Resumen

La extracción de gas de los filones de carbón en China se enfrenta a varios problemas a medio y largo plazo, como la mala calidad del sellado y la baja tasa de extracción. La concentración media de extracción de gas es sólo del 30%. Estudiar las leyes de flujo de la lechada y el mecanismo de taponamiento de las fracturas es importante para mejorar la calidad del sellado y aumentar la eficacia de la extracción de gas. Por esta razón, en este estudio se preparó un nuevo material de inyección a base de carbón y se probaron sus parámetros, como la viscosidad. Además, se construyó un modelo teórico de inyección con consideraciones sobre el flujo de la lechada y el taponamiento de la fractura de carbón por la migración y la deposición de las partículas de la lechada. La distribución de las grietas antes y después de la inyección de las muestras de carbón fracturado se escaneó con un TAC industrial, y la distribución de las fracturas de las muestras de carbón se reconstruyó utilizando un programa MATLAB compilado de forma independiente. Además, se comprobaron las variaciones de la permeabilidad del carbón antes y después de la inyección. Sobre esta base, este estudio construyó un modelo de cálculo numérico de la lechada en muestras de carbón fracturado para simular el mecanismo de detención de fugas y reducción de la permeabilidad de la lechada de material de sellado a base de carbón. Los resultados demuestran que (1) de acuerdo con los resultados de las pruebas experimentales, los nuevos materiales de inyección a base de carbón logran un buen efecto de taponamiento de las fracturas, y las fracturas en las muestras de carbón después de la inyección se rellenan densamente con las partículas de inyección. (2) Según los resultados de la simulación, la permeabilidad de las muestras de carbón inyectadas disminuye rápidamente y luego tiende a ser estable. La permeabilidad global de las muestras de carbón y la permeabilidad de la fractura disminuyen en un 93,5 y más del 99,9% de media, respectivamente. (3) Se investigó la influencia de la presión de inyección en la variación de la permeabilidad de las muestras de carbón mediante una simulación numérica. Se descubrió que una presión de inyección razonable para las muestras de carbón es de aproximadamente 0,3 MPa. (4) La simulación numérica reproduce todo el proceso de flujo de la lechada y el relleno de la fractura. Las leyes de variación de la difusión y la permeabilidad de la lechada que se calculan mediante una simulación numérica concuerdan bien con los resultados experimentales, lo que verifica la razonabilidad del modelo. Las conclusiones de la investigación pueden aportar un importante significado en la teoría y en la práctica para revelar el mecanismo de detención de fugas y de reducción de la permeabilidad de la lechada de perforación durante la extracción de gas y reforzar los efectos de sellado de las perforaciones de extracción.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:muestra de carbón, material de inyección basado, simulación numérica, mecanismo de reducción de la permeabilidad, muestra de carbón fracturado, carbón nuevo, detención de fugas, significado importante, presión de inyección razonable, programa matlab compilado
• Keywords:coal sample, based grouting material, numerical simulation, permeability reduction mechanism, fractured coal sample, new coal, leakage stoppage, important significance, reasonable grouting pressure, compiled matlab program