钻孔注水-注液氮冷裂煤的数学模型

为确定贫水煤层钻孔注水-注液氮增透煤层技术方法的设计技术参数，建立了钻孔注水润湿数学模型，提出了注水时间和润湿半径的计算公式；基于热力学理论，建立了钻孔煤注液氮冷冻润湿数学模型，给出了注液氮冷冻煤层的温度场演化解析解，给出了煤层注液氮冷裂半径计算公式。利用建立的模型分析了影响煤层工作面钻孔注水-注液氮技术方法效果的因素和规律，结果表明：注水压力8 MPa、储层压力1.1 MPa下，注水8.7 h，注水润湿半径可达1.2 m；液氮冷冻时间增加，冷裂半径增大，但增长速率减小；液氮冷冻240 h后，再增加冷冻时间，冷裂半径基本不变；液氮冷冻180 h，冷冻半径为1.2 m，说明煤层注水可提高液氮冷裂效果，有且于防治冲击地压和煤与瓦斯突出灾害。