CO气体在煤层中的扩散机理及模式

分析了CO气体在煤体中的扩散模式和微观机理,得出在煤体中存在菲克型扩散、诺森扩散、过渡型扩散、表面扩散和晶体扩散几种扩散模式。从微观上看,影响CO气体在煤层中扩散的主要因素是CO气体的平均自由程和煤不同尺寸微孔隙的分布情况。根据分子运动论,从微观上讨论了压强和温度增强CO气体在煤层微孔隙中扩散能力的机理。根据不同孔隙分布的煤层,结合河北省部分煤矿煤样的孔隙分布实测数据,探讨了各种扩散模式的适用条件。     

煤层瓦斯扩散—渗流规律的初步研究

以扩散、渗流理论为基础,借助传热学、传质学中的基本理论,对瓦斯的解吸过程进行理论推导,建立了瓦斯扩散－渗流方程,并采用隐式差分法对瓦斯一维平行流动和径向流动方程进行了计算机模拟,结果与生产现场较为相符。     

HEGF中CO气体生成及扩散模拟研究

针对低渗透油气田在高能气体压裂增产措施中CO气体中毒事件,对CO气体生成进行了深入的研究.研究表明HEGF配方本身是产生CO的直接因素.同时,运用物理模拟和数学模拟方法建立了CO大气扩散模型,并考察了井深、气油比、气体泄放速率、大气稳定度等主要因素对CO气体扩散的影响.该研究为建立监控系统提供了基础技术依据,同时对高能气体压裂安全生产具有重要的指导意义.     

CO表面催化氧化反应的扩散模型

在ZGB模型的基础上，我们提出一个ZGB扩散模型，该模型包括了O和CO的扩散，消除了二级相变点，实际上，消除二级相变点的关键步骤是引进了O的扩散，O的扩散几率大约为0．25左右时二级相变点消失。     

气体扩散电极在电催化苯加氢反应中的应用

利用交流阻抗复平面图判定控制步骤的方法,论证了采用SPE电极进行的水电解制氢苯电化学加氢反应是扩散控制的反应。将气体扩散电极应用于水电解制氢苯电化学加氢体系中,从而将反应由扩散控制转化为电化学步骤控制。比较了两种方法制备的气体扩散电极对反应控制步骤的改进效果。结果表明,采用镀铂碳布扩散电极可提高反应速度。     

煤层自然发火期及自然发火标志性气体指标研究

为了明确煤层自然发火标志性气体的种类及在煤层自燃整个进程中所起的标志性作用,更好的把握煤层自然发火的进程,进而采取相应的措施防灭火,对唐口煤业的煤样进行了氧化试验,结果表明CO可以作为预测预报自然发火的指标气体,其预测的温度范围应该在72℃¹88℃之间。但是CO的出现临界温度很低,仅为66℃左右,并在整个自然发火过程中都有CO产生,仅靠CO浓度来确定煤自然发火的进程有一定难度,应在实际生产过程中不断发现并总结CO派生指标的规律,并借助这些指标综合判断自然发火初期(2℃188℃之间。但是CO的出现临界温度很低,仅为66℃左右,并在整个自然发火过程中都有CO产生,仅靠CO浓度来确定煤自然发火的进程有一定难度,应在实际生产过程中不断发现并总结CO派生指标的规律,并借助这些指标综合判断自然发火初期(2℃¹88℃)的火灾状态。烯烃气体C2H4可以作为预测预报煤自然发火加速阶段的标志气体,其预测的温度范围应在180℃188℃)的火灾状态。烯烃气体C2H4可以作为预测预报煤自然发火加速阶段的标志气体,其预测的温度范围应在180℃²30℃之间。其代表C2H4可以视为煤氧化已确实进入自热加速阶段的标志气体。C2H4/C2H6可作为判别煤自然发火进程的标志气体指标,其第一峰值是煤的氧化已进入激烈氧化阶段的标志。     

Berthelot气体在CO2中的J-T效应

运用Berthelot状态方程讨论J—T系数和转换温度,通过对CO2气体焦汤系数及转换温度的实验值与Berthelot理论值比较发现,当Berthelot方程引入了引力项与温度的关系后,CO2实际气体的J—T系数和转换温度与理论值偏差不大,基本能反映实际气体的J—T效应的基本关系。     

基于三维CFD技术对CCUS设施进行CO2扩散后果研究

碳捕集、利用和储存(CCUS)是一种注入CO_2气体来实现地下CO_2的捕集和储存的技术方法。其目标是减少CO_2向大气的排放,并提高油/气/热量的回收。但是,与美国和欧洲的同行不同,中国的CCUS技术尚不成熟,仍处于试点阶段。由于CCUS需要使用较大流量和流速,导致主要释放物可能会在高浓度下产生毒性,形成重大危害范围。本文关注在不同海拔高度下,CO_2释放到周边及环境中的结果,来研究释放点距离地面高度的变化对CO_2扩散的影响,并讨论大型设备对CO_2浓度分布的影响。     

CO2在饱和稠油岩心中的扩散及仿真模拟

探讨CO_2在稠油油藏中的扩散传质规律及影响因素。通过分析CO_2在饱和稠油岩心中的扩散过程,建立了物理模型及数学模型;并将其与CO_2状态方程进行耦合,建立了求解扩散系数的压降模型,利用该模型拟合实验数据,求得扩散系数;利用该结果及实验条件,进行扩散过程的仿真模拟。结果表明,CO_2在饱和稠油岩心中扩散系数的数量级为10~(-10),契合已有研究结果;此外,孔隙直径、稠油与CO_2的接触面积等因素影响CO_2在饱和稠油岩心中的扩散特征。利用压降模型拟合实验数据的方法可有效求取CO_2在饱和稠油岩心中的扩散系数,且仿真模拟可实现扩散过程的可视化及因素分析。     

煤层底板突水模式及机理研究

为了阐明不同地质条件下煤层底板突水机理,划分了3种突水模式:正常岩层底板突水模式、断层裂隙带突水模式、陷落柱突水模式.针对不同模式分析了突水机理.正常岩层分为厚板微观压裂导升、薄板宏观整体破断导水2种突水模式;断层裂隙带包含4种突水模式.断裂直通式、断裂影响承压水导升带式、断裂影响底板破坏带式、断裂影响底板破坏带与裂隙导升带式;陷落柱突水模式分薄板理论子模式、剪切破坏理论子模式、厚壁筒突水子模式和压裂突水子模式等4种子模式.尽管模式不同,但都能统一归结为厚板微观压裂导升、薄板宏观整体破断导水2种最基本的突水机理.     

煤层中瓦斯流动的计算机模拟

对各种煤层瓦斯流动理论进行了综述，采用有限差分法通过计算机进行编程解算，从而实现了对不同流动理论的模拟和优化各种工程参数，把VC^ 与matlab相结合，实现了应用程序界面的友好性和工程计算及绘图的简捷性。     

煤层气/砂岩气混合气藏合采产能预测及排采优化

为了解决煤层气砂岩气共采时层间干扰问题,达到准确预测煤层气砂岩气混合气藏产能的目的,基于煤岩双孔单渗模型和砂岩单孔单渗模型,以及煤岩与砂岩层间窜流模型,构建了考虑层间窜流条件下煤层气与砂岩气合采的数值模型,并对影响合采产能和层间窜流强度的因素进行了敏感性分析,最后提出了变井底压力梯度排采方案。研究结果表明:煤层初始孔隙压力的变化主要引起开发早期层间窜流的变化,而砂岩层原始孔氏压力的变化对层间窜流影响很小。当仅在井筒附近存在层间窜流时,层间窜流阻碍低压层流体的产出。当仅在远离井筒处存在层间窜流时,层间窜流会有助于合采效果。井底流压下降幅度与梯度变化对煤层气/砂岩气合采井的排采曲线的影响很大。     

煤层瓦斯流固耦合渗流的二维数值模拟

将渗流力学与弹塑性力学相结合,考虑煤层瓦斯和煤体骨架之间的相互作用,建立了煤层瓦斯运移的数学模型,并给出其数值解。对煤层瓦斯渗流方程和煤体变形场方程分别进行离散,得到其相应的泛函方程,根据有限元法原理推导出其耦合求解方法,最后进行了实例计算。     

煤层瓦斯运动的非线性模型研究

本文讨论煤层瓦斯运动的非线性数学模型解决了这个方程是否退化以及由x=l处的边条件给先验估计造成的困难,证明了存在唯一解u(x,t)∈C~(2,1)(D)∩C。     

结构复杂煤层中掘进与支护方式的探讨

由于某巷道煤层结构较复杂，掘进速度较慢，原来的支护方式不能有效地围护巷道，根据新的煤层结构，结合有关软岩理论知识，总结出一种比较合理的掘进方式和支护形式，并在实际施工中取得了较好的效果。     

煤层气开采中两相流阶段的流固耦合渗流

在考虑气溶于水的情况下,建立了煤层气开采过程中的气、水两相流阶段的渗流场与煤岩体变形场以及物性参数间耦合作用的多相流体流固耦合渗流模型,通过将岩土质点的位移分量引入到渗流场、渗流场中的孔隙流体压力引入到变形场、有效应力和孔隙流体压力引入到渗流物性参数中,实现了流固耦合间的相互作用。     

低渗透油藏CO2混相驱油机制及影响因素

依据CO2降低原油黏度以及CO2在原油中的传质扩散混相机制,建立考虑吸附现象的低渗透油藏CO2混相驱油数学模型,模拟CO2混相驱油过程。采用Barakat-Clark有限差分格式对模型进行数值求解,分析Peclet数、注入压力、孔隙度、原油黏度等因素对CO2在流出端的浓度分布以及降黏效果的影响。结果表明:Peclet数越小、注入压力和孔隙度越大,CO2突破流出端的时间越早,同时改变油藏原油黏度的时间越早;初始原油黏度越大,CO2降低原油黏度的效果越明显。     

自然通风条件下炼钢厂煤气泄漏扩散研究

为评估炼钢厂中突发煤气泄漏的后果,通过建立二维简化平面模型,采用LES湍流模型对煤气在厂区的泄露扩散过程进行了数值模拟,得到了CO浓度随时空的分布规律.计算结果表明,在泄露过程中,泄漏口近的CO浓度分布比较集中;泄漏停止后,在自然风的作用下CO浓度并不能很快降低,而是呈现一个平缓的发展过程.本结果对突发煤气泄漏的报警和预案的制定有一定参考价值.     

新阳矿新107工作面CO超限治理技术措施研究

CO是矿井空气中常见的有害气体之一,对井下工作人员的生命安全和身体健康危害极大,必须引起高度重视,《规程》规定矿井内的空气中CO浓度不得超过0．0024％（24ppm）。本文对汾西矿业集团（有限）公司新阳煤业治理CO超限技术方法进行阐述,这些措施现场应用效果良好,为今后的安全生产提供可借鉴的经验。