COMSOL能源开采仿真案例（一）

云间先生

声明：以下案例均为本人原创或复现文献中的模型，有关模型问题欢迎交流讨论。
一、双孔孔隙介质瓦斯抽采
1.煤层瓦斯流动气固耦合模型（单相流）
模型介绍：基质中瓦斯扩散、裂隙中瓦斯渗流，分析不同工况条件下渗透率演化、有效抽采半径、抽采产量。使用模块：PDE（基质瓦斯扩散），达西定律/PDE（裂隙瓦斯渗流），固体力学/PDE（煤体变形控制方程）。工况条件：双重孔隙模型、仅考虑裂隙渗流模型。

物理场控制方程瓦斯压力

瓦斯抽采产量2. 不同扩散模型下瓦斯扩散、渗流特性
模型介绍：采用时变扩散模型、双孔扩散模型，分析煤粒瓦斯解吸扩散特性。耦合不同扩散模型与裂隙中瓦斯渗流，分析瓦斯渗流特性。煤粒中瓦斯解吸扩散采用PDE模块，采用吸附与解吸模型，分析不同扩散模型下的吸附平衡时间。

控制方程及瓦斯流量3.瓦斯+空气/水/CO2/N2混合流动模型
1）钻孔瓦斯抽采过程中漏风影响瓦斯抽采效率
模型介绍：瓦斯抽采过程，巷道工作面中空气流入煤层中，钻孔裂隙圈周围空气流入钻孔中，降低瓦斯抽采浓度。物理场方程选用达西定律与固体力学方程，瓦斯的压力梯度影响空气流动，混合气体抽采。物理场使用的方程如下：

物理场控制方程

瓦斯（左）、空气（右）压力2）钻孔瓦斯抽采过程中瓦斯-水两相流
模型介绍：瓦斯抽采过程中，残余水的饱和度与压力的变化，在钻孔边界处设置水的残余饱和度，水压及瓦斯抽采压力，分析不同初始水的饱和度下瓦斯的抽采量。

控制方程及几何模型

瓦斯（左）、水（右）饱和度3）注入CO2/N2驱替瓦斯增产混合流动模型
模型介绍：注气井中注入CO2/N2，与甲烷发生竞争吸附作用，促进甲烷解吸，起到增产增流的目的。注入井中，可注入CO2/N2或者同时注入CO2、N2，分析不同注入压力、注入速率下甲烷的抽采产量、流动速率。

控制方程

瓦斯（左）、CO2（右）压力分布未完待续。

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0pcR1Y0d
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