[发明专利]一种双重孔隙煤体的煤层气预测方法和系统

说明书

本申请属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，提供一种双重孔隙煤体的煤层气预测方法和系统。该方法包括：沿煤基质的径向和煤体处煤层钻孔的径向，设置钻孔周围瓦斯流场网格节点；基于有限差分方法，根据钻孔周围瓦斯流场网格节点，对预设的煤体双重孔隙瓦斯流动模型进行离散，得到煤体的双重孔隙瓦斯流动差分模型；基于煤体的双重孔隙瓦斯流动差分模型，得到煤层钻孔周围瓦斯流场网格节点中每个裂隙流场网格节点的裂隙内瓦斯压力；根据裂隙流场网格节点的裂隙内瓦斯压力，基于达西定律，计算钻孔的瓦斯流量和/或瓦斯抽采量。籍此，实现较长时间周期煤层气抽采量的动态变化以及煤层气的生产量的准确预测。

技术领域

本申请属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，涉及一种双重孔隙煤体的煤层气预测方法和系统。

背景技术

煤层气（俗称“瓦斯”）作为煤矿的主要伴生气体，其主要成分是甲烷，它是造成煤矿井下事故的主要原因之一。目前应对瓦斯灾害的根本性治理措施为井下钻孔抽采瓦斯。将瓦斯从开采煤层中抽取出来，既可以降低煤矿瓦斯事故，也能讲煤层中的煤层气作为一种天然气资源加以清洁利用，可谓一举两得。煤层气作为一种世界战略性资源，如何合理预测煤层气的动态生产行为以及评价煤层气产量，始终是科学研究的热点。一般来说，煤层气开采生产过程可分为三个步骤：瓦斯气体从煤基质表面解吸到孔隙中；解吸的瓦斯气体在煤基质孔隙中扩散到裂隙中；裂隙中的瓦斯渗流到钻孔和煤层气生产井之中。裂隙中可在一定程度认为只存在游离态瓦斯，瓦斯流动符合达西流，但是煤基质孔隙中的瓦斯流动理论是存在争议的，浓度梯度驱动的菲克流不能很好的描述这个过程。煤基质中瓦斯包含吸附态和游离态，其中，吸附态瓦斯主要是通过解吸成游离瓦斯来扩散到裂隙之中，因此可从传质角度出发，认为煤基质的瓦斯流动过程是由游离瓦斯密度梯度驱动的。

另外，由于现场的一些条件的限制，比如时间、经济成本等，只能预测短时期的瓦斯抽采量，无法直接准确的预测几年甚至是几十年之后的煤层气后期产量。此外，在井下钻孔瓦斯抽采设计工作中通常包含许多的关键参数（抽采负压、抽采时间、钻孔直径、钻孔长度、钻孔间距等），若通过井下现场不同参数情况下的瓦斯抽采浓度或者抽采量的对比来优选出最佳的抽采参数，则会耗费大量的人力、时间和经济成本。这种情况下，如何创造出一种合理准确的煤层气抽采量盒生产量的预测方法，来正确评估煤层气产量、优化抽采参数以及指导抽采设计工作至关重要。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种双重孔隙煤体的煤层气预测方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种双重孔隙煤体的煤层气预测方法，所述煤体为煤基质和裂隙组成的双重孔隙介质，包括：步骤S101、沿所述煤基质的径向和所述煤体处煤层钻孔的径向，设置所述钻孔周围瓦斯流场网格节点；步骤S102、基于有限差分方法，根据所述钻孔周围瓦斯流场网格节点，对预设的煤体双重孔隙瓦斯流动模型进行离散，得到所述煤体的双重孔隙瓦斯流动差分模型；其中，所述煤体双重孔隙瓦斯流动模型为：

所述煤体双重孔隙瓦斯流动模型的初始条件为：

所述煤体双重孔隙瓦斯流动模型的边界条件为：