油页岩孔裂隙结构随温度演化规律细观研究

为研究不同温度下油页岩细观结构的演化规律,利用显微CT试验分析系统,对产自抚顺的油页岩样进行显微CT扫描,结果表明:随着温度升高,试件内裂隙结构经历了"生成—闭合—再发育"的三个阶段,但整个油页岩试件的空隙率一直增大.选取含裂隙的局部区域作为研究对象,在100℃～300℃内,裂隙逐渐闭合导致区域内空隙团的数量增加但空隙团总体积减小;300℃～600℃内裂隙重新开裂并不断发育延伸,区域内大部分空隙团得以连通,空隙团数量减小但总体积增大.     

PVC的热失重和热解动力学

热重法对PVC树脂的热解研究表明，热解过程可分为3个阶段，250～350℃为第一失重阶段、350～400℃为稳定阶段、400～550℃为第二失重阶段；升温速率对热解有较显著的影响，随升温速率的增加，Tb、Tf和Tm随之提高，但各阶段的失重率并不改变；气氛对热解有重要的影响，在含氧气氛中总失重约为100%，而氢气中的总失重最低。热解动力学研究表明，PVC的热解为一级反应过程，3个阶段的热解活化能受气氛影响稍有差异，分别为170～200kJ／mol、10～20kJ／mol和50～80kJ／mol，各阶段活化能的较大幅度变化说明各阶段热解反应机理是不同的。     

注蒸汽原位开采油页岩热解温度确定及可行性分析

利用热重仪对新疆油页岩进行不同温度下的热解实验,结果显示热解温度高低和油页岩在特定温度下的热解时间都会明显影响到油页岩的失重率,热解新疆油页岩的最佳温度值为500℃;通过高精度显微CT实验系统对热解后油页岩的细观进行测试,得到注蒸汽原位开采油页岩是完全可行的结论,这对油页岩原位开采技术的发展具有重要意义。     

高温蒸汽作用油页岩孔隙-裂隙结构演化规律实验研究

油页岩孔隙裂隙演化规律是影响对流加热方式原位流态化开采油页岩的关键影响因素。选取新疆巴里坤油页岩试样，首先利用自主研制的高温蒸汽作用实验系统对试样进行加热，然后采用显微CT和扫描电镜对不同温度作用后的油页岩的孔隙裂隙特征进行测试，并利用Avizo软件，对油页岩孔裂隙结构、内部渗流场特征以及表面微观特征随温度的演化规律进行了详细地研究，结果表明：1)原始状态下油页岩内部裂隙以微裂隙(100～500μm)为主，随着水蒸汽作用温度不断提高，微裂隙数量呈指数形式增长，同时孔径较小的小孔逐步转变为孔径较大的中大孔。2)随着水蒸汽作用温度增加，油页岩孔隙度显著增加，由常温状态下的2.7%增加到555℃时的16.2%,是常温下的6倍。3)随着热解温度的升高，油页岩内部连通的孔隙也不断增多，为高温水蒸汽以及热解产物的运移提供了良好通道，总体上平行层理方向的渗透率总是大于垂直层理方向的渗透率。4)油页岩渗透性存在明显的各向异性特征，当热解温度为314℃时，油页岩在平行层理方向与垂直层理方向的渗透率差异性最大，渗透率各向异性系数量级可达103.研究结论对调控水蒸汽对流加热原位开采油页岩油气的工艺参数具有重...     

热解过程中油页岩孔隙率变化规律

为预测原位热解工艺带来的水文地质环境变化,通过控制热解温度和时间的方法研究了不同热解程度油页岩的孔隙率变化规律。从油母质热解造成油页岩孔隙率变化的机理出发,结合油页岩的热解反应速率方程,建立了热解过程中油页岩的孔隙率变化定量模型,并将理论值与实验值进行了对比验证。结果表明:该模型计算结果与实验数据吻合良好,误差较小。可见该孔隙率定量模型能够较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率。     

不同冷却方式下ALC高温劣化损伤试验研究

为研究不同冷却方式下ALC在高温处理后性能劣化损伤情况,通过对不同温度、不同冷却方式处理后的ALC试件进行超声无损检测试验、静态力学性能试验、毛细吸水试验的方法研究了温度、冷却方式对其质量损失率、纵波波速、抗压强度、弹性模量、应力应变关系、能量耗散、毛细吸水性的影响。研究结果表明：ALC内各种水化产物受热分解,水分消散,体积膨胀,微裂隙增加,纵波波速减小,抗压强度减小,弹性模量降低,塑性提高,峰值应变增加,能量耗散不断提高,最大毛细吸水量增大;其应力-应变曲线的形状与普通混凝土相似,都经历了压密阶段、弹塑性阶段、破坏阶段、残余阶段。喷淋冷却试件相对于自然冷却试件在300℃前损伤较小,性能劣化程度较低,300~600℃时劣化损伤明显增大,毛细吸水性增长显著,600~800℃时不同冷却方式对ALC性能影响逐渐减小。可见,不同的冷却方式对高温处理后ALC有一定的影响,但随着温度升高,影响逐渐降低。     

废轮胎的热解行为

考察温度、颗粒度等热解条件对废轮胎热解行为的影响。采用程序升温热天平仪考察温度、颗粒度对废轮胎热失重的影响;采用管式反应器考察温度、颗粒度对热解产品（包括热解气、热解油和粗炭黑）收率的影响。实验表明：温度是影响废轮胎热解产品收率的关键因素,400～550℃时热解失重速率最快,超过550℃接近完全热解;若废轮胎热解以得到热解油为目的,温度控制在400～500℃时,热解油产率最高。颗粒大小也是影响产品收率的重要因素,在400～550℃,随着颗粒度的增加废轮胎热解更加完全,粒径为0.3mm和5.0mm的废轮胎颗粒热解活化能分别为73.1kJ／mol和55.8kJ／mol;颗粒度对产品收率的影响也很大,而当颗粒度超过5mm时对热解产品的影响较小。     

碱土金属和沙柳对煤热解过程中协同作用的影响

利用热重微差分析仪对碱土金属和沙柳对宝矿煤热解过程中的协同作用进行了探究。研究表明:当宝矿煤中加入沙柳时,在200～600℃,宝矿煤热解初温降低,热解区间变小,最大失重速率增加,失重比例增加;而在600℃以上时,沙柳对宝矿煤热解无明显影响。当宝矿煤中加入氧化钙时,在200～600℃宝矿煤热解初温无明显变化,但最大失重速率增加,且随氧化钙的比例增加,其变化效果越明显;在600℃以上时,氧化钙的加入可以进一步促进宝矿煤的热解,但氧化钙占比改变,对宝矿煤的热解区间,最大失重速率影响不大。将热力学数据按照Coast-Redfern积分法进行动力学拟合,其符合一级反应动力学模型,当在宝矿煤中加入氧化钙与沙柳后,可以显著降低宝矿煤的热解活化能。且随着氧化钙比例增加,活化能逐渐降低,指前因子变得更小,表明氧化钙和沙柳均对宝矿煤的热解过程产生了协同作用。     

油页岩原位热解孔隙结构演化的低温氮吸附分析

孔隙结构是油页岩的一个重要特征,直接影响油页岩内的传热效率与油气流动行为。为分析油页岩孔隙结构在热解过程中的演化规律,采用热重分析与低温氮气吸附(LTNA)手段,定量分析了压力及不同热解终温下油页岩孔隙结构特征。结果表明:抚顺油页岩的有机质降解阶段为350~540℃,干酪根分解与沥青的二次分解在同一温度区间完成,没有明显的两阶段过程。以有机质热解起始温度350℃为界,孔隙结构与类型发生重大改变。低于该温度时以墨水瓶型孔为主,高于该温度时以狭缝型孔为主,有机质热解对油页岩孔隙类型的变化起控制作用。油页岩孔隙结构演化涉及复杂的物化过程,是有机质、热解产物与无机矿物共同作用的结果,有机质的热解使比表面积与孔体积产生大幅增加,研究结果可作为油页岩原位开采的有益参考。     

高温后钢筋与玄武岩纤维混凝土黏结性能

对经历不同温度和玄武岩纤维掺量的混凝土试件进行中心拉拔试验,基于黏结-滑移整体曲线分析温度和纤维掺量对光圆钢筋与混凝土黏结性能的影响.结果表明:400℃以下时,温度对钢筋与混凝土间黏结应力造成的损失较小,黏结-滑移曲线的4个阶段变化明显,而升温至600℃和800℃时造成黏结应力严重损失,曲线没有明显的阶段变化.在200℃时黏结性能较好,在800℃时黏结性能较差.纤维掺量对黏结性能也有较大影响,适量纤维的掺入有利于提高混凝土的整体性能,改善高温后钢筋混凝土的黏结性能,而过量掺入则会降低高温后混凝土黏结性能.     

松木在不同条件下热解失重规律实验研究

针对松木在不同条件下热解的失重规律,用热重分析法对松木的热解失重过程进行了系统研究。分析了松木样品在不同升温速率(5、10、20、30℃/min)和不同温度(200、250、300、350、400℃)条件下恒温4h热解的实验结果,发现松木样品的非等温失重过程由脱水、保持、剧烈失重和缓慢失重4个阶段组成,并且在相同条件下样品的质量对松木的热解过程有一定的影响。在恒温热解过程中,不同的恒温温度条件其失重曲线形态基本相似,但在200、250、400℃条件下恒温热解的热重曲线与300、350℃条件下恒温热解的热重曲线相比较较为平缓。研究结果,为研究松木的热解反应动力学模型及对其合理利用提供了一定的理论基础。     

淮北煤田任楼煤矿煤的不同显微组分热解特征

为了给任楼煤矿煤的分级利用提供理论指导,在显微组分分离的基础上,进行了各显微组分热解实验。结果表明:随着热解温度的升高,3种显微组分在400～570℃均出现明显的失重现象,壳质组在400℃左右开始热解,失重速率峰温约为450℃,失重率大;镜质组和惰质组在420℃开始热解,失重峰温约为475℃。壳质组在整个热解过程中失重率为39%,平均最大热解速率为0.95 mg/(g·min);镜质组失重率为32.5%,平均最大热解速率为0.53 mg/(g·min);惰质组失重率为29.5%,平均最大热解速率为0.49 mg/(g·min)。     

油页岩高温CT实验研究

利用高分辨率显微CT实验系统,对农安、长庆和大庆的油页岩从100℃到600℃不同温度下的细观变化进行了CT测试。通过对比100℃与600℃三个矿区油页岩CT图像的变化,实验结果揭示农安油页岩随温度升高,首先会产生大量热破裂,但部分裂缝会在更高的温度下闭合;长庆的油页岩层理发育且密度大的矿物较多,随温度的升高,其内部的裂缝一直在增加。大庆油页岩更接近煤的热解模式,在高温作用下,会形成大量的连通空洞。与其他两矿油页岩相比,大庆油页岩在高温下孔隙、裂隙的发育最为明显。这种差异反映了油页岩油母成因的本质差别,这种不同将直接导致油页岩最终开采工艺参数选择的不同。     

四种生物质热解半焦的FTIR红外分析

生物质热解液化是目前生物质能利用的方式之一.为了研究生物质热解过程中各组分的裂解变化规律,利用傅里叶红外光谱仪分别对300℃、400℃、500℃、600℃下制备的玉米秸秆、棉杆、松木屑和稻壳的热解半焦进行了分析.实验结果表明:随着热解温度升高,生物质内部[-OH]、[-CH]、[-CO-]等官能团不断减少,温度在300℃~400℃之间时变化最为剧烈,当温度超过400℃以后,反应逐渐趋于缓和.     

低频振动影响下煤岩渗透特性及细观破裂试验

为研究采掘过程中低频振动对煤体渗流规律的影响机制,通过在三轴渗流试验中增加振动装置并结合细观试验,分析有效体积应力下煤岩渗透率及内部细观结构受振动扰动的演化规律.结果表明:振动作用能使煤岩的渗透率增大,其中当振动频率为10 Hz煤岩自身产生共振效应,且煤岩渗透率达到最大;但煤岩渗透率随着有效体积应力的增大而减小.利用孔隙率和灰度值来描述煤岩试件渗透率变化情况,即渗透率随着孔隙率的增加而增大,随着灰度均值的增大而减小.研究结论对低频振动诱发煤与瓦斯突出有了新的认识,有利于降低煤矿采掘安全事故的发生.     

分步热解气相色谱在油页岩工艺性质评价中的应用——以准南大黄山芦草沟组油页岩为例

采用热解气相色谱技术,通过分步程序热模拟了大黄山油页岩的干馏过程,探索了油页岩在各温阶下各种油(气)品热解回收动态变化及其热解总回收率变化,理论上分析了产生这种变化的原因,论述了油页岩工艺特性及其控制因素,以期为精确评价油页岩工艺性质提供参数。研究结果表明:干馏热解过程主要分3个阶段,410℃之前烃类产物很少,并随温度增高而缓慢增加;450～510℃区间烃类产物迅速增加,占全部热解产物的70%,并在490℃左右达到最大值;510℃以后烃类产物较少,以气态烃产物为主。大黄山油页岩整体具有轻质油潜力优势特征,未来加工炼制温度控制在450～510℃即可基本保证油(气)回收率、有效获取轻质油。油页岩原始生烃潜力是控制油页岩工艺特性的主要因素,油页岩原始生烃能力越强,干馏高温阶段的重质油产物越多。     

高温花岗岩遇水冷却后孔隙结构及渗透性研究

为研究20～600℃花岗岩遇水冷却后孔隙特征及渗透率变化规律,采用压汞法测试了样品的孔隙结构特征,采用瞬态脉冲衰减法测试了样品的渗透率,并将实测的渗透率与基于Katz-Thompson模型(简称"K-T模型")计算所得的渗透率进行了对比分析。结果表明:随着花岗岩温度的升高,遇水冷却后花岗岩的孔隙率及渗透率均呈现指数式增加,500～600℃是花岗岩遇水冷却后孔隙率及渗透率变化的阈值温度区间;高温花岗岩遇水冷却后形成的内部新孔隙以中孔为主,中孔含量的增加是花岗岩孔隙率及渗透率大幅提升的主要原因;基于K-T模型的渗透率预测值能够较好地反映真实渗透率的变化趋势。研究结果可为高温岩体地热开发工程的设计及施工提供参考。     

高温后花岗岩的物理力学特性试验研究

为研究高温后花岗岩的物理力学特性与温度变化的关系,对600℃范围内青海共和花岗岩自然冷却后进行单轴压缩、巴西劈裂和变角剪切试验。研究结果表明:从室温～600℃,花岗岩质量损失率随温度升高而增大,在300℃之前,花岗岩体积收缩,密度变大,在300℃后,花岗岩体积膨胀,密度变小;从室温～600℃,花岗岩的抗压强度,抗拉强度和抗剪强度(内聚力)随温度升高先变大后变小,弹性模量随温度升高单调递减,在250～600℃时,内摩擦角随温度升高而增大;400～600℃可视为花岗岩从脆性向延性转变的临界温度范围。基于弹性模量的损伤因子在400℃之后可以较好地反映岩石强度的热损伤程度。     

木质素热解的TG-FTIR实验研究

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对木质素进行热重分析及主要气相产物分析,并探讨了升温速率和碱金属盐对木质素热解过程的影响规律。结果表明：随着升温速率的增加,挥发分析出阶段DTG曲线的峰型变宽,热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动,且较高的升温速率不利于气相产物的析出。添加碳酸钠、碳酸钙和碳酸钾对木质素热解主反应区反应速率的影响较小,相比碱金属盐的加入量而言最终热解固体产物略有增加,同时碱金属盐的添加对气相产物的析出有明显抑制作用。与其它两种碱金属盐相比,碳酸钙的加入对600~700℃温度区间内木质素热解产生的CO和CO₂产量有一定的促进作用。     

抚顺油页岩及其残渣的热解性能

用热重分析法研究了抚顺油页岩及其残渣的热解性质与热解动力学.结果显示,油页岩和油页岩渣的热解反应为两个过程:在常温~200℃,主要是水分的挥发,油页岩及其残渣中水的挥发量分别为2.446%和3.202%;在200~600℃,主要是固定碳的热解,失重率分别为16.048%和6.524%.采用Coats-Redfern方法得到了热解反应两个部分的动力学常数,抚顺油页岩的活化能分别为51.84和28.14 kJ/mol,频率因子分别为62.35和0.003 25 min-1;抚顺油页岩渣的活化能分别为36.62和55.05 kJ/mol,频率因子分别为0.009 76和0.341 min-1.另外油...