超临界CO2注入低渗透煤层运移规律及增透机理研究

针对我国高瓦斯煤层普遍渗透性低和目前强化抽放瓦斯产气率低的难题以及随采深增加煤层渗透性愈加降低和深部较高地应力和地温等复杂环境对瓦斯抽放影响日益突出的特点以及防治瓦斯灾害的巨大压力，结合超临界CO2具有强扩散溶解和提高多孔介质渗透能力及对温压变化敏感的特性，在改造低渗透煤层渗透性方面，拟开展以下研究工作：（1）实验揭示热力化学耦合作用下超临界CO2注入低渗透煤层渗流扩散和相变等运移机理和规律；（2）X-CT成像实验宏细观相结合揭示热力化学耦合作用下超临界CO2对煤溶解、致裂机理和规律以及孔隙裂隙衍生规律和合理注入参数；（3）建立裂隙随机分布的双重介质低渗透煤层超临界CO2运移耦合模型；（4）将研究成果集成到前期研究完成的程序中并结合abaqus的二次开发功能，实现对超临界CO2注入低渗透煤层增透效果的定量预测，研究成果对彻底根治煤矿瓦斯灾害及实现瓦斯高效利用具有重要的理论意义和应用价值。

针对我国高瓦斯煤层普遍渗透性低和目前强化抽放瓦斯产气率低的难题以及随采深增加煤层渗透性愈加降低和深部较高地应力和地温等复杂环境对瓦斯抽放影响日益突出的特点以及防治瓦斯灾害的巨大压力难题。 . 本项目采用理论和实验以及数值模拟相结合的方法，在提高低渗透煤层渗透性研究方面，取得的主要成果：（1）提出了利用超临界二氧化碳改造低渗透煤层渗透性的新方法；（2）自主研制了产生不同温压条件的超临界二氧化碳装置，并实现了与渗流场、应力场和温度场三场耦合渗流系统的集成；（3）实验揭示了热力化学耦合作用下超临界二氧化碳注入低渗透煤层渗流、扩散和相变机理和规律；（4）X-CT成像实验宏细观相结合揭示热力化学耦合作用下超临界二氧化碳对煤溶解、致裂机理和规律以及孔隙裂隙衍生规律；（5）通过实验得到了不同温压状态和作用时间条件下的超临界二氧化碳作用后煤体损伤演化规律；（6）通过不同工况条件超临界二氧化碳作用煤体前后的非吸附氦气渗透实验，揭示了超临界二氧化碳改造低渗透煤层渗透性的增透规律和合理的超临界二氧化碳注入煤体参数；（7）建立了裂隙随机分布的双重介质低渗透煤层超临界二氧化碳运移耦合模型；（8）利用abaqus的二次开发功能，开发了反映上述研究成果的热流固耦合弹塑性损伤本构模型，实现了对超临界二氧化碳注入低渗透煤层增透效果的定量预测，研究成果对彻底根治煤矿瓦斯灾害及实现瓦斯高效利用具有重要的理论意义和应用价值。