[發明專利]一種廢棄礦井瓦斯抽采數值模擬分析方法

在審

• 申請號: 202011462831.2
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112528503A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 鄭貴強;朱雪征;陳冬;葉智慧;高添鑫
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F111/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種廢棄礦井瓦斯抽采數值模擬分析方法，其特征在于，包括以下步驟；

第一步：

構建廢礦儲層三維地質幾何模型并賦值，然后選擇合適的物理場組合，進行模擬分析；大尺度廢礦儲層含有多個采空區，采空區、冒落帶、裂隙帶頂底面不全平行且均不是平面，橫向上劃分有壓實區、“O”型圈區域，幾何模型各塊段、輪廓，頂底板高度及含氣量等高線數據來自某廢棄礦井；

第二步：

先是吸附氣的解吸、擴散向卸壓區運移，然后是井底負壓條件下進行瓦斯抽采，模擬原規劃的井在抽采一段時間后吸附氣含量及儲層壓力，比較產氣量，分析尋找產氣量可能較高的位置；

第三步：

接著優化井位重新模擬，對比井位變動后的產氣量變化；最后完成對該廢棄礦井瓦斯抽采的井位優選。

2.根據權利要求1所述的一種廢棄礦井瓦斯抽采數值模擬分析方法，其特征在于，所述第二步中建立瓦斯基質和天然裂隙耦合滲流模型，具體公式為：

(1)基質中的滲流采用擬穩態流動，方程表達式為：

式中：V是吸附瓦斯量，t是時間，τ是瓦斯擴散時間，V_E是天然裂隙中的瓦斯氣量(隨壓力變化)；

(2)天然裂隙中采用氣體質量守恒定律，方程如下：

式中：ρ_g是氣體密度，φ是孔隙度，k是滲透率，μ是粘度，p是壓力，q_d是基質孔隙與天然裂隙的氣體質量交換量，其中，氣體密度由氣體狀態方程推導得到：

式中：M是氣體摩爾量，Z是氣體壓縮因子，R是氣體常數，T是溫度；

基質孔隙與天然裂隙的氣體質量交換量q_d為：

式中：ρ_c是煤的密度，ρ_ga是煤層氣的密度，V是煤層氣吸附量，t是時間；

(3)吸附氣含量采用朗格繆爾等溫吸附方程來表征：

式中：V_L是朗格繆爾體積常數，p_L是朗格繆爾壓力常數；

通過給出定解條件才能確定特定條件下流體的運動狀態，對于非穩態滲流，其初始條件一般為：

p(x，y，z，t)|_t＝0＝f₀(x，y，z) (6)

求解偏微分方程的邊界條件分為三類，采用第一類邊界條件，直接給出邊界壓力，其公式如下：

p(x，y，z，t)|_Γ＝f(x，y，z，t) (7)

聯立擬穩態方程、連續性方程、朗格繆爾等溫吸附方程、氣體狀態方程、初始條件和邊界條件。