基于CT三维重建的煤层气非达西渗流数值模拟

王刚^1,2，杨鑫祥²，张孝强²，武猛猛²，李文鑫²

1. 山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地2. 山东科技大学矿业与安全工程学院

摘 要：为了探究煤层气非达西渗流中各参数对渗流的影响,通过CT三维重建技术,建立了从现场采集到的6种煤样的真实模型。基于建立的真实模型,进行了在30种不同压力梯度下的煤层气渗流数值模拟试验。模拟试验结果表明:（1）在微观尺度下（<100μm）,模拟得到的渗流速度与压力梯度符合Forchheimer高速非线性渗流规律;（2）渗透率随有效孔隙率的增长并不是绝对的,在有效孔隙率较大时会出现局部波折的情况,在相同压力梯度下,渗流速度总的趋势随有效孔隙率、渗透率、非达西系数的增大而增大;（3）非达西系数随着有效孔隙率和渗透率的增大而减小。幂函数拟合和多元回归分析结果表明有效孔隙率对非达西系数的影响最为显著,仅考虑有效孔隙率的经验公式可更加精确的估算非达西系数。由数值模拟结果得到的非达西经验常数为0.003 171,有效孔隙率幂次为-5.387 45。

关键词：CT;三维重建;煤层气;非达西;Forchheimer;