煤炭学报

作者：郭俊庆, 康天合, 张惠轩, 柴肇云, 杨永康,

关键词：渗流, 试验装置, 电渗, 三轴应力, 电动渗透系数,

基于煤岩电渗特性与双电层原理，自行研制了煤岩电动-压动三轴渗流试验装置，并进行了煤样在不同电位梯度条件下的饱水单相渗流与气水两相渗流试验。煤岩电动-压动三轴渗流试验装置主要由加载系统、三轴渗透室、孔隙压控制系统、电化学作用系统及数据采集系统等5部分组成，其最大轴压30 MPa、最大围压10 MPa、最大孔隙压10 MPa、最大电位梯度15 V/cm，试件尺寸ϕ75 mm×150 mm，绝缘、耐酸碱腐蚀。该装置可实现三轴应力状态下煤岩流体在电势差与压力差双重动力作用时的渗流规律研究，测试煤岩电动渗透系数并阐明电化学方法的增透效果;特殊设计了一种多功能加卸载绝缘压头，可固定电极并均匀通过流体;三轴渗透室特殊设计的底座与上盖等零部件配合法兰，实现了绝缘与高强度。试验结果表明:煤中水渗流流量随着电位梯度升高呈线性增大，煤样的渗透系数为3.597×10-10cm2/(Pa·s),电动渗透系数为8.211×10-5 cm2/(V·s)，说明单位电势差(V/cm)提供的水流量约为单位压差(Pa/cm)作用的2.49×105倍;施加电场后煤中的残余水饱和度降低，两相流区间、气水相对渗透率与气体有效渗透率均增大。因此，可通过电渗作用改善煤层注水效果，以及减小煤层气储层含水饱和度并延长产气周期。

来源：2019年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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