Estudo de simulação numérica do impacto do movimento do pó de carvão na permeabilidade em carvão fraturado

SHI HUI ,  

XIE TIANCHENG ,  

LIU ZILIANG ,  

JIANG ZHIKUN ,  

WEI YINGCHUN ,  

摘要

Durante o processo de extração de gás de carvão, o pó de carvão no reservatório pode se mover, causando possível obstrução dos poros e gargantas, levando à redução da permeabilidade e afetando a produção de gás de carvão. Para investigar o efeito do movimento do pó de carvão na permeabilidade do reservatório de carvão fraturado, foi estabelecido um modelo numérico de transporte e sedimentação do pó dentro dos canais porosos. Com base na linguagem de programação Python, foi desenvolvido um programa de simulação numérica do transporte do pó de carvão, simulando o movimento do pó na rede de poros da matriz de carvão fraturado. Foram exploradas as regras de variação da permeabilidade nos reservatórios fraturados durante o movimento do pó e o impacto desse movimento na permeabilidade. Os resultados da simulação numérica indicam que a diferença de pressão e o tamanho das partículas do pó são dois fatores-chave que afetam a permeabilidade do reservatório. Na fase inicial da simulação, o movimento do pó causou rápida redução da permeabilidade do reservatório. O transporte, sedimentação e expulsão das partículas de pó de diferentes tamanhos foram adicionalmente influenciados pela diferença de pressão. Quanto maior o tamanho das partículas, mais difícil é iniciar o transporte sob condições de baixa diferença de pressão e baixa velocidade de fluxo, enquanto em condições de maior diferença de pressão e velocidade mais alta, ocorre o transporte. Em comparação com o pó de partículas pequenas, o pó de partículas maiores obstrui mais facilmente os poros efetivos, provocando rápida queda da permeabilidade. O aumento da diferença de pressão desloca a posição de sedimentação do pó para a extremidade da saída, ampliando a área de sedimentação. Quando o tamanho das partículas de pó é menor que o raio da garganta, existe um valor limiar para a pressão de deslocamento; abaixo deste valor, a velocidade de redução da permeabilidade aumenta com a pressão; acima deste limiar, a velocidade de redução diminui com o aumento da pressão. A combinação dos dados de simulação numérica com os resultados de experimentos físicos de movimento do pó indicam que os resultados do modelo numérico são consistentes com as mudanças de permeabilidade do carvão fraturado e a sedimentação do pó observadas nos experimentos físicos.

关键词

gás de carvão; carvão fraturado; movimento do pó de carvão; permeabilidade; tamanho das partículas de pó; simulação numérica

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