微觀等效毛管束下液體初始滲流特性的可視化研究

王 剛，李艷青，劉世民，李懷興，商犖真，陳 建

（1.山東科技大學礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590；2.山東科技大學安全與環境工程學院，山東青島 266590；3.賓夕法尼亞州立大學地球與礦物科學學院，賓夕 法尼亞州斯泰特科利奇 16802）

0 引 言

煤層注水是煤礦降塵防突的重要技術措施之一［1-3］。 煤作為一種孔裂隙發達的多孔介質，宏觀尺度下液體在煤中的運移過程和規律已被廣泛研究。 但低滲透儲層中存在著大量的微納米孔隙和孔喉，基于宏觀尺度的Darcy 滲流定律已不能完全適用［4］。 因此，研究微觀尺度下煤體孔隙特征，確定微觀孔隙液體滲流機理，具有十分重要的科研價值和現實意義。

微尺度是一個相對的概念，在不同的場合和領域有著不同的定義。 一般認為特征尺度為0.1 ～10 μm 時可以稱為微尺度［5-7］。 目前，微尺度下的孔裂隙中液體滲流研究仍停留在模擬層面。 綜合國內外研究學者對煤體孔隙模型重構及模擬滲流過程，大致可以分為2 類，一類是基于CT 掃描后所獲得圖像進行處理并建模。 孟祥曦［8］對煤塊進行CT 掃描后，構建了煤體骨架模型，利用COMSOL 模擬軟件探究了滲流水的運動規律。 筆者團隊［4，9-10］運用CT掃描和三維重建技術建立了含有孔裂隙的三維煤體骨架結構模型，進行了煤層內水和氣的滲流模擬研究。 KARIMPOULI［11］將微型CT 掃描所建模型和考慮裂隙非均質性的離散裂隙網絡模型進行對比，研究了不同模型下的滲透率。 一類是基于建模后的煤孔裂隙結構進行數值模擬研究。……