COMSOL能源開采仿真案例(一)

聲明:以下案例均為本人原創(chuàng)或復(fù)現(xiàn)文獻(xiàn)中的模型,有關(guān)模型問題歡迎交流討論。
一、雙孔孔隙介質(zhì)瓦斯抽采
1.煤層瓦斯流動氣固耦合模型(單相流)
模型介紹:基質(zhì)中瓦斯擴(kuò)散、裂隙中瓦斯?jié)B流,分析不同工況條件下滲透率演化、有效抽采半徑、抽采產(chǎn)量。使用模塊:PDE(基質(zhì)瓦斯擴(kuò)散),達(dá)西定律/PDE(裂隙瓦斯?jié)B流),固體力學(xué)/PDE(煤體變形控制方程)。工況條件:雙重孔隙模型、僅考慮裂隙滲流模型。



2. 不同擴(kuò)散模型下瓦斯擴(kuò)散、滲流特性
模型介紹:采用時變擴(kuò)散模型、雙孔擴(kuò)散模型,分析煤粒瓦斯解吸擴(kuò)散特性。耦合不同擴(kuò)散模型與裂隙中瓦斯?jié)B流,分析瓦斯?jié)B流特性。煤粒中瓦斯解吸擴(kuò)散采用PDE模塊,采用吸附與解吸模型,分析不同擴(kuò)散模型下的吸附平衡時間。

3.瓦斯+空氣/水/CO2/N2混合流動模型
1)鉆孔瓦斯抽采過程中漏風(fēng)影響瓦斯抽采效率
模型介紹:瓦斯抽采過程,巷道工作面中空氣流入煤層中,鉆孔裂隙圈周圍空氣流入鉆孔中,降低瓦斯抽采濃度。物理場方程選用達(dá)西定律與固體力學(xué)方程,瓦斯的壓力梯度影響空氣流動,混合氣體抽采。物理場使用的方程如下:


2)鉆孔瓦斯抽采過程中瓦斯-水兩相流
模型介紹:瓦斯抽采過程中,殘余水的飽和度與壓力的變化,在鉆孔邊界處設(shè)置水的殘余飽和度,水壓及瓦斯抽采壓力,分析不同初始水的飽和度下瓦斯的抽采量。


3)注入CO2/N2驅(qū)替瓦斯增產(chǎn)混合流動模型
模型介紹:注氣井中注入CO2/N2,與甲烷發(fā)生競爭吸附作用,促進(jìn)甲烷解吸,起到增產(chǎn)增流的目的。注入井中,可注入CO2/N2或者同時注入CO2、N2,分析不同注入壓力、注入速率下甲烷的抽采產(chǎn)量、流動速率。



未完待續(xù)。