탄층가스 채취 과정에서 저장층 내 석탄분말이 이동하여 기공과 목도에 막힘을 일으켜 투수율 감소를 초래하고 탄층가스 생산량에 영향을 미칠 수 있다. 석탄분말 이동이 균열 탄 저장층의 기공투과성에 미치는 영향을 연구하기 위해 기공 목도 내 석탄분말의 이동 및 침강 수치 모델을 구축하였고, Python(고급 프로그래밍 언어)을 기반으로 석탄분말 이동 수치 시뮬레이션 프로그램을 작성하여 균열 탄 기질 기공망에서의 석탄분말 이동을 시뮬레이션하였다. 석탄분말 이동 과정에서 균열 탄 저장층의 기공투과성 변화 규칙 및 석탄분말 이동이 기공투과성에 미치는 영향을 탐구하였다. 수치 시뮬레이션 결과 압력차와 석탄분말 입도는 저장층 기공투과성에 영향을 미치는 두 가지 주요 요소임을 보였다. 초기 시뮬레이션 단계에서 석탄분말 이동은 저장층 투수율을 급격히 감소시켰으며, 서로 다른 입도 석탄분말 입자의 이동, 침강 및 배출은 압력차의 영향을 더 받았다. 입도가 클수록 낮은 압력차와 낮은 유속 조건에서는 이동 시작이 어려우나, 압력차가 크고 유속이 높은 경우 이동이 발생하였다. 작은 입도 석탄분말에 비해 큰 입도 석탄분말 입자는 유효 기공을 더 쉽게 막아 투수율을 빠르게 감소시켰다. 압력차가 커지면 석탄분말 침전 위치가 출구 쪽으로 이동하여 침전 범위가 넓어졌다. 석탄분말 입도가 목도 반경보다 작은 조건에서는 치환압력이 임계값을 가지며, 이 임계값보다 작을 때는 치환압력 증가에 따라 투수율 감소 속도가 증가하고, 임계값보다 클 때는 투수율 감소 속도가 감소하였다. 수치 시뮬레이션 실험 데이터와 석탄분말 이동에 관한 물리 모사 실험 결과를 종합하면 모델의 수치 시뮬레이션 결과가 물리 모사 실험에서 석탄분말 이동 과정 중 균열 탄의 투과율 변화 및 석탄분말 산출 침전 현상과 일치하는 것으로 나타났다.

탄층가스; 균열 탄; 석탄분말 이동; 기공투과성; 석탄분말 입도; 수치 시뮬레이션