注气开采煤层气多组分流体扩散渗流问题研究

依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,还利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理.研究表明,注入二氧化碳气体不但减少煤层甲烷的分压,加速煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,更易竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量.     

窑街矿区瓦斯与二氧化碳涌出规律预测

通过整理分析可研报告及对已采煤层采掘面各类数据的收集,进一步明晰了井田内原始煤层中瓦斯与二氧化碳赋存规律,为科学合理地划分出井田内各煤层瓦斯与二氧化碳赋存分布区域,明确区内含量,从而确定出窑街矿区属低瓦斯煤与高二氧化碳突出矿井,是国家监控的45对突出矿井之一,为矿区各矿井今后的灾害预防和利用煤层气资源提供基本依据.     

煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟

为了解决低渗透煤层气开发遇到挑战,依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理．研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压,加速了煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,结果表明注气开采煤层气是提高我国低渗透煤层气产量的有效途径。     

综放采空区二氧化碳防灭火参数确定

为了实现快速惰化采空区抑制煤氧化而解决针对煤层自燃火灾的防灭火参数问题,采用数值试验方法,通过建立综放采空区注二氧化碳条件下渗流场和浓度场的三维模型,研究了注二氧化碳121不同位置、不同流量时综放采空区自燃"三带"的分布规律.结果表明:最佳注二氧化碳口位于进风顺槽距工作面约20m的采空区,注二氧化碳后氧化升温带最大宽度由进风侧移动到工作面中部,随注二氧化碳流量增加,采空区氧化升温带的最大宽度近似呈线性降低,据此提出了注二氧化碳最小流量的计算方法.该成果对煤层自燃火灾的防治具有一定的参考价值和指导意义.     

窑街煤田突出二氧化碳来源的特殊性及其防治方法的探讨

针对窑街煤田突出的二氧化碳气体，通过研究证明不是煤层内生气体，它主要来源于煤系基底深部无机源二氧化碳的侵入。因此，在防治方面应研究制定与该气体相适应的防治方法。     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

基于“气-液-酸”综合预裂煤层坚硬夹矸技术

针对工作面煤层坚硬夹矸预裂问题,结合小保当煤矿112201超长综采工作面局部出现的大范围硬岩夹矸层,突破了单一煤层预裂技术手段的局限性,提出“气-液-酸”综合作用于煤层的夹矸预裂技术,含高压水射流割缝技术、二氧化碳预裂技术及酸液软化技术。通过对“气-液-酸”综合预裂技术的原理及工艺进行研究,确定了高压水射流割缝工艺、二氧化碳预裂及酸液软化工艺,设计了350m长工作面局部大范围硬岩夹矸的“气-液-酸”综合预裂试验方案。现场试验结果表明：方案实施后,采煤机截割效率及日产能明显提高,截齿消耗量大幅下降,日产能达到4万吨,较方案实施前提高了35%,吨煤截齿消耗量下降到40个,下降幅度达到50%,吨煤油脂消耗量降低了29.4%。该破碎过程由高压水射流割缝-气体爆破-酸液软化按一定工艺组成,具有定向作用,破碎网络可控性好,对工作面煤层顶底板免扰动,保证了综采面的安全及截割效率。为工作面煤层坚硬夹矸预裂提供了一种新的技术手段。     

二氧化碳压裂液对煤体力学特性影响的试验研究

为了研究二氧化碳压裂液对煤体力学特性的影响规律,以陕北典型侏罗纪煤层为研究对象,利用自主研发的煤岩体多场多相耦合压裂试验系统,开展不同二氧化碳压裂液、不同条件(时间、温度和浸泡压力)下的煤体浸泡试验,通过单轴压缩与巴西劈裂力学测试,分析二氧化碳压裂液对煤体力学特性的影响规律,同时结合X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对煤体的微观测试,分析二氧化碳压裂液与煤体的相互作用机制。结果表明:二氧化碳压裂液浸泡后煤体的峰值强度、弹性模量、抗拉强度与软化系数均出现不同程度的下降;二氧化碳压裂液作用煤体过程中,煤体的峰值强度、弹性模量与软化系数受温度、浸泡压力影响较大,且对煤体强度弱化幅度超过30%;在二氧化碳压裂液作用下,一方面改变煤体颗粒骨架与孔隙结构,另一方面改变煤体中的矿物组分,降低矿物颗粒间的联结力,从而弱化煤体的力学特性。研究成果为低渗硬厚煤层二氧化碳耦合压裂参数设计优化提供参考。     

基于“气-液-酸”的综合预裂煤层坚硬夹矸技术

针对工作面煤层坚硬夹矸预裂问题,结合小保当煤矿112201超长综采工作面局部出现的大范围硬岩夹矸层,突破了单一煤层预裂技术手段的局限性,提出"气-液-酸"综合作用于煤层的夹矸预裂技术、含高压水射流割缝技术、二氧化碳预裂技术及酸液软化技术。通过对"气-液-酸"综合预裂技术的原理及工艺进行研究,确定了高压水射流割缝工艺、二氧化碳预裂及酸液软化工艺,设计了350 m长工作面局部大范围硬岩夹矸的"气-液-酸"综合预裂试验方案。现场试验结果表明:方案实施后,采煤机截割效率及日产能明显提高,截齿消耗量大幅下降,日产能达到4×10~4 t,较方案实施前提高了35%,吨煤截齿消耗量下降到40个,下降幅度达到50%,吨煤油脂消耗量降低了29.4%。该破碎过程由高压水射流割缝-气体爆破-酸液软化按一定工艺组成,具有定向作用,破碎网络可控性好,对工作面煤层顶底板免扰动,保证了综采面的安全及截割效率。为工作面煤层坚硬夹矸预裂提供了一种新的技术手段。     

煤层温度和应力梯度变化对煤层瓦斯压力计算的影响

针对煤层在地表有露头或出口的情况,根据煤层瓦斯渗流方程,提出了考虑煤层温度和地应力梯度变化的煤层瓦斯压力的计算方法。对某矿井煤层瓦斯的理论计算和实例结果表明：煤层温度和地应力梯度变化对煤层瓦斯压力有较大影响,对于深部开采煤层和高温矿井,考虑地温和地应力梯度的影响,将使所确定的煤层瓦斯压力值更准确。     

低渗透煤层注入超临界二氧化碳渗透性试验研究

为了提高低渗透煤层中煤层气的采收率,利用煤岩体典型的双重介质结构特征和超临界CO2具有表面张力为零、粘度低、扩散度和溶解能力强的特性,对超临界CO2注入低渗透煤层煤样的渗透性规律进行试验研究。结果表明：在超临界状态下,煤样渗透率和渗透系数均随有效体积应力的增大呈负指数递减;渗透率随孔隙压力的增大呈指数变化规律,趋势受粘度和孔隙压力之间关系的影响;渗透系数随孔隙压力的增加呈正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随温度的升高呈负指数降低规律。此外,在注入超临界二氧化碳后,煤样的宏观和微观上均发现大量网状裂隙带和孔隙带,对提高低渗透煤层渗透性具有良好的效果。     

裂缝性煤层的梯度电极系测井响应特征模拟研究

煤层中裂缝的发育不仅为煤层气的储存和运移提供了空间和通道,也为后期采取的压裂等改造措施提供了先决条件。使用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件建立模型对使用梯度电极系测井仪器探测裂缝性煤层进行模拟,总结出裂缝性煤层的梯度电极系测井响应特征。研究发现：当煤层存在裂缝时,梯度电极系曲线将呈现锯齿状,且随着裂缝宽度变大及地层厚度变大,锯齿状将愈加明显,而当煤层厚度变小时锯齿状特征将会消失;煤层中裂缝发育程度越好、裂缝宽度越大,将会导致梯度电极系探测到的视电阻率极大值变小,这种变化在厚度较大时比较平缓而厚度较小时比较急剧;采用梯度电极系探测煤层中的裂缝是可行的,但需要根据煤层的厚度调整电极距才能取得比较理想的效果。     

二氧化碳爆破布置参数数值模拟

为确定二氧化碳爆破增加煤层瓦斯透气性技术的最佳爆破孔间距及控制孔的布置方式,采用FLAC~(3D)和Comsol软件对不同间距多空爆破和爆破影响半径进行数值模拟.研究结果表明:爆破器间距约为5 m、爆破孔间距约为7 m,且控制孔布置在相邻爆破孔中间时,液态二氧化碳多孔连续爆破能够达到最理想的爆破增透效果,而且控制孔的半径越大,增透效果越明显,瓦斯抽采效率越高.     

大倾角厚煤层长壁综采放顶开采技术分析

根据煤层赋存倾角的不同，我国将煤层划分为缓倾斜煤层（0°-25。1（其中0°-8。称近水平煤层）、倾斜煤层（25°-45°）和急倾斜煤层（45°-90°）。大倾角煤层至今没有确切公认的定义，大多数说法是指埋藏倾角大于35°～55°的煤层，35°是冒落矸石的自然安息角。根据赋存厚度的不同，我国将煤层划分为薄煤层（≤1．3m）、中厚煤层（131-3．5m）和厚煤层（≥3．5m）。目前，实际开采过程中，     

煤矿瓦斯事故的防治

瓦斯在煤层中的含量各不相同,其在煤层中含量的百分比跟成煤的地质条件,主要是与煤层上覆和下伏岩层的透气性相关。煤层被透气性很低的岩层包围,煤层中的瓦斯放散不出去,瓦斯含量就高,反之,瓦斯含量就低。在接近煤层露头和埋藏较浅的煤层中,瓦斯含量相对较低。随着煤层埋藏深度增加,瓦斯压力和含量按照瓦斯压力梯度参数相应增加。根据矿井开采先上后下、由浅至深的开采顺序,我国煤矿瓦斯事故防治的压力将越来越大。     

声音

“二氧化碳的应用可以是多方面的,目前中国已有北京高碑店热电厂将捕获后的二氧化碳用于保鲜,河北新奥集团用其来培养海藻,中石油则利用二氧化碳来驱油,还有一些研究项目试图利用二氧化碳来中和盐碱地。” 科技部部长万钢在表示：二氧化碳不是废气,应当作资源来年利用。     

水处理技术在污水处理中的意义及其前景

水处理技术在污水处理中的运用广泛。处理城市污水所产生的二氧化碳排放量包括两部分:将污水中的碳源(BOD)转化为二氧化碳,以及相应的动力消耗折合成二氧化碳排放。从我国中长期发展战略来看,污染物减排将被放到首位,而能耗高的处理工艺将失去竞争力,毫无疑问,节能降耗型的水处理技术将成为我国长期的发展方向。     

基于侏罗纪煤低温氧化特性自然发火技术分析研究

西北地区侏罗纪煤可采储量巨大,煤层自燃倾向性大,而侏罗纪煤层自燃机理研究落后于东部和华北的石炭二叠纪,因此了解西北地区侏罗纪煤层自燃研究现状对确立今后西北侏罗纪煤层自燃研究方向和完善煤层自燃理论体系具有重要意义。本文查阅参考了大量文献,总结了西北地区侏罗纪煤岩特征,详细阐述了侏罗纪煤的低温氧化自燃特性,并将现有的煤层自然发火模型推广应用到侏罗纪煤层,最终提出了侏罗纪煤实验室研究、数值模拟和现场实践的合理化建议。     

气井全煤层吸附曲线的绘制

考虑到测量煤层等温吸附曲线所伴生的煤储层含气量测量误差以及储层混合排采的影响,提出"气井全煤层吸附曲线"的计算、绘制方法,即根据煤层的镜质组最大反射率计算LI吸附流动方程中的相应参数,根据煤层的埋深确定储层温度和煤层吸附压力上限,计算低于吸附压力上限时各煤层在不同压力下的吸附量,将所有煤层在相同压力下的吸附量加和得气井全煤层吸附曲线。     

你“毁灭地球”的五个坏习惯

事实上，平均每杯经过滤的黑咖啡都会排放出125克的二氧化碳。在这些二氧化碳中，三分之二来自原材料，而其余更多的则是来自制造的过程。一杯即溶咖啡含有80克的二氧化碳，也就是说，如果每天喝六杯咖啡将意味着每年产生174千克的二氧化碳。