煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法及系统，包括目标煤炭几何模型构建模块、Shi

【技术实现步骤摘要】
煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及煤炭资源瓦斯开采研究
，尤其涉及一种煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法及系统。

技术介绍

[0002]煤层气(又称瓦斯)是赋存在煤层中的一种气体，煤层气会在煤炭开采初期或开采过程中进行大量抽采，在煤炭开采之后或者废弃矿井(废弃矿井中仍然有许多煤层气无法被完全开采)也会在煤炭采空区附近煤层或岩层进行抽采，就拿废弃矿井为例(据统计，中国有将近1.2万个废弃矿井，其赋存的非常规天然气含量可达5000亿立方米)，废弃矿井也富含丰富煤层气，如何进行有效的、安全的抽采是现有技术需要解决的技术难题，以便实现煤层气的充分抽采，提高资源的利用率。废弃矿井的煤层气抽采过程中缝隙、压力会影响抽采的安全性能与渗透率，渗透率又直接关联抽采的效率，对于废弃矿井中的煤层气以及煤柱中吸附的煤层气的抽采目前研究很少，煤炭开采过程中是会进行煤炭开采，并同时进行煤层气抽采，煤层气的抽采方式多种多样，其安全性会跟随煤炭开采过程进行实时监测，可以不需要单独进行煤层气抽采安全监测，废弃矿井一般是游离态和吸附态的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法，其特征在于：其方法如下：S1、选取目标煤矿，根据目标煤矿模拟构建目标煤矿几何模型，目标煤矿几何模型从上至下依次包括弯曲下沉带(3)、裂隙带(4)和煤矿煤层(6)，煤矿煤层(6)内部具有包含冒落带(5)的采空区，目标煤矿几何模型中模拟出抽采井(1)和若干个CO2注入井(2)；抽采井(1)底部与冒落带(5)连通，或者抽采井(1)底部置于煤矿煤层(6)内部；CO2注入井(2)底部置于煤矿煤层(6)内部；采样目标煤矿中煤矿煤层(6)对应的煤试样并得到煤试样的初始孔隙度及初始孔隙压力，煤试样的初始孔隙度作为目标煤矿几何模型中煤矿煤层(6)的初始孔隙度φ
m0
；S2、将目标煤矿几何模型输入comsol数值模拟仿真系统，comsol数值模拟仿真系统内部耦合有matable模块，在comsol数值模拟仿真系统中输入煤矿煤层(6)的初始孔隙度φ
m0
，como1数值模拟仿真系统进行目标煤矿几何模型的初始孔隙仿真模拟；S3、构建Shi
‑
Durucan解吸模型，Shi
‑
Durucan解吸模型中渗透率变化满足如下公式：其中k0为煤矿煤层(6)的初始渗透率；c
f
为裂隙的体积压缩系数；p0为煤矿煤层(6)的初始孔隙压力；p
L
为Langmuir压力常数；ε
L
为Langmuir压力常数；p为孔隙压力，选用煤矿煤层(6)的CO2注入压力；E为弹性模量；v为泊松比；其中，煤矿煤层(6)的对应如下：其中φ
m
表示Shi
‑
Durucan解吸模型变化后的孔隙度；S4、将步骤S3求得的煤矿煤层(6)的孔隙度φ
m
输入comsol数值模拟仿真系统进行CO2注入驱替瓦斯、抽采井(1)抽采模拟comsol数值模拟仿真系统按时问序列输出瓦斯预测抽采量。2.按照权利要求1所述的煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法，其特征在于：在步骤S3中，改变煤矿煤层(6)的CO2注入压力值，按照步骤S3、S4方法得到不同CO2注入压力值下的按时间序列输出瓦斯预测抽采量。3.按照权利要求1所述的煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法，其特征在于：在步骤S1中，目标煤矿几何模型中冒落带(5)的分布高度H
k
满足如下公式：其中M表示开采高度；目标煤矿几何模型中裂隙带(4)的分布高度H
m
满足如下公式：4.一种煤矿二氧化碳封存促采瓦斯模型预测方法，其特征在于：其方法如下：
S11、选取目标煤矿，根据目标煤矿模拟构建目标煤矿几何模型，目标煤矿几何模型从上至下依次包括弯曲下沉带(3)、裂隙带(4)和煤矿煤层(6)，煤矿煤层(6)内部具有包含冒落带(5)的采空区，目标煤矿几何模型中模拟出抽采井(1)和若干个CO2注入井(2)；抽采井(1)底部与冒落带(5)连通，或者抽采井(1)底部置于煤矿煤层(6)内部；CO2注入井(2)底部置于煤矿煤层(6)内部；采样目标煤矿中煤矿煤层(6)对应的煤试样并得到煤试样的初始孔隙度及初始孔隙压力，煤试样的初始孔隙度作为目标煤矿几何模型中煤矿煤层(6)的初始孔隙度φ
m0
；裂隙带(4)按照如下方法得到垂直方向和水平方向的初始孔隙度：裂隙带(4)垂直方向裂隙的初始孔隙度φ
lc0
为：其中，h表示目标煤矿距煤层底板测量的高度；K
d
表示裂隙带底部边界岩块的碎胀系数；λ
a
为衰减系数；裂隙带(4)水平方向裂隙的初始孔隙度φ
ls0
为：φ
ls0
＝0.2e
‑
0.223x
+1；其中x表示目标煤矿采空区中部距边界的距离；S12、将目标煤矿几何模型输入comol数值模拟仿真系统，comol数值模拟仿真系统内部耦合有matable模块，在comsol数值模拟仿真系统中输入煤矿煤层(6)的初始孔隙度φ
m0
、裂隙带(4)垂直方向裂隙的初始孔隙度φ
lc0
、裂隙带(4)水平方向裂隙的初始孔隙度φ
ls0
，同时设定冒落带(5)的初始孔隙度，设定弯曲下沉带(3)的初始孔隙度，comol数值模拟仿真系统进行目标煤矿几何模型的初始孔隙仿真模拟；S13...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕腾，杨世强，贾文建，王惠民，王兆会，孙英峰，张靖，王宇轩，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：