Cleat-scale modelling of the coal permeability evolution due to sorption-induced strain

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中文题名吸附应变下煤的渗透率演化裂隙尺度模拟
作者FrançoisBertrand
作者单位University of Liège, Urban and Environmental Engineering, Geomechanics, Liège, Belgium;
刊名International Journal of Coal Geology
2020
216
摘要
煤的渗透性受吸附应变的影响,事实上,煤岩因气体吸附或解吸而膨胀或收缩,改变割理宽度,进而改变渗透率。煤的渗透性演化规律对煤层气的开发和二氧化碳捕获与封存都具有重要意义。在裂缝尺度上建立了考虑实验观测的流体力学耦合模型,在有限元代码Lagamine中实现。该数值模型是在裂缝和基质块的尺度上建立的。基于Langmuir等温线,采用界面元素对裂缝进行建模,这些界面元素特别适合于控制吸附/解吸作用。在基体块中,假定吸附应变与吸附气体含量成正比。根据边界条件,吸附应变影响应力状态,进而影响裂隙尺寸。与宏观模型相反,由于几何形态可以明确地呈现,该模型不需要使用形状因子。通过与简单几何上解析解的比较,验证了该模型的可实现性。该模型最终应用于模拟由几个基质块构成的表征单元体(REV)的气体注入情况。与基于孔隙度的模型相比,该模型突出了研究渗透率演化数值方法的优点。

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