微观等效毛管束下液体初始渗流特性的可视化研究

TD713; 低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一.为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响.研究结果表明:① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多.渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比;② 初始流量一定时,不同孔径内渗流压力和时间关系相同,即渗流压力随时间增...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 50; no. 2; pp. 147 - 153
Main Authors 王刚, 李艳青, 刘世民, 李怀兴, 商荦真, 陈建
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 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,山东 青岛 266590 17.03.2022
山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590%山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590%宾夕法尼亚州立大学 地球与矿物科学学院,宾夕法尼亚州 斯泰特科利奇 16802
Subjects
煤层注水;微观孔隙;等效毛管束;渗流特性;可视化研究
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ISSN0253-2336
DOI10.13199/j.cnki.cst.2021-0980

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Abstract TD713; 低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一.为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响.研究结果表明:① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多.渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比;② 初始流量一定时,不同孔径内渗流压力和时间关系相同,即渗流压力随时间增加增大.初始渗流流量越大,体系渗流压力也越大;毛管束内渗流呈现较明显的非线性渗流特征;③ 不同的模型孔径尺度下,渗流流量与渗流压力关系十分接近;3种孔径尺度的毛管束模型中去离子水的流量和压力都呈现出不同程度的非线性特征,且孔径尺度越小,非线性程度越强;④ 在流体润湿性的影响上,不同模型孔径的试验结果都表明,润湿性好的流体在毛细孔隙模型中渗流压力更小.相较于孔径尺度,渗流初始流量对流体渗流压力的影响更大.
AbstractList TD713; 低渗煤体微观渗流特性研究对煤层注水增注、防治瓦斯灾害具有重要价值,物理模型仿真试验是开展此研究的重要途径之一.为研究煤体孔隙微观尺度下液体的初始渗流特性,以微流控技术为基础,制作替代煤体孔隙的等效毛管束模型,构建了微观渗流可视化试验平台,开展了不同孔隙尺寸、不同流体的渗流模型试验,分析了渗流流量、渗流压力、孔径尺度、润湿性等多个参量对渗流特性的影响.研究结果表明:① 渗流过程不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大,模型中间位置渗流更活跃;渗流初始流量越大,参与渗流通道数目越多.渗流初始流量与毛细管内流体体积成正比;② 初始流量一定时,不同孔径内渗流压力和时间关系相同,即渗流压力随时间增加增大.初始渗流流量越大,体系渗流压力也越大;毛管束内渗流呈现较明显的非线性渗流特征;③ 不同的模型孔径尺度下,渗流流量与渗流压力关系十分接近;3种孔径尺度的毛管束模型中去离子水的流量和压力都呈现出不同程度的非线性特征,且孔径尺度越小,非线性程度越强;④ 在流体润湿性的影响上,不同模型孔径的试验结果都表明,润湿性好的流体在毛细孔隙模型中渗流压力更小.相较于孔径尺度,渗流初始流量对流体渗流压力的影响更大.
Author 陈建
王刚
李艳青
刘世民
李怀兴
商荦真
AuthorAffiliation 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,山东 青岛 266590;山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590%山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590%宾夕法尼亚州立大学 地球与矿物科学学院,宾夕法尼亚州 斯泰特科利奇 16802
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Keywords 煤层注水;微观孔隙;等效毛管束;渗流特性;可视化研究
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PublicationTitle 煤炭科学技术
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Publisher 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,山东 青岛 266590
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