钻孔注水-注液氮冷裂增透煤的数学模型研究

张春会¹，徐刚²，于永江³，李和万³，王锡朝¹，王来贵³

1. 河北科技大学建筑工程学院2. 天地科技股份有限公司开采设计事业部3. 辽宁工程技术大学力学与工程学院

摘 要：为确定贫水煤层钻孔注水-注液氮增透煤层技术方法的设计技术参数,建立了钻孔注水润湿数学模型,提出了注水时间和润湿半径的计算公式;基于热力学理论,建立了钻孔煤注液氮冷裂增透模型,给出了注液氮冷冻煤层的温度场演化解析解,给出了煤层注液氮冷裂增透半径计算公式。利用建立的模型分析了影响煤层工作面钻孔注水-注液氮技术方法效果的因素和规律,结果表明:注水压力8 MPa、储层压力1.1 MPa下,注水8.7 h,注水润湿半径可达1.2 m;液氮冷冻时间增加,冷裂增透半径增大,但增长速率减小;液氮冷冻240 h后,再增加冷冻时间,冷裂增透半径基本不变;液氮冷裂增透180 h,冷裂增透半径为1.2 m,研究为贫水煤层注液氮冷裂增透工程设计提供了指导。

关键词：注水;液氮冷裂;临界饱水度;增透;温度场演化;