李曜辰，王春光

(山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590)

0 引 言

煤层气开采与矿井瓦斯抽采均涉及多物理耦和过程。煤层气的主要成分是甲烷，大部分甲烷以吸附状态存储在煤孔隙/裂隙结构中。当煤储层压力降低后，吸附态甲烷分子会解吸成游离态，从煤基质内扩散进入裂隙。在此过程中，会出现煤基质收缩，煤裂隙压缩导致渗透率变化，进而又会影响后续的吸附气体解吸-扩散-渗流。因此研究煤-气吸附/解吸过程对煤储层物性的动态影响规律是高效开发煤层气、提高煤层气抽采量的基本科学问题[1]。

有关煤储层流-固耦合关系已经开展大量的研究[2-6]。张宏斌等[7]根据有效应力原理建立的单孔隙渗透率模型，得到了业内广泛应用[8-9]。考虑到深部煤储层温度较高，曲鸿雁等[10]从热力学的角度将温度变量引入Langmuir吸附方程,建立了吸附参数与环境温度的数学关系。李宝林等[11]研究了煤层温度对气体渗流的影响。XIA等[12-13]考虑了焦耳汤姆逊效应对温度的改变，构建了热-流-固三场耦合的模型。XUE[14]考虑了非达西流体和滑脱效应对温度的影响。KHALILI[15]建立了双孔弹性介质的非等温流动和变形的偏微分方考虑了热对流、温度梯度和压力梯度引起的流体通量、相压收缩热等。这些研究表达了热流固耦合过程，揭示了温度、固体、气体互相作用演化的机理。

煤的吸附能力与其孔隙结构发育和矿物组成有关[16]，不同煤阶的吸附性能差异显著[17]。目前评价煤对气体的吸附参数多数是进行等温吸附实验，根据Langmuir[18-19]或Brunauer-Emmett-Teller(BET)[20]等温吸附方程确定相关参数。……