扩散理论整理

煤层气扩散理论2008年6月，闫宝珍、王延斌、倪小明通过计算研究表明，储层条件下，煤纳米级孔隙中甲烷存在3种扩散模式，且3种模式的扩散系数差别不大，比地表条件下扩散系数低1〜2个数量级。2008年8月，易俊、姜永东、鲜学福、张渝提出了利用温度梯度扩散模型建立超声热效应促进煤层瓦斯解吸一扩散的热平衡方程和物质平衡方程，应用Matlab工具实现了声场促进煤层瓦斯解吸扩散的数值模拟。为超声波促进煤层瓦斯解吸一扩散，提高煤层瓦斯抽采率提供了分析的理论基础。年3月，张时音、桑树勋应用扩散理论模型模拟吸附扩散过程，研究吸附扩散的规律。研究表明：煤的孔隙结构是影响煤吸附扩散过程的主要因素。液态水对煤的润湿性随煤级增高而降低，对吸附扩散过程的影响逐渐减小，大孔和中孔发育的煤扩散速率较快，扩散系数高，过渡孔和微孔发育的煤相对扩散速率较慢，扩散系数低。2009年3月，易俊、姜永东、鲜学福在分析煤层微观孔隙结构，以及煤层气以游离气形式存在煤的大孔隙和吸附状态分布在微孔隙中的基础上，提出了反映煤层气在煤层微孔中吸附-扩散的简化双孔隙扩散数学模型；给出了煤层气吸附-扩散过程的视扩散系数概念，以及数值模拟方法。年1月，陈富勇、琚宜文等指出构造煤的变形和结构变化以及吸附势场的转换才是构造煤吸附与解吸的内在因素，是导致解吸过程不可逆性的根本原因。构造煤气体扩散机理主要是由孔隙形状、大小、连通性和多元气体性质和状态所决定的。年6月，石丽娜、杜庆军、同登科建立了双重介质煤层气藏拟稳态渗流数学模型。采用该模型研究了窜流和扩散机理对开发效果的影响。年7月，李建楼、严家平等通过模拟试验结果表明：对于刚性围岩中的煤体，当煤体瓦斯从游离态向吸附态转化过程中，煤体总应力略微降低，孔隙压力和有效应力随时间分别按照对数规律减小和增大；煤体瓦斯向煤体外放散阶段，瓦斯压力和煤体总应力随时间按照负指数规律降低，有效应力随时间略有降低，瓦斯放散速度随时间按照对数规律降低。2011年10月，张登峰、崔永君等通过实验研究表明：Fick第二定律能够很好地描述ch4及C02在不同煤阶煤内部的扩散行为；ch4和co2有效扩散系数随着吸4242附温度的升高而增大，同时有效扩散系数和煤阶之间呈现U形关系；相同条件下,同种煤样的CO2有效扩散系数高于ch4；CH4和CO2在不同煤阶煤内部的扩散主2442要受微孔内部的表面扩散控制。年1月，马胜、虞青松通过数学软件Matlab中的偏微分方程求解器PDETOOLGUI(pedtool),可以形象直观的模拟煤层中的煤层气在储层中扩散与分布。年4月，李志强、段振伟、景国勋经过试验研究得到：同温同压初始条件下的等效扩散系数随温度升高呈指数关系增大。同压不同温初始条件下的恒温综合扩散系数随温度升高呈先增大后降低的变化趋势。温度升高时，温度与初始吸附量对综合扩散系数具有相反的影响作用趋势。不同温度下，相同时间内的扩散量取决于二者的配比关系。建立温度影响下的理论扩散方程，数值模拟不同温度下的全过程扩散特征。计算结果表明:随着时间延长，各温度下的恒温扩散曲线呈多点交叉状态，符合试验关系。2012年10月，朱艺文、王宏图等概括了煤层气在煤中的扩散模式，分析了煤中煤层气各种扩散模式的适用条件。年11月，胡素明、胥珍珍、任维娜等对煤储层基质解吸气扩散理论进一步探讨，研究表明，无论基孔中的水能否被驱动，解吸气都不能通过气相扩散的方式运移。年4月，石军太、李相方、徐兵祥等对煤储层基质孔隙分类、煤储层中气水变化特征、基质孔隙中甲烷的动力学行为、煤层气解吸模型、扩散模型、渗流模型和产气模型进行了综述和评论。为煤层气开发提供理论依据，为煤层气数值模拟提供理论基础。年5月，郭爱华、汪永才对煤层气解吸、扩散、运移理论等进行了分析，探讨了影响煤层气解吸扩散运移的地质因素。2013年6月，郑远攀、钱慎一、苏晓珂采用扩散数据分析理论与计算流体力学技术相结合的方法，研究了甲烷和二氧化碳混合气体的瞬时扩散特性的三维流场，并从云团分叉，逆风扩散和下风向扩散的非对称性方面论证了数据的可靠性。通过对流场数据的处理，得到了甲烷和二氧化碳混合气体的云团移动速度，浓度标准偏差和扩散系数等扩散特性分布率。2013年10月，伊向艺、吴红军、卢渊等通过实验，探讨了不同矿化度水对煤层甲烷解吸——扩散过程的影响情况。2013年10月，朱维耀、岳明等考虑煤层气的解吸扩散过程，基于质量和动量守恒方程，建立了二区耦合的稳态流动数学模型，推导出压裂直井开发煤层气的解析解和产能方程。根据此模型可以模拟计算压裂井的产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响。2013年11月，聂百胜、杨涛、李祥春等进行了不同粒径煤样!不同温度和不同吸附平衡压力条件下的等温吸附——解吸实验。