Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

математическое моделирование

В последнее время особенно обострилась проблема безопасного и эффективного ведения горных работ в связи с углублением шахт и интенсификацией производственных процессов. При создании безопасных технологий и технических средств извлечения метана для промышленного использования необходимы современные средства анализа газодинамических процессов, протекающих в углепородном массиве угольных месторождений.

В условиях повышения производительности очистных забоев угольных шахт, а также развития технологий извлечения метана из угольных пластов важное значения приобретает развитие модельных представлений о фильтрации газа и флюидов в угольном пласте и вмещающих породах для выбора параметров скважин и совершенствования методов стимулирования газоотдачи горных пород. Одним из показателей, характеризующих фильтрационные свойства угольного пласта, является скорость фильтрации газа или жидкости через его систему пор и трещин.

Существующие на сегодняшний день модельные представления в данной области не достаточно развиты, что вызывает необходимость усовершенствования существующих моделей с учётом современных средств вычисления. Вычислительная мощность доступных современных средств вычисления дала возможность разработать компьютерную модель фильтрации метана в угольном пласте, позволяющая исследовать влияние фильтрационных свойств угольного пласта на его газоотдачу. При построении модели использованы следующие предположения:

1. Температура пористой среды постоянна, и газ находиться в тепловом балансе с пористой средой.
2. Рассматривается только активная пористость, т.е. только те поры, которые участвуют в фильтрации.
3. Фильтрация рассматривается только в зоне изменения (нарушения) напряженно-деформированного состояния (НДС), так как за этой зоной массив находиться в ненарушенном равновесном состоянии, и предполагается, что фильтрации там нет.

При компьютерном моделировании рассматривалась прискважинная зона, ограниченная окружностью с радиусом, который определялся по результатам геофизических опробований скважин. На границе прискважинной и ненарушенной зон массива задавалась нулевая проницаемость.

На основе разработанной компьютерной модели получены зависимости скоростей фильтрации метана в угольном пласте от расстояния до скважины при различных коэффициентах проницаемости угольного пласта. Средством реализации компьютерной модели является современная система физического моделирования Femlab, базирующаяся на математическом языке программирования Matlab. В модели реализована возможность рассчитывать скорость фильтрации метана при различных способах стимулирования угольного пласта, а также в случаях загрязнения прискважинной зоны.

Расчёты показали, что скорость фильтрации метана в угольном пласте начинает интенсивно увеличиваться при приближении к скважине. А при изменении коэффициентов проницаемости скорость фильтрации изменяется прямо пропорционально им.

Разработанная модель позволяет исследовать влияние изменения фильтрационных свойств угольного пласта на его газоотдачу. При известных зависимостях коэффициента проницаемости от расстояния до скважины, которые могут быть получены из теории напряжённо-деформированного состояния массива горных пород. Это даст возможность расчёта скорости фильтрации газа при изменившемся напряжённо-деформированном состоянии массива горных пород. Что является одним из основных факторов при дегазации угольных месторождений и добыче метана.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2005, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2005, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск