混合气体驱替煤层气技术的可行性研究

气体驱替煤层气技术是近年来发展起来的具有温室气体减排和提高煤层气采收率双赢效果的新兴技术,相关研究受到世界主要发达国家的广泛重视。对于温室气体减排的压力,发达国家的研究主要着眼于该技术在高渗透、不可采煤层中的应用,注入气体主要为CO2,目的是尽可能多地封存CO2,同时提高煤层气采收率。目前,国内在这方面的研究刚刚起步。国内煤层具有渗透率普遍较低、不开采煤层与要开采煤层难以界定的特点,注CO2气体驱替煤层气在这种煤层中的可行性值得商榷。针对国内煤层特点和煤矿瓦斯抽采率低的现状,建议采用富N2混合气体驱替煤层气技术,以提高煤层气产采收率。通过理论分析、数值模拟和现场试验研究分析了实施混合气体驱替煤层气技术的可行性。研究结果表明,混合气体驱替煤层气技术适用于国内低渗透、可开采煤层,可以提高煤层气采收率和单产量。     

瑞雷面波在灌浆加固路基检测中的应用

瑞雷面波在灌浆加固路基检测中，既可利用面波波速等值线断面发展可能存在的软弱部位，在三维空间上宏观评价灌浆加固效果，还可结合少量动力触探，间接计算路基承载力。文章从工程实例出发，着重探讨了实际工程应用中路基加固效果的宏观评价及触探击数与波速回归分析中的抽样问题。     

沁水盆地煤样静水压力下渗透率实验及模型分析

为研究沁水盆地煤样渗透率演化规律,构建了煤样渗透率测定的瞬态压力脉冲法实验装置,使用N2和CO2在实验室开展了3种试验条件的渗透率测定,应用Connell模型对实验结果进行分析,并讨论了模型预测值和实验值之间差别的原因。结果表明,（1）在恒定孔压变围压条件下渗透率随有效应力增大而减小;在等有效应力条件下,渗透率随孔压增大而减少;在恒定围压变孔压条件下,随孔压增大,渗透率呈先减小后变大的趋势。（2）运用Connell模型预测的恒定围压变孔压条件的渗透率值大于实验值,原因可能是由于裂隙压缩性系数和吸附应变系数存在估计误差。通过开展实验室渗透率实验和模型分析,对指导实验室内二氧化碳封存和气体驱替实验及其模拟研究具有借鉴意义。     

深层岩体松动爆破中不耦合装药效应的探讨

基于冲击波在交界面两侧压力和速度必须各自相等的连续性条件,求解爆轰产物中适用的反射波方程和介质中适用的冲击波方程,得到药包周围介质中冲击波的初始参数.通过波的传播机理,把集中药包应力波随距离的衰减公式扩展到延长药包,并计算耦合与不耦合装药爆破时距爆心相同距离处岩石中冲击波的参数.由计算结果可知:(1)耦合装药爆破时形成的冲击波压力超过岩石抗压强度极限几十倍以上,药包周围岩石形成粉碎区;(2)与耦合装药爆破相比,不耦合装药爆破可以降低孔壁处岩石中冲击波初始压力,但可以增加孔壁后岩石中的冲击波压力.合理的不耦合系数,可使岩石不形成粉碎区,大幅度减少能量耗散;(3)水一般认为是非线性弹性介质,因此水介质成为炸药爆轰产物与岩石间的弹性缓冲层,增加了能量传递,延长了冲击波作用时间,加大了爆炸的作用范围.     

瑞雷面波在灌浆加固路基检测中的应用

瑞雷面波在灌浆加固路基检测中 ,既可利用面波波速等值线断面发现可能存在的软弱部位 ,在三维空间上宏观评价灌浆加固效果 ,还可结合少量动力触探 ,间接计算路基承载力。文章从工程实例出发 ,着重探讨了实际工程应用中路基加固效果的宏观评价及触探击数与波速回归分析中的抽样问题     

我国CO2捕集与封存的技术路线探讨

地球温暖化问题已引起全球的密切关注,CO2是促成地球温暖化的主要因素。为了缓解地球温室效应,将大气温室气体浓度稳定在一个安全的水平上,必须减少CO2排放。CO2捕集与封存（CCS）是一种新型岩土工程,具有规模大、潜力大、成本较低、技术成熟度较高、与化石能源结构相容性好等特点,被认为可能具有较高减排贡献度,能够降低综合减排成本和减缓能源结构转变带来的经济冲击。国外已投入了很大的研发资金并且制定了研发路线。中国的研究才刚刚起步,尚未制定开发路线。根据大量调查分析,提出了中国中长期CCS研发技术路线。     

CO2吸附对煤岩热弹性模型影响的理论解释

引入煤岩对气体的吸附势函数，并假定吸附势函数是引起多孔介质变形和应力的一个因素，给出了考虑CO2吸附的煤岩热弹性模型的一般形式，分析了CO2吸附对煤岩热弹性模型的影响。结果表明，在弹性范围内，吸附势函数是通过改变热传导方程和热传导的热力学限制条件来间接影响介质的应力和变形的。而对应力一应变之间的关系表达式的形式没有影响。一旦给出自由能函数和吸附势函数的形式，就可以确定考虑气体吸附条件下介质的热弹性本构模型。     

有效应力对煤吸附特性影响的试验研究

为了研究煤岩吸附特性受有效应力影响的机制,结合压汞试验所测定的孔隙率和孔径分布情况,利用自制的原煤等温吸附装置,分别在不同有效应力条件下对山西潞安煤样进行了CH4等温吸附试验。结果表明：①恒温条件下,随着有效应力的增加,煤对CH4吸附量呈下降趋势,气体压力越高时这种变化趋势越明显;②Langmuir方程吸附常数a与有效应力呈负相关关系、吸附常数b则呈正相关关系,分析认为这与原煤内部部分微孔隙封闭和化学势差变化有关;③根据试验数据拟合得出考虑有效应力影响的Langmuir方程形式,所得结果对于煤层气资源评价和开采具有较大的参考价值。     

中国天然气田CO2储存容量初步评估

地下储存可有效地减少人类生产活动排放到大气中的CO2量,从而缓解日趋严重的全球气候变暖问题。天然气地下储存工程为CO2的气田储存积累了大量的经验,而且天然气田具有良好的封闭条件和巨大的储存空间,往往已建有管道、钻井等基础设施,可以大大降低CO2储存成本。根据中国各含油气盆地天然气勘探资料和天然气资源评估结果,中国主要的含油气盆地气田可以储存约304.83×108 t CO2,相当于2002年全国CO2排放总量的9.2倍;其中已探明天然气资源所对应的CO2储存容量为41.03×108 t CO2,相当于2002年全国CO2排放总量的1.2倍。     

一种新型浅层井CO2监测系统的研发

碳捕集、利用与封存（CCUS）能够有效降低传统能源产业CO2排放量,缓解气候变化。地层中CO2泄漏,作为潜在风险之一,可能改变浅层地下水水质,影响地表动植物生长,甚至危及周围人群安全。为监测CO2是否泄漏至地表并评估泄漏对浅层地下水的影响,进行浅层地下水连续取样十分必要,为此开发了一种新型浅层井CO2监测系统。详细介绍了该系统的构成、工作原理、技术难点应对措施和操作步骤。该系统基于U形管原理：渗入井筒的地下水通过单向阀进入U形管内,而后采用氮气对U形管的一端加压,U形管的另一端得到样品。该系统能连续对地下不同层位（层位数根据实际需求确定）进行取样,为封存现场环境风险预警系统提供组成数据。