Methodenartikel

Een Uniaxiaal compressie-experiment met CO2-dragende kolen met behulp van een gevisualiseerd en constant volume-Gasmassief koppelings testsysteem

DOI:

10.3791/59405

⸱

12 juni 2019

 ,  ,  ,  , 
1Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol demonstreert hoe een Briket monster voor te bereiden en een uniaxiaal compressie experiment uit te voeren met een Briket in verschillende co2 -drukken met behulp van een gevisualiseerd en constant volume-gasmassief koppelings testsysteem. Het is ook bedoeld om veranderingen te onderzoeken in termen van de fysische en mechanische eigenschappen van kolen, geïnduceerd door CO2 -adsorptie.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het injecteren van koolstofdioxide (CO2) in een diepe kolen naad is van groot belang voor het verminderen van de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer en het verhogen van het herstel van coalbed methaan. Hier wordt een gevisualiseerd en constant volume-gasvast koppelingssysteem geïntroduceerd om de invloed van CO2 -sorptie op de fysische en mechanische eigenschappen van kolen te onderzoeken. In staat zijn om een constant volume te behouden en het monster met behulp van een camera te bewaken, biedt dit systeem het potentieel om de nauwkeurigheid van het instrument te verbeteren en de fractuur evolutie te analyseren met een fractal geometrie methode. Dit artikel bevat alle stappen om een uniaxiaal compressie experiment uit te voeren met een Briket monster in verschillende co2 -druk met het gasvaste koppelings testsysteem. Een briquette, koudgeperst door ruwe kolen en natrium Humate cement, wordt geladen in hogedruk CO2, en het oppervlak wordt in real-time bewaakt met behulp van een camera. De gelijkenis tussen de Briket en de ruwe kolen moet echter nog worden verbeterd, en een ontvlambaar gas zoals methaan (h4) kan niet voor de test worden geïnjecteerd. De resultaten tonen aan dat co2 -sorptie leidt tot piekkracht en elastische modulus reductie van de Briket, en de breuk evolutie van de Briket in een storingstoestand duidt op fractale kenmerken. De sterkte, elastische modulus en fractal dimensie zijn allemaal gecorreleerd met CO2 -druk, maar niet met een lineaire correlatie. Het gevisualiseerde en constante volume-gasvaste koppelings testsysteem kan fungeren als een platform voor experimenteel onderzoek naar rotsmechanica gezien het multifield koppelings effect.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De toenemende concentratie van CO2 in de atmosfeer is een directe factor die het broeikaseffect veroorzaakt. Vanwege de sterke sorptiecapaciteit van kolen wordt CO2 -sekwestratie in een steenkool naad beschouwd als een praktisch en milieuvriendelijk middel om de mondiale emissie van broeikasgassen1,2,3te verminderen. Tegelijkertijd kan de geïnjecteerde co2 CH4 vervangen en resulteren in gasproductie promotie in coalbed methaan Recovery (ecbm)4,5,6. De ecologische en economische vooruitzichten van CO2 -sekwestratie hebben onlangs wereldwijd aandacht gekregen onder onderzoekers, evenals tussen verschillende internationale milieubeschermings groepen en overheidsinstanties.

Steenkool is een heterogene, structureel anisotrope rots die bestaat uit een porie, breuk en kolen matrix. De poriënstructuur heeft een grote specifieke oppervlakte, die een grote hoeveelheid gas kan adsoreren, die een vitale rol speelt in gassekwestratie, en de breuk is het hoofdpad voor vrije gasstroom7,8. Deze unieke fysieke structuur leidt tot een grote gasadsorptie capaciteit voor CH4 en co2. Mijn gas wordt in een paar vormen in coalbed gestort: (1) geadsorberen op het oppervlak van micro poriën en grotere poriën; (2) geabsorbeerd in de steenkool moleculaire structuur; (3) als vrij gas in fracturen en grotere poriën; en (4) opgelost in stort water. Het sorptie gedrag van steenkool tot en met CH4 en co2 veroorzaakt matrix zwelling, en verdere studies tonen aan dat het een heterogeen proces is en gerelateerd is aan de kolen litho's9,10,11. Bovendien kan gassorptie leiden tot schade in de constitutieve relatie van kolen12,13,14.

Het ruwe steenkool monster wordt over het algemeen gebruikt in kolen-en CO2 -koppelings experimenten. Concreet wordt een groot stukje ruwe kolen van het werkvlak in een kolenmijn gesneden om een monster te bereiden. De fysische en mechanische eigenschappen van ruwe kolen hebben echter onvermijdelijk een hoge dispersiegraad als gevolg van de willekeurige ruimtelijke verdeling van natuurlijke poriën en fracturen in een kolen naad. Bovendien is de gas-dragende kolen zacht en moeilijk te Hervorm. Volgens de principes van de orthogonale experimentele methode wordt de briquette, die wordt gereconstitueerd met ruw kolen poeder en cement, beschouwd als een ideaal materiaal dat wordt gebruikt in de steenkool sorptie test15,16. Omdat het koudgeperst is met metalen matrijzen, kan de sterkte vooraf worden ingesteld en blijft het stabiel door de hoeveelheid cement aan te passen, wat de vergelijkende analyse van het enkele variabele effect ten voorkomt. Bovendien is, hoewel de porositeit van het Briket monster ~ 4-10 keer is, die van het ruwe steenkool monster, soortgelijke adsorptie-en desorptie-eigenschappen en stress-strain curve gevonden in het experimentele onderzoek17,18 , 19 , 20. voor de bereiding van de Briket21is in dit document een regeling van soortgelijk materiaal voor kolen met gas vastgesteld. De ruwe kolen werden genomen uit de 4671B6 werk gezicht in de Xinzhuangzi kolenmijn, Huainan, Anhui Province, China. De kolen naad is ongeveer 450 m onder de grond en 360 m onder zeeniveau, en het dips op ongeveer 15 ° en is ongeveer 1,6 m dik. De hoogte en diameter van het Briket monster zijn respectievelijk 100 mm en 50 mm, wat de aanbevolen maat is die door de International Society for Rock Mechanics (isrm)22wordt voorgesteld.

De vorige uniaxiale of triaxiaal laadtest instrumenten voor steenkool experimenten met gaslagers onder laboratoriumomstandigheden hebben een aantal tekorten en beperkingen, gepresenteerd als Fellows23,24,25,26 ,27,28: (1) tijdens het laadproces neemt het volume van het vaartuig af naarmate de zuiger beweegt, waardoor schommelingen in de gasdruk en verstoringen in de gassorptie ontstaan; (2) de real-time beeld bewaking van monsters, evenals omtrek vervorming metingen in een hoge gasdruk omgeving, is moeilijk te voeren; (3) ze zijn beperkt tot stimulatie van dynamische last verstoringen op vooraf geladen monsters om hun mechanische reactie kenmerken te analyseren. Om de precisie van het instrument en het verzamelen van gegevens in de gasvaste koppelings toestand te verbeteren, is een gevisualiseerd en constant-volume testsysteem29 ontwikkeld (Figuur 1), inclusief (1) een gevisualiseerd laad schip met een constante volume kamer, de kerncomponent; (2) een gasvulmodule met een vacuüm kanaal, twee vulkanalen en een vrijgave kanaal; (3) een axiale laadmodule bestaande uit een elektrohydraulische servo-universele testmachine en besturings computer; (4) een module voor gegevensverwerving die bestaat uit een meetapparaat voor omtrek verplaatsing, een gasdruk sensor en een camera in het venster van het gevisualiseerde laad schip.

Het kern gevisualiseerde vat (Figuur 2) is speciaal ontworpen zodat twee instel cilinders op de bovenste plaat worden bevestigd en hun zuigers tegelijkertijd met de laad knop worden verplaatst door een straal, en het sectionaalgedeelte van de laad zuiger is gelijk aan de de som van die van de instel cilinders. Stroomt door een binnenste gat en zachte pijpen, het hogedrukgas in het vat en de twee cilinders is aangesloten. Daarom, wanneer de zuiger voor het laden van het vat naar beneden beweegt en het gas comprimeert, kan deze structuur de verandering in volume compenseren en de druk interferentie elimineren. Bovendien wordt de enorme door gas veroorzaakte contra kracht op de zuiger tijdens de test verhinderd, waardoor de veiligheid van het instrument aanzienlijk wordt verbeterd. De ramen, die zijn uitgerust met gehard borosilicaatglas en gelegen aan drie zijden van het vat, bieden een directe manier om een foto van het monster te maken. Dit glas is met succes getest en bewezen tot 10 MPa gas te weerstaan met een lage expansie snelheid, hoge sterkte, lichtdoorlatendheid en chemische stabiliteit29.

Dit artikel beschrijft de procedure voor het uitvoeren van een uniaxiaal compressie experiment van co2-dragende kolen met het nieuwe gevisualiseerde en constante volume-gasvaste koppelings testsysteem, dat de beschrijving bevat van alle stukken die een Briket bereiden monster met behulp van ruwe kolen poeder en natrium Humate, evenals de opeenvolgende stappen om hogedruk CO2 te injecteren en uniaxiale compressie uit te voeren. Het hele monster vervormingsproces wordt bewaakt met behulp van een camera. Deze experimentele aanpak biedt een alternatieve manier om de door adsorptie veroorzaakte schade en breuk evolutie die kenmerkend zijn voor koolstofdragende kolen, kwantitatief te analyseren.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. monstervoorbereiding

  1. Verzamel ruwe kolen blokken van de 4671B6 werk gezicht van de Xinzhuangzi kolenmijn. Merk op dat, vanwege de geringe sterkte en de losheid van de structuur, de ruwe kolen gebroken zijn en waarschijnlijk vermengd met onzuiverheden. Om de invloed van deze interne en externe factoren te vermijden en de inhomogeniteit van steenkool zoveel mogelijk te verminderen, selecteert u grote kolen blokken (ongeveer 15 cm lang, 10 cm breed en 10 cm hoog).
  2. Gebruik een pincet om onzuiverheden in de kolen te verwijderen en de Crusher kamer te scrubben met absorberend katoen en Acetaldehyde.
  3. Smash de kolen blokken in kleine stukjes met een kaak breker, en onderdak ze in een zeef Shaker uitgerust met standaard schermen van 6 en 16 mesh. Plaats het gesorteerde kolen poeder afzonderlijk volgens de diameter.
  4. Weeg 1.000 g en 300 g verpulverd kolen af met een deeltjesgrootteverdeling van respectievelijk 0 – 1 mm en 1 – 3 mm. Leg ze samen in een bekerglas in een massa van 0,76:0.24 en meng ze goed met een glazen staaf (met een diameter van 6 mm).
    Opmerking: volgens de gaudian-Schuman-functie van continue verpakkings theorie, wanneer de deeltjesgrootte verdelings waarde (m) gelijk is aan ongeveer 0,25 (massa van de deeltjesgrootte is 1 – 3 mm: totale massa = 0,24), de sterkte van de Briket is maximaal30.
  5. Om het cement te bereiden, zet 4 g natriumhumate poeder (99,99% zuiverheid) in een bekerglas en voeg ongeveer 96 mL gedistilleerd water toe. Gebruik een glazen staaf om ze te roeren en zorg ervoor dat alle natrium Humate goed is opgelost.
    Opmerking: de concentratie van cement beïnvloedt direct de druksterkte van briquette. Tabel 1 bevat specifieke verhoudingen van de bereiding van briketten, waarvan het nr. 2-monster is gebruikt voor de representatieve resultaten.
  6. Zet 230 g gemengd kolen poeder en 20 g natriumhumate oplossing in een bekerglas en meng ze samen.
    Opmerking: op basis van eerdere ervaringen met het maken van monsters, een Briket geproduceerd met 250 g materiaal, met behulp van de methode van de koude pers, voldoet aan de grootte eis van een Standard Rock sample22, waar kolen poeder goed is voor 92% en cement is goed voor 8%.
  7. Koude-druk de Briket met behulp van de shaping tools aangepast aan de grootte van de Briket (Figuur 3).
    1. Voor het produceren van een standaard formaat briquette, Coat het binnenste oppervlak van de shaping tools met smeerolie. Monteer gereedschaps onderdelen #2, #3 en #4 van Figuur 3en vul het gat met 250 g gemengd materiaal.
    2. Zet component #1 van Figuur 3 bovenop het materiaal en plaats alles onder de zuiger van een elektrohydraulische servo universele testmachine.
    3. Start de software Winwdw (of gelijkwaardig) om de elektrohydraulische servo universele testmachine te bedienen. Klik in de software op Force Range om de maximale kracht in te stellen op 50 kN en klik op Reset om de verplaatsingswaarde te wissen.
    4. Klik met de linkermuisknop op de optie Forceer laad controle. Stel de bewegende ratio in op 0,1 kN/s. Stel de doel kracht waarde in op 29,4 kN en houdtijd bij 900 s. Klik vervolgens op Start.
    5. Haal de vormgereedschappen eruit en keer ze op een rubberen plaat om. Gebruik een rubberen hamer om de gereedschaps componenten te demonteren #4, #2, #3 en #1 in die volgorde.
  8. Zet de Briket in een incubator van 40 °c voor 48 uur. Weeg vervolgens de massa af met elektronische weegschalen (met een precisie van 0,01 g) en meet de hoogte en diameter met een Vernier remklauw (met een nauwkeurigheid van 0,02 mm) na het drogen.
  9. Meet het vochtgehalte, het asgehalte en het vluchtige gehalte van de briquette met behulp van een nabije analysator (Zie de tabel met materialen) bij een temperatuur van 20 °c en een relatieve vochtigheid van 65% (per standaard GB/T 212-2008). Voer een vitrinietreflectantie meting uit op de gepolijste briquette met behulp van een fotometer Microscoop (per standaard GB/T 6948-2008).
  10. Meet de eenassige druksterkte, treksterkte, samenhang en inwendige wrijvings hoek met behulp van een universele testmachine en een door een rek gestuurde directe schuif inrichting (per standaard GB/T 23561-2010). Voer een Poisson-ratio meting uit met een weerstand spanningsmeter (per standaard GB/T 22315-2008).
  11. Een adsorptietest van de ruwe kolen en de briquette uitvoeren met behulp van een noppenzeil zoom-adsorptie-instrument (per norm GB/T19560-2008).

2. experimentele methoden

  1. Laboratoriumopstelling
    1. Plaats het testsysteem in een rustig, trillingsvrij gebied van een schoon laboratorium zonder elektromagnetische interferentie. De kamertemperatuur moet tijdens de test stabiel blijven.
    2. Plaats het gevisualiseerde vat op het platform van de elektrohydraulische servo-universele testmachine. Verbind de zuiger van de testmachine met die van het gevisualiseerde vat met het gebruik van een specifiek gereedschap (Zie Figuur 4).
    3. Installeer een handmatige drukverlagende klep in de gastank nozzle. Verbind de klep met het gasvulkanaal op de bodemplaat van het gevisualiseerde vat door een zachte pijp (met een inwendige diameter van 5 mm en een maximale druk van 30 MPa). Koppel het vacuüm kanaal en de vacuümpomp met dezelfde leiding.
    4. Bevestig de achterdeur van het gevisualiseerde vat met hoge sterkte bouten. Verbind de computer, het data-acquisitie vak (DAQ box) en de ingebouwde gasdruk sensor op de achterdeur.
  2. Lucht Dichtheidstest en blanco meting
    1. Om de gasdruk gegevens in het gevisualiseerde vat te verkrijgen, start u de software DAQ sensor-16 (of gelijkwaardig). Klik op de software op Start.
    2. Start de vacuümpomp. Open de klep v1 (Figuur 2) en sluit v2, v3 en v4 (Figuur 2). Vacuüm de gevisualiseerde kuip kamer. Schakel v1 uit en vacuümpomp tot deze onder vacuüm is.
    3. Open v2 en de gastank (met helium). Gebruik de handmatige drukverlagende klep om de uitlaatdruk van de gastank aan te passen tot ongeveer 2 MPa (relatieve druk).
    4. Let zorgvuldig op de gasdruk curve die wordt weergegeven op de DAQ sensor-16. Wanneer het ongeveer 2 MPa is, schakelt u v2 en de gastank uit.
      Opmerking: na 24 uur, als de reductie van de gasdruk minder dan 5% is, is de afsluit baarheid van het gevisualiseerde vat goed.
    5. Om de wrijvingskracht van de laad zuiger naar beneden te meten, start u de software Winwdw om de elektrohydraulische servo universele testmachine te bedienen.
    6. Klik in de software op kracht bereik om de maximale kracht in te stellen op 5 kN en klik op Reset om de verplaatsingswaarde te wissen. Klik met de linkermuisknop op de optie verplaatsings belastingsnelheid . Stel de bewegende verhouding in op 1 mm/min; Klik vervolgens op Start.
    7. Wanneer de verplaatsing die op Winwdw wordt weergegeven ongeveer 5 mm is, klik op Stop. Klik met de linkermuisknop op gegevens Opslaan om de kracht verplaatsing curve op te slaan.
    8. Open v4 en ontlaad helium in de lucht. Demonteer de achterdeur van het gevisualiseerde vat en sluit v4.
      Let op: de deur en ramen moeten open zijn voor ventilatie tijdens de gasafgifte vanwege het mogelijke verstikkingsgevaar.
  3. Uniaxiaal compressie experiment
    1. Meet de hoogte (h) en diameter (d) van de Briket met een Vernier remklauw (met een precisie van 0,02 mm). Weeg de massa (m) van de Briket af met elektronische weegschalen (met een precisie van 0,01 g). Bereken de schijnbare dichtheidfigure-protocol-1() met de volgende vergelijking.
      figure-protocol-2
    2. Installeer de ketting roller van de meetapparatuur voor de omtrek vervorming rond de middelste positie van de Briket (Figuur 5, #1) en bevestig de Klemhouder (Figuur 5, #2). Verbind de sensor (afbeelding 5, #3) met de DAQ box via de Aviation connector in het gevisualiseerde vat (Figuur 2) en plaats ze onder de ladende zuiger.
      Opmerking: om de nauwkeurigheid van de gegevensverwerving te waarborgen, past u de ketting roller en het bovenste oppervlak van het monster aan zodat deze parallel zijn aan de laad zuiger.
    3. Start Winwdw om de universele testmachine te bedienen. Klik in de software met de linkermuisknop op de laad snelheidvan de optie verplaatsing. Stel de bewegende verhouding in op 10 mm/min. Druk op de down -toets op de afstandsbediening van de universele testmachine totdat de afstand tussen de zuiger en het monster 1 – 2 mm bedraagt. Monteer vervolgens de achterdeur van het gevisualiseerde vat.
    4. Herhaal de stappen 2.2.1 – 2.2.2. Open v3 en de gastank (CO2, zuiverheid = 99,99%). Gebruik de handmatige drukverlagende klep om de uitlaatdruk van de gastank aan te passen aan een bepaalde waarde.
    5. Observeer zorgvuldig de gasdruk curve weergegeven in DAQ sensor-16. Wanneer het dicht genoeg bij de streefwaarde, sluit v3 en de gastank (CO2).
      Opmerking: wanneer de gasdruk curve stabiel blijft, heeft de Briket zijn adsorptie-en desorptie-dynamische evenwichtstoestand bereikt. In het algemeen, het duurt 6 – 8 h voor de Briket te volledig adsorb. In deze test wordt de adsorptie tijd ingesteld op 24 uur.
    6. Plaats na 24 uur de camera met een statief naast het raam van het gevisualiseerde vat. Pas de hoogte en hoek aan om ervoor te zorgen dat de afbeelding van het voorbeeld in het midden van het camerascherm wordt weergegeven.
    7. Start de software Sdu vervorming Acquisition v 2.0 (of gelijkwaardig) om de omtrek vervorming van de briquette te bewaken. Klik op Start.
    8. Op Winwdw, klik op Nieuw monster en type in de hoogte en diameter van de Briquette, klik op sectionele gebied, en klik vervolgens op bevestigen. Klik op kracht bereik om de maximale kracht in te stellen op 5 kN en klik op Reset om de verplaatsingswaarde te wissen.
    9. Klik met de linkermuisknop op de optie verplaatsings belastingsnelheid en stel de bewegende verhouding in op 1 mm/min. Klik op Start om het voorbeeld te comprimeren. Druk tegelijkertijd op de start knop op de camera om de video-opname te starten .
    10. Wanneer het monster volledig mislukt, klik op Stop en gegevens Opslaan, in die volgorde, in zowel winwdw en Sdu vervorming acquisitie v 2.0. Druk nogmaals op de Start knop op de camera om de video-opname te stoppen.
    11. Herhaal stap 2.2.8 om CO2 in de vaartuig kamer vrij te geven. Koppel de luchtvaart connectoren voor de gasdruk sensor en de omtrek deformatie testapparatuur los.
    12. Klik met de linkermuisknop op de optie verplaatsings Belastingsnelheid op winwdw. Stel de bewegende verhouding in op 10 mm/min. Druk op de up -toets op de afstandsbediening van de universele testmachine. Wanneer de zuiger van het vat ongeveer 2 – 3 mm boven de Briket, neem de Briket uit en verwijder deze uit de ketting roller.
    13. Demonteer het verbindings gereedschap tussen de zuigers. Reinig het gevisualiseerde vat met een stofzuiger.
  4. Voltooiing
    1. Op basis van de spanning-axiale stam curve en omtrek stam curve verkregen van Winwdw en Sdu vervorming acquisitie v 2.0, bereken de volume stam van het monster met de volgende vergelijking.
      figure-protocol-3
      Hier, figure-protocol-4 = volume stam; figure-protocol-5 = axiale stam; figure-protocol-6 = circumferentiële stam.
    2. Verkrijg de piek sterkte van de stress-axiale stam curve. De sterkte reductie snelheid wordt als volgt berekend.
      figure-protocol-7
      Hier, figure-protocol-8 = sterkte reductiepercentage; figure-protocol-9 = piek sterkte van het monster onder een andere druk van co2; figure-protocol-10 = piek sterkte van het monster in atmosferische lucht.
    3. Bereken de elastische modulus met behulp van de lineaire fase in de stress-axiale stam curve volgens de volgende vergelijking.
      figure-protocol-11
      Hier, figure-protocol-12 = elastische modulus van het monster; figure-protocol-13 = stress increment van lineair de stage (in megapascal); figure-protocol-14 = stam increment van de lineaire fase. Bereken de elastische modulus reductie ratio als volgt.
      figure-protocol-15
      Hier, figure-protocol-16 = elasticiteitsmodulus reductiepercentage figure-protocol-17 , = elastische modulus van het monster onder een andere druk van co2; figure-protocol-18 = elastische modulus van het monster in atmosferische lucht.
    4. Selecteer voorbeeld Foto's tijdens het test-en statistiek gebied met een programma (bijv. geschreven in MATLAB) volgens de methode voor het tellen van de doos.
      figure-protocol-19
      Hier, figure-protocol-20 = raster nummer om het breuk gebied te bedekken aan de zijlengte van figure-protocol-21 het vierkante raster; figure-protocol-22 = een constante; figure-protocol-23 = Fractale dimensie; figure-protocol-24 = zijlengte van het vierkante rooster. De minimale rastergrootte is gelijk aan de pixelgrootte in deze test.
      1. Bereken de correlatiecoëfficiënt volgens de volgende vergelijking.
        figure-protocol-25
        Hier,figure-protocol-26 = correlatiecoëfficiënt; figure-protocol-27 = covariantie figure-protocol-28 van figure-protocol-29 en; figure-protocol-30 = variantie figure-protocol-31 van; figure-protocol-32 = variantie figure-protocol-33 van.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De gemiddelde massa van het Briket monster was 230 g. afhankelijk van de industriële analyse vertoonde de Briket een vochtgehalte van 4,52% en een asgehalte van 15,52%. Bovendien bedroeg het vluchtige gehalte ongeveer 31,24%. Omdat de natrium Humate uit de kolen werd gewonnen, waren de componenten van de Briket vergelijkbaar met ruwe kolen. De fysische eigenschappen worden weergegeven in tabel 2.

De vergelijking...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gezien het gevaar van hogedruk gassen zijn enkele kritische stappen belangrijk tijdens de test. De kleppen en O-ringen moeten regelmatig worden geïnspecteerd en vervangen, en elke ontstekingsbron mag niet in het laboratorium worden toegelaten. Bij gebruik van de handmatige Drukregelklep moet de experimenteerder de klep langzaam draaien om de druk in het gevisualiseerde vat geleidelijk te laten toenemen. Demonteer het vat niet tijdens de test. Wanneer het experiment is voltooid, moet de achterdeur van het vat worden geope...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd gesteund door het China National Major Scientific Instruments ontwikkelings project (Grant No. 51427804) en de Shandong Province National Natural Science Foundation (Grant No. ZR2017MEE023).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
3Y-Leica MPV-SP fotometer microfotometrisch systeemLeica, DuitslandM090063016Gebruikt voor vitrinite
reflectiemaat
Automatisch isotherm adsorptie-instrumentBeiShiDe Instrument Technology (Beijing)CO.,Ltd.3H-2000PHIsotherme adsorptietest
Elektro-hydraulische servo universele testmachineJinan Shidaishijin testmachine CO.,LtdWDW-100EIIIGebruikt om
axiale druk te leveren
GasdruksensorBeijing Star Sensor Technology CO.,LTDCYYZ11Gasdrukbewaking
Gastank (kooldioxide/helium)Heifei Henglong Gas.,LtdGasbron
HogesnelheidscameraSony CorporationFDR-AX30Beeldbewaking
IncubatorYuyao YuanDong Digital Instrument FactoryXGQ-2000Briketdrogen
KaakbrekerHebi Tianke Instrument CO.,LtdEP-2Koolvermaling
Handmatige drukregelklepShanghai Saergen Instrument CO.,LtdR41Uitlaatgasdrukaanpassing
Proximate AnalyzerChangsha Kaiyuan Instrument CO.,Ltd5E-MAG6700Koolindustrie-analyse
WeerstandsstammeterJinan Sigmar Technology CO.,LTDASMB3-16/8Poisson-verhoudingsmeting
Zeefschudder (6,16 mesh)Hebi Tianguan Instrument CO.,LtdGZS-300Koolpoederschuilplaats
Zachte buisJinan Quanxing High pressure pipe CO.,LtdBinnendiameter=5 mm
maximale druk=30 MPa
Standaard rockmonster omtreksvervormingstestapparaatHuainan Qingda Machinery CO.,LtdOmtreksvervorming
verwerving
Stamgestuurde
directe afschuifvoorziening		Beijing Aerospace Huayu Test Instrument CO.,LTDZJ-4ATreksterkte, hechting, interne wrijving
hoekmeting
VacuumpompFujiwara, Japan750DGebruikt om het vat te vacuümeren
VentilJiangsu Subei Valve Co.,LtdS4 NS-MG16-MF1Gasafdichting
Visuele laadvatHuainan Qingda Machinery CO.,LtdInstrument voor monster
laden en realtime monitoring

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mazzotti, M., Pini, R., Storti, G. Enhanced coalbed methane recovery. Journal of Supercritical Fluids. 47 (3), 619-627 (2009).
  2. Litynski, J., et al. U.S. Department of Energy’s Regional Carbon Sequestration Partnership Program: Overview. Energy Procedia. 1 (1), 3959-3967 (2009).
  3. Lackner, K. S. A Guide to CO2 Sequestration. Science. 300 (5626), 1677-1678 (2015).
  4. Zhou, F. D., et al. A feasibility study of ECBM recovery and CO2, storage for a producing CBM field in Southeast Qinshui Basin, China. International Journal of Greenhouse Gas Control. 19 (19), 26-40 (2013).
  5. Zhou, F., Hussain, F., Cinar, Y. Injecting pure N2 and CO2 to coal for enhanced coalbed methane: Experimental observations and numerical simulation. International Journal of Coal Geology. 116 (5), 53-62 (2013).
  6. Pini, R., Ottiger, S., Storti, G., Mazzotti, M. Pure and competitive adsorption of CO2, CH4 and N2 on coal for ECBM. Energy Procedia. 1 (1), 1705-1710 (2009).
  7. Nie, B. S., Li, X. C., Cui, Y. J., Lu, H. Q. Theory and application of gas migration in coal seam. , Science Press. Beijing, China. (2014).
  8. Scott, A. R. Improving coal gas recovery with microbially enhanced coalbed methane. Coalbed Methane: Scientific, Environmental and Economic Evaluation. Mastalerz, M., Glikson, M., Golding, S. D. , Springer. Netherlands. 89-110 (1999).
  9. Gorucu, F., et al. Effects of matrix shrinkage and swelling on the economics of enhanced-coalbed-methane production and CO2 sequestration in coal. Spe Reservoir Evaluation Engineering. 10 (4), 382-392 (2007).
  10. Liu, S. M., Wang, Y., Harpalani, S. Anisotropy characteristics of coal shrinkage/swelling and its impact on coal permeability evolution with CO2 injection. Greenhouse Gases Science & Technology. 6 (5), 615-632 (2016).
  11. Larsen, J. W. The effects of dissolved CO2, on coal structure and properties. International Journal of Coal Geology. 57 (1), 63-70 (2004).
  12. Mastalerz, M., Gluskoter, H., Rupp, J. Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA. International Journal of Coal Geology. 60 (1), 43-55 (2004).
  13. Li, X. C., Nie, B. S., He, X. Q., Zhang, X., Yang, T. Influence of gas adsorption on coal body. Journal of China Coal Society. 36 (12), 2035-2038 (2011).
  14. Du, Q. H., Liu, X. L., Wang, E. Z., Wang, S. J. Strength Reduction of Coal Pillar after CO2 Sequestration in Abandoned Coal Mines. Minerals. 7 (2), 26-41 (2017).
  15. Zhao, B., et al. Similarity criteria and coal-like material in coal and gas outburst physical simulation. International Journal of Coal Science and Technology. 5 (2), 167-178 (2018).
  16. Xu, J., Ye, G. -b, Li, B. -b, Cao, J., Zhang, M. Experimental study of mechanical and permeability characteristics of moulded coals with different binder ratios. Rock and Soil Mechanics. 36 (1), 104-110 (2015).
  17. Barbara, D., et al. Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette. Fuel Processing Technology. 106 (2), 95-101 (2013).
  18. Benk, A., Coban, A. Molasses and air blown coal tar pitch binders for the production of metallurgical quality formed coke from anthracite fines or coke breeze. Fuel Processing Technology. 92 (5), 1078-1086 (2011).
  19. Zhao, H. B., Yin, G. Z. Study of acoustic emission characteristics and damage equation of coal containing gas. Rock and Soil Mechanics. 32 (3), 667-671 (2011).
  20. Cao, S. G., Li, Y., Guo, P., Bai, Y. J., Liu, Y. B. Comparative research on permeability characteristics in complete stress-strain process of briquette and coal samples. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 29 (5), 899-906 (2010).
  21. Wang, H. P., et al. Development of a similar material for methane-bearing coal and its application to outburst experiment. Rock and Soil Mechanics. 36 (6), 1676-1682 (2015).
  22. Ulusay, R. The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014. , Springer International Publishing. Switzerland. (2015).
  23. Ranathunga, A. S., Perera, M. S. A., Ranjith, P. G. Influence of CO2 adsorption on the strength and elastic modulus of low rank Australian coal under confining pressure. International Journal of Coal Geology. 167, 148-156 (2016).
  24. Ranjith, P. G., Perera, M. S. A. Effects of cleat performance on strength reduction of coal in CO2, sequestration. Energy. 45 (1), 1069-1075 (2012).
  25. Masoudian, M. S., Airey, D. W., El-Zein, A. Experimental investigations on the effect of CO2, on mechanics of coal. International Journal of Coal Geology. 128 (3), 12-23 (2014).
  26. Wang, S. G., Elsworth, D., Liu, J. S. Rapid decompression and desorption induced energetic failure in coal. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 7 (3), 345-350 (2015).
  27. Hadi Mosleh, M., Turner, M., Sedighi, M., Vardon, P. J. Carbon dioxide flow and interactions in a high rank coal: Permeability evolution and reversibility of reactive processes. International Journal of Greenhouse Gas Control. 70, 57-67 (2018).
  28. Abhijit, M., Harpalani, S., Liu, S. M. Laboratory measurement and modeling of coal permeability with continued methane production: Part 1 – Laboratory results. Fuel. 94 (1), 110-116 (2012).
  29. Li, Q. C., et al. Development and application of a gas-solid coupling test system in the visualized and constant volume loading state. Journal of China University of Mining & Technology. 47 (1), 104-112 (2018).
  30. Allen, T. Particle Size Measure. , China Architecture & Building Press. Beijing, China. (1984).
  31. Wang, H. P., et al. Coal and gas outburst simulation system based on CRISO model. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 34 (11), 2301-2308 (2015).
  32. Zhang, Q. H., et al. Exploration of similar gas like methane in physical simulation test of coal and gas outburst. Rock and Soil Mechanics. 38 (2), 479-486 (2017).
  33. Xia, G. Z. Study on density and refractive index of near-critical fluid. , Huazhong University of Science and Technology. Master’s degree thesis (2009).
  34. Ruppel, T. C., Grein, C. T., Bienstock, D. Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure. Fuel. 53 (3), 152-162 (1974).
  35. Ranjith, P. G., Jasinge, D., Choi, S. K., Mehic, M., Shannon, B. The effect of CO2 saturation on mechanical properties of Australian black coal using acoustic emission. Fuel. 89 (8), 2110-2117 (2010).
  36. Viete, D. R., Ranjith, P. G. The effect of CO2, on the geomechanical and permeability behaviour of brown coal: Implications for coal seam CO2 sequestration. International Journal of Coal Geology. 66 (3), 204-216 (2006).
  37. Jiang, Y. D., Zhu, J., Zhao, Y. X., Liu, J. H., Wang, H. W. Constitutive equations of coal containing methane based on mixture theory. Journal of China Coal Society. 32 (11), 1132-1137 (2007).
  38. Xie, H. P., Gao, F., Zhou, H. W., Zuo, J. P. Fractal fracture and fragmentation in rocks. Journal of Seismology. 23 (4), 1-9 (2003).
  39. Miao, T. J., Yu, B. M., Duan, Y. G., Fang, Q. T. A fractal analysis of permeability for fractured rocks. International Journal of Heat & Mass Transfer. 81 (81), 75-80 (2015).
  40. Liu, R. C., Jiang, Y. J., Li, B., Wang, X. S. A fractal model for characterizing fluid flow in fractured rock masses based on randomly distributed rock fracture networks. Computers & Geotechnics. 65, 45-55 (2015).
  41. Pan, J. N., et al. Micro-pores and fractures of coals analysed by field emission scanning electron microscopy and fractal theory. Fuel. 164, 277-285 (2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

CO2 sorptieanalysegas vast koppelsysteemgevisualiseerd constant volumefractale geometriemethodebereiding van briketmonstershogedruk CO2omtrekvervormingstestelektrohydraulische servo testbox counting dimensie

Gerelateerde artikelen