Im Prozess der Kohlefastausförderung bewegt sich Kohlenstaub im Reservoir, was zu Verstopfungen von Poren und Engstellen führen kann, die Permeabilität verringert und somit die Gasproduktion beeinträchtigt. Um den Einfluss der Kohlenstaubbewegung auf die Poren- und Permeabilitätseigenschaften des zerklüfteten Kohlereservoirs zu untersuchen, wurde ein numerisches Modell für den Transport und die Sedimentation von Kohlenstaub in Porenkanälen erstellt. Ein numerisches Simulationsprogramm für die Kohlenstaubbewegung wurde basierend auf Python entwickelt, das den Transport von Kohlenstaub im porösen Netzwerk der zerklüfteten Kohlematrix simuliert. Es wurde die Veränderung der Porenpermeabilität während der Verlagerung des Kohlenstaubs untersucht sowie der Einfluss des Staubtransports auf die Permeabilität analysiert. Die numerischen Simulationsresultate zeigen, dass der Druckunterschied und die Korngröße des Kohlenstaubs zwei entscheidende Faktoren sind, die die Permeabilität des Reservoirs beeinflussen. Im Anfangsstadium der Simulation führt die Kohlenstaubbewegung zu einem schnellen Rückgang der Permeabilität. Der Transport, die Sedimentation und der Abtransport der Staubpartikel unterschiedlicher Korngröße werden zusätzlich durch den Druckunterschied beeinflusst. Je größer die Korngröße, desto schwieriger ist es, die Bewegung bei niedrigem Druckunterschied und niedriger Fließgeschwindigkeit zu starten, während bei höherem Druckunterschied und schnellerer Strömung Bewegung auftritt. Im Vergleich zu kleinen Partikeln verstopfen große Staubpartikel wirksame Poren leichter, was zu einem schnellen Rückgang der Permeabilität führt. Eine Erhöhung des Druckunterschieds verlagert den Ablagerungsbereich des Staubes zur Austrittskante, was den Ablagerungsbereich erweitert. Bei Staubpartikelgrößen, die kleiner als der Radius der Engstelle sind, gibt es einen Schwellenwert für den Austreibungsdruck: Liegt der Druck darunter, nimmt die Geschwindigkeit des Permeabilitätsabfalls mit steigendem Druck zu; liegt der Druck darüber, nimmt die Geschwindigkeit mit steigendem Druck ab. Die Kombination von numerischen Simulationsdaten mit physikalischen Experimenten zur Kohlenstaubbewegung zeigt, dass die numerischen Ergebnisse mit den Veränderungen der Permeabilität und der Staubabscheidung innerhalb des zerklüfteten Kohlereservoirs im physikalischen Experiment übereinstimmen.

Kohleflözgas; zerklüfteter Kohle; Kohlenstaubbewegung; Porenpermeabilität; Korngröße des Staubes; numerische Simulation