煤岩裂隙网络水气运移特性数值模拟研究

林强伟; 朱永建; 罗亚飞; 李鹏; 王平; 李豹

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2024935

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (01) : 125 -136+150. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2024935

煤岩裂隙网络水气运移特性数值模拟研究

林强伟, 朱永建, 罗亚飞, 李鹏, 王平, 李豹

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摘要

为了研究煤岩真实裂隙网络中水驱气的运移特性，采用体视显微镜提取现场煤样的二维裂隙结构，二值化后导入COMSOL软件中进行水驱气数值模拟，采用相场法对水气两相界面进行追踪，探讨水驱气过程中封闭气形成原因，分析不同裂隙数量与裂隙开度对驱替效果的影响。结果表明：当裂隙延伸方向与驱替方向一致时，驱替速度更快，易形成优势通道，经过狭窄喉道时速度和压力增加；在驱替平衡时，易形成盲端封闭气、“H”型封闭气、变径封闭气和绕流封闭气4种封闭气类型，其形成主要受裂隙形态、毛细管力及润湿性影响；裂隙数量减少时，水气两相平均速率增大，平均压力与剩余瓦斯量减小；裂隙开度较小时，平均速率和压力升高，剩余瓦斯量增加。