煤层气田注水开发的数值模拟研究
【精品论文煤层注水参数设计及数值模拟研究
长沟峪煤矿煤层注水参数设计及数值模拟研究阚 兴1,马植胜2,王新华2(11北京京煤集团,北京102300;21北京昊华能源股份有限公司,北京102300)[摘 要] 为了降低工作面煤尘,煤层注水为有效方法,根据长沟峪煤矿-140m 水平4槽1工作面的地质特征,确定了煤层注水方式与注水参数以降低煤尘。
建立了煤层长孔注水的渗流动态数学模型,利用多物理场耦合分析软件C OMS OL,对不同工况下注水侵润半径进行了数值模拟,结果表明该煤层注水方案的可行性和有效性。
[关键词] 煤层注水;降尘;参数设计;数值模拟[中图分类号]T D71414 [文献标识码]A [文章编号]100626225(2010)0120089203Param eters D esi gn and Nu m er i ca l S im ul a ti on of W a ter 2i n jecti on i n Coa l of Changgouyu Colli eryK AN Xing 1,MA Zhi 2sheng 2,WANG Xin 2hua2(1.Beijing J ing mei Gr oup,Beijing,102300,China; 2.Beijing Haohua Energy Co .,L td,Beijing,102300,China )Abstract:W ater injecti on int o coal is a good method f or reducing dust in m ining face .Based on geol ogical characteristic of 421M ining Face at 2140m level in Changyugou Colliery,this paper researched water injecti on manner and para meters .It built up a seepage dy 2na m ic model of water injecti on in l ong holes by app lying multi 2physics coup ling si m ulati on s oft w are 2COM S OL and nu merically si m ulated infiltrati on radius of injecting water under different working conditi ons .Results showed that this design of water injecti on was feasible and effective .Key words:water injecti on int o coal;dust abate ment;para meter design;nu merical si m ulati on[收稿日期]2009-10-13[作者简介]阚 兴(1965-),男,辽宁盘锦人,高级工程师,现任京煤集团总经理。
第十章 煤层气地质研究中的数值模拟技术
第十章煤层气数值模拟技术与方法数值模拟技术在煤层气勘探开发中应用较广。
煤层气储层模拟是进行产量预测、地面开发前景评价和生产工艺优选等的重要手段；煤层气地史演化数值模拟则主要用于定量研究煤层气的生成、逸散和赋存的演化规律。
此外，数值模拟技术还被广泛应用于煤层气储层研究和储量计算等方面。
第一节煤层气储层模拟技术一、概述煤层气储层模拟（reservoir simulation）又称为产能模拟（coalbed methane production modeling），无论是在常规油气还是在煤层气勘探开发过程中，通常都需要进行这项工作。
储层模拟是将地质、岩石物性和生产作业集于一体的过程，在此过程中使用的工具就是储层模拟软件。
储层模拟实际上是在生产井的部分参数已知的条件下，解算描述储层中流体流动的一系列方程，通过历史匹配，对井的产油量、产气量和产水量等参数及其变化规律进行预测的工作。
预测的时间可在几个月、几年甚至几十年。
产能参数是选择开采工艺、开采设备的重要依据，同时，还可根据产能参数，对生产井的经济价值进行评价。
随着煤层气开发试验的相继实施和实践经验的积累，科技工作者对煤层气的生气、储集和运移规律有了更深入的理解，同时，也意识到需要有一个有效的工具，来进行生产井气、水产量数据的历史拟合，以便获取更为客观的煤层气储层参数，预测煤层气井的长期生产动态和产量。
同时为井网布置、完井方案、生产工作制度、气藏动态管理，煤层气开发方案等提供科学依据。
正是在这种背景下，煤储层数值模拟研究工作，在继续围绕煤矿瓦斯研究的同时，借鉴油气藏数值模拟理论、技术和方法，扩展到地面煤层气资源勘探、开发领域。
1981年，由美国天然气研究所（GRI）主持，美国钢铁公司（US Steel）和宾州大学等承担了煤层气产量模拟器与数学模型开发项目（Development of Coal Gas Production Simulators and Mathematical Models for Well Test Strategies）。
煤层注水效果分析的仿真研究
文章编号 ：０ ６— ３ ８ ２ １ ） ４— ２ ４—０ １０ ９ ４ （０ ２ ０ ０ ３ ４
计
算
机
仿
真
２１年４ ０ ２ 月
煤 层 注 水 效 果 分 析 的仿 真研 究
李丽 丽
（ 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院 ， 辽宁 阜新 １３ ０ ２ ００）
煤层 裂隙是压力水流动 的主要通道 ， 因此 它直接影 响水
煤层 的埋藏深度 不 同， 其地 层压力 也不 同 ， 体 内裂隙 煤 严密程度及微孔 压 力大 ， 隙压 紧 ， 隙容 积减小 ， 水性差 。因此 ， 裂 孔 透 它也 是影
响煤层注水难易 的主要 指标 。在 这里 以煤 层埋藏 深度 代表
收稿 日 ：０ １ １ — ５ 修 回 １ ： １ — ２一 １ 期 ２１ — １ ０ ３ ２ １ １ Ｏ 期 ０
．．．— —
２ ４ ．— ３ ． ． —
分类方法进行对 比。结果 表 明本模 型 的注水效 果分 级准 确
一
定函数关系 ， 而煤层 自然充水程度 与煤层裂 隙透水 性又直
率远高于传统模型 ， 根据分类级别确定 的注水决 策能够指 导
共 同存 在煤层适应性单一 和计算机 运算 过程复杂 问题 。 Ｆｓｅ 判别分析方法是 根据 已有的观测样本 的若干数 量 ｉ ｒ ｈ
水煤层在 回采之前拥有最 大的水 分增值 ， 获得最 高的安全 经
基金项 目： 国家 自然科学基金（ １７ １２ ； １０ ２ ０ ） 煤炭工 业协会科 学技术研 究计划项 目（ Ｔ Ｊ０ １ ３６ ； 宁省教 育科 学“ Ｍ Ｋ２１ — ３ ）辽 十一 五 ” 划课题 规
２ １ 影响煤层注水效果的主要 因素 ．
第九章 煤层气数值模拟
dCi
§9.5 数模技术的发展
煤层气开发 理论与技术
地质模型的发展
煤层气储层的渗透率模型也由单一渗透率模型（裂 隙渗透率）发展成双重渗透率（裂隙渗透率和基质 孔隙渗透率）；渗透率模型还加进了应力敏感模型。
2015/11/1
中国石油大学（北京）煤层气研究中心
2015/11/1
12
§9.3 数学模型
煤层气开发 理论与技术
数学模型
扩散模型－Fick定律
式中：qm 为煤基质中甲烷扩散量，m3/day； D 为扩散系数，m2/day； 为形状因子，m-2； g 为甲烷的密度，t/m3；
Vm 为煤基质块的体积，m3; C(t) 为煤基质中甲烷的平均浓度，m3/t; C(P) 为基质-割理边界上的平衡甲烷浓度，m3/t。q
VL = 188 – 471 ft3/t G6-12, 样1305T PL = 258 psia
VL = 228 ft3/t
G6-12, 样1309T VL = 390 ft3/t
PL = 1601 psia
PL = 576 psia PL = 258 psia
目标井的估算值
VL = 257 ft3/t
《煤层气开发与开采》
煤层气开发 理论与技术
第一章 绪论
第二章 煤层气储层特征
第三章 煤层气钻井技术与工程设计 第四章 煤层气工程管理与质量控制 第五章 煤层气测井 第六章 煤层气钻井
第七章 煤层气增产技术
第八章 煤层气排采控制理论与工艺技术 第九章 煤层气数值模拟
煤层气开发 理论与技术
第九章 煤层气数值模拟
§9.1 概 述
煤层气开发 理论与技术
煤层注水湿润分布状态的数值模拟
煤层注水湿润分布状态的数值模拟阜新煤炭工业学校 李宗翔 辽宁工程技术大学 海国治 秦书玉 摘 要 用非饱和———饱和三维非稳定渗流数学模型描述煤层注水湿润的动态过程,用有限元数值解法求解。
认为煤体注水湿润近似符合饱和模型,构造了湿润过程中煤体贮水系数、导水系数与湿润压力关系。
其中参数的识别采用了最优化算法与现场注水试验结果进行反求拟合获得。
实例计算表明,模拟湿润状态符合注水煤层的湿润情况。
这一方法,可用于解决煤层注水的参数确定、工艺方案设计优化、预测煤层注水湿润分布状态及动态变化等问题。
关键词 有限元法 数学模型 煤层注水 湿润分布状态1 前言煤体注水后的湿润范围、湿润程度及湿润的分布状态是衡量注水效果的关键指标,是调整注水参数的重要依据。
所谓湿润分布状态,主要指注水后煤体水分增值的分布及分布随时间的变化过程。
一般认为,在注水动力和毛细作用力的作用下,水不断压开并沟通煤层裂隙,形成不断扩展的渗流通道,从而扩大煤体的湿润程度,使这些裂隙趋向饱和状态。
煤层注水是煤体由干燥到进水湿润的过程,是典型的非饱和———饱和的渗流过程。
并且以非饱和状态为主要特征。
当以钻孔方式向煤体注水时,煤体中水的渗流流场可分为封孔区、径向流动区和深部端头区三个部分。
封孔区受巷帮卸压带和集中压力带影响煤体变形较大,裂隙结构及发育异常,其渗透特征明显改变。
处于原始应力状态的后二区的煤体具有相同的渗透特征,其中径向流动区可由二维流来求解[4]。
深部端头区存在沿钻孔横向和纵向流动,为三维空间流场,煤体沿层面法向与沿平行层面方向的渗透系数不同,呈各向异性,对于薄及中厚煤层顶底板岩石的隔水作用等,使这一渗流场流动和湿润情况变得很复杂。
若视煤体为各向异性的均匀质体,将其化为三维非饱和———饱和渗流问题,用数值方法在计算机上求解,同时用图形显示给出钻孔端部区域湿润状态的直观解释,对这一问题的理论分析和实际应用很有意义。
2 煤层注水的数学模型及其解法2.1 注水渗流水运移微分方程及边界条件以压力水头表示的水运移方程及注水边界条件如下:99x i (T i 9H 9x i )=S 9H9t+W i =1,2,3 {x i } ∈DH |L 1=H pT i9H9x i |L 2=-q 即 H |t =0=H 0式中:D 为计算区域;L 1、L 2、分别为第1、2类边界;H 为煤体含水的压力水头;T i 为沿坐标轴主渗透方向的导水系数;S 为煤体贮水系数项;W 为源汇项;q 为边界流量;H P 为注水边界压力水头;H O 为初始压力水头分布。
有限元方法模拟分析煤层注水效果
【ｌ】ＡＤＩＮＡ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｇｕｉｄｅ Ｖｏｌｕｍｅ ＩＩ：ＡＤＩＮＡ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ．ＡＤＩＮＡ Ｒ＆Ｄ．Ｉｎｃ．２００８．
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１６０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｓｅａｍ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｃａｎ ｎｏｔ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｓｅａｍ ｗａｔｅｒ
率）；
Ｓ。，Ｓ『＿—一两类已知边界条件（已知边界温度 和已知边界热源密度）；
晚——外表面温度；
口——通过物体的热流量。
若以渗透总水头目代替式中的０，三向渗透系
数疋，巧，丘代替屯，ｋ，，ｋ：，ｑｏ代替ｇ‘，同时取ｑ。为 零，则上式变成：
立ｏａｘ（墨誓）＋－Ｃｄ（髟等）＋丢（恐警）＝ｏ（４）
边界条件满足：
相应地变为已知水头分布和渗透流速分布，就可以
用ＡＤＩＮＡ软件进行渗流场的计算１２１。 １．３模型假设与求解
该模型采用ＡＤＩＮＡ—Ｔｈｅｒｍａｌ模块进行求解。为
了简化Ｐｒｉｇ，对整个模型进行如下假设：
《煤层气定向羽状水平井开采数值模拟方法研究》范文
《煤层气定向羽状水平井开采数值模拟方法研究》篇一一、引言随着能源需求的增长和传统能源资源的日益枯竭，煤层气作为一种清洁、高效的能源资源，其开采技术的研究与开发显得尤为重要。
煤层气定向羽状水平井开采技术是近年来发展起来的一种新型开采技术，其具有开采效率高、成本低、对环境影响小等优点。
然而，由于煤层气赋存条件的复杂性和非均质性，如何有效进行煤层气开采成为了一个难题。
因此，本研究旨在通过数值模拟方法，对煤层气定向羽状水平井开采过程进行深入研究，为煤层气的有效开采提供理论依据和技术支持。
二、煤层气基本特性及赋存条件煤层气是一种以甲烷为主要成分的天然气，主要赋存于煤层中。
煤层气的赋存条件受到地质构造、煤层厚度、煤质、地下水活动等多种因素的影响。
煤层气的开采难度较大，需要采用合适的开采技术和方法。
三、定向羽状水平井开采技术定向羽状水平井开采技术是一种新型的煤层气开采技术，其基本思想是在煤层中布置一系列的定向羽状水平井，通过这些井的联合作用，实现煤层气的有效开采。
该技术具有开采效率高、成本低、对环境影响小等优点。
四、数值模拟方法本研究采用数值模拟方法，对煤层气定向羽状水平井开采过程进行深入研究。
具体方法包括建立地质模型、设定边界条件和初始条件、选择合适的数值模型和算法等。
在建立地质模型时，需要考虑煤层气的赋存条件、煤层厚度、地质构造等因素。
在设定边界条件和初始条件时，需要考虑地下水的活动、井的布置和参数等因素。
在选择数值模型和算法时，需要考虑到煤层气的流动规律、井的产气规律等因素。
五、模拟结果与分析通过数值模拟，我们可以得到煤层气定向羽状水平井开采过程中的压力分布、流量变化等信息。
通过对模拟结果的分析，我们可以得到以下结论：1. 定向羽状水平井的布置对煤层气的开采效率有重要影响。
合理的井的布置可以有效地提高煤层气的开采效率。
2. 煤层气的赋存条件和流动规律对开采过程有重要影响。
需要对煤层气的赋存条件和流动规律进行深入研究，以制定合理的开采方案。
《煤层气数值模拟技术应用研究》
《煤层气数值模拟技术应用研究》篇一一、引言煤层气（Coalbed Gas，简称CBG）作为煤炭开采过程中的一种清洁能源，其开发利用对于提高能源利用效率、减少环境污染具有重要意义。
随着计算机技术的快速发展，数值模拟技术已成为煤层气开发过程中的重要工具。
本文旨在探讨煤层气数值模拟技术的应用研究，以期为煤层气的合理开发提供科学依据和技术支持。
二、煤层气数值模拟技术概述煤层气数值模拟技术是通过建立数学模型，运用计算机技术对煤层气的生成、运移、聚集和开采过程进行模拟的技术。
该技术能够有效地预测煤层气的分布规律、储量大小、开采效果等，为煤层气的开发提供科学依据。
三、煤层气数值模拟技术的应用研究1. 煤层气生成与运移模拟煤层气的生成与运移是煤层气数值模拟技术的重要研究内容。
通过建立合理的数学模型，对煤层气的生成机制、运移规律进行深入研究。
其中，要考虑地质因素（如煤层厚度、地质构造等）和物理化学因素（如温度、压力等）对煤层气生成与运移的影响。
通过模拟结果，可以预测煤层气的分布范围和储量大小。
2. 煤层气储层评价与选区预测煤层气储层的评价与选区预测是煤层气开发的关键环节。
通过数值模拟技术，可以对不同区域的煤层气储层进行评价，分析各区域的储量大小、开采难度等因素。
同时，通过模拟结果，可以预测不同区域的开采效果，为选区提供科学依据。
3. 煤层气开采过程模拟煤层气开采过程模拟是数值模拟技术的核心应用之一。
通过建立详细的数学模型，对煤层气的开采过程进行模拟，包括钻井、排采、增产措施等。
通过模拟结果，可以预测不同开采方案的效果，为制定合理的开采方案提供依据。
四、案例分析以某煤矿区为例，运用煤层气数值模拟技术对该区域的煤层气进行模拟研究。
首先，建立数学模型，考虑地质因素和物理化学因素对煤层气生成与运移的影响；其次，对煤层气储层进行评价与选区预测；最后，对煤层气的开采过程进行模拟。
通过模拟结果，发现该区域具有较好的煤层气开发潜力，并制定了合理的开采方案。
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源特点
•采煤采气一体化的内涵和外延
•先采气，后采煤，协调发展
• 为实现保障煤矿安全生产、综合开发资源、保护大气环境之 目的，必须坚持统筹规划、先采气、后采煤的基本开发原则，建 设先进的高效开采的绿色矿山。为进一步落实国家八部委提出的 “应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的原则，2006年3月17日国 家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局发布了《煤矿安 全规程》第68条修订稿，明确规定“高瓦斯矿井的易自燃煤层， 应采取以预抽方式为主的综合抽放瓦斯措施和综合防灭火措施。 使本煤层瓦斯含量不大于6 m3/t或工作面最高风速不大于 3 .5m/s。”
•煤层气井下抽 采
•采煤采气一体化的内涵和外延
•统筹规划，煤、气共采
• 为有效地开发和利用同源同 体的煤炭资源和煤层气资源，必 须坚持统筹规划，煤炭资源和煤 层气资源共采的原则。切实做到 以煤炭开采为中心，建立采煤采 气一体化开发模式。
•煤炭 •开采
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2020/11/21
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源 特点
2020/11/21
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源 特点
• 三、煤层气资源分布特征
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•中国各成煤时代煤层气资源分布图
2020/11/21
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源 特点
• 煤层气开发的根本目的无外乎有效地开发和利用煤层气资源、最 大限度地改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好地保护人类赖以 生存的大气环境等几个方面。 • 对投资者而言，投资的根本目的是获取利润。基于投资目的和开 发技术条件，在煤层气资源开发过程中逐步发展成为两类截然不同的 开发方式：
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2020/11/21
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源 特点
煤层气数值模拟技术进展煤层气资源特点
•开采保护层抽卸压瓦斯方式
•煤矿井下抽放
•2020/6/2
•2020/6/2
•采煤采气一体化理念的形成与发展
• 采煤采气一体化不仅是“安全—资源—环境”商业理念的全面体现，而且更 是一种值得倡导的资源综合开发的新模式。采煤采气一体化的实施，从根 本上改变了以往的煤层气开发和煤炭开采的传统做法。煤炭工业不再将瓦 斯抽采作为专项措施，煤层气地面开发也不再作为单纯的可燃烃类气体资 源的开发，而是将瓦斯抽采和煤层气开发视为煤矿安全生产体系的重要组 成部分。
•中国各成煤时代煤层气资源分布图
•2020/6/2
• 煤层气开发的根本目的无外乎有效地开发和利用煤层气资源、最 大限度地改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好地保护人类赖以 生存的大气环境等几个方面。 • 对投资者而言，投资的根本目的是获取利润。基于投资目的和开 发技术条件，在煤层气资源开发过程中逐步发展成为两类截然不同的 开发方式：
• 煤层气地面开发
• 随着煤层气多分支水平井技术的成熟与发展，为煤层气开发提供了更 多的开发方式选择。通过对直井压裂开采和多分支水平井开采的产量曲线 和投资效益对比分析，可以得出如下结论： • （1）根据直井压裂开采所特有的生产年限长、日产量低的特点，可以 利用直井压裂开发模式形成长时期的稳定产能； • （2）根据多分支水平井具有单井产量高特点，实现短时期提升煤层气 开发项目产能的目的。
•根据抽排与采煤的时间顺序分为（四种抽排方式）： • 采前预抽 • 边掘边抽 • 边采边抽 • 采后抽排
•2020/6/2
•采煤采气一体化的煤层气开发技术
•卸 压线
•顶板抽 瓦斯巷
•顶板 岩石 水平 钻孔
•巷道
•钻孔
•预计工作面巷道位置
第10章 煤层气地质研究中的数值模拟技术【中国矿业大学《煤层气地质学》(傅教授课件)】
第十章煤层气数值模拟技术与方法数值模拟技术在煤层气勘探开发中应用较广。
煤层气储层模拟是进行产量预测、地面开发前景评价和生产工艺优选等的重要手段；煤层气地史演化数值模拟则主要用于定量研究煤层气的生成、逸散和赋存的演化规律。
此外，数值模拟技术还被广泛应用于煤层气储层研究和储量计算等方面。
第一节煤层气储层模拟技术一、概述煤层气储层模拟（reservoir simulation）又称为产能模拟（coalbed methane production modeling），无论是在常规油气还是在煤层气勘探开发过程中，通常都需要进行这项工作。
储层模拟是将地质、岩石物性和生产作业集于一体的过程，在此过程中使用的工具就是储层模拟软件。
储层模拟实际上是在生产井的部分参数已知的条件下，解算描述储层中流体流动的一系列方程，通过历史匹配，对井的产油量、产气量和产水量等参数及其变化规律进行预测的工作。
预测的时间可在几个月、几年甚至几十年。
产能参数是选择开采工艺、开采设备的重要依据，同时，还可根据产能参数，对生产井的经济价值进行评价。
随着煤层气开发试验的相继实施和实践经验的积累，科技工作者对煤层气的生气、储集和运移规律有了更深入的理解，同时，也意识到需要有一个有效的工具，来进行生产井气、水产量数据的历史拟合，以便获取更为客观的煤层气储层参数，预测煤层气井的长期生产动态和产量。
同时为井网布置、完井方案、生产工作制度、气藏动态管理，煤层气开发方案等提供科学依据。
正是在这种背景下，煤储层数值模拟研究工作，在继续围绕煤矿瓦斯研究的同时，借鉴油气藏数值模拟理论、技术和方法，扩展到地面煤层气资源勘探、开发领域。
1981年，由美国天然气研究所（GRI）主持，美国钢铁公司（US Steel）和宾州大学等承担了煤层气产量模拟器与数学模型开发项目（Development of Coal Gas Production Simulators and Mathematical Models for Well Test Strategies）。
煤层气注井开采数值模拟_张宛君
第28卷增 刊 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年9月 V ol.28 Suppl. Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ） Sept. 2009收稿日期：2009-06-15文章编号：1008-0562(2009)增刊Ⅱ-0289-03煤层气注井开采数值模拟张宛君，邰英楼（辽宁工程技术大学 力学与工程学院，辽宁 阜新 123000）摘 要：为了研究影响煤层气井产量的主要因素，利用有限元方法分别对单井、多井开采煤层气以及考虑源汇问题进行了数值模拟。
考查多井开采煤层气时引起的井群干扰对煤层气压力场的影响，结果表明：离中心井越近的井，对产气量越有益。
该成果对实现我国煤层气的规模开采具有一定的参考价值和指导意义。
关键词：煤层气；渗透率；单井、多井条件；数值模拟中图分类号：TE 256 文献标识码：ANumerical simulation of coal-bed methane note well exploitationZHANG Wanjun ，TAI Yinglou(Department of Mechanics and Engineering Sciences, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China) Abstract ：In order to research the main factors of affecting the output of coal-bed methane wells. It simulate respectively for single-well, multi-wells mining coal-bed methane which considered the problems of sources by finite element method. We also conclude that the influence of the pressure of coal bed cause by interference of drilling Wells when mine coal-bed methane. The results show that ：the nearer that central well is, the better that the output is. The results of the realization of the scale of China's coal-bed methane exploration have a certain reference value and significance.Key words ：coal-bed methane ；permeability ；single-well and multi-wells conditions ；numerical simulation0 引 言煤层气是一种洁净高效的环保型天然气能源，是一种新的替代能源，它已成为近年来天然气勘探开发的热点[1]。
基于饱和-非饱和渗流的煤层注水数值模拟及应用
基于饱和-非饱和渗流的煤层注水数值模拟及应用吴兵;于振江;王紫薇;江泽泳【摘要】针对当前同忻煤矿井下粉尘浓度偏大、工作条件恶劣以至严重影响该矿安全生产的问题,根据非饱和土渗流理论,提出采用 comsol 有限元数值模拟软件进行煤层注水方案优化,最后进行现场应用及效果测定。
通过数值模拟得出同忻矿8103工作面的煤层湿润半径约为15 m,在保持4°倾角条件下,其湿润范围最大。
采用了新的注水方案后,工作面的粉尘浓度明显降低,其中采煤机中部和前滚筒下风侧10 m 处的降尘率分别达到了19.55％、30.62％。
%For larger concentration of dust in the current Tongxin Coal Mine and the poor working conditions,which seriously affects mine production safety issues,based on unsaturated flow theory,this article uses comsol finite element simulation software to optimize seam water injection program,and make the final determination of field application and effect. The results shows:the moist radius of 8103 working face in Tongxin Coal Mine is about 15 m,and in keeping + 4°inclination conditions,th e moist range max. After the introduction of a new water injection program,the dust concentration was signifi-cantly lower. The rate at which the dust before the shearer drum central and leeward side of the 10 m position reaches 19.55%、30.62% respectively.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P102-105)【关键词】不饱和土;非饱和流动;煤层注水;湿润半径【作者】吴兵;于振江;王紫薇;江泽泳【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083【正文语种】中文【中图分类】TD714.41煤层注水就是通过钻孔将压力水注入到尚未开采的煤层中,增加煤的水分,使煤体预先得到湿润,减少煤尘的生成和飞扬,是采煤工作面最有效的防尘措施,能够大幅度减少采煤工作面产尘量。
煤层气数值模拟讲解
1. 煤层气藏开发生产特点煤层气藏开发一个最显著的特点是需要进行前期脱水降低煤层压力。
煤层气吸附在煤基质孔隙表面，只有当煤层压力低于临界解析压力，煤层气才会从煤层基质孔隙解析出来扩散到煤层裂缝。
脱水时间长短取决于煤层气饱和度。
煤层气饱和度定义为某压力下煤层气含量与该压力下煤层气吸附能力的比值。
饱和度为1的煤层气藏称为饱和气藏，饱和气藏煤层气随着煤层脱水而产出。
饱和度小于1的煤层气藏称为欠饱和气藏，欠饱和气藏需要经过长期脱水后才开始产气。
在我现在工作的煤层气藏，有些井脱水十几天后就开始产气，单井高峰日产气量能达到三万方以上。
有些井则需要一年甚至几年的脱水后才产气。
不同煤层气田以及同一煤层气田不同生产井的生产动态可能差别很大，煤层气田典型生产井产量可以分为三个阶段，第一阶段井只产水，不产气。
第二阶段井开始产气，一直到气量达到最高值，产水量逐渐下降。
第三阶段产气量和产水量一起下降。
由于煤层地质属性的不同，井的生产动态会变化很大。
比如有些低渗井产气量从开始就递减，而且递减缓慢。
有些井只生产干气，不产水。
煤层气井的生产动态主要受煤层含气量，煤层含气饱和度，煤层渗透率，相对渗透率，孔隙度等的影响。
煤层气是以吸附状态吸附在煤基质孔隙中，吸附量与煤的类型，煤灰含量，煤湿度以及煤层压力有关，在相同温度，煤灰含量和湿度条件下，压力越大，煤吸附的气量越多。
常规砂岩气藏中的气体储藏在砂岩孔隙中，在相同压力条件下，煤层储气量要大于砂岩储气量。
煤层气吸附能力与压力的关系曲线称为解析等温线。
每个压力点对应该压力下煤的最大吸附量，也称为饱和吸附量。
许多煤层吸附气处于未饱和状态，也就是说在初始压力条件煤的实际吸附气量小于该压力下的饱和吸附气量，煤层在生产时只产水，不产气。
只有当压力降到临界解析压力，气才会从煤基质中解析出来，煤层才开始产气。
（临界解析压力为煤的气吸附量与煤吸附能力相同时对应的压力）。
开发煤层气田需要将井的井底压力快速降低到最低值，这样才能快速降低地层压力，缩短脱水时间，提高产气量。
《煤层气数值模拟技术应用研究》范文
《煤层气数值模拟技术应用研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展，对清洁能源的需求持续增长。
煤层气作为一种新兴的清洁能源，具有丰富的储量和良好的开发前景。
然而，煤层气的开采难度较大，涉及到地质条件、储层特性、采收技术等多方面的因素。
因此，为了更好地了解煤层气的赋存规律、提高采收率以及降低开发成本，需要采用有效的技术手段进行研究和探索。
数值模拟技术作为一种重要的工具，被广泛应用于煤层气领域的研究和开发中。
本文将重点研究煤层气数值模拟技术的应用，探讨其原理、方法和应用前景。
二、煤层气数值模拟技术原理煤层气数值模拟技术是一种基于计算机技术的数值分析方法，通过对煤层气藏的地质条件、储层特性、流体性质等进行综合分析，建立数学模型，并运用计算机软件进行数值计算和模拟。
该技术可以有效地预测煤层气的分布规律、储量、采收率等关键参数，为煤层气的开发和利用提供重要的决策支持。
三、煤层气数值模拟技术应用方法1. 建立数学模型建立数学模型是煤层气数值模拟技术的关键步骤。
根据地质资料和储层特性，选择合适的数学模型和计算方法，如有限差分法、有限元法等，对煤层气藏进行数学描述。
同时，还需要考虑流体的性质、储层的非均质性、地质构造等因素对煤层气藏的影响。
2. 参数设置与计算在建立数学模型的基础上，需要进行参数设置和计算。
这包括确定储层的物性参数、流体性质参数、边界条件等。
然后，运用计算机软件进行数值计算和模拟，得到煤层气的分布规律、储量、采收率等关键参数。
3. 结果分析与解释根据数值模拟的结果，可以分析煤层气的分布规律和储量情况，预测采收率及开发过程中的潜在风险。
同时，还可以对开发方案进行优化和调整，提高采收率和降低开发成本。
四、煤层气数值模拟技术的应用前景煤层气数值模拟技术作为一种重要的工具，具有广泛的应用前景。
首先，该技术可以有效地预测煤层气的分布规律和储量情况，为煤层气的开发和利用提供重要的决策支持。
其次，该技术还可以对开发方案进行优化和调整，提高采收率和降低开发成本。
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煤层气田注水开发的数值模拟研究引言
煤层气是一种新型能源，其开发与利用正在逐步成为国内外的重要课题。
在煤层气开发过程中，注水开发是目前广泛采用的提高煤层气产量和延长采收周期的有效手段。
随着计算机技术不断发展，数值模拟已成为研究注水开发煤层气田的重要手段。
本文将着重探讨煤层气田注水开发的数值模拟研究。
一、煤层气田注水开发的概述
1.1 煤层气田注水开发的意义
煤层气田注水开发是指在采气的同时利用地面水源将水注入到煤层中，形成压差驱动气体流动，达到提高煤层气采收率和经济效益的技术。
煤层气田注水开发的实施，可以进一步提高煤层气采收率和利用效率，减少煤层气中的温室气体排放，降低能源成本，对能源重要性的保障和环境保护具有重要的意义。
1.2 煤层气田注水开发的基本原理
煤层气田注水开发原理，即通过采取输水管道、水井等有效施工措施，将地表水注入到煤层中，形成高压力区使煤层气发生向生产井的移动、周围低压力区气体通过裂缝等途径进入煤层，完成气体生产的总过程。
注水开发技术实施后，能够在不改变原有
生产条件的前提下将煤层气补给保证在地质时间上更长久、更稳定，使之成为一种提高煤层气田开发的重要技术手段。
二、煤层气田注水开发的数值模拟研究
2.1 数值模拟的基本流程
数值模拟是研究煤层气田注水开发过程的一种重要方法，其基
本流程包括建立数值模型、模拟数值计算和模型分析三个步骤。
具体来说，基于煤层气田特征和采集的数据，在计算机上进行建模，使用数值模拟软件计算，通过分析和验证计算结果，得出煤
层气田注水开发的最优方案。
2.2 数值模拟的建模
数值模拟中的建模是基于煤层气田的物理、化学和工程特性，
通过建立数学模型进行定量化分析的工作。
建模工作包括适应性
分析、选取模型和参数、建立初值、边界条件以及数值网格剖分
等内容。
其中，适应性分析是建模的首要工作，它是评估模拟过程、单独设想模型所需数据和适用条件的基础，还需要根据模型
的实际情况进行选择合适的数学模型以及合理的参数设定。
然后，建立模型边界和计算区域的初始状态，并进行数值网格剖分，形
成数值模型。
2.3 数值模拟的计算
数值模拟的计算是指使用计算机程序对数值模型进行数值求解，从而研究煤层气注水开发过程中的物理、化学和工程过程。
其中，数值模拟计算中最主要的是差分方程的求解，其中包括时间差分
和空间差分两部分，一般使用有限差分法（finite difference method）、有限体积法（finite volume method）或者有限元法（finite element method）求解。
通过对计算结果进行分析，可以得出煤层气田注水开发的数值模拟方案。
三、数值模拟在煤层气田注水开发中的应用
3.1 注水方案确定
数值模拟在煤层气田注水开发中的应用，主要是用于确定注水
方案。
通过建立煤层气田注水数值模型，可以对注水方案进行定
量分析，并得出最优注水方案。
其中，注水井位置、注水量、注
入压力、时间等因素都会对注水效果产生影响，需要在模拟计算
过程中进行研究和优化，以得出最佳注水方案。
3.2 注水过程监测
数值模拟还可以用于注水过程的监测和预测。
通过数值模拟研究，可以把煤层气田精确定位到一个数学模型，在这个数学模型
上进行实际工作过程的模拟，得到更加准确的地质、物理和生产
等数据。
通过这些数据的模拟分析，可以得到注水过程中各种关
键指标的变化情况，及时发现问题，为调整优化注水方案提供科
学依据。
结论
综上所述，数值模拟已成为研究煤层气田注水开发的重要手段。
数值模拟研究可以为注水开发提供精确的数值预测和优化方案，
进一步提高煤层气开采的效益和生产的安全。
此外，数值模拟技
术在煤层气田注水开发中有着广泛的应用前景，可以为煤层气的
可持续利用提供技术保障。