得 到土 体在 二 次冻融 循环 作 用下 主要 热 力学 参数 的变 化 规律 ：
一
土体 冻胀 透 镜体 生 长的 广义 准静 态模 型研 究 ＝Ａ ｘ ａｄｄｑ ａｉ ｎｅｐ ｎｅ ｕ ｓ —
在 围压加 载初 期，尺 度效应 明显 ．随着 围压 增大 ，尺度 效应 减弱 ， 卸载 过程 与此相 反．推 导 了基于 尺度 效应 的煤样 渗透 率对 围压敏感
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》范文
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，煤炭作为一种主要能源的重要性愈发突出。
然而，煤的渗透性直接影响着采煤过程的安全和效率。
加压注水作为改善煤样渗透性的方法之一，其实验研究对于指导采煤实践具有重要意义。
本文将针对不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响进行实验研究，为实际生产提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验选用具有代表性的不同矿区煤样，保证其具有一定的普遍性和适用性。
同时，实验所使用的设备包括加压注水系统、压力测量装置以及煤样制备工具等。
2. 实验方法（1）煤样制备：对选取的煤样进行破碎、筛分、烘干等处理，确保煤样具有相同的粒度分布和干燥程度。
（2）加压注水：在不同加压注水条件下（如注水压力、注水量、注水时间等），对煤样进行加压注水处理。
（3）渗透性测试：对注水后的煤样进行渗透性测试，记录不同压力下的渗透系数。
（4）数据分析：对实验数据进行整理、分析，探讨不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
三、实验结果与分析1. 不同加压注水条件下的煤样渗透特性实验结果表明，在不同加压注水条件下，煤样的渗透特性存在显著差异。
随着注水压力的增大，煤样的渗透系数逐渐增大，但当压力达到一定值后，渗透系数的增长速度逐渐减缓。
此外，注水量和注水时间也对煤样的渗透特性产生影响，适量的注水量和较长的注水时间有助于提高煤样的渗透性。
2. 不同矿区煤样的比较分析本实验选用的不同矿区煤样在相同加压注水条件下的渗透特性也具有差异性。
这主要是由于不同矿区煤样的成分、结构等性质存在差异，导致其对外界环境（如加压注水）的响应有所不同。
因此，在实际应用中，应根据具体的煤样性质制定合适的加压注水方案。
3. 加压注水对煤样结构的影响加压注水过程中，水分进入煤样内部，与煤样中的成分发生相互作用，改变了煤样的内部结构。
这有助于提高煤样的渗透性，使水分更容易在煤样中传播。
此外，加压注水还可以在一定程度上增加煤样的密度和硬度，从而提高其稳定性和耐久性。
考虑渗透率变化的煤层气储层数值模拟及参数敏感性研究
中 图分 类 号 ： Ｅ １ Ｔ ３９ 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｂ ｄ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｓ ｄ ｒｎ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏ ｌ ｅ ｔ ａ ｅ Ｎｕ ｒｃ ｌ ｍ ｌ ｔｏ ｎ ｉ ｅ ｉ ｇ Ｓ Ｐ ｒ ｅ ｂ ｌ ｙ Ｃｈ ｎ ｅ ｎ ｒ ｍ ｅｅ ｅ ｉｉ ｉ ａ ｙ ｉ ｅ ｍ ａ ｉ ｔ ａ ｇ ｓａ ｄ Ｐａ ａ ｔ ｒ Ｓ ｎ ｔｖ ｔ Ａｎ ｌ ｓｓ ｉ ｓ ｙ
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煤层气储层渗透率影响因素及研究意义
渗透率的影响因素
有效应力对煤样渗透率的影响 煤化程度对煤样渗透率的影响 电场对煤样渗透率的影响 瓦斯解析对煤样渗透率的影响 Klinkenberg效应和基质收缩效应对煤层渗透率的影响
有效应力对煤样渗透率的影响
如图1为煤样的渗透率 随平均有效应力的变化 规律。可以看出，煤样 的渗透率K与平均有效 应力呈指数关系，即满 足关系式 式中平均有效应力 a,b为拟合常数。在应力 集中带，由于裂隙及大 孔隙受压而闭台，可使 渗透力降低；在卸压带， 由于原有裂隙的张开、 扩大以及新裂隙的形成， 可使渗透能力急剧提高。
其他影响煤层渗透率的因素
除以上所列出的影响因素外，磁场、流变、 煤中水分含量以及化学因素等都会影响渗 透率，至于其影响机理的研究还有待加强。
增大渗透率的方法
目前，主要的储层强化措施是人工造缝。 采用的主要方法有清水加砂或不加砂压裂、 凝胶加砂压裂、洞穴激励造缝等。对于剖 面上煤层不集中分布，单层煤厚不大的多 煤层井，多采用水力压裂的办法。埋深不 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 埋深大的煤层则必须加砂压裂。对于厚度 较大、渗透性又很好的煤层则采用洞穴激 励造缝的措施。
渗透率的定义
渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量， 它是煤层气甲烷开采中一个最为关键的参 数，也是最复杂且难以确定的参数。由于 煤具有较软、低弹性模量的力学性质，在 钻井或开采中外界条件的改变可对其产生 强烈的影响。通常所说的煤层渗透率是指 煤层割理渗透率。
煤样的渗透率是根据达西公式计算的，即
式中K——渗流流量(m3/s)， p——测量点的大气压(Pa) P1——进口瓦斯压力(Pa) P2——出口瓦斯压力(Pa) L——试样长度，(m) A ——试样横截面积(m2) ——气体粘性系数(Pa·s)
围压和水压对型煤渗透率影响研究
２ 实验装置
本次 实验 采用 的 是 重庆 大学 煤 矿 灾害 动 力学 与 控制 国 家重 点 实验 室 自主 设计 研制 的微 机控 制 电液 伺服 三 轴试 验 机， 主要 用于 煤 ， 岩石， 岩 盐等 试样 的三 轴 实验及 渗流 实验 ， 同时 实验 配备一 台计量 泵 ，用 于 提供 水 压 ，在 出水 端使 用 量 筒进 行 出水水 量测 量 ，量筒 精 度可 以达 到 ０ ． １ ｍｌ 。
中 国科技 信 息 ２ ０ １ ４ 年第 １ ０期 Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ ＥＡ ＮＤＴ Ｅ Ｃ Ｈ ＮＯＬ ＯＧ ＹＩ ＮＦ ＯＲ ＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ Ｍａ ｙ ． ２ ｏ １ ４
工 程 科 技
围压和水压对型 煤渗透率影 响研究
任 松 夏超逸
重 庆 大 学煤 矿 灾 害动 力 学 与控 制 国 家重 点 实 验 室
３ 实验原理
我们 通 过 达西 定 律来 求 得 型煤 试件 的渗 透率 。在 实验 过 程 中 ，我们 需 要得 到 的是 试 件 的渗 透率 数 值 ，所 以上 述
达西定律通常演化为下列公式：
Ｋ ： △
用下煤岩渗透率影响进行研究 ，以期为研究煤岩渗透特征
工 程 科 技
中 国 科 技 信 息 ２ ０ ｉ ４ 年 第１ ０ 期・ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｍ ａ ｙ ． ２ ｏ １ ４
煤 岩 全应 力 应变 过 程 中的渗 透 性试 验 ，阐述 了煤 岩应 变 与 渗 透 率 的 曲线关 系 。上 述研 究 极大 丰 富 了岩石 渗 流 理论 ， 为地 下开挖 工程 ，煤矿 瓦斯 综 合治理 等打 下 了坚 实的基 础 。 但 是 以上 研 究极 少涉 及 煤岩 的 固液 耦 合 ，主要 是 有关 煤岩 瓦 斯 渗流 方 面的 研 究 ，而对 于 压力 水在 煤 体 内渗 流 的实验 研 究 甚少 ，基 于 此种 现 状 ，本文 通 过实 验 对 围压 和水 压作
围压与含水率对煤体渗透特性影响研究
山西科技SHANXI SCIENCE TECHNOLOGY2020年第35卷第6期文章编号：1004-6429(2020)06-0031-04收稿日期：2220-05-24围压与含水率对煤体渗透特性影响研究苏需洋，贾静(华北理工大学矿业工程学院,河北唐山,063210)摘要：以开滦集团东欢坨矿8号煤层的煤作为研究对象，使用MZY-I型煤层渗透率测定仪对型煤试样进行渗透率测算，通过实验，分析不同含水率、不同围压下，型煤渗透率的变化规律。
结果表明:煤体内部孔隙随着含水率的增大而逐渐减少，瓦斯所流经的通道变少，气体分子通过裂隙的阻力变大,渗透率呈下降趋势；当围压增大时，煤体产生形变，导致煤体内部的孔隙不断闭合，增大了瓦斯在煤体中运移的阻力，瓦斯气体流量下降,导致型煤试样渗透率降低；在本实验所设定的条件下,围压比含水率对煤体渗透率的影响效果更为显著。
关键词：型煤;渗流;含水率；围压;渗透率中图分类号:TD710文献标识码:A在开采低渗透煤层的煤层气时,由于煤体的渗流率较低，渗流量较少，严重影响瓦斯气体的正常开采。
瓦斯渗流特性不仅受煤体的物理、化学等性质影响，还与含水率、围压等多种外界条件有关[1-]o因此,保证煤层气的正常开采,研究含水率、围压对煤体的渗透率影响规律十分重要。
在矿井开采过程中,瓦斯渗流特性的变化主要与含水率和围岩压力的耦合作用有关。
近年来，煤矿开采工程逐渐向深部发展，围岩压力也随之增大,影响了煤层瓦斯渗流特性及运移规律。
国内外学者对煤的渗透率变化规律取得大量进展。
J.R.E.Enever和A.Henning⑷总结了煤体所受应力的变化与渗透率变化之间的关系。
荆俊杰等人通过实验发现，当含水率增加时,瓦斯渗透率呈指数降低;若含水率较低，则渗透率的变化趋势较明显,若含水率较高，含水率对渗透率的影响较弱。
袁梅国等人通过实验发现，煤体含水率对型煤渗透率的影响较大,随着含水率升高,渗透率降低的趋势越明显;在不同实验条件下，含水煤样的渗透率均小于干燥煤样。
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》篇一一、引言煤层气开发过程中，煤样的渗透特性是关键因素之一。
加压注水作为煤层气开发的重要环节，其条件对煤样渗透特性的影响不可忽视。
本文通过实验研究不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响，以期为煤层气开发提供理论依据和技术支持。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验选用不同地区、不同煤质的煤样，保证实验的多样性和普遍性。
2. 实验方法（1）制备煤样：将原煤样进行破碎、筛分、干燥等处理，制备成标准煤样。
（2）加压注水：设置不同的注水压力、注水量、注水时间等条件，对煤样进行加压注水处理。
（3）渗透实验：对加压注水后的煤样进行渗透实验，记录渗透性能数据。
（4）数据分析：对实验数据进行整理、分析，探讨不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
三、不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响1. 注水压力的影响注水压力是影响煤样渗透特性的重要因素。
实验结果表明，随着注水压力的增大，煤样的渗透性能先增大后减小。
在一定的注水压力范围内，注水能够使煤样内部孔隙得到充分填充和扩张，从而提高其渗透性能；但当注水压力过大时，可能会导致煤样结构破坏，反而降低其渗透性能。
2. 注水量的影响注水量也是影响煤样渗透特性的重要因素。
适量注水能够使煤样内部孔隙得到充分填充，提高其渗透性能；但当注水量过大时，可能会使部分水分滞留在煤样内部，降低其有效孔隙率，从而降低其渗透性能。
3. 注水时间的影响注水时间对煤样渗透特性的影响主要体现在其对煤样内部孔隙填充和扩张的程度上。
随着注水时间的延长，煤样内部孔隙得到更充分的填充和扩张，其渗透性能得到进一步提高；但当注水时间过长时，可能会使部分孔隙被过度填充或堵塞，反而降低其渗透性能。
四、结论本文通过实验研究了不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
结果表明，注水压力、注水量和注水时间等条件对煤样的渗透性能具有显著影响。
在煤层气开发过程中，应根据实际情况选择合适的加压注水条件，以提高煤样的渗透性能，从而提高煤层气开发的效率和效益。
《2024年不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》范文
《不同加压注水条件影响煤样渗透特性实验研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益紧缺和开采难度的增加，煤层气开采和煤层水力压裂技术逐渐成为研究的热点。
煤样的渗透特性是评价煤层气开采效果和注水压裂效果的重要指标。
不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响是一个重要的研究课题。
本文通过实验研究不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响，为煤层气开采和注水压裂技术提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所用煤样取自某煤矿，经过破碎、筛分、干燥等处理后，得到符合实验要求的煤样。
2. 实验方法（1）制备煤样：将煤样按照一定比例混合，制备成不同粒径的煤样。
（2）加压注水：采用不同压力和不同流量的水进行加压注水，记录注水过程中的压力变化和流量变化。
（3）渗透实验：对加压注水后的煤样进行渗透实验，测量其渗透系数和渗透率。
（4）数据分忥：对实验数据进行处理和分析，探讨不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
三、实验结果与分析1. 不同压力对煤样渗透特性的影响实验结果表明，随着注水压力的增加，煤样的渗透系数和渗透率呈现先增加后减小的趋势。
在一定的压力范围内，增加注水压力可以提高煤样的渗透性能。
但当压力超过一定值时，煤样内部结构发生破坏，导致渗透性能下降。
2. 不同流量对煤样渗透特性的影响实验结果表明，随着注水流量的增加，煤样的渗透系数和渗透率有所提高。
但当流量过大时，可能会导致注水不均匀，部分区域渗透率提高，而部分区域则无法得到有效注水，从而影响整体渗透性能。
3. 加压注水时间对煤样渗透特性的影响实验结果表明，加压注水时间对煤样渗透特性也有一定影响。
在一定的时间内，随着注水时间的延长，煤样的渗透性能有所提高。
但当注水时间过长时，可能会使煤样内部结构发生不可逆的破坏，导致渗透性能下降。
四、讨论与结论本文通过实验研究了不同加压注水条件对煤样渗透特性的影响。
结果表明，注水压力、流量和时间都会对煤样的渗透特性产生影响。
在实际的煤层气开采和注水压裂过程中，需要根据具体的地质条件和开采需求，选择合适的加压注水条件。
《2024年基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测及影响因素分析》范文
《基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测及影响因素分析》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，煤系泥页岩成为了全球范围内重要的能源资源之一。
对煤系泥页岩储层的研究，特别是其渗透性的预测和影响因素分析，对于提高油气开采效率和经济效益具有重要意义。
核磁共振（NMR）技术因其无损、高分辨率的特性，在煤系泥页岩储层研究领域得到了广泛应用。
本文旨在利用NMR技术对煤系泥页岩储层的渗透率进行预测，并对其影响因素进行深入分析。
二、NMR技术在煤系泥页岩储层研究中的应用NMR技术是一种物理检测方法，通过测量核自旋的弛豫时间来分析物质的物理性质。
在煤系泥页岩储层研究中，NMR技术可以用于测量岩石的孔隙度、孔径分布以及流体在孔隙中的流动性等参数。
这些参数对于评估储层的渗透性具有重要意义。
三、基于NMR的煤系泥页岩储层渗透率预测（一）实验方法本部分通过采集煤系泥页岩样品，利用NMR技术进行实验，获取储层的孔隙度、孔径分布等参数。
然后，结合储层的岩石物理性质和地质资料，建立渗透率预测模型。
（二）结果分析根据实验结果，我们可以发现NMR技术能够有效地反映煤系泥页岩储层的孔隙结构特征。
通过分析孔隙度、孔径分布等参数与渗透率的关系，可以建立较为准确的渗透率预测模型。
该模型为油气开采提供了重要的参考依据。
四、煤系泥页岩储层渗透率影响因素分析（一）岩石类型岩石类型是影响煤系泥页岩储层渗透率的重要因素。
不同岩石类型的孔隙结构、矿物成分和物理性质差异较大，从而影响渗透性的大小。
（二）孔隙结构孔隙结构是决定煤系泥页岩储层渗透性的关键因素。
孔隙的大小、形状和连通性对流体的流动性能具有重要影响。
NMR技术可以有效地测量孔隙结构参数，为分析渗透率影响因素提供重要依据。
（三）地质因素地质因素如构造运动、沉积环境等也会对煤系泥页岩储层的渗透率产生影响。
构造运动可能导致岩石的变形、断裂，从而改变孔隙结构和连通性；沉积环境则决定了岩石的矿物成分和孔隙发育程度。
煤渗透特性及其气体压力敏感性试验研究
煤渗透特性及其气体压力敏感性试验研究李波波;邵国君;杨康;袁梅【摘要】为探索煤中孔隙流体压力的变化导致渗透率的改变,引发煤渗透率压力敏感性现象,利用自主研发的出口端压力可调的三轴渗流装置,对贵州3个矿区的煤开展不同吸附性气体与不同气体压力下煤的敏感性试验研究.研究结果表明:在较低气压范围内(0~0.6 MPa),随气体压力的增加,煤渗透率下降明显,当气体压力继续上升煤的吸附作用逐渐趋于平衡,煤体骨架的吸附膨胀变形也越来越小,渗透率的下降速率逐渐减少并趋于平缓.在气体压力小于1.0 MPa时,煤渗透率损害率Dp变化较大,且随气体压力增加快速增大,表现出较强的压力敏感性.不同吸附性气体条件下,气体压力指数关系敏感系数Cp均随气体压力的增加而逐渐减小,煤渗透率对气体压力的敏感性降低.对于同一煤,在相同的条件下,CH4的气体压力乘幂关系敏感系数Sp 的值最小,煤对气压的敏感性越差.乘幂关系的气体压力敏感系数Sp与渗透率损害率Dp有很好的线性相关性.%In order to explore the gas pressure changes caused changes of permeability of coal,leading to the phenomenon of pressure ing the self-developed triaxial seepage equipment with an adjustable outlet pressure,the experimental study of permeability sensitivity of coal sample from 3 mines in Guizhou province under different gases and gas pressure was performed.The results are show that at the lower pressure range (0~0.6 MPa),the permeability decreases significantly when gas pressure increases,the adsorption of coal tends to balance and the rate of descent reduced and leveled off with the rising of gas pressure.When the gas pressure is less than 1.0 MPa,the damage rate of permeability Dp has a great change,and it increases rapidly showed asignificant sensitivity.Under the different gases condition,the sensitiveness coefficient of gas pressure Cp decreases when the gas pressure increases.The sensitiveness coefficient of gas pressure Sp is minimum when filling CH4 under the same condition.The sensitiveness coefficient of gas pressure has the power relationship Sp and damage rate of permeability Dp has a better linear correlation.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2017(026)006【总页数】7页(P142-148)【关键词】煤;有效应力;气体压力;渗透率;敏感系数【作者】李波波;邵国君;杨康;袁梅【作者单位】贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025;贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室,贵州贵阳 550025;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州贵阳 550025;国家电力投资集团公司贵州遵义产业发展有限公司,贵州遵义 563000;贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025;贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025;贵州大学喀斯特山区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室,贵州贵阳 550025;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TD713煤层气开发及煤层瓦斯抽采等多种矿物气体的开采对人类生存和安全越来越重要，而气体在煤体孔隙和裂隙中的渗透系数则是工程设计与运行的重要参数。
大尺度离散裂缝的渗透率应力敏感研究——以顺北油田为例
大尺度离散裂缝的渗透率应力敏感研究——以顺北油田为例李冬梅;李会会;朱苏阳
【期刊名称】《断块油气田》
【年(卷),期】2024(31)1
【摘要】为解决大尺度离散裂缝渗透率应力敏感模型针对性不强的问题,文中基于裂缝介质内秉渗透率和离散裂缝充填长方体支撑物模型,建立了大尺度离散裂缝的内秉渗透率-应力解析模型,分析了裂缝渗透率与孔隙压力、裂缝渗流物理/力学参数的关系。
研究表明:当裂缝面孔隙度大于0.8时,渗透率损失程度随着孔隙度的增加快速增加,导致大尺度离散裂缝和小尺度连续裂缝渗透率应力敏感的差异;同时,弹性模量平均每下降1000 MPa,渗透率应力敏感指数增加19.26%,而泊松比对应力敏感指数的影响并不显著。
文中建立的内秉渗透率应力敏感模型在顺北油田生产动态数值模拟研究中取得了较好的应用效果。
【总页数】7页(P147-153)
【作者】李冬梅;李会会;朱苏阳
【作者单位】中国石化西北油田分公司完井测试管理中心;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TE344
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摘
要 : 通过试验研究了不同尺度 ( d = 2 5 , 3 8 , 10 c m ) 煤样在围压加、 卸载条件下的渗透
率变化 . 对试验结果进行非线性拟合分析 , 得出煤样的渗透率与围压之间存在负指数关系 . 煤样 渗透率对围压敏感性存在着尺度效应 , 即小尺度煤样在围压加卸载条件下 ( d = 2 5 cm ) 渗透率 变化比大尺度煤样 ( d = 10 cm ) 更为敏感. 煤样渗透率对围压敏感性的尺度效应在围压加、 卸 载过程中呈现出不同的特点. 在围压加载初期, 尺度效应明显. 随着围压增大, 尺度效应减弱, 卸载过程与此相反. 推导了基于尺度效应的煤样渗透率对围压敏感性的计算公式, 并对公式应用 范围进行界定. 关键词 : 尺度效应; 渗透率; 围压 ; 敏感性 中图分类号 : TD712 51 文献标识码 : A
K =
Q ! gL 2 2 , A (p 1 - p 2 )
3
式中, Q ! 为 气体的平均流量 , 即 Q != 2 P 0Q 0 / ( p 1 + p 2 ), cm / s , Q 0 为在 大气 压 力下 测定 的气 体流 量 ,
- 3
c m /s ;
3
g
为 气体 黏 度,
2
10 P a∀ s; L 为煤样长度 , cm; A 为煤样的横截面积 , cm ; p 1, p 2 分别为气体通过煤样前、后的压力 , 0 1M P a ; p 0 为大气压力, 0 1M P a . 为了尽可能消除煤样的离散性 , 考虑尺度效应, 煤样取自某
第 33 卷第 5 期 2008 年 5月
煤
炭
学
报
V o.l 33 N o . 5 M ay 2008
JOURNAL OF CH I NA COAL SOC IETY
文章编号 : 0253- 9993( 2008) 05- 0509- 05
考虑尺度效应的煤样渗透率对围压 敏感性试验研究
彭永伟, 齐庆新, 邓志刚, 李宏艳
收稿日期 : 2007- 07- 31 责任编辑 : 毕永华 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 973 ) 基金资助项目 ( 2005CB22150301) 作者简介 : 彭永伟 ( 1979 ) , 男 , 吉林扶余人, 博士研究生 . E - m ai:l pyw _ 119 @ 163 com
(C oal M ining and D e sig ning B ran ch, Ch ina Coa l R esearch Institu te, B eijing 100013 , Ch ina )
Abstract : T he variat ion law of perm eability of different sca le coa l sam ples ( d = 2 5 , 3 8 , 10 c m ) under confi n in g pressure load on / load off sta tu s was researched based on the experi m en. t A fter non linear fitting to experi m en tal results , estab lished the m ath em atic re lationsh ip of per m eability and conf in ing pressure . The scale effect o f stress sensibility of per m eab ility o f coal samp les to confining pressure status w as found by th e exper i m en. t The change o f per m eab ility about sm aller scale coa l sa m ples ( d = 2 5 c m ) w asm ore sensitive th an th e larger one s ( d = 10 c m ). The scale e ffect of stress sensib ility of per m eab ility o f coal sam ples under confining pressure status has d ifferen t fea tures . A t th e initial stage of confining pressure load , sca le effect is obv io us. W ith the increase of confining pres sure , sca le effect turns weak . Sca le effect of stress sensibility o f per m eability o f coal sam ples under confin in g pres sure un lo adin g process is opposite to lo ad ing process . The for m u la of stress sensit iv ity o f coa l sa m p les concerning sca le effect and its app lication range w ere deduced . K ey w ord s : sca le effec; t per m eab ility ; con fin ing pressure; sensibility 煤体渗透率是反映煤层内瓦斯流动难易程度的重要物性参数, 也是瓦斯渗流力学基本理论的重要参 数 . 因此, 煤层瓦斯渗透率的研究是瓦斯渗流力学发展的关键技术 , 它始终是渗流力学界关注的热点之
第 5期
彭永伟等 : 考虑尺度效应的煤样渗透率对围压敏感性试验研究
511
2 试验结果与分析
对试验所得的典型渗透率 ( 表 1) 与围压试验数据结果进行非线性回归拟合 ( 图 4), 煤样渗透率与 所加应力的关系满足数学表达式 (拟合参数见表 2) 为
表 1 煤样围压敏感性试验数据 Table 1
长度 / cm 6 734 9 556 12 400 直径 / cm 2 2 5 3 8 10 0 0 349 8 0 177 3 0 290 4 4 0 047 2 0 057 3 0 097 9 6 0 015 9 0 019 9 0 045 4
图 4 煤样渗透率与围压加载、卸载拟合曲线 F ig 4 K - p curves under load on and load o ff sta tutes 表 2 围压加 、 卸载回归常数及相关系数 T ab le 2 Regression coeffic ien ts and related coefficients
图 3 F ig 3 ISCO 泵 ISCO pum p
高瓦斯矿井同一地点 , 并进行层理观察后 , 钻取不同直径的样品 进行试验, 直径分别为 10 , 3 8 , 2 5 cm 的 3 种规格, 每组至少 3块煤样 . 然后用热缩套进行紧固避免试 样在试验制备过程中人为损坏 , 在低温 45 # 下烘干 48 h, 备用.
1 试验原理及煤样制备
压力敏感性试验主要测试试样在不 同的承压状态下渗透率的大 小及变化规律 . 煤样放在夹 持器中 ( 图 1) , 渗透率测试试验所用驱替项为高纯氮气 , 通过调压法调节氮气的压力 , 氮气的压力可由压力传感 器精确测得 , 煤样的轴向压力 ( 即沿着试验样品中轴方向 ) 通过荷重传感器 ( 图 2) 精确测量, 煤样的 环压通过 ISCO 泵 (图 3) 以恒压的模式加压 . 在出口端使用与气体流量匹配的气体流量计 (该试验分别 使用皂沫流量计和 EM 1 气体流量计 ) . 根据试验测得入口氮气的压力和出口的氮气流量, 依据气体渗透率 测定的行业标准 ( SY /T 5276- 2000) 计算相应压力条件下的氮气渗透率, 使用计算式为
编号 2- 8 加载 3- 2 10 - 2 2- 8 卸载 3- 2 10 - 2 a 9 653 76 0 559 35 0 903 71 1 665 62 0 353 01 0 896 33 b 2 735 72 17 140 89 16 685 61 9 211 27 15 141 41 16 317 78 c 0 005 11 0 003 13 0 017 56 0 000 12 0 003 69 0 072 73 相关系数 0 999 46 0 999 97 0 999 59 0 994 49 0 999 99 0 999 98
K = a exp ( - p /b) + c,
-3 2
( 1)
式中 , K 为渗 透率 , 10 m ; p 为所 加外 - 3 2 载荷 , M Pa ; a, c 为 拟合 常 数, 10 m ; b 为拟合常数 , M Pa. 对于拟合公式中的系数, a 越大, 煤样 在压力作用下的渗透率越大. b 表示煤样渗 透率随压力的变化程度. c 不改变曲线的形 状, 只改变曲线上下的位置. 煤样的原始渗
Exp eri m ent data
不同围压 ( M Pa) 下的渗透率 / ( 10- 3 m 2 ) 8 0 006 0 0 009 0 0 026 2 10 0 000 9 0 004 3 0 017 2 8 0 002 4 0 005 4 0 019 7 6 0 004 8 0 010 3 0 025 1 4 0 015 4 0 028 9 0 037 4 2 0 200 7 0 097 9 0 080 0
Experi m ental research on sensibility of per m eability of coal samples under confining pressure status based on scale effect