Une expérience de compression uniaxiale avec co₂-Bearing Coal using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la séquestration géologique du dioxyde de carbone et de la récupération du méthane de houille sur la relation entre les propriétés du charbon et l’adsorption du gaz. Le principal avantage de cette technique est que la charge statique et dynamique peut s’appliquer sur briquette à l’état de volume constant et tout le processus d’expérience est visualisé par la surveillance photographique. Il n’y a pas d’exigence particulière pour les espèces de l’échantillon, donc cette méthode peut s’appliquer aux essais mécaniques de toute roche poreuse.

Pour commencer, pesez 1000 grammes et 300 grammes de charbon pulvérisé avec une distribution de la taille des particules de zéro à un millimètre et un à trois millimètres respectivement. Mettez-les ensemble dans un bécher dans une proportion de masse de 0,76 à 0,24 et utilisez une tige de verre de six millimètres de diamètre pour bien les mélanger. Pour préparer le ciment, mettre quatre grammes de poudre d’humate de sodium dans un bécher et ajouter environ 96 millimètres d’eau distillée.

Utilisez une tige de verre pour les remuer et assurez-vous que tout l’humate de sodium est bien dissous. Mélanger ensuite 230 grammes de poudre de charbon mélangée et 20 grammes de solution d’humate de sodium dans un bécher. Pour produire une briquette de taille standard, enduire la surface intérieure des outils de mise en forme d’huile lubrifiante.

Assembler les composants de l’outil Plaque inférieure, corps principal et anneau et remplir le trou avec 250 grammes de matériau mélangé. Mettez le piston de presse sur le dessus du matériel mélangé et placez toutes les pièces sous le piston d’une machine d’essai universelle de servo électrohydraulic. Lancez le logiciel WinWdw pour contrôler la machine d’essai universelle servo électrohydraulique.

Dans le logiciel, cliquez sur la plage de force pour définir la force maximale à 50 kilonewtons et cliquez sur réinitialiser pour effacer la valeur de déplacement. Cliquez à gauche sur le contrôle de chargement de la force d’option. Réglez le ratio de déplacement à 0,1 kilonewtons par seconde.

Réglez la valeur de force cible à 29,4 kilonewtons et le temps de détention à 900 secondes. Puis cliquez sur démarrer. Après cela, sortez les outils de mise en forme et invertiez-les sur une plaque de caoutchouc.

Utilisez un marteau en caoutchouc pour démonter les composants de l’outil dans l’ordre du bas vers le haut. Mettez la briquette dans un incubateur de 40 degrés Celsius pendant 48 heures. Tout d’abord, fixez la porte arrière du navire visualisé avec des boulons à haute résistance.

Connectez l’ordinateur, la boîte d’acquisition de données et le capteur de pression de gaz intégré à la porte arrière. Pour acquérir les données de pression de gaz dans le vaisseau visualisé, lancez le capteur d’acquisition de données logiciel. Sur le logiciel, cliquez sur démarrer.

Ouvrez la vanne V1 et fermez V2, V3 et V4 pour passer l’aspirateur dans la chambre visualisée du navire. Après 30 minutes, éteignez le V1 et la pompe à vide. Ouvrez V2 et le réservoir d’essence avec de l’hélium.

Utilisez la soupape de réduction manuelle de la pression pour ajuster la pression de sortie du réservoir d’essence. Observez attentivement la courbe de pression de gaz affichée sur le capteur d’acquisition de données 16. Quand il atteint environ deux mégapascals éteindre V2 et le réservoir d’essence.

Ensuite, sur l’ordinateur, lancez le logiciel WinWdw pour mesurer la force de frottement du piston de chargement se déplaçant vers le bas dans la machine de test. Dans le logiciel, cliquez sur la plage de force pour définir la force maximale à cinq kilonewtons et cliquez sur réinitialiser pour effacer la valeur de déplacement. Cliquez à gauche sur le taux de chargement de déplacement de l’option et réglez le rapport de déplacement à un millimètre par minute.

Le clic sur démarrer. Ouvrez V4 et déchargez l’hélium dans l’air. Démonter la porte arrière du navire visualisé et fermer le V4. Mesurez la hauteur et le diamètre de la briquette à l’aide d’un étrier vernier d’une précision de 0,02 millimètre.

Pesez la masse de la briquette à l’aide d’une balance électronique avec une précision de 0,01 grammes. Installez le rouleau à chaîne de l’appareil d’essai de déformation circonférentielle autour de la position centrale de la briquette et fixez le support de pince. Connectez le capteur avec la boîte d’acquisition de données à travers le connecteur d’aviation dans le navire visualisé et placez-les sous le piston de chargement.

Pour assurer la précision de l’acquisition des données, ajustez le rouleau à chaîne et la surface supérieure de la briquette afin qu’ils soient parallèles au piston de chargement. Lancez ensuite WinWdw pour contrôler la machine de test universelle. Dans le logiciel, cliquez à gauche sur le taux de chargement de déplacement d’option.

Réglez le rapport de déplacement à 10 millimètres par minute. Sur la télécommande, appuyez sur le bouton vers le bas pour la machine d’essai universelle jusqu’à ce que la distance laissée entre le piston et la briquette est d’environ un à deux millimètres. Assemblez ensuite la porte arrière du navire visualisé.

Passez l’aspirateur dans la chambre du navire visualisée comme auparavant. Prochain V3 ouvert et réservoir de gaz de dioxyde de carbone à pureté 99,99%Utilisez la pression manuelle réduisant la valeur pour ajuster la pression de sortie du réservoir d’essence. Observez attentivement la courbe de pression de gaz affichée dans le capteur d’acquisition de données 16.

Lorsqu’il s’approche suffisamment de la valeur cible, fermez le V3 et le réservoir d’essence. Après 24 heures d’adsorption, la courbe de pression du gaz reste stable et la briquette a atteint son état d’équilibre dynamique d’adsorption et de désorption. Placez une caméra avec un trépied à côté de la fenêtre du navire visualisé et ajustez la hauteur et l’angle pour vous assurer que l’image de l’échantillon est affichée au centre de l’écran de la caméra.

Démarrez le logiciel SDU Deformation Acquisition v2.0 pour surveiller la déformation circonférentielle de la briquette. Cliquez sur démarrer. Sur WinWdw cliquez sur nouvel échantillon et tapez dans la hauteur et le diamètre de la briquette.

Cliquez sur la zone sectionnelle, puis cliquez sur confirmer. Cliquez sur la plage de force pour définir la force maximale à cinq kilonewtons et cliquez sur réinitialiser pour effacer la valeur de déplacement. Cliquez à gauche sur le taux de chargement du déplacement d’option et réglez le rapport de déplacement à un millimètre par minute.

Cliquez sur commencer à compresser l’échantillon. Dans le même temps appuyez sur le bouton de démarrage sur la caméra pour commencer l’enregistrement vidéo. Lorsque l’échantillon échoue totalement, cliquez sur arrêter et enregistrer les données dans WinWdw et SDU Deformation Acquisition v2.0.

Appuyez ensuite à nouveau sur le bouton de démarrage de la caméra pour arrêter l’enregistrement vidéo. Ouvrez V4 pour libérer du dioxyde de carbone dans la chambre du navire et démonter la porte arrière du navire. Déconnectez les connecteurs d’aviation pour le capteur de pression de gaz et l’appareil d’essai de déformation circonférentielle.

Cliquez à gauche sur le taux de chargement de déplacement d’option sur WinWdw, réglez le rapport de déplacement à 10 millimètres par minute. Appuyez sur le bouton vers le haut sur la télécommande de la machine de test universelle. Lorsque le piston de chargement du navire est d’environ deux à trois millimètres au-dessus de la briquette, retirez la briquette et retirez-la du rouleau à chaîne.

Démonter l’outil de raccordement entre les pistons et utiliser un aspirateur pour nettoyer le récipient visualisé. Dans cette expérience, le test d’adsorption isothermal s’est avéré une capacité similaire pour l’adsorption de méthane entre le charbon brut et la briquette. La résistance des échantillons de briquette utilisés dans l’essai a eu une certaine fluctuation, mais elle était plutôt légère et a eu peu d’influence sur l’analyse des résultats expérimentaux.

Lorsqu’elles sont sous différentes pressions de dioxyde de carbone, allant de zéro à deux mégapascales, les courbes de contrainte axiale ont montré des phases évidentes de compactage, de déformation élastique et plastique. À mesure que la pression du dioxyde de carbone augmentait, la force maximale de l’échantillon de charbon diminuait, où elle présentait une relation non lélinienne. Le module élastique a diminué sous l’état saturé de dioxyde de carbone et que la relation entre le modulus élastique a diminué et la pression de gaz était non lignear aussi bien.

Les images obtenues par la caméra événements de l’évolution de la fracture à la surface de l’échantillon, sous différentes pressions de dioxyde de carbone. La méthode de dimension de comptage des boîtes a été adoptée pour décrire la caractéristique des fractures dans l’état de défaillance sous différentes pressions de dioxyde de carbone. Les coefficients de corrélation entre le nombre de boîtes et la longueur latérale étaient tous de plus de 0,95.

Les valeurs de la dimension fractale étaient proportionnelles à celles de la pression du dioxyde de carbone et leur tendance indiquait une similitude avec celle du degré de dommages au corps houiller. La chose la plus importante est d’avoir une bonne compréhension de la procédure d’essai et une certaine expérience dans les expériences de mécanique de roche et le fonctionnement du gaz à haute pression. Après son amélioration, cette technique peut fournir un moyen pour l’étude des médias poreux et l’effet de couplage de gaz sous l’état uniaxial ou triaxial de chargement.

Puisque les réservoirs de gaz à haute pression sont utilisés dans cette technique, les gens doivent fonctionner prudemment pendant le remplissage et la libération du gaz.