一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法
专利汇可以提供一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，通过选取SF6气体示踪法进行现场测试，测试不同孔距情况下，抽采检测孔检测到SF6气体所需时间；根据测试地点 煤 层赋存情况，以达西定律为 基础 建立模型，模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的流动情况；通过计算机模拟计算求得SF6气体运移至抽采检测孔所需时间Ti’，计算抽采有效系数a；根据SF6气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF6气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压 力 降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯有效抽采影响半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径。本发明采用直接法与间接法相结合解决了直接法测定钻孔抽采半径存在许多 缺陷 及抽采有效性界定指标难于确定的弊端。，下面是一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法专利的具体信息内容。
1.一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，该钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法包括：
选取SF6气体示踪法进行现场测试，测试不同孔距情况下，抽采检测孔检测到SF6气体所需时间Ti；
根据测试地点煤层赋存情况，以达西定律为基础建立模型，模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的流动情况；
结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a；
根据SF6气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF6气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压力降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯抽采半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径。
2.如权利要求1所述的钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，根据测试地点煤层赋存情况，以达西定律为基础建立模型，模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的流动情况，该步骤采取以下方法：
(1)煤层顶底板渗透率比煤层小的多，视顶底板为不透气岩层，仅考虑瓦斯在煤层内的流动，而且煤层视为各向同性；
(2)气体视为理想气体，气体流动过程按照等温过程处理；
(3)吸附瓦斯遵从朗格缪尔方程，瓦斯的解吸过程瞬间完成；
(4)因注入SF6气体量小，不考虑SF6气体对煤体变形的影响；
(5)SF6气体在流动过程中不被煤体吸附；
(6)瓦斯在煤层中的流动符合达西定律。
3.如权利要求1所述的钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a进一步包括以下步骤：
通过计算机模拟计算求得SF6气体运移至抽采检测孔所需时间Ti’，i＝1，2，3......，并计算求得注气孔相应位置瓦斯压力降至有效值所需时间ti’，i＝1，2，3......。
4.如权利要求1所述的钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a进一步包括以下步骤：
将实测结果Ti与模拟结果Ti’进行对比分析，验证所建模型的正确性；根据相似正定律可知，相似模型之间的各对应物理量之比应当是常数，由此可知，两模型对应时间之比为一常数：
令 则：
ti＝a·Ti (3)
式中：Ti-抽采检测孔检测到SF6气体的实测时间，d；
Ti’-抽采检测孔检测到SF6气体的模拟时间，d；
ti’-模拟抽采有效时间，d；
ti-实际抽采有效时间，d；
a-抽采有效系数。
5.如权利要求1所述的钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，根据SF6气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF6气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压力降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯抽采半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径的方法进一步包括：
选取SF6气体示踪法进行现场测试，测试不同孔距情况下，抽采检测孔检测到SF6气体所需时间Ti，i＝1，2，3......；
根据测试地点煤层赋存情况，以达西定律为基础建立模型，模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的流动情况；
通过计算机模拟计算求得SF6气体运移至抽采检测孔所需时间Ti’，i＝1，2，3......，并计算求得注气孔相应位置瓦斯压力降至有效值所需时间ti’，i＝1，2，3......，然后计算抽采有效系数a；
根据SF6气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF6气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压力降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯抽采半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径。
6.如权利要求5所述的钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，其特征在于，模型的建立：
1)煤层瓦斯运移控制方程
根据质量守恒定律，煤层瓦斯流动方程可表示为：
式中：ρ-瓦斯密度，kg/m3；
ν-瓦斯渗流速度，m/s；
Q-单位体积煤岩所含瓦斯量，kg/m3
单位体积煤中瓦斯含量Q包含游离瓦斯和吸附瓦斯两部分，因此式(4)中 可表示为：
式中：Qg-单位体积煤岩中游离瓦斯量，kg/m3；
Qa-单位体积煤岩中吸附瓦斯量，kg/m3；
游离瓦斯含量可以表示为：
式中：-煤岩孔隙率；
根据假设条件，视煤层内流动气体为理想气体，气体密度和压力满足：
ρ＝βP (7)
式中：P-瓦斯压力，Pa；
β-瓦斯压缩系数，kg/(m3·Pa)；
由式(6)、(7)得：
由于含瓦斯煤岩体的孔隙率是动态变化的，结合煤层内瓦斯压力变化及煤体变形对孔隙率的影响，则孔隙率随时间的变化表示为：
式中：α-等效孔隙压力系数；
εv-煤体体积应变；
ks-煤体体积模量，MPa；
由式(8)、(9)得
根据上文的基本假设，吸附瓦斯满足朗格缪尔等温吸附方程，并考虑水分及灰分对吸附量的影响，单位体积煤中吸附瓦斯含量为：
式中：a-单位质量的煤的最大吸附瓦斯量，m3/t；
b-煤的吸附常数，MPa-1；
3
c-煤的校正参数，kg/m；
ρn-标准大气压下的瓦斯密度，kg/m3；
其中煤的校正参数数学表达式为：
式中：ρs-煤的密度，kg/m3；
A-煤的灰分，％；
M-煤的水分，％；
由于标准状态下的瓦斯密度与瓦斯压力满足关系：
ρn＝βPn (13)
式中：ρn-标准大气压下的瓦斯密度，kg/m3；
Pn-标准大气压，Pa；
假设煤层瓦斯的流动规律符合达西定律，并考虑Klikenberg效应，煤层瓦斯的渗流速度与瓦斯压力的关系可表述为：
式中：k-煤层渗透率，m2；
μ-瓦斯动力粘度系数，Pa·s；
m-Klikenberg系数，Pa；
由式(4)-(15)得出煤层瓦斯渗流方程
2)SF6气体在煤层内的运移控制方程
不考虑SF6气体对煤体变形的影响，且SF6气体在流动过程中不被煤体所吸附，注入煤层内的SF6气体在自身压力及瓦斯压力梯度的共同作用下运移，根据质量守恒定律及达西定律可以得出煤层内SF6气体渗流控制方程为：
式中：P-瓦斯压力，Pa；
PSF6-注入SF6气体压力，Pa；
3)含瓦斯煤岩体变形控制方程
煤体的骨架变形遵从Terzaghi有效应力定律，有效应力平衡微分方程为：
σij+αpδi，j+Fi＝0，(i，j＝1，2，3) (18)
式中：σij-有效应力；
a-Biot固结系数；
P-孔隙压力；
δi，j-Kromecher符号；
Fi-体积力；
煤岩变形几何方程满足：
式中：εij-煤层的应变张量；
u-煤体位移；
煤岩体变形处于线弹性变形阶段，含瓦斯煤岩体变形本构方程为
σij＝λδi，je+2Gεj，i，(i，j＝1，2，3) (20)
式中：λ-为拉梅常数；
G-剪切模量；
e-体积变形；
根据上文煤层各向同性的基本假设，考虑瓦斯压力变化引起的应变εp：
式中：εp-瓦斯压力引起的煤体应变；
Δp-瓦斯压力变化量，Pa；
ks-煤体骨架的体积模量，MPa；
结合式(18)-(21)得出含瓦斯煤岩体变形控制方程为：
4)气固耦合控制方程
根据以上分析及推倒，可知，煤层内气体流动与煤岩体骨架变形相互耦合，将式(16)、(17)、(22)联立建立气固耦合偏微分方程组：
根据Carman-Kozeny经验公式，得出式中孔隙率及渗透率的表达式为：
式中：-煤体的初始孔隙率；
k0-煤体的初始渗透率，m2；
εv-煤体体积应变。
一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法
技术领域
背景技术
发明内容
3......)，然后计算抽采有效系数a；
3......)，并计算求得注气孔相应位置瓦斯压力降至有效值所需时间ti’(i=1，2，
3......)，然后计算抽采有效系数a；根据SF6气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF6气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压力降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯有效抽采影响半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径。直接法测定钻孔抽采半径存在许多缺陷，并且抽采有效性界定指标难于确定，本发明采用直接法与间接法相结合，解决了传统单一测试方法存在的弊端。
附图说明
具体实施方式
3......)。
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