Ce protocole montre comment préparer un échantillon de briquette et mener une expérience de compression uniaxiale avec une briquette dans différentes pressions de CO2 à l'aide d'un système d'essai de couplage gaz-solide visualisé et à volume constant. Il vise également à étudier les changements en termes de propriétés physiques et mécaniques du charbon induits par l'adsorption co 2.
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Article de méthode
Une expérience de compression uniaxiale avec co2-Bearing Coal using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System
Dans cet article
Résumé
Résumé
L'injection de dioxyde de carbone (CO2) dans une veine de charbon profonde est d'une grande importance pour réduire la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère et accroître la récupération du méthane des gisements houillers. Un système d'accouplement gazeux-solide à volume constant est introduit ici pour étudier l'influence de la sorption de CO2 sur les propriétés physiques et mécaniques du charbon. Capable de maintenir un volume constant et de surveiller l'échantillon à l'aide d'une caméra, ce système offre le potentiel d'améliorer la précision des instruments et d'analyser l'évolution des fractures à l'aide d'une méthode de géométrie fractale. Cet article fournit toutes les étapes pour effectuer une expérience de compression uniaxiale avec un échantillon de briquette dans différentes pressions de CO2 avec le système de test d'accouplement gaz-solide. Une briquette, pressée à froid par le charbon brut et le ciment humate de sodium, est chargée dans le CO2à haute pression, et sa surface est surveillée en temps réel à l'aide d'une caméra. Cependant, la similitude entre la briquette et le charbon brut doit encore être améliorée, et un gaz inflammable comme le méthane (CH4) ne peut pas être injecté pour l'essai. Les résultats montrent que la sorption de CO2 mène à la résistance de pointe et à la réduction élastique de modulus de la briquette, et l'évolution de rupture de la briquette dans un état de défaillance indique des caractéristiques fractales. La force, le modulus élastique et la dimension fractale sont tous corrélés avec la pression du CO2, mais pas avec une corrélation linéaire. Le système d'essai d'accouplement gazeux et à volume constant visualisé peut servir de plate-forme pour la recherche expérimentale sur la mécanique des roches compte tenu de l'effet d'accouplement multichamps.
Introduction
La concentration croissante de CO2 dans l'atmosphère est un facteur direct à l'origine de l'effet du réchauffement climatique. En raison de la forte capacité de sorption du charbon, la séquestration du CO2 dans une veine de charbon est considérée comme un moyen pratique et respectueux de l'environnement pour réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre1,2,3. Dans le même temps, le CO2 injecté peut remplacer le CH4 et entraîner la promotion de la production de gaz dans la récupération du méthane de houille (ECBM)
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Protocole
1. Préparation de l'échantillon
- Recueillir des blocs de charbon brut de la face de travail 4671B6 de la mine de charbon Xinzhuangzi. Notez que, en raison de la faible résistance et le relâchement de la structure, le charbon brut est cassé et probablement mélangé avec des impuretés. Pour éviter l'influence de ces facteurs internes et externes, ainsi que pour réduire autant que possible l'inhomogénéité du charbon, sélectionnez de grands blocs de charbon (environ 15 cm de long, 10 cm de large et 10 cm de haut).
- Utilisez une pince à épiler pour éliminer les impuretés mélangées au charbon et frotter la chambre du broyeur avec du coton absorbant et de l'....
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Résultats
La masse moyenne de l'échantillon de briquette était de 230 g. Selon l'analyse industrielle, la briquette présentait une teneur en humidité de 4,52 % et une teneur en cendres de 15,52 %. De plus, le contenu volatil était d'environ 31,24 %. Comme le humate de sodium a été extrait du charbon, les composants de la briquette étaient semblables au charbon brut. Les caractéristiques physiques sont affichées dans le tableau 2.
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Discussion
Compte tenu du danger de gaz à haute pression, certaines étapes critiques sont importantes pendant l'essai. Les vannes et les anneaux O doivent être inspectés et remplacés régulièrement, et toute source d'inflammation ne doit pas être autorisée en laboratoire. Lors de l'utilisation de la soupape de régulation de la pression manuelle, l'expérimentateur doit tordre la valve lentement pour faire augmenter progressivement la pression dans le récipient visualisé. Ne démontez pas le navire pendant l'essai. Lorsque l'expérience.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par le China National Major Scientific Instruments Development Project (Grant No. 51427804) et la Shandong Province National Natural Science Foundation (Grant No. ZR2017MEE023).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 3Y-Leica MPV-SP photomètre système micrométrique | Leica, Allemagne | M090063016 | Utilisé pour la mesure de la réflectance de la vitrinite |
| Instrument d’adsorption isotherme automatique | BeiShiDe Instrument Technology (Beijing)CO., Ltd. | 3H-2000PH | Essai d’adsorption isotherme |
| Machine d’essai universelle servo électro-hydraulique | Jinan Shidaishijin Machine d’essai CO., Ltd | WDW-100EIII | Utilisé pour fournir pression axiale |
| Capteur de pression de gaz | Beijing Star Sensor Technology CO., LTD | CYYZ11 | Surveillance de la pression de gaz |
| Réservoir de gaz (dioxyde de carbone / hélium) | Heifei Henglong Gas., Ltd | Gaz ressource | |
| caméra haute vitesse | Sony corporation | FDR-AX30 | Surveillance d’image |
| Incubateur | Yuyao YuanDong Digital Instrument Factory | XGQ-2000 | de séchage de briquettes |
| Hebi Tianke Instrument CO., Ltd | EP-2 | Broyage | |
| du charbon Réducteur de pression manuel | Shanghai Saergen Instrument CO., Ltd | R41 | Pression de gaz de sortie ajustement |
| Analyseur de proximité | Changsha Kaiyuan Instrument CO.,Ltd | 5E-MAG6700 | Analyse industrielle du charbon |
| Jauge de contrainte à résistance | Jinan Sigmar Technology CO.,LTD | ASMB3-16/8 | Mesure du rapport de Poisson |
| Agitateur de tamis (6,16mesh) | Hebi Tianguan Instrument CO.,Ltd | GZS-300 | Abri à poudre de charbon |
| Tuyau souple | Jinan Quanxing Tuyau haute pression CO., | Diamètre intérieur = 5 mm pression maximale = 30 MPa Appareil d’essai | |
| de déformation circonférentielle d’échantillon de roche standard | Huainan Qingda Machinery CO., Ltd | Déformation circonférentielle | |
| cisaillement direct contrôlé | Beijing Aerospace Huayu Test Instrument CO.,LTD | ZJ-4A | Résistance à la traction, cohésion, frottement interne mesure |
| Pompe à vide | Fujiwara, Japon | 750D | Utilisé pour aspirer le récipient |
| Vanne | Jiangsu Subei Valve Co., Ltd | S4 NS-MG16-MF1 | Joint |
| gaz Récipient de chargement visuel | Huainan Qingda Machinery CO., Ltd | Instrument pour le chargement d’échantillons et la surveillance en temps réel |
Références
- Mazzotti, M., Pini, R., Storti, G. Enhanced coalbed methane recovery. Journal of Supercritical Fluids. 47 (3), 619-627 (2009).
- Litynski, J., et al. U.S. Department of Energy’s Regional Carbon Sequestration Partnership Program: Overview. Energy Proc....
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Réimpressions et autorisations
