| 姓名：吴世跃著 作者简介： 作品：《煤层中的耦合运动理论及其应用:具有吸附作用的气固耦合运动理论》 |
| 第1章 绪论 1.1 引子 地层是由固体骨架和孔隙裂隙构成的复杂孔隙介质，其孔隙裂隙是流体储存场所和运动的通道。地层时刻承受着垂直地应力、水平地应力、构造应力和孔隙压力，并且处于相对平衡状态。由于孔隙压力在各个方向相等，为中性应力，所以它对其他三个应力分量的影响是相同的。当采出地层中的石油天然气、煤层气、地下水、固体矿产等矿物质时，以及为了开采而进行的钻井和巷道开挖使地下物质亏空或地应力释放时，这种平衡被打破，流体与地层要运动和变形。根据孔隙大小及流体在孔隙中的运动形态将地层分为均匀孔隙介质、均匀裂隙介质、孔隙裂隙二重介质等[2]。流体在多孔介质中的运动包括解吸（吸附）、扩散和渗流。流体在表面张力作用下的运动称为吸附，在浓度差作用下通过多孔介质的运动称为扩散，在压差作用下通过多孔介质的运动称为渗流。固体骨架颗粒在有效应力和温度的变化作用下，各部分之间要产生相对运动，即产生骨架（整体）变形，构成固体骨架的颗粒（基质）因吸附流体要产生（颗粒）吸附变形。流体解吸、扩散及渗流，骨架变形及颗粒吸附变形处于同一系统中，它们之间相互作用和彼此影响，这就是耦合现象和问题。因此，本书把研究地层中流体解吸、扩散及渗流，骨架变形、颗粒吸附变形之间相互耦合作用规律的科学称为储层中的耦合运动理论，本书将主要研究煤层中的耦合运动理论及其应用。这一理论依据系统中物质存在的相态，可称为自由相流体、吸附相流体及固相的三相耦合理论，依据系统中物理场可称为温度场、吸附势、浓度场、应力场及渗流场的五场耦合理论。它与习惯上人们称为流固耦合力学的区别在于除涉及渗流力学和岩石力学外，还主要涉及表面物理化学和吸附热力学，即要深入研究吸附作用对渗流和变形的深刻影响，这也是本书的主要特色和创新点之一，因此该书也可称为具有吸附作用的气固耦合理论及应用。流固耦合力学是渗流力学与固体力学交叉而生成的一个力学分支，它是研究地质环境中流体（水、气、油）与岩体相互作用的一门科学，其研究与应用涉及水力水电工程、矿产资源开发、土木工程等领域，对社会的发展具有重要的影响。 …… 更多 |
| 前言 第1章 绪论 1.1 引子 1.2 开采煤层气的实际意义 1.2.1 煤层气对矿井的危害 1.2.2 排放煤层气对环境的影响 1.2.3 煤层气的能源价值 1.3 开采煤层气存在的技术困境 1.3.1 开采煤层气面临的主要困难 1.3.2 煤层气与石油天然气开采理论与技术的异同 1.4 煤层中的耦合运动理论研究现状分析 1.4.1 概述 1.4.2 煤的化学结构与孔隙结构 1.4.3 煤的吸附扩散性能 1.4.4 煤层孔隙结构模型分类 1.4.5 孔隙裂隙二重介质模型 1.4.6 扩散理论 1.4.7 渗流理论 1.4.8 孔隙裂隙二重介质的扩散解吸与渗流理论 1.4.9 气固耦合力学理论 1.5 本书研究主要内容和方法 第2章 耦合运动的物理数学模型 2.1 物理过程、基本假设和运动定律 2.2 孔隙裂隙煤层中的基本方程 2.2.1 煤层变形平衡方程 2.2.2 煤层变形几何方程 2.2.3 孔隙系统中扩散运动连续方程 2.2.4 裂隙系统中渗流运动连续方程 2.3 孔隙裂隙煤层中的耦合运动微分方程组 2.3.1 煤层变形运动微分方程组 2.3.2 孔隙系统中吸附状态煤层气扩散运动微分方程 2.3.3 裂隙系统中游离状态煤层气渗流运动微分方程 2.3.4 耦合运动微分方程组的初始边界条件与求解 2.4 均匀孔隙煤层中的耦合运动微分方程组 2.5 均匀裂隙煤层中的耦合运动微分方程组 2.6 非煤储层中的耦合运动微分方程组 2.6.1 高低渗流与非煤储层变形耦合运动微分方程组 2.6.2 渗流与非煤储层变形耦合运动微分方程组 2.6.3 煤层中与非煤储层中的耦合运动的比较 2.7 煤层中无耦合运动微分方程 2.7.1 耦合运动与无耦合运动方程之间的关系 2.7.2 总应力作用下的 更多 |
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