| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第11-31页 |
| 1.1 课题研究的意义 | 第11-12页 |
| 1.2 研究进展 | 第12-28页 |
| 1.2.1 煤储层含气性与煤层气开发 | 第12-18页 |
| 1.2.2 含瓦斯煤渗流物理模拟试验装置 | 第18-20页 |
| 1.2.3 煤储层渗透率模型及含瓦斯煤 THM 耦合模型 | 第20-25页 |
| 1.2.4 煤层气开采的数值模拟分析 | 第25-28页 |
| 1.3 本文的研究内容 | 第28-31页 |
| 1.3.1 研究内容 | 第28-29页 |
| 1.3.2 技术路线 | 第29-31页 |
| 2 多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统的研制 | 第31-54页 |
| 2.1 设计原理 | 第31-35页 |
| 2.1.1 相似原理 | 第31-33页 |
| 2.1.2 模型相似比 | 第33-35页 |
| 2.2 多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统的基本组成 | 第35-50页 |
| 2.2.1 加载系统 | 第35-38页 |
| 2.2.2 试件箱体 | 第38-41页 |
| 2.2.3 开采系统 | 第41-45页 |
| 2.2.4 控制与数据采集系统 | 第45-49页 |
| 2.2.5 煤试件压力成型系统 | 第49页 |
| 2.2.6 供气系统 | 第49-50页 |
| 2.2.7 其他附属设施 | 第50页 |
| 2.3 系统功能及技术参数 | 第50-52页 |
| 2.3.1 系统功能 | 第50-51页 |
| 2.3.2 技术参数 | 第51-52页 |
| 2.4 小结 | 第52-54页 |
| 3 煤层气开采中煤储层参数动态演化的物理模拟试验研究 | 第54-105页 |
| 3.1 试验方法 | 第54-62页 |
| 3.1.1 煤样采集及其基本属性测试 | 第54-58页 |
| 3.1.2 试验方案 | 第58-59页 |
| 3.1.3 传感器布设 | 第59-61页 |
| 3.1.4 试验步骤 | 第61-62页 |
| 3.2 储层压力对煤储层参数演化的影响 | 第62-79页 |
| 3.2.1 储层压力演化特性 | 第62-68页 |
| 3.2.2 煤储层温度演化特性 | 第68-72页 |
| 3.2.3 煤储层变形规律分析 | 第72-76页 |
| 3.2.4 气体流量变化规律与开采效果动态评价 | 第76-79页 |
| 3.3 钻孔位置对煤储层参数演化的影响 | 第79-101页 |
| 3.3.1 储层压力演化特性 | 第79-89页 |
| 3.3.2 煤储层温度演化特性 | 第89-91页 |
| 3.3.3 煤储层变形规律分析 | 第91-93页 |
| 3.3.4 卸压区开采时流场动态演化分析 | 第93-99页 |
| 3.3.5 气体流量变化规律与开采效果动态评价 | 第99-101页 |
| 3.4 小结 | 第101-105页 |
| 4 钻孔喷孔动力现象的物理模拟试验研究 | 第105-129页 |
| 4.1 试验方案与试验步骤 | 第105-107页 |
| 4.1.1 试验方案 | 第105-106页 |
| 4.1.2 试验步骤 | 第106-107页 |
| 4.2 气体压力对钻孔喷孔影响的分析 | 第107-113页 |
| 4.2.1 喷孔强度与粉碎性分析 | 第107-110页 |
| 4.2.2 气体压力和温度演化分析 | 第110-113页 |
| 4.3 钻孔直径对钻孔喷孔影响的分析 | 第113-120页 |
| 4.3.1 喷孔倾向性分析 | 第113页 |
| 4.3.2 喷孔强度与粉碎性分析 | 第113-116页 |
| 4.3.3 气体压力演化分析 | 第116-118页 |
| 4.3.4 温度演化分析 | 第118-120页 |
| 4.4 含水率对钻孔喷孔影响的分析 | 第120-126页 |
| 4.4.1 喷孔强度与粉碎性分析 | 第120-123页 |
| 4.4.2 气体压力和温度演化分析 | 第123-126页 |
| 4.5 小结 | 第126-129页 |
| 5 考虑滑脱效应的 THM 耦合模型的建立 | 第129-155页 |
| 5.1 基本假设和有效应力方程 | 第129-131页 |
| 5.2 孔裂隙率动态变化模型 | 第131-135页 |
| 5.2.1 孔隙率变化模型 | 第131-133页 |
| 5.2.2 裂隙率变化模型 | 第133-135页 |
| 5.3 考虑滑脱效应的渗透率模型 | 第135-139页 |
| 5.3.1 孔隙渗透率模型 | 第135-138页 |
| 5.3.2 裂隙渗透率模型 | 第138-139页 |
| 5.4 THM 耦合模型 | 第139-152页 |
| 5.4.1 含瓦斯煤耦合应力场方程 | 第139-145页 |
| 5.4.2 含瓦斯煤耦合渗流场方程 | 第145-147页 |
| 5.4.3 含瓦斯煤耦合温度场方程 | 第147-150页 |
| 5.4.4 定解条件 | 第150-152页 |
| 5.5 小结 | 第152-155页 |
| 6 煤层气开采中煤储层参数动态演化的数值模拟分析 | 第155-214页 |
| 6.1 煤储层参数动态演化的数值模拟分析方法 | 第155-156页 |
| 6.2 Φ50 mm×100mm 小尺度试件渗流过程分析 | 第156-167页 |
| 6.2.1 计算模型与边界条件 | 第156-159页 |
| 6.2.2 结果对比分析与 THM 耦合模型验证 | 第159-162页 |
| 6.2.3 煤样内参数的时空演化分析 | 第162-167页 |
| 6.3 410mm×410 mm×1050mm 大尺度试件渗流过程分析 | 第167-183页 |
| 6.3.1 计算模型与边界条件 | 第167-172页 |
| 6.3.2 煤储层充气过程中气体压力和温度变化对比 | 第172-173页 |
| 6.3.3 煤层气开采过程中气体压力和温度变化对比 | 第173-178页 |
| 6.3.4 煤层气开采过程中煤储层参数时空演化分析 | 第178-183页 |
| 6.4 石壕煤矿 K_3煤层煤层气开采的数值模拟分析 | 第183-211页 |
| 6.4.1 计算模型与边界条件 | 第183-187页 |
| 6.4.2 煤储层参数时空演化分析 | 第187-193页 |
| 6.4.3 储层压力的 Weibull 分布拟合分析 | 第193-196页 |
| 6.4.4 煤层气开采的影响因素分析 | 第196-211页 |
| 6.5 结论 | 第211-214页 |
| 7 结论与建议 | 第214-222页 |
| 7.1 主要研究成果及结论 | 第214-218页 |
| 7.2 主要创新点 | 第218-219页 |
| 7.3 进一步研究建议 | 第219-222页 |
| 致谢 | 第222-224页 |
| 参考文献 | 第224-240页 |
| 附录 | 第240-243页 |
| A. 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文目录 | 第240-241页 |
| B. 作者在攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第241-242页 |
| C. 作者在攻读博士学位期间申请的专利 | 第242-243页 |
| D. 作者在攻读博士学位期间所获奖励 | 第243页 |
