基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟
基于CT三维重建的煤层气非达西渗流数值模拟
基于CT三维重建的煤层气非达西渗流数值模拟王刚;杨鑫祥;张孝强;武猛猛;李文鑫【摘要】为了探究煤层气非达西渗流中各参数对渗流的影响,通过CT三维重建技术,建立了从现场采集到的6种煤样的真实模型.基于建立的真实模型,进行了在30种不同压力梯度下的煤层气渗流数值模拟试验.模拟试验结果表明:(1)在微观尺度下(＜100 μm),模拟得到的渗流速度与压力梯度符合Forchheimer高速非线性渗流规律;(2)渗透率随有效孔隙率的增长并不是绝对的,在有效孔隙率较大时会出现局部波折的情况,在相同压力梯度下,渗流速度总的趋势随有效孔隙率、渗透率、非达西系数的增大而增大;(3)非达西系数随着有效孔隙率和渗透率的增大而减小.幂函数拟合和多元回归分析结果表明有效孔隙率对非达西系数的影响最为显著,仅考虑有效孔隙率的经验公式可更加精确的估算非达西系数.由数值模拟结果得到的非达西经验常数为0.003 171,有效孔隙率幂次为-5.387 45.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)004【总页数】10页(P931-940)【关键词】CT;三维重建;煤层气;非达西;Forchheimer【作者】王刚;杨鑫祥;张孝强;武猛猛;李文鑫【作者单位】山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】P618.11随着油气需求量的不断提高以及空气环境的日益严峻，煤层气(瓦斯)作为一种清洁资源，进入了快速发展的新阶段。
煤层气(瓦斯)是成煤过程中的一种伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。
煤层注氮气置驱瓦斯过程压力场数值模拟
煤层注氮气置驱瓦斯过程压力场数值模拟王东洋;杨宏民;陈立伟【摘要】文章建立了煤层气体流动的渗流、扩散、多元气体吸附解吸等多物理场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件和MATLAB仿真软件,模拟和分析了煤层注氮气过程中煤层气体压力场分布规律.结果表明:注气过程中煤层气体压力随时间迅速升高,煤层气体最高压力小于注气压力;煤层注气过程中,煤层压力场分布规律为:同一时刻在煤层水平面上,随距注气口距离的增大,煤层气体压力逐渐降低,同一时刻在煤层垂直平面上煤层气体压力呈现以注气轴为中心向外逐渐降低的趋势.注气后卸压过程中煤层气体压力随时间迅速降低,且模拟条件下煤层中没有形成高压残留.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2016(025)007【总页数】4页(P1-3,39)【关键词】多物理耦合;煤层注氮;置驱煤层瓦斯;注气压力场;高压残留【作者】王东洋;杨宏民;陈立伟【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003【正文语种】中文【中图分类】TD712.2我国绝大部分的高瓦斯和突出矿井开采的煤层属于低透气性煤层，透气性系数只有0.04～0.004 m2/(MPa2·d)[ 1]，透气性系数均小于0.1 m2/(MPa2·d)，绝大部分矿井煤层均属于难以抽采煤层[2]。
为了提高煤体渗透性，开采保护层、水力压裂、煤体致裂增透、高压水射流割缝等技术措施相继应用于煤矿井下，虽然各种技术措施均取得了一定效果，但每一种方法都有其局限性。
20世纪末，美国圣胡安盆地将CO2注入煤层以提高煤层气采收(CO2-ECBM)的实验取得成功[3]，国内外许多专家学者[4-6]先后在实验室进行了CH4、N2、CO2多元气体的吸附-解吸研究，研究发现，煤对多元气体的吸附-解吸包括“置换”和“驱替”两个方面的作用。
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）。
1煤层气藏三维数值模拟_冯文光
卷(Volume)19,期(Number)1,总(Total)75矿物岩石 页(Pages )43-48,1999,3,(M ar ,1999)J M INE RAL PET ROL 煤层气藏三维数值模拟冯文光1 梅世昕2 侯鸿斌2 羊裔常1(1 成都理工学院石油系,成都 610059)(2 华北石油地质局,郑州 450007)【摘 要】 本文根据煤的储气特征、煤层气的吸附特征、排水降压解吸产气机理建立了煤层气藏数学模型和三维全隐式差分模型,采用最佳变松驰求解,收敛度快,稳定性好。
【关键词】 煤层气 解吸 数值模拟 最佳变松驰法 全隐式中图法分类号:T E 319ISSN 1001-6872(1999)01-0043-48; C ODEN:KUYAE2收稿日期(M anuscript received):1998-12-10 改回日期(Accepted for publication):1999-02-05第一作者简介:冯文光 男 51岁 教授(博士导师) 油藏工程专业 研究方向:油气田开发、数值模拟,试井分析及煤层气藏0 引 言在地下煤层形成过程中,生成大量的天然气,一部分以游离状态通过运移、聚集形成常规天然气藏;另一部分以吸附状态为主储存在煤层的孔隙中,这种储存在煤层气中以甲烷为主的天然气称煤层气,或煤层瓦斯。
60年代和70年代初,美国矿业局为改善煤矿安全,对煤层气做了大量的研究工作。
70年代末,煤层气的开发利用还没有被引起重视,甚至把以煤层气作为商品的少数企业家视为“疯了”。
美国1977年开采煤气以来,开采井数成倍增加,年产煤层气产量倍增。
1989年美国已有400口井生产,年产量逾20×108m 3。
1992年美国煤层气年产量达200×108m 3。
我国煤层气蕴藏量十分丰富,与常规天然气蕴藏量相近,华北石油地质局自1986年以来,进行了多项攻关研究。
然而煤层气这一巨大而洁净的资源在我国至今尚未被开发和利用。
动态煤层气开采过程数值模拟与优化设计
动态煤层气开采过程数值模拟与优化设计煤层气是一种地下天然气，是通过在煤层中压缩、吸附与解吸而形成的一种天然气资源。
煤层气的开采过程对其固有属性和地质条件有很强的依赖，同时也受到工程开采技术和设备装备等因素影响。
因此，为了更好地开采煤层气，并实现其可持续利用，必须进行数值模拟和优化设计研究。
一、煤层气开采过程数值模拟对于煤层气开采过程的数值模拟，通常采用有限元方法进行模拟。
在模拟过程中，需要考虑煤层孔隙度、渗透率、煤层气吸附解吸等参数。
该方法的数学模型通常包括连续介质的力学模型、多相流模型以及热力学模型等。
1. 连续介质力学模型在煤层气开采过程中，需要考虑地层的力学性质。
这可以通过连续介质力学模型进行建模。
其中，地层的应力状态是重要的参数。
在考虑应用有限元方法进行模拟时，地层的应力状态通常可以按照线性、非线性等不同形式进行建模。
2. 多相流模型在考虑煤层气开采过程的模拟时，还需要考虑气、液相同时存在的情况。
这可以通过多相流模型进行建模。
在建模时，可以采用质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程等不同方程进行描述。
3. 热力学模型在考虑煤层气开采过程的模拟时，还需要考虑气的温度变化。
这可以通过热力学模型进行建模。
在建模时，可以采用热能守恒方程、质量守恒方程以及理想气体状态方程等不同方程进行描述。
二、优化设计对于煤层气开采过程的优化设计，主要包括井网结构设计、注采方案设计和生产运营方案设计等。
1. 井网结构设计井网结构是指煤层气开采时地下各个井之间的联系结构。
井网结构设计的主要目的是最大化地提高煤层气开采效率，并减少煤层气开采过程的成本。
在进行井网结构设计时，需要考虑煤层气在地下的分布状况、开采技术和设备装备等因素。
2. 注采方案设计注采方案指开采过程中液态水和气体之间的注入和回收。
注采方案设计的主要目的是使液态水和气体之间达到最佳配比，以达到最高的采收率。
在进行注采方案设计时，需要考虑地层的物理性质、煤层气的产量和采收率等因素。
煤层气扩散理论及控制因素研究进展
煤层气扩散理论及控制因素研究进展
李茂林
【期刊名称】《山东煤炭科技》
【年(卷),期】2024(42)3
【摘要】煤层气扩散特征研究对提高煤层气产量和减少矿井瓦斯灾害具有重要意义。
基于国内外学者在煤层气扩散领域取得的成果,从煤层气扩散模型、扩散实验和扩散控制因素等3方面进行系统研究。
结果表明:基于Fick定律的单孔扩散模型不能描述吸附/解吸扩散全过程,双孔扩散模型、多孔扩散模型和基于时间变化的动态扩散模型能更好解释扩散特征;测压法和质量法用来获取吸附扩散系数,体积法用来获取解吸扩散系数,选择合适的扩散模型拟合实验数据是获取扩散系数的关键;煤层气扩散特征主要受控于煤阶、孔隙结构、煤岩水分、温度、压力和粒径。
探寻扩散系数随时间变化规律,定量不同孔径扩散模型,明确扩散渗流联合机制,是该研究领域的发展趋势。
【总页数】6页(P98-103)
【作者】李茂林
【作者单位】山西西山煤电股份有限公司马兰矿
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
【相关文献】
1.煤层气扩散燃烧性能影响因素分析
2.煤层气达西、非达西渗流理论和扩散理论的\r研究进展综述
3.扩散控制台阶长大理论及其研究进展
4.煤层气渗流理论及其研究进展
5.基于“解吸-扩散-渗流”理论的煤层气产能因素探析
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《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）是近几十年来受到国内外学者关注的重要资源。
它对于煤田的开发、煤矿安全生产及环保都有重大意义。
煤层气数值模拟技术则是煤层气开发和开采过程的关键手段，具有精准、快速的特点。
本文旨在探讨煤层气数值模拟技术的原理、应用及研究进展，以期为相关领域的研究者提供参考。
二、煤层气数值模拟技术原理煤层气数值模拟技术主要基于流体动力学、热力学、岩石力学等多学科原理，以数学模型为框架，对煤层气的分布、储集和开采过程进行数值分析和预测。
在模拟过程中，通过设定不同的参数和条件，可以模拟出煤层气的生成、运移、聚集和开采等过程。
三、煤层气数值模拟技术的应用煤层气数值模拟技术被广泛应用于煤田地质勘探、煤层气资源评价、矿井瓦斯防治、煤矿安全生产等多个领域。
在煤田地质勘探中，通过数值模拟可以预测煤层气的分布和储量；在煤矿安全生产中，可以利用该技术分析矿井瓦斯的运动规律，提高安全水平。
四、研究进展1. 模型优化：随着研究的深入，学者们不断优化数值模拟模型，使其更加符合实际情况。
例如，通过引入更精确的物理参数和数学公式，使模型更加精准地描述煤层气的生成和运移过程。
2. 多学科融合：煤层气数值模拟技术已不再是单一学科的领域，而是涉及流体动力学、热力学、岩石力学等多个学科的交叉研究。
多学科融合的研究方式使得数值模拟更加准确、全面。
3. 高效算法开发：为了提高模拟的效率和精度，学者们不断开发新的高效算法。
这些算法包括并行计算、自适应网格等技术，可以大大提高模拟的速度和准确性。
4. 实际应用案例：随着技术的发展，煤层气数值模拟技术在许多煤矿和煤田得到了广泛应用。
例如，某大型煤矿通过使用该技术成功预测了瓦斯涌出量，有效防止了瓦斯事故的发生。
五、未来展望未来，煤层气数值模拟技术将进一步发展，具体趋势如下：1. 更加精细化的模型：随着对煤层气生成和运移机理的深入研究，模型将更加精细，能够更准确地描述煤层气的生成和运移过程。
煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟
煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟
孙可明
【期刊名称】《辽宁工程技术大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2005(24)3
【摘要】为了解决低渗透煤层气开发遇到挑战,依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理.研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压,加速了煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,结果表明注气开采煤层气是提高我国低渗透煤层气产量的有效途径.
【总页数】4页(P305-308)
【关键词】煤层气;注气开采;多组分流体;双重介质;扩散;渗流
【作者】孙可明
【作者单位】辽宁工程技术大学力学与工程科学系
【正文语种】中文
【中图分类】TD313
【相关文献】
1.基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟 [J], 孙晓飞;张艳玉;李凯;李志涛;尚凡杰;孙仁远
2.低渗透煤层气注热开采热-流-固耦合数学模型及数值模拟 [J], 杨新乐;任常在;张
永利;郭仁宁
3.注气开采煤层气多组分流体扩散渗流问题研究 [J], 孙可明;梁冰
4.注气开采提高煤层气产量数值模拟研究 [J], 祝东峰
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第六章 煤层气藏数值模拟.
水的原始饱和度、水的地层体积系数、水的粘度和密度
II类
含气量、原始气饱和度、气体成分、气体在水中的溶解度、气体
地层体积系数、气体的粘度、气体密度
其它参数
III类
原应力、井底压力、储层压力、储层温度、表皮系数、压裂缝半
径、井孔半径与井间距、预测时间等
煤层气地质学
第二节: 煤层气藏数值模拟模型综述
该模型是从理论上导出的模型，它反映解吸/吸附过程的 物理现象。在这个方法中假设，当储层压力降低时，吸附气 体将瞬时进入天然裂隙系统，不考虑气体在基质孔隙中运移 所需要的时间（解吸时间），即吸附在微孔壁上的气体与宏 观孔隙中自由气体的压力是处于连续平衡的状态。 属于这类模型的有Airey第二模型、INTERCOMP第一模型、 Virozhtsov等模型、Bumb模型、Mckee-Bumb模型、 Gorbachev等模型、Nguyen模型以及Ediz & Edwards模型等。
煤层气地质学
煤层气藏数学模型概述：
从1958年以来，世界上先后已开发出约52个预测煤层 气产量的数学模型，大体可分为三种类型 组分模型 经验吸附模型
储层模型
气体吸附-扩散模型
平衡吸附模型
黑油模型
非平衡吸附模型
煤层气地质学
经验吸附模型（empirical sorption model）
注气驱替煤层气数值模拟研究
能力 比对 ＣＨ 的吸附 能力 强 。注 入 Ｃ 后 ，可 同时 Ｏ 起 到竞 争吸附 与降 低 ＣＨ 有 效 分 压 的作用 。使 Ｃ Ｈ
被替 代 和解吸 出来 。
收 稿 日期 ：２ ０ —１１ ；改 回 日期 ：２ ０ －９ ０ ５１ ０ ０ ５１ １ ２
基 金 项 目 ： 国家 “ ７ ” 科 研 攻 关 项 目 “ 层 气 经 济 开 采 增 产 ９３ 煤
差 。研 究表 明 ，该 方 法 最 多 能 采 出 ３ ～ ５ 的 甲 Ｏ Ｏ， ９ ６
烷 。 目前 国内外采 取一 些增 产措 施来 提高煤 层 甲烷 的
保 证 了煤层 的能 量 。不 仅 有 利 于 ＣＨ 的产 出 ，而 且
可 以大幅 度 提 高 煤层 气 产 量 和 采 收 率 （ 可提 高 ９ Ｏ 以上 ，甚 至 达 到 ｌ ｏ ） ｏ ，延 长 煤 层 气 田 的 开 采 期 ， 提 高 经济效 益 ，加速 成本 回收 】 。
２ 注 气 驱 替 煤 层 气 数 值 模 拟
２ １ 数 学模 型 ．
２ １ １ 扩 散 方 程 ． ．
量描述 注气驱 替煤 层气 的一般 规律 及增 产机 理 。
当向煤 层 中注 入 ＣＯ 、Ｎ 。 等 气 体 时 ，煤 层 中 的 气 相为 多组分 混合 物 ，用 广 义的 朗格缪 尔方 程来 描述
显著 ，但 当储 层 压 力 下 降 到 一 定 阶 段 ，效 果 相 对 较
降低 ，注入 气 不 断 被 吸 附 ，ＣＨ 不 断 解 吸 并 渗 流 到
生 产井 井底 。产 出煤 层 气 。 由于 注气 增 产 法 并 不
降低煤 层压 力 ，不存 在煤 层渗 透 率下 降 的问题 ，这 样
MATLAB在模拟煤层气扩散中的应用
MATLAB在模拟煤层气扩散中的应用马胜;虞青松【摘要】根据质量守恒原理推导的煤层气在煤储层中扩散运移方程(菲克第二定律),由于求解方法复杂,计算工作量大,在实际的运用中受到限制.而通过数学软件Matlab中的偏微分方程求解器PDETOOL GUI (pedtool),可以形象直观的模拟煤层中的煤层气在储层中扩散与分布.现以宁武煤田太原组4号为例,模拟结果表明,煤层气浓度扩散与实际具有较好的吻合特征.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2012(036)001【总页数】3页(P44-45,53)【关键词】质量守恒;菲克定律;数值模拟;MATLAB【作者】马胜;虞青松【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TD12根据分子运动理论，扩散过程是分子的自由运动使得物质由高浓度体系到低浓度体系的一种浓度平衡过程，气体浓度梯度是推动力［1］，Smith和Williams认为煤层气在煤粒孔隙扩散遵从菲克(Fick)第二定律既非稳态扩散［1］，非稳态扩散模式中，主要有两点：一是认为煤基质块内甲烷浓度从中心到边缘是变化的，且中心点的浓度变化率为零;二是基质边缘处浓度是煤储层压力控制的等温吸附浓度，随着煤层气不断开采，煤基质块的浓度随之变化。
非稳态扩散模型能客观地表示煤基质块中的煤层气浓度时间与空间变化，能反映煤层气的扩散过程，但缺点是计算复杂，工作量大。
而数学模拟软件Matlab中偏微分方程求解器PDETOOLGUI(pedtool)可以方便的模拟解算。
建立如图1所示的微元体，其参与扩散的是吸附状态煤层气C;分别为质量扩散通量矢量m在三个坐标轴方向分量;对孔q是单位时间质量交换;t为时间，根据质量守恒原理，各轴向上单位时间扩散流入微元体质量减去流出质量，再加上质量源生成量等于单位时间质量变化量［2］。
10 煤层气数值模拟技术与方法
流体 PVT 数据 气体地层体积系数 气体粘度 气体比重 气体成分 水地层体积系数 水粘度 井参数及其它数据 最小时间步长 最大时间步长 时间步长倍增器 随时间变化的水产量 随时间变化的气产量 随时间变化的井底压力 钻井产能指标 表皮因子 时间步长上最大饱和度、 允许的最大气产量 压力变化 有限差分解允许限度 允许的最大水产量 允许的最小井底压力 井筒半径 诱生裂隙长度 水的储罐密度 水中气的溶解度
4、敏感性分析
使用模拟程序进行敏感性参数分析，就是确定不确切的或变化 大的数据对井动态的效应，确定必须测量的数据的精确程度和评 价各种作业程序的经济效应。
5、产量预测
沁水盆地煤层气地质演化史数值模拟研究
煤层气地质演化史模型研究
一、煤层气地质演化史模型
地史时期，在一定的构造演化史、埋藏史和热 力场演化史的背景下，煤层气的地质演化历程包括 了有机质成熟生成煤层气、煤层气在煤储层中赋存 和煤层气从煤储层中逸散等三个主要过程。煤层气 地质演化史模型所表述的就是上述过程，该模型包 括以下几个子模型： 1）煤层气聚散子模型； 2）有机质成熟生烃子模型； 3）储层压力和煤层气赋存子模型； 4）煤层气散失子模型； 5）基本参数子模型
3、历史匹配
表 10-2 历史匹配参数 经常调整 含气量 裂隙绝对渗透率 裂隙孔隙度 气水相对渗透率 诱生裂隙长度或表皮因子 等温吸附曲线 吸附时间 井孔生产指数 洞穴带大小 含水层岩性特征 有时调整 初始条件 气水界面 储层构造 厚度 气水 PVT 数据 孔隙压缩率 毛细管压力 经常不调整
第二节 煤层气 地质演化史数值模拟技术
模拟结果显示模块
实时显示模拟结果
3
沁水盆地煤层气地质演化史数值模拟研究
系统界面
水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟
水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟是一个涉及流体力学、热力学和化学反应等多个学科的复杂课题。
它涉及到了流体在燃烧过程中的传热、传质以及相变等多个物理过程，而且在燃烧过程中，气固两相流的相互作用更是复杂多变。
其数值模拟需要考虑到多种因素，如湍流模型、燃烧模型以及颗粒运动模型等。
在这篇文章中，我将从基础概念开始，逐步深入，探讨水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟。
1. 什么是水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流？水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流是指在燃烧器内，煤粉和空气以及燃烧产物之间同时存在的流动状态。
其中，煤粉和空气混合形成气固两相流，而在燃烧过程中，燃烧产物也会与气体形成两相流动。
在水平浓淡煤粉燃烧器内，气固两相流的流动状态复杂多变，既有湍流现象，又有颗粒间的相互作用，因此需要进行数值模拟来更好地理解和控制这一过程。
2. 数值模拟的基本原理数值模拟是利用计算机对实际物理过程进行数值求解，以获得系统的流动信息、温度分布、物质转移等相关数据。
在水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟中，需要考虑到多个物理过程，例如流体的密度、粘度、热传导系数等，颗粒的运动状态、燃烧产物的生成和传输等。
数值模拟需要建立相应的数学模型，以描述和求解这些物理过程。
3. 湍流模型在数值模拟中的应用在水平浓淡煤粉燃烧器内，流体的运动状态往往处于湍流状态，因此需要采用湍流模型来描述流体的湍流运动。
常用的湍流模型包括k-ε模型和RANS模型等，在数值模拟中，选择合适的湍流模型对于准确描述气固两相流的运动状态至关重要。
4. 燃烧模型在数值模拟中的应用燃烧是水平浓淡煤粉燃烧器内最为重要的物理过程之一，燃烧模型的选取直接影响到数值模拟的准确性。
常用的燃烧模型包括简化化学反应模型、进一步细化的半简化模型以及详细化学动力学模型等。
在数值模拟中，需要选择适合燃烧过程特点的模型，以准确预测燃烧产物的生成和传输过程。
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]。
低渗透煤层煤层气注热开采传热过程的数学模型
低渗透煤层煤层气注热开采传热过程的数学模型杨新乐1,2，张永利2，章梦涛21.辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新 (123000)2.辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁阜新 (123000)E-mail：yxl_2007@摘要：大量研究成果表明，降压增温是煤层气增产的有效措施。
注热技术是油田稠油开采提高油层温度的成熟技术，煤层中注入水蒸汽是提高煤层温度一种行之有效的途径。
在注热过程中，蒸汽通过对流换热及相变凝结导热使煤层温度升高，煤层内的温度升高提高煤层气解吸量。
针对蒸汽驱替下煤层升温过程，建立煤层注蒸汽对流换热和相变导热传热过程数学模型，在温度和速度边界条件下对方程进行求解，得出注热后煤层温度分布函数。
关键词：低渗透，注热，对流，相变导热中图分类号：TD8煤层气是一种储量丰富的绿色能源。
煤层气的开发利用，一方面可以有效缓解我国油气等常规资源日益短缺的问题，另一方面煤层气的采出，可以从根本上预防和解决矿井瓦斯事故，保护大气环境。
美国在90年代就已在黑勇士、圣胡安盆地等高渗透地区形成煤层气产业化[1]。
20世纪50年代开始，我国的科学工作者和工程技术人员对这一资源进行不断的研究与开发，但是由于我国煤层气呈现“高储低渗”的分布状况，除少数地区外，大部分地区煤层气产量一直不能形成工业规模，因此如何提高煤层气渗透率及日产量是煤层气产业的一个关键性问题。
1998年程端瑞、鲜学福等人通过温度对煤样渗透系数研究实验得出结论：煤的渗透系数随温度的n次幂成正比[2]。
根据这一结论，注热开采做为油田稠油开采的一种成熟技术，应用于煤层气增产这一问题上，将能够使其得到很好解决。
在注热开采煤层气过程中，煤层随温度升高，煤层气体积膨胀解吸，煤层气温度场的变化决定煤层气的吸附与解吸，最终决定煤层气的渗透率和产量[3]。
因此，研究煤层气注热开采传热过程机理是这一增产技术中非常有必要的。
本文对该传热过程机理进行讨论并建立数学模型。
注气驱替煤层气的三维多组分流动模型
K x K rw 5P w 5D - Θ wg Λ 5x 5x w K y K rw 5P w 5D - Θ wg Λ 5y 5y w K z K rw 5P w 5D - Θ wg Λ w 5z 5z
长江大学石油工程学院油气钻采工程实验室湖北荆州434023中国煤层气具有低压低渗和低饱和的特点采用常规技术开发效果不理想注气增产法可使采收率达到90以上单井产量提高倍以上是一种具有发展前途的增产技术
第 18 卷 第 4 期 2007 年 8 月
天然气地球科学 NA TU RAL GA S GEO SC IENCE
C i (P g ) = V L i PLi
n
图 1 三维微元体
在 ∃ t 时间内, 水沿 x 方向流入和流出单元体的
1+ P g i ′
∑P
j= 1
1
Li
= V Li
PL i
n
1+ P g
∑
j= 1
zj PL j
( 8)
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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N o. 4 吴嗣跃等: 注气驱替煤层气的三维多组分流动模型 581
qm i = Vm
re + s rw
( P w - P w fw )
《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、引言随着社会经济的持续发展和对清洁能源的迫切需求，煤层气作为一种潜力巨大的新能源资源受到了广泛关注。
煤层气（CMM）开采过程涉及到多孔介质流动、储层性质和多种复杂的物理化学反应。
传统的现场实验研究方法不仅成本高昂，而且耗时较长。
因此，煤层气数值模拟技术应用成为近年来研究的热点，其在理论分析和实践应用上都有着显著的价值。
二、煤层气数值模拟技术概述煤层气数值模拟技术主要依托于计算机技术和计算流体动力学原理，通过对煤层气的储层条件、流体力学性质以及相关化学反应进行建模和仿真，以实现对煤层气开采过程的预测和优化。
该技术通过构建三维模型，可以模拟煤层气的生成、运移、聚集和开采等全过程，为煤层气的开发提供理论依据。
三、煤层气数值模拟技术的应用研究1. 模型建立与参数设定在煤层气数值模拟过程中，首先需要建立准确的数学模型。
这包括对储层地质构造的准确描述、流体性质的分析以及相关物理化学参数的设定等。
此外，还需根据实际需求选择合适的模拟方法和算法。
2. 模拟过程与结果分析通过设定不同的开采方案和参数，进行煤层气数值模拟。
模拟结果可以直观地展示煤层气的分布、压力变化、流量分布以及潜在的危险区域等。
同时，结合实际现场数据，可以对模拟结果进行验证和优化。
3. 预测与优化基于数值模拟结果，可以对煤层气的开采过程进行预测和优化。
例如，预测不同开采方案下的产能变化、评估储层的开采潜力以及优化开采参数等。
此外，数值模拟还可以帮助发现潜在的隐患和问题，为制定合理的开采策略提供依据。
四、研究案例分析以某地区的煤层气开采项目为例，采用数值模拟技术对该区域的煤层气储层条件、流体性质和开采过程进行建模和仿真。
通过对不同开采方案的模拟和对比，发现了一种更为高效的开采方法，提高了产能并降低了成本。
同时，数值模拟还帮助发现了潜在的储层问题，为制定合理的开采策略提供了有力支持。
五、结论煤层气数值模拟技术应用研究对于煤层气的开发具有重要价值。
煤层气数值模拟的二维交替隐式求解
煤层气数值模拟的二维交替隐式求解陈林;潘毅;苏静;王富平;李宜南;冯庆华【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】数值模拟是确定煤层气开发方案和评价采收率的有效方法，目前广泛应用的三维全隐式差分法求解难度大，计算复杂。
根据煤层气的储气特征、吸附特征和解吸机理建立了反映煤层气解吸、扩散及渗流过程的气、水两相耦合流动三维数学模型，模型考虑了煤层非均质各向异性的影响，运用块中心差分格式，对气、水相偏微分方程进行空间差分和时间差分，采用二维交替隐式求解，实现了煤层气数值模拟计算。
在此基础上开发出煤层气井数值模拟软件，适用于煤层气整个开采期，可以对煤层气生产进行预测，以此制定合理的开发方案，优化煤层气开采。
【总页数】4页(P30-33)【作者】陈林;潘毅;苏静;王富平;李宜南;冯庆华【作者单位】成都理工大学能源学院，四川成都 610059; 中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁 629000;油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学，四川成都 610500;中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁629000;中国石油西南油气田公司天然气经济研究所，四川成都 610051;中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁 629000;中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁 629000【正文语种】中文【相关文献】1.煤层气羽状水平井数值模拟模型的交替隐式算法2.煤层气数值模拟的二维交替隐式求解3.二维分数阶发展型方程的正式的二阶BDF交替方向隐式紧致差分格式4.求解时间分数阶二维扩散方程的交替方向隐式法5.二维单步交替方向隐式时域有限差分法\r吸收边界性能分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
温度场对注气驱替煤层气运移影响的数值分析
文章编号：1673-3363-(2014)05-0803-06温度场对注气驱替煤层气运移影响的数值分析陈新忠1，张丽萍2(1．中国矿业大学科学技术研究院，江苏徐州221116；2．中国矿业大学理学院，江苏徐州221116)摘要根据热弹性力学、对流弥散理论和多孔介质热力学原理，建立了包含煤的变形方程、气体运移方程、热传导的注气驱替热-流-固多物理场全耦合数学模型，求解耦合模型，研究温度场对注气驱替开采煤层气运移过程的影响。
结果表明：煤层温度升高可以促进煤层气解吸，加速煤层气产出。
研究成果可为注气驱替开采煤层气工程实践提供相应的理论基础，对深部开采高瓦斯矿井时施行先抽后采技术具有借鉴意义。
关键词煤层气；注气驱替；热-流-固耦合；对流弥散中图分类号T P 391.4文献标志码 ADOI:10.13545/j.issn1673-3363.2014.05.022Numerical analysis of gas migration in enhancementof coal bed methane recovery influenced by thermal fieldCHEN Xinzhong1，ZHANG Liping2(1．Academy of Science & Technology, China University of Mining & Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，C hina；2．College of Sciences，China University of Mining & Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China)Abstract According to the thermoelasticity, convention and dispersion theory and porous medium thermodynamics, the thermal-hydrological-mechanical coupling equations of enhancing coal bed me- thane have been established in terms of coal deformation, gas migration and heat transport.The numerical solution has been presented in order to investigate the effect of the temperature field on the gas migration in enhancement of coal bed methane. It demonstrates that rising temperature can promote desorption of coal bed methane and quicken coal bed methane production. The results can pro- vide a corresponding theoretical basis for engineering practices of exploiting coal methane, more over it can be referred by the technology of draining gas before extracting coal gassy mining in deep coal seam.Key words coal bed methane; enhancement of coal bed methane；thermal-hydrological-mechanical coupling; convention and dispersion注气驱替开采煤层气是一种新兴的煤层气开采技术，是指将CO2 注入深部不可采煤层用以驱替开采煤层气来提高煤层气产量，同时将温室气体CO2 封存起来。
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Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
Ｖ ｏ １ ． ４ ０ Ｎ ｏ ． ３
第 ３期
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ６
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Ｓ Ｕ Ｎ Ｘ ｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｉ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ ｙ ｕ ， Ｌ Ｉ Ｋ ａ ｉ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ａ ｂ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ
摘要 ： 目前煤 层气注气数值模拟软件 中均 以扩展 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍ ｕ ｉ ｒ 模型模 拟多组 分气体 吸附／ 解吸． 以拟稳态 单孔扩散模 型 和Ｆ ｉ ｃ ｋ定律描述煤层基 质 中气 体 扩散 ， 虽 然 简单 ， 便 于 应用 ， 但 存 在较 大 局 限性。 以试验 数据 为依 据 ． 评 价扩 展
后逐渐变缓 ； 该模 拟方法可以较为准确地模拟煤 层气 衰竭 和注气开发 过程 ， 预测 煤基质 中气体各 组分浓度 分布 。 为 煤层气注气开发 的研究及现场应用提供有 效的技术手段 。 关键词 ： 煤 层气 ； 注气 ； 多组分吸附 ；双扩散模 型 ； Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ ～ Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ方程
ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ） ， ２ ０ １ ６ ， ４ ０ （ ３ ） ： １ １ ３ ． １ ２ ０ ．
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ
ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｂ ｉ － ｄｉ ｓ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎｇ ｄ ｉ ｆｕｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ Ｍａ ｘ ｗｅ ｌ ｌ － Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｓ Ｕ Ｎ Ｘ ｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｉ ， Ｚ ＨＡ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ ｙ ｕ ， Ｌ Ｉ Ｋ ａ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｚ ｈ ｉ ｔ ａ ｏ ，Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｆ ａ ｎ ｊ ｉ ｅ ，Ｓ Ｕ Ｎ Ｒ ｅ ｎ ｙ ｕ ａ ｎ
孙 晓 飞 ，张 艳 玉 ，李 凯 ， 李 志 涛 ，尚凡 杰 ， 孙 仁 远
（ １ ． 中国石 油大学石 油工程学院 ， 山东青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０； ２ ． 中国石 油大学地球科 学与技 术学院， 山 东青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０；
３ ． 中国石油新疆油田分公 司实验检测研 究院， 新疆克拉玛依 ８ ３ ４ ０ ０ ０ ； ４ ． 中海油研 究总院开发研 究院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ７ ）
Ｌ ａ ｎ ｇ ｍ ｕ ｉ ｒ 、 Ｉ Ａ Ｓ和２ Ｄ Ｐ Ｒ — Ｅ Ｏ Ｓ多组分气体 吸附模 型可靠 性 ， 并建立 Ｍａ ｘ ｗ ｅ Ｕ — Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ双扩散模型模拟气体扩散过程 。最 后， 将双扩散模型与煤储层气水两相多组分渗流模 型耦合 ， 利用 Ｉ ＭＰ Ｅ Ｓ方法 求解研 究煤层 气注气 过程 。研究表 明 ： ２ Ｄ Ｐ Ｒ— Ｅ Ｏ Ｓ模型预测结果优于扩展 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ 和Ｉ Ａ Ｓ 模型； 注气初期基质 中多组分气体 吸附和甲烷解 吸速率较快 ， 之
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆＰ ｏ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ８ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｆ ｏ Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ８ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆＥ ｏ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｘ ｉ ｎ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｋ ａ ｒ ａ ｒ ｎ ａ ｙ ８ ３ ４ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ 文献 标 志 码 ： Ａ
引用格式 ： 孙 晓飞 ， 张艳玉 ， 李凯 ， 等．基于 Ｍａ ｘｗ ｅ ｌ ｌ — Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ双扩 散模型 的煤层气 注气数值 模拟 ［ Ｊ ］ ． 中国石油大 学学
报（ 自然科学版 ） ， ２ ０ １ ６ ， ４ ０ （ ３ ） ： １ １ ３ ． １ ２ ０ ．
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ － ５ ｏ ０ ５ （ ２ Ｏ １ ６ ） Ｏ ３ ＿ ｏ １ １ ３ － ０ ８
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ５ ０ ０ ５ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ３０１ ５
．
基 于 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ — Ｓ ｔ ｅ ｆ ａ ｎ 双 扩 散 模 型 的煤 层气 注 气 数 值 模 拟