抽采长度对煤层气开采效果的影响探究

张帅(中石油煤层气有限责任公司韩城分公司， 陕西 韩城 715400)

抽采长度对煤层气开采效果的影响探究

张帅(中石油煤层气有限责任公司韩城分公司， 陕西 韩城 715400)

本次研究运用多场耦合煤气开采物理模拟实验系统，建立三维动态的物理模拟实验，可以看出在不同的开采长度的条件下，气体的压力都是从钻孔中心的周围开始下降。

采矿工程；煤层气开采；多场耦合；气体压力

通过对我国瓦斯抽采防止煤体瓦斯问题发生的分析，在对瓦斯进行治理的过程中，一般都是通过开发利用煤气层的方式。我国的煤层储存具有地渗透性特征，所以，在进行煤层瓦斯的抽采中容易陷入不利的问题。

1 试验方案和步骤

1.1 煤样采集和试件制作

每次研究分析的是重庆某地区的煤层煤样，此煤层非常的疏松和破碎，所以在开采的过程中危险性比较大。在对不同的粒径条件下的石膏粉的含量进行分析的基础上，对瓦斯煤的力学渗透特性进行分析，选择优质的煤层开采技术。在应变条件不变的前提下，对原煤和对比型煤的渗透率进行分析，在相同的应变条件下，煤型的主应力差比原煤要小。

1.2 试验装置和传感器的布置

在进行物理试验的过程中，试验装置是自主研发的，采用多场耦合煤层气开采的方式，该系统主要是采用钢板构成，实现了完善的充气模式，从而可以对瓦斯的来源进行模拟。试验装置中有伺服加载系统，这项系统实现了垂直化的分布，并且在箱体的上方形成了压板的中心，从而确保煤样在排列的过程中箱体可以均匀的受力。抽采系统可以分成外管和内管，在使用的过程中，外管起到保护的作用，内管主要是抽采的作用，在本次试验中，抽采管在透气的区域，并且形成等间距的透气孔，在左端的密封凸缘和护壁之间形成了密封圈，通过对管子调节的效果的改变，从而使密封圈的位置得到改进。

1.3 试验方案

在本次试验中，抽采的长度对箱体的各个测试点的压力参数进行调整，对管子长度的改变，从而实现了不同长度的抽采，在不同的区域进行抽采。全区抽采的长度为护壁管的长度，不同的抽采长度也形成了不同的煤样参数。

2 试验结果和分析

2.1 抽采过程中煤层瓦斯压力的时间演化规律

在进行抽采的过程中，应该分别沿着X轴和Y轴的方向进行，并且设计好钻孔的曲线，钻孔的曲线设计成Z轴，然后按照气体压力传感器测点的方式，对同一抽采的长度进行分析，在抽采长度相同的条件下，分析不同的位置气体压力的规律，对传感器的测点进行测量，形成压力和时间的曲线图。在抽采的初期，各个测点的压力下降的幅度非常大，随着气体压力和时间的曲线逐渐趋于平缓，箱体断面的气体压力下降会非常快，气体压力降低的速度与抽采的左侧密封呈现重要的联系。通过整体开采效果的分析，可以看出与抽采口的距离越近，那么测点的气体压力下降的幅度就越大。通过相关数据的分析，在每层内瓦斯的渗流会产生很大的压力梯度，而且浓度梯度也会产生很大的变化，这是由于煤层中的瓦斯渗流会存在一定的阻力，在阻力的影响下，导致启动的压力上升。在抽采的最初阶段，箱体内会产生最大的气体梯度，随着瓦斯在钻孔内的流动，气体的压力会逐渐的下降。在瓦斯逐步的耗尽后，吸附的瓦斯开始产生压力差，而且随着浓度的变化，也会相应的产生浓度差，箱体内产生的压力梯度就会比较明显，而且瓦斯的排放速度在逐步的下降。最后瓦斯的压力会比大气压大，并且展现出位置的变化。

在连线的选取的过程中，要对第二断面的钻孔中心进行选择，然后确保连线的方向与三个坐标轴平行，然后将点连接起来，绘制不同压力状态下的曲线图，各个测点下，气体的压力都呈现出下降的趋势，而且下降的速度和钻孔中心的距离呈现联系。由于气体压力差和气体压力流量存在直接的关系，所以，在对抽采效果进行表述的过程中，应该采用气体压力差进行。随着抽采长度的不断完善，在抽采结束前，气体压力会降低，气体的压力也会相应的降低，对应气体的压力降低的幅度也比较明显。

2.3 抽采过程中煤层瓦斯压力的空间演化规律

在同的抽采长度条件下，抽采的过程中中，瓦斯的压力场发生了很大的变化，而且在不同的位置，气体的流动速度和流向发生很大的变化，在对气体的来源进行充分分析的基础上，通过抽采过程中不同的位置对抽采的效果分析，可以及时的分析煤体流动趋势的变化，从而为抽采的优化提供数据。

3 结语

在不同的长度下，进行煤层气的抽采，抽采的方式存在差异，所以，应该对不同长度的煤层气抽采的压力进行分析，找出压力的变化规律，提高抽采的效率。

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