一、煤层气解吸扩散运移动力学（论文文献综述）
王杰[1]（2021）在《煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究》文中研究说明我国煤层普遍具有微孔隙、低渗透、高吸附性的特点,严重制约了煤层气的开采,煤层注热蒸汽作为一种新的煤层气增产工艺,是以热蒸汽作为热介质注入煤层,通过加热煤层提高煤层气的解吸速率并强化解吸气体的运移采出。本文以热蒸汽注热增产煤层气的技术为工程背景,主要思路为煤层注热开采煤层气过程中热蒸汽对煤体的热-流-固耦合作用机理研究,采用试验测试和数值模拟两种方法进行研究。分析了热蒸汽作用后的煤体孔裂隙演化规律;探究了热蒸汽作用下不同含水率煤样的渗透率演化规律;基于渗流力学、弹性力学、传热学等基础理论,采用Comsol Mltiphysics模拟计算了煤层注热蒸汽开采煤层气的多物理场耦合模型。研究取得成果如下:（1）分别采用低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞法对热蒸汽处理后的煤样和原煤煤样进行测试,并提取三个实验对应的优势段孔径数据进行合并分析。热蒸汽作用后煤体的总孔容、孔隙度、平均孔径均有增大,热蒸汽对煤体孔隙结构有冲蚀作用,产生一定的扩孔效应;热蒸汽有效的促进煤体基质孔隙的发育、扩展和贯通,煤体内部封闭孔和半封闭孔向开发孔转变,小孔向大孔转变的趋势;热蒸汽处理后煤样的综合分形维数明显高于原煤煤样。（2）开展了围压、孔隙压和温度耦合下煤样的渗透行为研究。煤样渗透率随着孔隙压的增大呈指数增大,渗透率具有较高的孔隙压敏感性;低围压下,渗透率增长呈指数趋势;高围压下,渗透率增长呈线性趋势。温度和孔隙压恒定的条件下,煤样渗透率随着围压的增大整体呈下降趋势,不考虑温度变化的情况下,随着围压的升高,拟合的a、b值整体上呈下降趋势。煤样渗透率随着温度的增大整体呈下降趋势,不考虑围压变化的情况下,随着温度的升高,拟合的a、b值整体上呈下降趋势;实验结果的拟合度均在0.9以上,拟合效果较好。开展了热蒸汽对不同含水率煤样渗透性的影响。随着含水率的升高,煤样的渗透率整体呈下降趋势,渗透率与含水率呈负指数关系,二者的拟合度在0.9以上。对于同一含水率煤样,在经过热蒸汽处理后渗透率明显增大,且煤样的含水率越高,热蒸气处理后的渗透率增幅越大,热蒸汽作用后有效提升了含水煤样的渗透性。（3）模拟注热开采煤层气的过程中,发现热量在煤层的传递方式主要为热传导和热对流,注热井和抽采井之间温度变化幅度较大,主要受热对流影响。煤层气产量随着时间的增加,呈现出先增加再降低的趋势,水的日产量随着时间增加而逐渐降低;出现煤层气日产量上升,水日产量下降的交叉现象。煤层初始温度、煤层初始含水饱和度以及煤层初始渗透率越低,煤层气日产量越高,日产量峰值出现的时间越短,产气累积量越高。
张祥良[2]（2021）在《等离子体击穿受载煤体的电学响应及致裂增渗机理研究》文中研究指明我国瓦斯（煤层气）资源储量丰富,但煤层渗透性低严重制约了瓦斯的高效开发,在国家需求煤层气“增储上产”及产业整体处于“瓶颈”阶段的新形势下,积极探索新型的瓦斯增产方法意义重大。研究显示,以物理放电为基础的等离子体具有能量密度高、破坏性强的特点,在煤层致裂、解堵及增渗领域具有显着效果,受到业界高度关注。本文综合运用多学科交叉理论分析、宏微观相结合实验、等离子体电场数值模拟等研究方法,在设备上自主创建受载煤岩等离子体致裂增渗一体化实验系统,实现原位条件下煤体等离子体致裂与渗透率定量表征一体化操作;在研究方法上通过定量化、可视化研究击穿煤体内复杂孔-裂隙结构及渗透性演化规律;在研究思路方面以等离子体强化瓦斯抽采过程中涉及的电学响应、物性演化和多孔介质内瓦斯储运为研究主线;在理论方面阐明击穿煤体裂隙起裂及孔-裂隙演化模式、建立等离子体在煤体内部的流注发展模型、揭示击穿煤体内瓦斯运移机制。取得的研究成果如下:阐明了离子溶液与轴围压对煤体临界击穿电压的影响规律,提出了离子溶液改善煤体导电性的概念模型,建立了离子溶液浓度与煤体临界击穿电压之间的定量表达式。结果表明:煤体饱和离子溶液后原本的“导电死区”转变为“导电连续区域”,临界击穿电压随离子溶液浓度的增加而降低,击穿场强与浓度之间存在负指数函数关系;不同方向的地应力对煤体击穿难度的影响不同,轴压有利于降低煤体的击穿难度,而围压则会限制等离子体通道在煤体内部的扩展;受载煤体在等离子体作用下主要以新生裂隙为主,孔隙结构变化为辅。探讨了受载煤体击穿过程中典型电压与电流波形,研究了电压、击穿次数等关键影响因素对电学参数的影响规律,揭示了等离子体击穿受载煤体的电学响应机制。结果表明:增加击穿电压有利于加快煤体极化的速度、降低预击穿周期,峰值电流与击穿电压之间呈线性相关的关系;煤样首次击穿时难度最大,短时间内增加击穿次数,预击穿周期会骤降甚至消失,峰值电流随击穿次数增加呈现出先上升后稳定的趋势;等离子体影响煤体的电学性质,产生的影响有利于下一次击穿,临界击穿电压与击穿次数呈现出先线性下降后趋于稳定的趋势。研究了等离子体击穿煤体的动态发展过程,阐明了等离子体对煤体选择性破碎的致裂机制,构建了等离子体在煤体内部的流注发展模型。结果表明:等离子体通道在煤体内由正极逐渐发展到负极,电压越高等离子体通道携带的能量密度就越大,对煤体产生的冲击破坏效果就越强;电场强度在高介电常数介质内部表现出减弱的趋势,在低介电常数介质内部表现出增强的趋势,导致等离子体对煤体内裂隙的扩展具有选择性;等离子体在煤体内部的发展以流注的形式存在,二次电子崩是流注发展的关键。定量化、可视化研究了等离子体对煤体内部连通性孔-裂隙的影响规律,构建了击穿煤体等效拓扑网络模型,揭示了击穿煤体多尺度孔-裂隙结构损伤致裂机制,提出了击穿煤体孔-裂隙结构的损伤演化模式。结果表明:等离子体携带的高温会降低煤体含氧官能团（羟基与羰基）含量;击穿煤体中孔、大孔显着增加,累积孔隙和分形维数随电压的增加而增加;击穿煤体表面裂隙深度与宽度能达到几十至数百微米级别;击穿煤体内形成了相互贯通的空间裂隙网络,对流体的运移存在导流与控制作用;击穿煤体的抗压强度明显降低,与击穿电压之间存在负指数函数关系;等离子体对煤体存在扩孔、破孔、穿孔及裂隙扩展四种模式。阐明了击穿煤体内瓦斯运移（吸附、扩散、渗流）机制,揭示了击穿电压、击穿次数对孔-裂隙导流能力的控制机制。结果表明:受等离子体对煤体官能团结构的影响,击穿煤体吸附瓦斯的能力降低;击穿煤体内瓦斯扩散速率提升显着,且电压越高扩散速率增加越快;击穿前煤体的渗透率数量级仅为10-2 m D,击穿后渗透率可达几个m D级别,可使煤体的渗透率提高几十至数百倍;煤体渗透率随击穿电压的增加而提高,击穿次数增加后,煤体内粉碎区域半径扩大,一定程度上会堵塞部分气体渗流通道,但粉碎程度增加后有利于瓦斯解吸与扩散速率的增加。本文所取得的研究成果完善了等离子体对煤体致裂增渗机理的研究理论,进一步推动了等离子体技术在改善煤层透气性领域的应用。基于以上研究成果,博士期间作为负责人完成中央高校基本科研业务费等3项,以第一作者和通讯作者发表相关学术论文12篇（JCR一区SCI论文7篇,Top期刊8篇）,累积影响因子47.272,授权发明专利15项。本论文共计包含图131幅,表6个,参考文献340篇。
张凯飞[3]（2020）在《煤层气排采过程中甲烷解吸与扩散过程的分子模拟研究》文中研究说明赵庄3#煤层是典型的松软、低渗煤层,其煤层气井产能较低、开发难度较大。为了寻找出现这种现象的原因并获得其产出规律,本文基于巨正则蒙特卡洛方法（grand canonical Monte Carlo,GCMC）及分子动力学方法（Molecular Dynamics,MD）系统研究了甲烷在赵庄3#煤孔隙内的吸附与扩散过程,并与其在成庄3#煤中吸附及扩散过程进行了比较,讨论了不同条件对甲烷在赵庄3#煤中吸附的影响及其扩散规律,得到了各个影响因素下甲烷在赵庄3#煤中吸附的经验公式。主要内容如下:依据赵庄3#煤和成庄3#煤大分子模型,建立了赵庄3#煤与成庄3#煤结构模型。基于GCMC方法,获得了煤中甲烷在一系列温度下的等温吸附曲线,发现甲烷在赵庄3#煤中的吸附能力在温度相同时要小于成庄3#煤,通过对比可知芳香环的存在对甲烷分子吸附有着积极促进作用,而氧含量越大则越不利于甲烷分子的吸附。经过分析煤吸附甲烷时温度、含水率与应力/应变这三个因素对其造成的影响,可知在所研究的温度范围内,甲烷吸附量随温度上升表现出逐渐下降趋势,得到了温度影响下甲烷吸附量的经验公式;相比于甲烷分子来说,水分子被吸附的可能性更大,煤基质表面的吸附点位会被水分子抢先占有,这就会造成甲烷吸附量不断下降,并且含水率愈大,甲烷吸附量的下降愈显着,得到了含水率影响下甲烷吸附量的经验公式;随着应力/应变的增大,相应的吸附点位愈多,甲烷吸附量逐渐增加,得到了应力/应变影响下甲烷吸附量的经验公式。基于MD方法,经过分析研究均方位移（Meansquare displacement,MSD）,对比了298 K下甲烷在赵庄3#煤和成庄3#煤中的扩散情况,计算了一系列温度下赵庄3#煤和成庄3#煤中甲烷的扩散系数,同时求得的了甲烷在赵庄3#煤和成庄3#煤中扩散的活化能,可知甲烷在赵庄3#煤中的扩散过程更加困难,这也是赵庄3#煤煤层气井产量低、开发难度大的直接原因。
刘正东[4]（2020）在《高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究》文中研究指明煤层瓦斯是一种重要的清洁能源,而影响其运移规律的主要参数为扩散和渗流。当开采进入深部高应力区域,煤层瓦斯抽采相对困难,利用以经典双重孔隙裂隙煤体结构为基础的气体运移模型预测瓦斯产量效果较差。这主要是由于高应力条件下煤体物理结构变化,从而影响了瓦斯气体的扩散和渗流运移规律。本文主要采用岩石力学、流体力学、渗流力学、吸附科学、分形几何学、扩散动力学等理论知识,利用流体侵入法、扫描电镜法、CT处理法、自主研制的高应力煤体扩散特性测试装置等不同实验手段,分析了煤体孔隙扩散和裂隙渗流系统;并结合以基质微元体概念为基础的高应力煤体扩散模型,获取了不同应力条件下有效体扩散系数和体扩散系数的演化规律;利用裂隙结构中的岩桥物质对应力的工程和自然应变响应规律,建立相应的渗透率演化模型;最终,构建了适用于深部高应力煤层瓦斯运移的气固耦合模型,得到的主要结论如下:1)采用多种测试手段从不同角度表征了煤的孔裂隙系统。基于分形维数理论和压汞法确定了孔隙扩散和裂隙渗流系统的分界孔径,对于比表面积分形和孔容分形,可知研究样品中1-3 mm颗粒煤和块状煤的分界孔径基本均处于30-40nm之间,两种分形方法获取的分界孔径较为接近。煤体孔隙率在高应力状态下对应力变化的敏感度较低,反应了裂隙渗透率变化幅度较小,说明了裂隙在高应力状态基本处于“闭合”形态。结合孔裂隙系统中气体的运移规律,建立了不同运移行为对瓦斯产量主控作用转换模型。2)煤的形态差异造成扩散特性不同。基于全过程解吸量与时间关系,建立了考虑吸附态瓦斯损失量的煤粒扩散模型,结果表明粒径为0.2-0.25 mm和1-3mm样品的扩散系数大约在1×10-11 m2/s-2×10-11 m2/s和1.1×10-9 m2/s-1.7×10-9m2/s之间,说明粒径越大扩散系数越大。此外,以圆柱体形状为基质单元,建立了无应力状态下圆柱体和立方体形状煤体扩散模型,在不同吸附平衡压力条件下,两者的扩散系数分别大约在0.8×10-1010 m2/s-3.3×10-1010 m2/s和0.76×10-1010 m2/s-1.95×10-1010 m2/s之间,同处相同量级。0.2-0.25 mm颗粒煤与圆柱形态煤体扩散系数量级相同,但相同时间单位质量煤解吸量却相差2-2.5倍左右,这主要是由于两种形态煤的基质形状因子存在差异,而形状因子同样是影响解吸扩散量的重要因素,经计算0.2-0.25 mm颗粒煤的形状因子大约是圆柱形态煤的26.5倍。3)探讨了高应力对煤体物理结构的改造作用。分别从CT和渗透率实验来研究煤体裂隙空间随应力变化的演化特性,获取高应力状态下煤体结构特征,并基于此将煤体看作由无数连通的孔隙外加煤实体组成的一个拓扑形态网络,网络中存在无数个相似的局部孔隙系统,而局部孔隙系统是以气体分子扩散长度为量纲截取基质微元体,从而提出了高应力状态下煤体的孔隙网络拓扑微元体结构模型。同时,在一定的合理假设条件下,提出了扩散长度与应力之间满足Langmuir形式的理论关系,建立了考虑应力因素的高应力煤体扩散模型。4)获得高应力煤体自然放散条件下扩散系数规律。应力为20 MPa、30 MPa和40 MPa的不同吸附平衡压力下,体扩散系数和有效体扩散系数分别处于1.83×10-19 m2/s-7.02×10-19 m2/s和5.6×10-6 1/s-25.41×10-6 1/s之间。并且高应力煤体的体扩散系数和有效体扩散系数均是随着吸附平衡压力增加而增加的;但在相同吸附平衡压力前提下,煤体应力越大,体扩散系数越大,而有效体扩散系数越小。相比无应力煤体,高应力煤体因应力因素造成物理结构发生改造,引起扩散形式转变为低扩散能力的表面扩散为主,这也是造成高应力煤层瓦斯难抽采的重要因素之一。5)获取高应力煤体逐级放散条件下扩散系数规律。不同放散压力梯度对瓦斯扩散性能同样影响较大,以40 MPa应力及5 MPa瓦斯平衡压力为实验基础,获得当压力梯度均为1 MPa时,体扩散系数最大为1-0.1 MPa对应的9.96×10-19m2/s,最小值为5-4 MPa对应的3.21×10-19 m2/s,说明体扩散系数在边界条件压力递减过程中是逐步增加的;而对于不同放散压力梯度5-4 MPa、5-2 MPa和5-0.1 MPa实验,体扩散系数分别为3.21×10-19 m2/s、6.37×10-19 m2/s和7.02×10-19m2/s,体现了压力梯度越大,体扩散系数越大。6)构建基于不同裂隙应变响应模式的渗透率演化模型。根据渗透率受控于有效应力变形和吸附膨胀变形共同影响,获得了渗透率演化中回弹和恢复机制;研究固定参数条件下,储层初始压力和裂隙压缩系数对渗透率回弹和恢复影响,获取瓦斯压力达到阈值后,渗透率均会出现回弹和恢复现象;而对于内部膨胀系数而言,则相反,煤体渗透率始终不会出现回弹和恢复现象。7)运用多场气固耦合模型分析煤层瓦斯运移规律。分别采用适用于深部高应力和浅部低应力煤体的多场气-固耦合模型,获取两种应力区域下煤体瓦斯的运移特性,对比分析获取了深部高应力煤体瓦斯难以抽采的本质原因为煤体物理结构模型改造。此外,针对于深部煤层瓦斯抽采量主控因素转换关系展开数值研究,可知渗流起到主控作用相比于扩散作用的时间较短,深部煤层瓦斯的流动基本受控于扩散机制。最终,利用压降系数探讨了抽采钻孔互扰情况,获取了梯形布孔模式效果是优于矩形模式、菱形模式的。该论文有图95幅,表32个,参考文献213篇。
张军建[5]（2020）在《中高阶煤储层孔裂隙结构及多层合采孔渗动态研究 ——以黔西土城和滇东老厂先导区为例》文中认为本文以黔西-滇东多煤层发育区中、高阶煤样为研究对象,利用土城和老厂先导区的18件煤样,运用扫描电镜、高压压汞、低温液氮、二氧化碳吸附、高压等温吸附和激光拉曼等现代测试手段,对煤样孔裂隙分布和非均质性特征进行精细表征。同时利用覆压核磁和覆压渗透率测试技术分析了孔裂隙应力敏感性,揭示了中高阶煤样吸附孔、渗流孔和裂隙应力应变特征。并利用变体积压缩系数,构建了应力作用下的渗透率动态变化模型。此外,通过物理模拟实验揭示了中高阶煤甲烷吸附、自然解吸、定压解吸和气驱水过程中吸附态甲烷和游离态甲烷的动态变化过程。综合上述成果,利用数值模拟手段对典型煤层气井开展多层合采模拟研究,探讨合采过程中孔渗动态及合层开采的影响因素。取得如下主要成果。（1）根据2100nm吸附孔特征,利用Ro,max值将研究区样品划分为A、B和C型。中阶煤样为A型,以半开放孔为主,优势孔径为1050nm。高阶煤样品包括B和C型。B型样品中发育墨水瓶状吸附孔,优势孔径为210nm。C型样品吸附孔形态变化较大,为前两类样品的过渡阶段。A型样品中吸附孔体积非均质性最强,而比表面积非均质性弱于B和C型。随着煤变质程度的增高,0.42.0nm孔径的微孔分布形态逐渐由A型的多峰态变化为C型的三峰态和B型的双峰态。该部分微孔体积非均质性和表面非均质性具有良好的一致性。不同于吸附孔,所有样品渗流孔多以半开放孔为主。其中,A型样品中渗流孔最为发育,且对应的渗流孔体积非均质性强于其他两类型。（2）应力作用下,中高阶煤样孔隙和裂隙的孔渗动态变化具有明显差异。同一煤样的孔隙和裂隙体积均随应力增大呈指数下降,且渗流孔和裂隙的应力敏感性强于吸附孔。随煤变质程度和压实程度增高,高阶煤样吸附孔大量发育,导致应力敏感性低于中阶煤样,但仍表现为渗流孔应力敏感性强于吸附孔的特征。同时,应力作用后,同一样品吸附孔非均质性变化大于渗流孔和裂隙。且应力变化对孔裂隙压缩系数和非均质性的影响具有阶段性。即低压阶段,随应力增加孔裂隙压缩系数和非均质性变化明显。高压阶段,两者逐渐趋于稳定。（3）煤样吸附态甲烷和游离态甲烷的吸附解吸过程具有显着差异。吸附过程中,吸附态和游离态甲烷数量与甲烷注入压力分别满足朗格缪尔方程和线性关系。相同甲烷注入压力下,吸附态甲烷数量在前期呈线性增加,后期以对数形式增加。游离态甲烷吸附数量随注入时间呈单调线性增加,且饱和时间远小于吸附态甲烷。自然解吸过程中,所有样品吸附态甲烷数量变化过程基本一致,即分为前期的快速解吸和后期的缓慢解吸阶段。同时,由于中阶煤样的渗流孔发育,初始游离态甲烷含量较高,导致解吸过程中游离态甲烷变化速率高于高阶煤。此外,降压梯度与煤中甲烷解吸量具有负相关关系,即逐级降压过程可明显提高煤样中吸附态甲烷解吸量。（4）合采过程中层间干扰主要发生在排采前期,排采后期逐渐减弱至消失。渗透率、孔隙度和储层压力是影响合层排采的主要因素,即孔渗特征及其动态变化是影响合采阶段的排水、降压和产气过程的因素之一。改进的渗透率模型表明较高的体积压缩系数使本层渗透率下降幅度变大,储层压降漏斗难以扩展,对本层最大和平均产气速率具有抑制作用。且本层渗透率的快速下降导致邻近层产出水量增加,储层压降范围变大,邻近层最大和平均产气速率均明显增加。同时,存在临界体积压缩系数,该临界值下的储层渗透率变化对合采产能影响很小,现有样品表明该值多对应于样品中的吸附孔。因此,仅考虑渗流孔和裂隙压缩空间的变体积压缩系数渗透率动态模型更能真实反映排采过程中应力敏感性引起的孔渗变化过程。本论文有图105幅,表16个,参考文献296篇。
侯晓伟[6]（2020）在《沁水盆地深部煤系气储层控气机理及共生成藏效应》文中进行了进一步梳理海陆交互相沉积环境下特有的岩性多样、旋回性叠置沉积产物——煤系,具备了煤系气共生成藏及合探共采的基础和可能,亟需开展创新性探索。本文力求全面地表征煤系气储层输导体系发育特征及其地质控制效应,探究多因素耦合作用下煤系气运移机理及赋存规律,揭示煤系气共生成藏效应及有效含气层段地质选择过程。以沁水盆地太原组–山西组煤系为研究对象,采用资料调研→野外勘探→实验测试→数值模拟→示范工程剖析→理论升华的综合研究思路,以分异–互联储层控气机理调控下煤系气共生成藏效应及有效含气层段地质选择过程为核心科学问题开展系统研究。凝练出以下主要认识:（1）精细评价了煤系气共生成藏基础地质条件:指出了煤系烃源岩有机质类型为III型干酪根,整体处于高–过成熟热演化阶段,聚集有机质煤不仅具有相对良好的物性条件,同时具备了极好的生烃潜力,对区内煤系气共生成藏潜力起决定性作用。有机–无机组分控制了煤系气储层孔裂隙系统的发育程度,依据控气作用差异性将全尺度孔裂隙系统（TPV）划分为束缚孔系统（IPV）和自由孔系统（MPV）,前者控制了煤系气储层的吸附性能,后者则决定了煤系气储层的渗透能力;（2）深入阐释了煤系气储层控气机理及其地质控制效应:创新地提出变孔压缩系数理念并依此反演了深部煤系气储层输导体系地质响应规律。构建了多因素耦合作用下煤系气综合传输模型,阐述了煤系气运移/传输机理。综合运用直接法和间接法优选了煤系气原位含气性评价方案,剖析了原位煤系气含量的地质控制效应,阐明了深部煤系气差异性分段式赋存规律;（3）详实剖析了煤系气共生成藏地质演化过程及共生成藏效应:划分出源–储综合体系叠置配套期、初次生烃高峰期、生烃停滞–动态调整期、二次生烃高峰期和共生调整定型期五个煤系气共生成藏地质演化阶段,明确了煤系气共生成藏关键期。建立了煤系气储层输导体系地质演化模式并定量评价了煤系气运移和赋存规律的阶段式地质演化过程。揭示了区内煤系气共生成藏效应并剖析了煤系气共生调节机制;（4）系统判识了煤系气有效含气层段时空发育规律并阐明了其地质选择过程:识别出煤系气共生含气层段空间规律性间断式分布特征,划分了煤系页岩气主导型共生气藏、煤层气主导型共生气藏和多元型煤系气共生气藏三类深部煤系气共生成藏组合类型。明确了煤系气共生有效含气层段需要同时兼具优势的生、储、盖组合配置——煤层发育程度决定了有效共生含气层段的发育程度,埋藏条件造就了共生煤系气优势气藏类型的差异性,有机–无机组分与物性特征限制了煤系页岩气和煤系砂岩气的成藏潜力。证实了区内广覆式共生煤系气藏具有气源同源性,揭示了有效含气层段多阶段分异性时空演化的地质选择过程。该论文有图226幅,表19个,参考文献300篇。
宋浩然[7]（2020）在《牙星矿含瓦斯煤体动态扩散特征及多场耦合规律研究》文中指出煤层钻孔瓦斯抽采技术不仅能够有效防治煤矿瓦斯动力灾害,同时也可以实现煤层气的资源化利用。本文通过实验测试、理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了不同煤体的孔裂隙结构特征,探讨了多种尺寸煤粒的瓦斯扩散动力学规律,构建了煤层多物理场耦合数学模型,并以内蒙牙星煤矿416综采工作面瓦斯抽采为工程背景,研究了多种因素对瓦斯抽采效果的影响,阐明了采动煤层多场耦合规律,为解决井下实际工程问题提供依据。主要研究成果如下:（1）以牙星矿煤样为主其他矿为辅,开展了不同变质程度煤体的物理力学性质测试及孔隙结构特征分析试验,综合图像分析法与流体注入法表述了煤体的孔裂隙特征。（2）搭建了瓦斯扩散量动态采集实验平台,实现了扩散测试的精确化和自动化。利用该平台研究了不同尺寸煤粒瓦斯解吸扩散特性,结果表明:随着孔隙压力的逐渐升高,煤体的极限扩散率上升。由粒径尺度导致的煤样有效扩散系数差异存在一个临界区间,当煤体粒径没有升至该区间内时,扩散系数随粒径尺寸的增大而缓慢降低;当粒径超过临界区间时,扩散系数逐渐稳定在一个定值附近。（3）计算了不同煤体孔隙的迂曲度以及扩散孔道长度,定量分析了四种煤体的气体扩散能力的强弱顺序。给出了不同粒径尺度煤粒的瓦斯扩散模型,研究了不同粒径尺度煤粒的多级堆叠效应。（4）依据内蒙古牙星煤矿416工作面现场情况,建立了采动煤层的三维几何模型,阐明了工作面前方煤体应力分布规律。建立了考虑原岩区煤体非均质性和各向异性的单孔瓦斯抽采模型,并通过现场抽采流量数据验证了模型的合理性。揭示了不同参数对瓦斯抽采有效区域的影响规律,进而指导并确定布孔位置方案的科学性和高效性。（5）构建了采动煤层应力变形、应力损伤、瓦斯扩散和瓦斯渗流多场耦合的数学模型,分析了牙星矿416工作面前方煤体渗透率和瓦斯压力的时空演化规律。结果表明:随着距工作面距离的增加,煤体的渗透率呈现连续而不对称的“U”形分布规律,煤体的瓦斯压力呈现连续而不规则的“n”形分布规律。硕士研究生期间,已发表学术论文6篇,其中第一作者或通讯作者发表SCI论文1篇（JCR一区）,核心论文2篇;申请国家发明专利6项,其中已授权发明专利2项,实用新型专利2项;独立主持并完成江苏省研究生实践创新计划项目（编号:SJCX18-0667）。该论文有图46幅,表9个,参考文献113篇。
李可心[8]（2020）在《临兴西深部煤层气储层特征及气水产出机理》文中指出较高温度、压力及地应力等决定了深部煤层气地质特征的特殊性,为了实现深部煤层气的有效开发,亟需开展深部煤层气储层特征和气水产出机理研究。本文以鄂尔多斯盆地东缘临兴西区8+9#煤储层为研究对象,分析了深部煤储层含气性、物性、储层能量及气水分布特征;基于煤层气产出过程物理模拟,建立了温压条件下气体产出模型,揭示了深部温压条件下气水的产出规律。结果表明:临兴西8+9#煤层主要为中煤阶煤,显微组分以镜质组为主,为低～高灰煤,水分含量较低,挥发分产率较高。孔隙以微孔和过渡孔为主,中孔和大孔含量较少。渗透率较低。深部储层吸附量随压力增大而增加,随温度升高而减少。煤样亲水性较弱。研究区地温平面展布为以紫金山岩体附近高值区为中心向四周地温逐渐降低;储层压力为略欠压-超压。地应力在垂向上存在三次转换,当埋深<1000～1300m时,SHmax>SV>SHmin,表现为剪切型;当埋深介于1300～1850m时,地应力表现为过渡型,SHmax、SV基本相当,SHmin最小;当埋深>1850m时,SV>SHmax>SHmin,为正断层型。与浅部相比,研究区深部煤层气组分以高甲烷和重烃浓度、低氮气含量为典型特征,甲烷碳同位素较重,大部分属于煤型气,少量样品表现为油型气;气体成因主要为热成因气。深部煤层含气量高于浅部储层含气量,且多数属于过饱和状态;构建了深部煤层含气量预测模型,在平面上研究区东部低、而北部、中西部以及西南部含气量较高。饱水煤样样品的核磁共振T2谱呈现三峰态,煤中相态水含量受温度影响,表现出随温度升高,自由水饱和度增加,束缚水饱和度降低。含水饱和度与驱替时间之间的负相关关系可以用分段线性函数来描述,即低压驱替阶段（2MPa）,含水饱和度下降速率较大;在高压驱动阶段（4MPa～8MPa）,下降较慢。高温下驱替结束后,岩心含水饱和度下降值大于常温下含水饱和度下降值;同时水下降速率明显大于常温条件下煤层水产出速率,反映了深部煤储层高温条件有利于煤层水的产出。煤层气产出过程中煤储层压力随时间呈指数函数形式降低;累计产气量随时间的变化呈对数函数增长趋势。考虑煤基质收缩效应和有效应力效应,依据物质平衡方程,建立了单位体积煤层气释放量模型,求取了深部高温高压条件下单位体积煤层气释放量及产出气中吸附气与游离气所占比例。以高温下甲烷驱替过程为例,指出储层温度条件下吨煤煤层气产出量随储层压力降低呈多项式函数形式增大。煤层气排采初期,产出的煤层气主要来源于裂隙中游离气;随着储层压力的不断降低,产出的煤层气主要来源于吸附气。论文含插图101幅,表格27个,参考文献149篇。
李锋[9]（2020）在《振动波与人工电场提高煤层气采收率实验及原理》文中研究指明煤层气的运移产出需要经过解吸,扩散和渗流三个复杂的物理化学过程,每个阶段都影响产出量,因此要提高产量就要通过相关技术和措施提高煤层气的解吸速率、扩散速率和渗透率。研究认为振动波和人工电场可以作为提高煤层气采收率的物理激励技术在煤层气开发中发挥作用,为此分别开展了振动波和人工电场作用下的扩散、渗流和排采物理模拟实验。通过优化改造渗流实验仪器,测试了振动波作用下煤岩的渗透率,结果表明振动波可以提高渗透率,增大幅度达到了16.6%。人工电场对渗透率的影响较小,认为是实验用的电场强度较低,没能影响气体分子在岩石微孔中的渗流状态。根据扩散实验,在加载振动波的情况下,扩散系数增加幅度为41%。通过实验仪器的研发,开展了排采物理模拟实验,为安全起见,利用氮气代替甲烷实验。在自然产气状态下,排采量递减很快,在加载振动波后,抑制了递减速率,产气量变得平稳,但加载后的第二周期,产量又快速下降;在此基础上,停止振动,加载人工电场后,产量回升,同样的现象是加载电场后的第三轮次后出现产量的再次快速下降。由此可见,加载振波和人工电场采气,是有效的,但一般有效轮次是23个周期。依据分子动力学、电化学、机械振动以及动量守恒等理论,分析了振动波和人工电场提高煤层气产量和采收率的机理。认为振动波的机械振动作用,会使得煤岩介质发生拉、压和剪切作用,使得煤基质的骨架发生弹性形变,产生较多的微裂隙和微孔隙,扩散和渗流通道得到扩张,提高了扩散速率和渗透率。振动波的焦耳热效应将能量传递给煤岩—甲烷系统,系统内能升高,分子的无规则运动加剧,煤基质的表面吸附位点减少,吸附能力减弱,更有利于气体的解吸;同时系统温度升高,气体的解吸速率和扩散速率得到提升。在电场作用下煤大分子结构受到极化产生定向的偏移,使得煤岩对气体的吸附势增大,对气体的吸附能力会有加强;同时电场的热效应使煤岩—甲烷系统的内能增加,两种分子无规则热运动加剧,使得解吸速率和扩散速率增大,气体的吸附能力减弱。两者存在一定的竞争关系,随着电场作用时间加长,热效应占主导气体的解吸和扩散作用更加明显。
楚亚培[10]（2020）在《液氮冻融煤体孔隙裂隙结构损伤演化规律及增渗机制研究》文中研究指明矿井瓦斯（煤层气）不仅是一种煤矿重大灾害源,同时也是一种优质高效的清洁能源,煤层气的开发有利于我国控制瓦斯灾害事故并调整能源结构。由于我国的煤田地质条件复杂,导致我国的煤储层普遍具有低孔、低渗、低压和高非均质性特点,从而制约瓦斯的抽采。随着煤层增透技术的发展,以液氮作为介质的无水化致裂增透技术受到了广泛的关注。本文以液氮冻融致裂增渗煤体技术为背景开展研究,通过实验室实验和理论分析等方法和手段,对不同液氮冻结时间和冻融循环次数下煤体的孔隙裂隙结构损伤演化规律,物理力学性质以及渗透率演化特征开展了研究,并从热应力和冻融作用两个角度揭示了液氮冻融对煤体的损伤作用机理,主要研究成果如下:（1）液氮冻结和冻融循环能够促进煤体孔隙的发育,煤体的小孔逐渐扩展、发育连通从而形成中孔和大孔,造成煤体的孔隙连通性增强,束缚水空间所占的比例减小,自由水空间的比例增大。随着冻结时间和冻融循环次数的增加,渗流孔的比例逐渐上升,而吸附孔的比例逐渐降低。煤体的总孔隙度、残余孔隙度和有效孔隙度随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加而增加。通过核磁共振测试结果表明在相同液氮冻结时间下,冻融循环对煤体孔隙结构的损伤程度大于单一冻结的效果。（2）煤体孔隙的核磁分形维数根据流体的状态和孔径大小可分为5种。通过对煤体孔隙的核磁分形维数计算表明,煤体的吸附孔分形维数Da小于2,不具有分形特征。总分形维数Dw、束缚流体分形维数Dir、自由流体分形维数Df和渗流孔分形维数Ds均随着液氮冻结时间和冻融循环的次数的增加而减小,表明液氮冻结和冻融循环能够减弱孔隙的非均质性,造成孔隙分布均匀,有利于煤层气的解吸、扩散和渗流。（3）经过液氮冻结和冻融循环后煤样的总孔容与原始煤样相比有一定程度的增加,孔容的变化主要集中在煤样的中孔和大孔的部分。煤样的比表面积随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加而逐渐增大,通过对比各类孔比表面积比例变化表明,煤样的孔隙发生从小孔向中孔和大孔转化,导致煤样中孔和大孔的比例上升。（4）液氮冻融的过程中,煤体微观和宏观结构的损伤是一个累加的过程。孔隙的密集程度随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加而增大,孔隙之间相互连接并最终形成微裂隙,导致煤样原生裂隙的长度和宽度增加,造成煤样纵波波速降低。在热应力和冻胀力的作用下,原生裂隙逐渐扩展连通并产生次生裂隙。煤样的裂隙结构由单一裂隙扩展连通形成裂隙网络,从而为煤层气的运移提供空间。（5）煤样经过液氮冻结和冻融处理后,煤样的有效承载面积减小,导致煤样的力学强度和弹性模量降低。煤样在单轴加载过程中的最大声发射振铃数和累积声发射振铃计数随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加而逐渐减少,煤样的声发射幅值在单轴加载过程中的压密、弹性变形和屈服阶段增大,而在破坏阶段减小。煤样在单轴加载过程中的总能量,弹性势能和耗散能随着液氮冻结时间和冻融循环次数的增加呈现出下降趋势。（6）恒定围压和不同瓦斯压力条件下,煤样的渗透率、渗透率增量和相对渗透率增加速率随着液氮冻结时间的和冻融循环次数增加而增加,经过360 min和12次冻融循环后,煤样的渗透率相对原煤的渗透率分别增长了125.7%和228.2%。恒定瓦斯压力和不同围压条件下,经过液氮冻结和冻融循环后煤样的渗透率也显着高于原煤的渗透率。液氮冻融循环对煤体渗透率的改善效果要显着大于液氮冻结的改善效果,在实际运用液氮冻融致裂增渗煤体的过程中,可采取适当增加液氮冻融循环次数以产生更好的增渗效果。
二、煤层气解吸扩散运移动力学（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、煤层气解吸扩散运移动力学（论文提纲范文）
（1）煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 温度对煤体孔裂隙结构影响 |
| 1.2.2 煤体渗透性理论研究 |
| 1.2.3 煤层气运移理论研究 |
| 1.2.4 煤层气开采的流-固耦合研究 |
| 1.2.5 煤层气开采的热流固耦合研究 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 1.3.3 研究方法和技术路线 |
| 第二章 热蒸汽作用后煤体微观孔隙结构演化规律 |
| 2.1 煤体孔隙结构特征 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.2.1 工业分析 |
| 2.2.2 样品制备 |
| 2.2.3 实验设备及原理 |
| 2.2.4 实验步骤 |
| 2.3 热蒸汽处理前后煤体孔隙结构的演化规律 |
| 2.3.1 大孔结构定量表征 |
| 2.3.2 介孔结构定量表征 |
| 2.3.3 微孔结构定量表征 |
| 2.3.4 孔隙结构联合表征 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 温度和压力汽作用下原煤的渗透特性研究 |
| 3.1 实验的理论依据 |
| 3.1.1 扩散机理 |
| 3.1.2 渗流机理 |
| 3.2 实验流程 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 实验设备及原理 |
| 3.2.3 实验方案 |
| 3.2.4 实验步骤 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 压力温度耦合作用下煤体的渗透率演化规律 |
| 3.3.2 热蒸汽处理前后含水煤体的渗透率演化规律 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 基于热-流-固耦合的煤层注蒸汽抽采煤层气数值模拟 |
| 4.1 煤层注热蒸汽抽采煤层气模型控制方程 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 注热开采煤层气—水耦合渗流控制方程 |
| 4.2 数值模拟方案 |
| 4.2.1 工程背景 |
| 4.2.2 物理模型及模拟方案 |
| 4.3 模拟结果及分析 |
| 4.3.1 模拟情形一 |
| 4.3.2 模拟情形二 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）等离子体击穿受载煤体的电学响应及致裂增渗机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 主要研究内容及思路 |
| 1.5 主要研究进展及成果 |
| 2 低透气性煤的电学特性及实验系统建立 |
| 2.1 低透气性煤导电与介电特性 |
| 2.2 低透气性煤制备及物性表征 |
| 2.3 等离子体致裂增渗实验系统 |
| 2.4 离子溶液对煤导电特性影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 等离子体击穿低透气性煤的电学响应特征 |
| 3.1 离子溶液对煤体临界击穿电压的影响规律 |
| 3.2 受载条件对煤体临界击穿电压的影响规律 |
| 3.3 不同击穿电压下的电压与电流波形特征 |
| 3.4 击穿次数对电压与电流波形的影响规律 |
| 3.5 击穿次数对煤体临界击穿电压的影响规律 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 等离子体击穿煤体裂隙起裂及扩展机制 |
| 4.1 等离子体击穿煤体动态发展过程 |
| 4.2 等离子体对裂隙起裂及扩展影响 |
| 4.3 等离子体击穿煤体流注放电模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 等离子体击穿煤体多尺度孔裂隙结构演化机制 |
| 5.1 等离子体击穿煤体分子结构损伤规律 |
| 5.2 等离子体击穿煤体孔隙结构演化特征 |
| 5.3 等离子体击穿煤体表面裂隙扩展规律 |
| 5.4 等离子体击穿煤体内部裂隙演化特征 |
| 5.5 等离子体对煤体力学性质的影响规律 |
| 5.6 等离子体击穿煤体的损伤致裂机理 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 等离子体击穿煤体内裂隙导流增渗机制 |
| 6.1 等离子体击穿煤体内瓦斯吸附变化规律 |
| 6.2 等离子体击穿煤体内瓦斯扩散演化规律 |
| 6.3 等离子体对受载煤体的渗透性影响规律 |
| 6.4 击穿电压对受载煤体渗透率的影响规律 |
| 6.5 击穿次数对受载煤体渗透率的影响规律 |
| 6.6 等离子体击穿煤体内气体运移机理探讨 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论、创新点与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）煤层气排采过程中甲烷解吸与扩散过程的分子模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 煤层气储集及运移产出过程 |
| 1.3 国内外研究现状与现存问题 |
| 1.3.1 气体吸附解吸及扩散规律的研究现状 |
| 1.3.2 存在的问题 |
| 1.4 赵庄3#煤与成庄3#煤煤层气储层特征 |
| 1.5 研究内容及技术路线 |
| 2 研究方法及基础理论 |
| 2.1 分子模拟方法介绍 |
| 2.1.1 分子模拟理论基础 |
| 2.1.2 蒙特卡洛方法 |
| 2.1.3 MD方法 |
| 2.1.4 关键参数介绍 |
| 2.2 煤层气吸附/解吸及扩散基础理论 |
| 2.2.1 煤层气吸附/解吸基础理论 |
| 2.2.2 煤层气扩散基础理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 煤结构模型的构建、优化与验证 |
| 3.1 赵庄3#煤与成庄3#煤大分子模型 |
| 3.1.1 初始煤大分子模型 |
| 3.1.2 煤大分子模型的优化 |
| 3.2 赵庄3#煤与成庄3#煤结构模型 |
| 3.2.1 周期性边界条件的构建 |
| 3.2.2 煤结构模型的优化 |
| 3.3 煤结构模型合理性验证 |
| 3.3.1 煤结构模型密度验证 |
| 3.3.2 孔隙结构特征验证 |
| 3.3.3 等温吸附曲线验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 甲烷在赵庄3#煤结构模型中的等温吸附 |
| 4.1 吸附质的优化 |
| 4.2 模拟方案与参数设置 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 赵庄3#煤与成庄3#煤对甲烷的吸附 |
| 4.3.2 温度对赵庄3#煤中甲烷吸附的影响 |
| 4.3.3 含水率对赵庄3#煤中甲烷吸附的影响 |
| 4.3.4 应力/应变对赵庄3#煤中甲烷吸附的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 甲烷在赵庄3#煤结构模型中的扩散模拟 |
| 5.1 模拟方案与参数设置 |
| 5.2 扩散系数的计算 |
| 5.2.1 MD模拟初始构型 |
| 5.2.2 扩散系数计算方法 |
| 5.2.3 甲烷在赵庄3#煤和成庄3#煤中的扩散系数 |
| 5.3 活化能的计算 |
| 5.3.1 活化能的计算方法 |
| 5.3.2 赵庄3#煤和成庄3#煤内甲烷的扩散活化能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 主要研究内容及思路 |
| 2 煤体瓦斯运移通道物理结构特性及其对产量控制作用 |
| 2.1 煤样多元物性参数及表面孔隙结构 |
| 2.2 煤体瓦斯扩散和渗流系统界限划分 |
| 2.3 煤体不同物理结构形态下瓦斯运移模式 |
| 2.4 运移行为对瓦斯产量主控作用转换的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 不同形态煤甲烷放散特性及扩散动力学模型 |
| 3.1 煤基质基本形状单元及扩散路径 |
| 3.2 煤粒扩散动力学模型 |
| 3.3 煤体扩散动力学模型 |
| 3.4 不同形态煤扩散系数测定对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高应力煤体瓦斯扩散及逐级放散特性试验研究 |
| 4.1 高应力煤体瓦斯扩散及逐级放散试验装置研发 |
| 4.2 煤体裂隙开度对应力的响应特征 |
| 4.3 煤体的体扩散系数与应力关系的确定 |
| 4.4 内在质量源浓度及应力与煤体扩散特性的联系 |
| 4.5 逐级放散压力梯度对体扩散系数影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于不同裂隙应变响应机制的煤体渗透率演化规律 |
| 5.1 煤体力学特性测定试验装置 |
| 5.2 煤体力学参数 |
| 5.3 煤体裂隙结构形态 |
| 5.4 基于不同应变响应的煤体渗透率模型构建 |
| 5.5 渗透率回弹和恢复效应分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 气固耦合模型在深部高应力煤层瓦斯抽采中的应用 |
| 6.1 深部煤层瓦斯运移多场耦合模型 |
| 6.2 深部高应力煤层瓦斯抽采特性分析 |
| 6.3 深部煤层瓦斯产量主控因素转换作用分析 |
| 6.4 高应力煤层瓦斯运移特性对钻孔布置模式的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 主要结论、创新点及展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（5）中高阶煤储层孔裂隙结构及多层合采孔渗动态研究 ——以黔西土城和滇东老厂先导区为例（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题依据及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 现存问题 |
| 1.4 研究计划 |
| 1.5 论文工作量与创新点 |
| 2 地质背景及煤层气开发概况 |
| 2.1 地质概况 |
| 2.2 煤层气开发概况 |
| 3 中高阶煤样孔裂隙结构特征及其演化规律 |
| 3.1 实验方法及相关理论 |
| 3.2 样品采集与基础特征 |
| 3.3 样品孔裂隙特征 |
| 3.4 分子结构控制下的孔隙演化 |
| 3.5 小结 |
| 4 中高阶煤样孔隙和裂隙孔渗动态变化规律 |
| 4.1 实验方法与处理过程 |
| 4.2 根据NMR测试的煤样孔隙和裂隙应力应变特征 |
| 4.3 根据覆压渗透率的煤样渗透率动态变化 |
| 4.4 不同测试方法获得的压缩系数对比 |
| 4.5 小结 |
| 5 中高阶煤吸附态甲烷和游离态甲烷运移规律 |
| 5.1 实验方法与数据处理 |
| 5.2 吸附过程中不同相态甲烷变化规律 |
| 5.3 解吸过程中不同相态甲烷变化规律 |
| 5.4 煤级对甲烷吸附解吸过程的影响 |
| 5.5 小结 |
| 6 排采过程中孔渗动态变化及对合采产能的影响 |
| 6.1 利用NMR测试的渗透率动态模型 |
| 6.2 多层合采数值模型构建 |
| 6.3 合采产能敏感性分析 |
| 6.4 孔渗动态变化对合采产能影响 |
| 6.5 小结 |
| 7 结论与认识 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）沁水盆地深部煤系气储层控气机理及共生成藏效应（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究思路与研究内容 |
| 1.5 论文工作量与创新点 |
| 2 研究区地质概况 |
| 2.1 区域地层 |
| 2.2 区域构造特征 |
| 3 煤系气共生成藏基础地质条件评价 |
| 3.1 煤系烃源岩有机地化特征 |
| 3.2 煤系气储层物性特征评价 |
| 3.3 煤系气源–储层综合评价体系 |
| 3.4 小结 |
| 4 煤系气储层控气机理研究 |
| 4.1 煤系气储层输导体系地质控制效应 |
| 4.2 多尺度煤系气储层中煤系气综合传输模型 |
| 4.3 煤系气储层气体运移特征与传输机理 |
| 4.4 深部煤系气赋存特征与赋存规律 |
| 4.5 小结 |
| 5 沁水盆地深部煤系气共生成藏效应 |
| 5.1 研究区构造演化史 |
| 5.2 煤系气共生成藏地质演化过程 |
| 5.3 煤系气共生成藏关键期 |
| 5.4 煤系气共生成藏效应 |
| 5.5 小结 |
| 6 煤系气共生含气层段及共生成藏组合类型 |
| 6.1 有效含气层段空间分布特征及共生成藏类型 |
| 6.2 有效含气层段地质基础与时空配置条件 |
| 6.3 煤系气有效含气层段地质选择过程 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）牙星矿含瓦斯煤体动态扩散特征及多场耦合规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容及总体思路 |
| 1.5 主要研究进展及成果 |
| 2 煤体物理力学性质及孔隙结构特征 |
| 2.1 矿井背景概况 |
| 2.2 煤体物理力学特性 |
| 2.3 煤体孔隙结构特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 瓦斯扩散动力学规律研究 |
| 3.1 瓦斯扩散实验系统 |
| 3.2 试样制备及实验步骤 |
| 3.3 孔隙压力对煤体瓦斯吸附扩散的影响 |
| 3.4 煤体尺度效应对瓦斯扩散的影响 |
| 3.5 孔隙结构对瓦斯扩散能力的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 煤层多物理场耦合数学模型 |
| 4.1 模型的简化与假设 |
| 4.2 煤体变形场控制方程 |
| 4.3 煤体瓦斯扩散方程 |
| 4.4 裂隙瓦斯渗流方程 |
| 4.5 孔隙率和渗透率动态演化模型 |
| 4.6 交叉耦合关系 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 采动煤层多物理场耦合规律 |
| 5.1 采动煤层应力分布规律 |
| 5.2 原岩区煤体多场耦合模型验证与分析 |
| 5.3 采动区煤体物理场时空演化规律 |
| 5.4 牙星煤矿现场问题与建议 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）临兴西深部煤层气储层特征及气水产出机理（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 研究基础 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.5 论文工作量 |
| 2 地质背景 |
| 2.1 研究区位置 |
| 2.2 地层与含煤地层 |
| 2.3 构造地质条件 |
| 2.4 水文地质条件 |
| 2.5 小结 |
| 3 深部煤储层特征 |
| 3.1 样品采集与实验 |
| 3.2 煤岩煤质特征 |
| 3.3 储层物性特征 |
| 3.4 储层能量特征 |
| 3.5 深部煤层气、水特征 |
| 3.6 小结 |
| 4 深部煤储层气水产出规律 |
| 4.1 深部煤层水产出物理模拟 |
| 4.2 深部煤层气产出实验机理 |
| 4.3 深部煤储层产出理论模式 |
| 4.4 煤层气排采物理模拟过程中气体产出特征 |
| 4.5 小结 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）振动波与人工电场提高煤层气采收率实验及原理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 振动波的研究进展 |
| 1.2.2 人工电场的研究进展 |
| 1.3 提出问题及研究意义 |
| 1.4 课题来源和研究内容 |
| 第2章 煤层气产出机理及影响产出的主要因素 |
| 2.1 煤层气储集特征 |
| 2.1.1 吸附态 |
| 2.1.2 游离态 |
| 2.1.3 溶解态 |
| 2.2 煤层气的运移和产出机理 |
| 2.2.1 煤层气的解吸机理 |
| 2.2.2 煤层气的扩散机理 |
| 2.2.3 煤层气的渗流机理 |
| 2.3 影响煤层气产量和采收率的主要因素 |
| 2.3.1 煤层气的含量 |
| 2.3.2 煤层气的解吸速率及最终解吸量 |
| 2.3.3 煤层气的扩散速率 |
| 2.3.4 煤储层的渗透率 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 振动波和人工电场作用下的煤岩实验 |
| 3.1 煤岩基础参数 |
| 3.1.1 煤岩采集和分析 |
| 3.1.2 煤样工业分析 |
| 3.1.3 煤样镜质体反射率实验 |
| 3.1.4 煤样样品准备 |
| 3.2 渗透率实验 |
| 3.2.1 实验装置设计 |
| 3.2.2 实验方法及参数 |
| 3.2.3 实验结果 |
| 3.3 扩散实验 |
| 3.3.1 实验装置设计 |
| 3.3.2 实验方法及参数 |
| 3.3.3 实验结果 |
| 3.4 排采物理模拟实验 |
| 3.4.1 实验装置设计 |
| 3.4.2 实验方法及参数 |
| 3.4.3 实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 振动波和人工电场提高产量和采收率机理 |
| 4.1 振动波提高煤层气产量和采收率的机理研究 |
| 4.1.1 提高渗透率的机理 |
| 4.1.2 提高解吸速率的机理 |
| 4.1.3 提高扩散速率的机理 |
| 4.2 人工电场提高煤层气产量的机理研究 |
| 4.2.1 吸附势阱变化 |
| 4.2.2 焦耳热效应作用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 矿场可行性研究及技术优化 |
| 5.1 振动波应用的可行性和技术优化 |
| 5.1.1 振动技术矿场应用可行性分析 |
| 5.1.2 频率优化 |
| 5.2 人工电场应用的可行性和技术优化 |
| 5.2.1 人工电场技术矿场应用可行性分析 |
| 5.2.2 技术优化 |
| 5.2.3 井网优化 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（10）液氮冻融煤体孔隙裂隙结构损伤演化规律及增渗机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低渗煤层增透方法研究现状 |
| 1.2.2 冻融循环对岩石损伤研究现状 |
| 1.2.3 液氮冻融致裂增透煤体研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 液氮冻融煤体孔隙结构损伤演化规律 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 煤体孔隙结构特征和测试方法 |
| 2.2.1 煤体孔隙结构的分类 |
| 2.2.2 煤体孔隙结构的测试方法 |
| 2.2.3 压汞法 |
| 2.2.4 核磁共振技术原理及测量 |
| 2.2.5 综合测试方法 |
| 2.3 基于核磁共振的煤体孔隙结构损伤演化规律分析 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 液氮冻融前后煤样T_2谱的变化 |
| 2.3.3 液氮冻融前后孔隙度和截止值变化 |
| 2.3.4 液氮冻融煤体孔隙核磁分形维数研究 |
| 2.4 基于压汞法煤体孔隙结构损伤演化规律分析 |
| 2.4.1 实验方案 |
| 2.4.2 液氮冻结和冻融循环对孔隙形态的影响 |
| 2.4.3 液氮冻结和冻融循环对孔径分布的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 液氮冻融煤体裂隙结构损伤演化规律 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 液氮冻融下煤体宏观裂隙演化 |
| 3.3 液氮冻融对煤体传波特性的影响 |
| 3.4 液氮冻融下煤体微观裂隙演化 |
| 3.5 液氮冻融下煤体内部裂隙演化 |
| 3.5.1 CT扫描技术原理 |
| 3.5.2 实验方案 |
| 3.5.3 煤体内部裂隙结构演化 |
| 3.6 液氮冻融下煤体核磁共振成像 |
| 3.6.1 核磁共振成像技术原理 |
| 3.6.2 核磁共振成像后处理 |
| 3.6.3 核磁共振成像试验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 液氮冻结煤体温度分布特征及破坏机制分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 液氮冻结煤体的温度分布特征 |
| 4.3 液氮冻融作用下煤体破坏机制分析 |
| 4.3.1 热应力损伤作用 |
| 4.3.2 冻融作用 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 液氮冻融煤体力学性质,声发射及能量演化特征研究 |
| 5.1 试验样品制备及方案设计 |
| 5.2 液氮冻结和冻融循环作用下煤体的力学演化特征 |
| 5.3 液氮冻结和冻融循环作用下煤体的声发射演化特征 |
| 5.4 液氮冻结和冻融循环作用下煤体的能量演化特征 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 液氮冻融煤体的渗透率演化特征 |
| 6.1 试验方法 |
| 6.2 不同瓦斯压力下煤体的渗透率分析 |
| 6.3 不同围压下煤体的渗透率分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论及展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续研究工作及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目及得奖情况 |
| C.作者在攻读博士学位期间申请的专利 |
| D.学术论文数据集 |
| 致谢 |
四、煤层气解吸扩散运移动力学（论文参考文献）
- [1]煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究[D]. 王杰. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]等离子体击穿受载煤体的电学响应及致裂增渗机理研究[D]. 张祥良. 中国矿业大学, 2021
- [3]煤层气排采过程中甲烷解吸与扩散过程的分子模拟研究[D]. 张凯飞. 中北大学, 2020(09)
- [4]高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究[D]. 刘正东. 中国矿业大学, 2020(01)
- [5]中高阶煤储层孔裂隙结构及多层合采孔渗动态研究 ——以黔西土城和滇东老厂先导区为例[D]. 张军建. 中国矿业大学, 2020(01)
- [6]沁水盆地深部煤系气储层控气机理及共生成藏效应[D]. 侯晓伟. 中国矿业大学, 2020(01)
- [7]牙星矿含瓦斯煤体动态扩散特征及多场耦合规律研究[D]. 宋浩然. 中国矿业大学, 2020
- [8]临兴西深部煤层气储层特征及气水产出机理[D]. 李可心. 中国矿业大学, 2020(03)
- [9]振动波与人工电场提高煤层气采收率实验及原理[D]. 李锋. 燕山大学, 2020(01)
- [10]液氮冻融煤体孔隙裂隙结构损伤演化规律及增渗机制研究[D]. 楚亚培. 重庆大学, 2020(02)