沿层钻孔周围瓦斯(真实气体)渗流压力方程及三维数值分析(一)

沿层钻孔周围瓦斯(真实气体)渗流压力方程及三维数值分析

    肖远见

   (重庆工程职业技术学院，重庆400037)

   摘  要：将煤层中的瓦斯视为真实气体，以达西定律为基础建立渗流方程，并给出此方程的三维分

析方法；根据数值分析结果，为沿层钻孔预抽放瓦斯提供依据。

   关键词：瓦斯渗流；瓦斯压力；沿层钻孔；抽放

   中图分类号：TD712+．6    文献标识码：A    文章编号：1008-4495(2004)03-0041-03

    煤体本身是一种多孔介质，且埋藏久远，经过多

次地质构造作用而产生许多次生裂隙，因而煤层是

一种由宏观裂隙和微观孔隙及超微观孑L隙组成的不

均匀双重多孑L介质。煤层中的瓦斯以游离状态和吸

附状态存在于裂隙和孔隙中，吸附瓦斯以吸附状态

吸附于煤分子表面。在煤层未被揭露时瓦斯的吸附

与解吸处于动态平衡，煤层被揭露之后，瓦斯开始流

动，并伴随有吸附瓦斯的解吸过程，所以煤层中瓦斯

流动是一个十分复杂的渗流过程。

   煤层中的含水量一般较少，不足以达到能产生

压差而使其流动，可以认为煤层中瓦斯是单一流体

的非重液渗流现象，可用渗流力学的理论进行研究。

1瓦斯渗流的基本理论

   目前研究煤层中瓦斯渗流的理论主要以达西阻

力定律为基础。达西定律表明均质流体在多孑L介质

中的渗流速度与压力梯度成正比，而与流体的粘性

成反比，即

式中A为多孑L介质渗透率；／A为流体粘度；2／为渗流速

度；如／ds为压力沿渗流线方向的梯度。

1．1关于瓦斯渗流的基本假设

   煤层中瓦斯渗流受多方因数的影响，要建立其

渗流模型必须对一些因数作简化处理。建立真实气

体瓦斯渗流方程需作如下假设：

   1)煤层顶底板透气性系数比煤层透气性系数小

得多，可看作不透气层。

    2)把煤层中的透气性系数和孔隙率视为各向同

性均匀，且不受瓦斯压力变化的影响。

   3)煤层透气性系数一般较低，瓦斯压力变化缓

慢，可以认为煤层吸附瓦斯解吸与时间无关，吸附瓦

斯含量按朗格缪尔(Langmuer)方程计算，即

    作者简介：肖远见(1966—)，男，高级讲师，毕业于重庆大学

 采矿系，主要从事教学工作。