中低煤阶镜煤/暗煤大分子结构及对甲烷吸附的影响

为研究中低阶煤不同宏观煤岩组分微观结构及对甲烷吸附的影响，采集黄陇煤田郭家河、大佛寺、园子沟及黄陵矿区的四种不同煤样，手工剥离不同宏观煤岩成分(镜煤和暗煤),通过傅立叶红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析和等温吸附实验探究中低阶煤分子结构特征及其对甲烷吸附能力的影响。结果表明：同一煤样中镜煤的水分和挥发分产率高于暗煤的水分和挥发分产率，而暗煤的灰分产率和固定碳含量高于镜煤的灰分产率和固定碳含量。镜煤的显微组分中镜质组含量较大、惰质组含量较低，暗煤则相反。红外光谱分析结果表明，同一煤层的镜煤和暗煤红外光谱吸收峰形态相似，官能团类型和含量接近。煤分子结构中主要含氧官能团按含量由高到低依次为C—O,COOH,■,脂肪侧链按含量由高到低依次为CH₂,CH₃,CH。对比煤的准晶体结构发现，中低阶煤煤化程度低，γ带的峰面积整体较大。受煤化作用和压实作用影响，暗煤的堆砌度和堆砌层数大于镜煤的堆砌度和堆砌层数。分子结构特征对甲烷吸附量的影响显著。镜煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈正相关，暗煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈负相关。镜煤...     

管道几何参数对双向水流整流装置性能的影响

双向水流整流装置的几何参数会对其性能产生较大影响，进而影响整个发电装置的性能。为提高双向水流的能量利用率，以水流流速与叶片获得速度的平均流速比作为衡量双向水流整流装置性能的指标，通过数值仿真，对装置的内外转角半径以及出入口过渡段长度进行优化，研究提高水轮机叶片获得功率的方法。研究与仿真分析表明，当双向水流整流装置上下管道内外转角半径相等且均为2倍管道直径，以及当双向水流整流装置上下管道内外转角半径分别为1.5倍管道直径和2倍管道直径时，可以获得较好的工作性能；当双向水流整流装置出入口过渡段长度为0.4倍管道直径时，也有利于改善双向水流整流装置的性能。     

沁水盆地煤储层地温场条件及其低地温异常区形成机理

煤储层地温场条件是影响煤层气赋存与产出的关键因素，从目前沁水盆地煤层气井生产情况来看，煤储层地温低异常区煤层气开发井的产气效果普遍较差，因此，开展煤储层地温场条件研究，揭示低地温异常区形成机理，对于低地温区煤层气开发显得尤为重要。采用沁水盆地煤层气井地温实测数据，系统分析了沁水盆地3号煤层和15号煤层地温及其梯度和大地热流分布特征，揭示了煤储层地温分布规律，提出了煤储层地温梯度等级划分标准，圈定了沁水盆地石炭-二叠系煤储层地温梯度小于1.6℃/hm的地温低异常区，揭示了研究区煤储层地温低异常区分布及其受控机制。研究结果表明，沁水盆地恒温带温度整体呈现由西北向东南逐渐增高的趋势，恒温带深度由北向南逐渐变浅，恒温带温度为13.2～15.2℃,恒温带深度为27.4～33.1 m。沁水盆地煤储层地温及其地温梯度均随深度的增加而增高。3号煤储层温度为14.6～100.9℃,平均为30.58℃,地温梯度为0.008～3.770℃/hm,平均为1.62℃/hm; 15号煤储层温度为15.3～111.8℃,平均值为33.28℃,地温梯度为0.046～5.350℃/hm,平均为1.87℃/hm;大地热流...     

航天固体推进剂对煤储层致裂增透试验研究

高瓦斯低渗透性的煤储层严重制约煤炭和煤层气的高效生产，必须对煤储层进行致裂增透。航天固体推进剂爆燃能够产生大量的高能气体冲击煤储层，可以达到致裂增透煤储层的目的。为研究航天固体推进剂致裂煤体特性，首先以民用航天固体推进剂配方为基底，研发了一种用于煤储层致裂增透的固体推进剂，并对其性能、感度、耐压和耐温性能进行了测试，然后采用模拟煤样开展了航天固体推进剂致裂试验，并对试验过程中的孔壁压力和模拟煤样内应变进行了监测，最后根据试验结果分析了模拟煤样的破坏特征。结果表明：航天固体推进剂性能良好，具备防水、耐压和不产生CO等优点，能够适应煤矿井下的环境。试验过程中孔壁压力时程曲线呈现急速升压阶段、缓慢升压阶段和非线性降压阶段，孔壁压力上升时间约为18 ms；孔内压力峰值较低且分布不均匀，孔中压力峰值为118.1 MPa，孔底压力峰值为85.3 MPa。航天固体推进剂致裂过程中，模拟煤样内产生的应力波由压缩相和拉伸相组成，应力波强度较低、持续时间长并且随距离的增大衰减缓慢。航天固体推进剂致裂煤储层以高能气体的准静态作用为主，应力波能量的利用率较高。研究结果为航天固体推进剂在煤层气开采领域的应用提供...