Закономерности фильтрации газа через образец горной породы

Рассмотрены результаты фильтрационных экспериментов на образцах различных горных пород (уголь, песчаник, доломит) с использованием метана, азота и гелия. Давление газа подавалось на входной торец образца, а другой торец был перекрыт для прохода газа. С течением времени образец заполнялся газом, фильтрация прекращалась, и в нем устанавливалось равновесное состояние. Газы подавались при различных входных давлениях в образец и в нестационарном режиме фиксировались временные зависимости давления на входе и выходе из образца. Как правило, в конечном равновесном состоянии давление на входе и выходе из образца, да и по всей его протяженности, становилось постоянным. Однако в ряде случаев при варьировании давления на входе, давления на торцах после установления равновесия различались в разы. Выявленные особенности фильтрационного массопереноса, возможно, связанны с сорбцией газа в образце. Проведенные эксперименты могут послужить основой принципиально нового подхода к определению проницаемости пористых материалов с использованием закономерностей нестационарной фильтрации. В полной мере это справедливо, если для фильтрации через образец используется несорбирующийся газ.

Ключевые слова: фильтрация, горная порода, проницаемость, сорбция, десорбция, давление газа, стационарный и нестационарный режим фильтрации.
Как процитировать:

Аверин А. П., Белоусов Ф. С., Пашичев Б. Н., Трофимов В. А. Закономерности фильтрации газа через образец горной породы // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 10. – С. 100–111. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2021_10_0_100.

Благодарности:

Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Соглашение №075-15-2021-943 и European Commission Research Fund for Coal and Steel (RFCS) funded project "Advanced methane drainage strategy employing underground directional drilling technology for major risk prevention and greenhouse gases emission mitigation" GA: 847338 — DD-MET — RFCS-2018/RFCS-2018

Номер: 10
Год: 2021
Номера страниц: 100-111
ISBN: 0236-1493
UDK: 532.685
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_10_0_100
Дата поступления: 24.06.2021
Дата получения рецензии: 12.07.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.09.2021
Информация об авторах:

Аверин Андрей Петрович1 — канд. техн. наук, старший научный сотрудник,
Белоусов Федор Сергеевич1 — научный сотрудник,
Пашичев Борис Николаевич1 — научный сотрудник,
Трофимов Виталий Александрович1 — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: asas_2001@mail.ru,
1 Институт проблем комплексного освоения недр РАН.

 

Контактное лицо:

Трофимов В.А., e-mail: asas_2001@mail.ru.

Список литературы:

1. Bo Lia, Yunpei Lianga, Lei Zhangb, Quanle Zoua Experimental investigation on compaction characteristics and permeability evolution of broken coal // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019, vol. 118, pp. 63–76.

2. Yubing Liua, Guangzhi Yina, Dongming Zhanga, Minghui Lia, Bozhi Denga, Chao Liua, Honggang Zhaoa, Siyu Yina Directional permeability evolution in intact and fractured coal subjected to true-triaxial stresses under dry and water-saturated conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019, vol. 119, pp. 22–34.

3. Zou Q. L. Lin B. Q. Fluid-solid coupling characteristics of gas-bearing coal subject to hydraulic slotting: an experimental investigation // Energy Fuels. 2018, vol. 32, pp. 1047–1060.

4. Li B., Zou Q., Liang Y. Experimental research into the evolution of permeability in a broken coal mass under cyclic loading and unloading conditions // Applied Sciences. 2019, vol. 9, pp. 762.

5. Chu T., Yu M., Jiang D. Experimental Investigation on the permeability evolution of compacted broken coal // Transport Porous Media. 2016, vol. 116, pp. 1–22.

6. Макеева Т. Г., Трофимов В. А. Определение газопроницаемости горных пород в условиях нестационарной фильтрации // Естественные и технические науки. — 2021. — № 1. — С. 90—98.

7. Трофимов В. А. Определение проницаемости слабопроницаемых геоматериалов / Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения земных недр. — М.: ИПКОН РАН, 2018. — С. 86—89.

8. Кузнецов С. В.,Трофимов В. А. Об одном методе определения проницаемости углей // ФТПРПИ. — 2007. — № 6. — С. 3—9.

9. Кузнецов С. В. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. — М.: Наука, 1978. — 122 с.

10. Fan J. J., Feng R. M., Wang J., Wang Y. P. Laboratory investigation of coal deformation behavior and its influence on permeability evolution during methane displacement by CO2 // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017, vol. 50, pp. 1725–1737.

11. Захаров В. Н., Малинникова О. Н., Филиппов Ю. А., Трофимов В. А. Зависимость проницаемости угля от газосодержания и действующих напряжений // ФТПРПИ. — 2016. — № 2. — С. 16—25.

12. Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. — М.: Недра, 1984. — 211 с.

13. Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. — М.: Мир, 1972. — 420 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.