CO2封存下煤参数对煤层压力与渗透性影响的数值模拟

丁洋; 周煜尧; 李树刚; 林海飞; 朱冰; 张一正; 张艳; 王梦迪; 汤远卓

doi:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0308

西安科技大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (03) : 500 -511. DOI: 10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2025.0308

CO₂封存下煤参数对煤层压力与渗透性影响的数值模拟

丁洋, 周煜尧, 李树刚, 林海飞, 朱冰, 张一正, 张艳, 王梦迪, 汤远卓

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摘要

面对全球CO₂排放量的持续增加，煤层CO₂地质封存作为一种有潜力的碳减排技术受到广泛关注。但这一过程无法进行实时监测，因此需要借助数值模拟手段揭示CO₂封存过程中煤储层物性变化规律和机理，利用COMSOL Multiphysics平台构建了三维流固耦合模型，并模拟CO₂注入煤层的动力学过程。结果表明：当结束注气时，煤层初始渗透率增高会加速基质与裂隙压力上升，但会使裂隙压力增速放缓，且相对渗透率快速下降；提高煤层扩散系数虽能加速煤层基质压力、裂隙压力与渗透率快速达到平衡，但对最终值影响较小；注气压力与煤层内压力呈正相关，但对渗透率影响有限；注气结束时，靠近注入井位置，基质与裂隙压力显著增大，且伴随煤层膨胀及裂隙扩展，显著改变了渗透特性。研究结果证明了煤层特性参数与关键力学指标之间的响应关系，为煤层CO₂封存工艺参数优化及现场实施提供了重要的理论参考。