抽采長度對煤層氣開采效果的影響探究

張帥(中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司， 陜西 韓城 715400)

抽采長度對煤層氣開采效果的影響探究

張帥(中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司， 陜西 韓城 715400)

本次研究運用多場耦合煤氣開采物理模擬實驗系統，建立三維動態的物理模擬實驗，可以看出在不同的開采長度的條件下，氣體的壓力都是從鉆孔中心的周圍開始下降。

采礦工程；煤層氣開采；多場耦合；氣體壓力

通過對我國瓦斯抽采防止煤體瓦斯問題發生的分析，在對瓦斯進行治理的過程中，一般都是通過開發利用煤氣層的方式。我國的煤層儲存具有地滲透性特征，所以，在進行煤層瓦斯的抽采中容易陷入不利的問題。

1 試驗方案和步驟

1.1 煤樣采集和試件制作

每次研究分析的是重慶某地區的煤層煤樣，此煤層非常的疏松和破碎，所以在開采的過程中危險性比較大。在對不同的粒徑條件下的石膏粉的含量進行分析的基礎上，對瓦斯煤的力學滲透特性進行分析，選擇優質的煤層開采技術。在應變條件不變的前提下，對原煤和對比型煤的滲透率進行分析，在相同的應變條件下，煤型的主應力差比原煤要小。

1.2 試驗裝置和傳感器的布置

在進行物理試驗的過程中，試驗裝置是自主研發的，采用多場耦合煤層氣開采的方式，該系統主要是采用鋼板構成，實現了完善的充氣模式，從而可以對瓦斯的來源進行模擬。試驗裝置中有伺服加載系統，這項系統實現了垂直化的分布，并且在箱體的上方形成了壓板的中心，從而確保煤樣在排列的過程中箱體可以均勻的受力。抽采系統可以分成外管和內管，在使用的過程中，外管起到保護的作用，內管主要是抽采的作用，在本次試驗中，抽采管在透氣的區域，并且形成等間距的透氣孔，在左端的密封凸緣和護壁之間形成了密封圈，通過對管子調節的效果的改變，從而使密封圈的位置得到改進。

1.3 試驗方案

在本次試驗中，抽采的長度對箱體的各個測試點的壓力參數進行調整，對管子長度的改變，從而實現了不同長度的抽采，在不同的區域進行抽采。全區抽采的長度為護壁管的長度，不同的抽采長度也形成了不同的煤樣參數。

2 試驗結果和分析

2.1 抽采過程中煤層瓦斯壓力的時間演化規律

在進行抽采的過程中，應該分別沿著X軸和Y軸的方向進行，并且設計好鉆孔的曲線，鉆孔的曲線設計成Z軸，然后按照氣體壓力傳感器測點的方式，對同一抽采的長度進行分析，在抽采長度相同的條件下，分析不同的位置氣體壓力的規律，對傳感器的測點進行測量，形成壓力和時間的曲線圖。在抽采的初期，各個測點的壓力下降的幅度非常大，隨著氣體壓力和時間的曲線逐漸趨于平緩，箱體斷面的氣體壓力下降會非常快，氣體壓力降低的速度與抽采的左側密封呈現重要的聯系。通過整體開采效果的分析，可以看出與抽采口的距離越近，那么測點的氣體壓力下降的幅度就越大。通過相關數據的分析，在每層內瓦斯的滲流會產生很大的壓力梯度，而且濃度梯度也會產生很大的變化，這是由于煤層中的瓦斯滲流會存在一定的阻力，在阻力的影響下，導致啟動的壓力上升。在抽采的最初階段，箱體內會產生最大的氣體梯度，隨著瓦斯在鉆孔內的流動，氣體的壓力會逐漸的下降。在瓦斯逐步的耗盡后，吸附的瓦斯開始產生壓力差，而且隨著濃度的變化，也會相應的產生濃度差，箱體內產生的壓力梯度就會比較明顯，而且瓦斯的排放速度在逐步的下降。最后瓦斯的壓力會比大氣壓大，并且展現出位置的變化。

在連線的選取的過程中，要對第二斷面的鉆孔中心進行選擇，然后確保連線的方向與三個坐標軸平行，然后將點連接起來，繪制不同壓力狀態下的曲線圖，各個測點下，氣體的壓力都呈現出下降的趨勢，而且下降的速度和鉆孔中心的距離呈現聯系。由于氣體壓力差和氣體壓力流量存在直接的關系，所以，在對抽采效果進行表述的過程中，應該采用氣體壓力差進行。隨著抽采長度的不斷完善，在抽采結束前，氣體壓力會降低，氣體的壓力也會相應的降低，對應氣體的壓力降低的幅度也比較明顯。

2.3 抽采過程中煤層瓦斯壓力的空間演化規律

在同的抽采長度條件下，抽采的過程中中，瓦斯的壓力場發生了很大的變化，而且在不同的位置，氣體的流動速度和流向發生很大的變化，在對氣體的來源進行充分分析的基礎上，通過抽采過程中不同的位置對抽采的效果分析，可以及時的分析煤體流動趨勢的變化，從而為抽采的優化提供數據。

3 結語

在不同的長度下，進行煤層氣的抽采，抽采的方式存在差異，所以，應該對不同長度的煤層氣抽采的壓力進行分析，找出壓力的變化規律，提高抽采的效率。

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