基于流-固-热耦合的深部煤层气抽采数值模拟

范超军^1,2,3，李胜^1,2,3，罗明坤^1,2,3，杨振华¹，张浩浩¹，王硕¹

1. 辽宁工程技术大学矿业学院2. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室3. 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室

摘 要：为了提高深部煤储层产气规律预测准确性、减小气井设计误差,分析了深部煤储层特征参数随埋深的变化规律,针对目前煤层气研究忽略了温度、地下水等因素问题,基于已建立的深部煤层气抽采流-固-热耦合模型,进行深部煤层气抽采数值模拟,分析不同地应力、初始渗透率、储层压力和温度等深部特征参数以及不同埋深条件下煤层气抽采的储层参数和产气演化规律。结果表明:渗透率变化为地应力增加、温度降低和煤层气解吸引起的煤基质收缩效应与储层压力降低引起的煤基质膨胀效应的综合竞争结果;随着煤层气和水被采出,储层温度降低和煤层气解吸占主导,储层渗透率升高;地应力对深部储层渗透率比例的变化起着主要作用,初始渗透率对产气速率起着控制作用;当煤层埋深小于临界埋深时,产气量随埋深逐渐增加,达到临界埋深后,产气量随埋深逐渐降低;低渗透率是制约埋深超千米的气井高产的关键。

关键词：煤层气抽采;深部储层;流-固-热耦合模型;气-水两相流;产气量;渗透率;