Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

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

Published: June 12, 2019 doi: 10.3791/59405
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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 dichtheidEquation 1() met de volgende vergelijking.
      Equation 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.
      Equation 3
      Hier, Equation 4 = volume stam; Equation 5 = axiale stam; Equation 6 = circumferentiële stam.
    2. Verkrijg de piek sterkte van de stress-axiale stam curve. De sterkte reductie snelheid wordt als volgt berekend.
      Equation 7
      Hier, Equation 8 = sterkte reductiepercentage; Equation 9 = piek sterkte van het monster onder een andere druk van co2; Equation 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.
      Equation 11
      Hier, Equation 12 = elastische modulus van het monster; Equation 13 = stress increment van lineair de stage (in megapascal); Equation 14 = stam increment van de lineaire fase. Bereken de elastische modulus reductie ratio als volgt.
      Equation 15
      Hier, Equation 16 = elasticiteitsmodulus reductiepercentage Equation 12 , = elastische modulus van het monster onder een andere druk van co2; Equation 17 = 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.
      Equation 18
      Hier, Equation 19 = raster nummer om het breuk gebied te bedekken aan de zijlengte van Equation 20 het vierkante raster; Equation 21 = een constante; Equation 22 = Fractale dimensie; Equation 20 = zijlengte van het vierkante rooster. De minimale rastergrootte is gelijk aan de pixelgrootte in deze test.
      1. Bereken de correlatiecoëfficiënt volgens de volgende vergelijking.
        Equation 23
        Hier,Equation 24 = correlatiecoëfficiënt; Equation 25 = covariantie Equation 26 van Equation 27 en; Equation 28 = variantie Equation 26 van; Equation 29 = variantie Equation 27 van.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 van de mechanische eigenschappen tussen ruwe kolen en briketten is weergegeven in tabel 3, en de isothermische adsorptietest bewees hun vergelijkbare capaciteit voor gasadsorptie (Figuur 6). De sterkte van de in de test gebruikte Briket monsters had enige fluctuatie (Figuur 7). Echter, vergeleken met de sterkte reductie geïnduceerd door CO2 adsorptie, was het nogal gering en had weinig invloed op de analyse van de experimentele resultaten.

Wanneer onder verschillende CO2 -drukken, vertoonden de stress-axiale stam curven duidelijke verdichting, elastische en plastische vervorming fasen (figuur 8a). In de post-piek toestand, de Briket geleidelijk mislukt, met een oppervlak crack uitbreiden en verbinden. Een volume uitbreiding werd waargenomen uit de stress-volume strain curves, en het steeg met de CO2 druk steeds hoger (figuur 8a). De CO2 -sorptie veroorzaakte schade aan het kolen lichaam, dat zijn uniaxiale druksterkte direct verminderde. De piek sterktes van de Briket waren 1,011 MPA, 0,841 MPA, 0,737 MPA, 0,659 MPA, 0,611 MPA, en 0,523 MPA onder co2 druk van 0 MPA, 0,4 MPa, 0,8 MPA, 1,2 MPa, en 1,6 MPA tot 2,0 MPA. Naarmate de CO2 -druk toenam, daalde de piek sterkte van het kolen monster, waar het een niet-lineaire relatie toonde (figuur 8b). Bovendien waren de elastische moduli 66,974 MPa, 48,271 MPa, 42,234 MPa, 36,434 MPa, 32,509 MPa, en 29,643 MPa, in die volgorde, van CO2 -druk van 0 tot 2,0 MPA. De resultaten geven aan dat de elastische modulus daalde onder de verzadigde toestand van CO2 en dat de relatie tussen de elastische modulus afneemt en de gasdruk niet-lineair was, wat vergelijkbaar was met die van piek sterkte (figuur 8c ).

De beelden die via de camera worden verkregen, zijn de evolutie van de fracturen op het oppervlak van de steekproef onder verschillende CO2 -druk. Om verschillende fracturen te onderscheiden, werden alle Foto's overgebracht naar binaire afbeeldingen en werden verschillende kleuren gebruikt om gebieden aan te duiden die worden bedekt door fracturen (figuur 9a). De methode voor het tellen van de doos is goedgekeurd om het kenmerk van fracturen in falenEquation 30toestand te beschrijven Equation 31 (; hier, = stress van het monster in de toestand na piekuren; Equation 32 = piek sterkte van het monster) onder verschillende co2 -druk. De correlatiecoëfficiënten tussen het vak nummer (Equation 33) en de zijlengte (Equation 34) waren allemaal meer dan 0,95 (figuur 9b), die de voor de hand liggende fractale eigenschappen van fracturen verifieert. De fractale afmetingenEquation 35() waren 1,3495, 1,3711, 1,4336, 1,4637, 1,5175 en 1,5191 voor de Briket onder 0 MPA, 0,4 MPa, 0,8 MPA, 1,2 MPa, 1,6 MPa, en 2,0 MPA co2, respectievelijk. De waarden van de fractale dimensie waren evenredig met die van de CO2 -druk, en hun trend aangegeven gelijkenis met die van de mate van schade aan het kolen lichaam.

Figure 1
Figuur 1: experimentele opstelling van het gevisualiseerde en constante volume-gasvaste koppelings testsysteem. De figuur toont de opzet van een uniaxiaal compressie experiment van CO2-dragende kolen. A) gevisualiseerd laad schip. B) gasvulmodule. C) axiale laadmodule. (D) module voor gegevensverwerving. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: het gevisualiseerde laad schip. Schematische tekeningen van het vat zijn hierboven weergegeven. Terwijl het monster (hoogte = 100 mm, diameter = 50 mm) binnen het vat lag, werd de axiale druk door de onafhankelijke universele testmachine door de laad zuiger toegepast en werd hogedrukgas uit de gastank door de zachte pijp en de vullings Kanaal. Toen het monster werd verwrongen door de thermische samentrekbare plastic huls, werd de opsteek druk ook geleverd door hogedruk helium. De twee instel cilinder zuigers en het laden van één van het gevisualiseerd vat werden tegelijkertijd verplaatst, waarbij de beweging veroorzaakte volume verandering werd gecompenseerd door dezelfde sectionele zone. Deze structuur hield het vat volume constant en geëlimineerd de anti kracht toegepast op de laad zuiger van gas. Het monster kan worden bewaakt met een camera door de ramen aan drie zijden. De Aviation connector werd in het vat gezet voor een loden draadaansluiting. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: shaping tools die nodig zijn om de standaard briquette koud te persen. 3D schematische voorstelling van hoe de Briket werd ingedrukt (29,4 kN gedurende 15 min). Het monster lag in het binnenste gat van de gereedschaps onderdelen, en de hoogte en diameter waren respectievelijk 100 mm en 50 mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: gereedschap dat nodig is om de laad zuigers aan te sluiten. 3D schematische weergave van de bevestigingstool tussen de zuiger van de elektrohydraulische servo tester en die van het gevisualiseerde schip. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: standaard testapparatuur voor de omtrek vervorming van rotsmonsters. Schematische en fysische weergave van de bij het Protocol gebruikte bepaling van de omtrek vervorming. Door het meten van de hoekverplaatsing geïnduceerd door monster omtrek vervorming, werd de omtrek stam verkregen. Dit apparaat kan stabiel werken in hogedruk gas-en hydraulische olie. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: vergelijking van de adsorptiecapaciteit tussen ruwe steenkool en briquette. Het paneel toont de methaan isothermische adsorptie gegevens met behulp van ruwe kolen en Briket volgens norm GB/T19560-2008. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: de volledige stress-strain curven gegenereerd uit het testsysteem met behulp van briquette. Een uniaxiale Compressietest werd uitgevoerd met behulp van drie Briket monsters zonder co2 vulling, en de resultaten tonen aan dat Briket heeft een stabiele uniaxiale compressiesterkte (1,0 MPA). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 8
Figuur 8: Uniaxiaal compressie experiment van CO2-dragende kolen. A) stress-strain curves onder verschillende co2 -druk. B) trend van verandering in piek sterkte. C) trend van verandering in elastische modulus. Equation 36De stress-axiale rekcurves (), stress-Equation 37omtrekkromme () en stress-volume strain Curves (Equation 38) worden weergegeven in paneel A. Na het vullen met co2, de Briket ervaren piekkracht en elastische modulus reductie, en de curven in de panelen B en C duiden op een niet-lineaire relatie tussen de reductie snelheid en de gasdruk. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 9
Figuur 9: de beelden van fracturen en fractale berekeningen in falen staat (Equation 39). A) de evolutie van de breuk op de oppervlakken van briketten, met verschillende kleuren die gevarieerde fracturen vertegenwoordigen. B) Fractale dimensie curven met behulp van de methode voor het tellen van de doos. Fracturen werden geëxtraheerd en het dekkingsgebied werd berekend op basis van fractal geometrie. Alle correlatiecoëfficiënten (R2) onder verschillende co2 -druk waren meer dan 0,95, wat de fractale kenmerken bewijst. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 10
Afbeelding 10: hulpmiddelen die nodig zijn om dynamische belasting en foto van het testsysteem toe te passen. 3D-weergave en fysieke afbeelding van de geleidings stang en het cilindrische gewicht voor dynamische belasting die wordt toegepast. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

No. Samenstelling van kolen korrels
(0 ~ 1 mm: 1 ~ 3 mm)		 Concentratie van
solidum Humate oplossing/%		 Raito
(kolen poeder: cement)		 Massa/g Giet druk
/MPa		 Tijd
/min		 Piek sterkte
/MPa
1 0,76:0.24 1 0,92:0.08 250 15 15 0,5
2 4 1
3 7 1,5
4 12 2

Tabel 1: schema van de voorbereiding van de briketten.

Monster schijnbare dichtheid
(g/cm3)		 Porositeit
(%)		 Vochtgehalte
(%)		 Asgehalte
(%)		 Vluchtige inhoud
(%)		 Maximale vitrinietreflectantie
(%)
Briket 1,17 15 4,52 15,52 31,24 0,82
Ruwe kolen 1,4 3,45 4,09 15,36 31,17 0,85

Tabel 2: vergelijking van de parameters voor industriële analyse voor Briket en ruwe kolen.

Monster Eenassige
Druk
sterkte (MPa)		 Elastische
modulus
GPA		 Trek
Kracht
MPA		 Interne
Wrijving
hoek (°)		 Cohesie
MPA		 Boos
Verhouding
ruwe kolen 25,23 4,529 2,30 30 0,800 0,25
Briket 1,011 0,067 0,11 29 0,117 0,25

Tabel 3: de mechanische eigenschappen van ruwe steenkool en briquette.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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 geopend na de totale afgifte van het hogedrukgas; anders bestaat er gevaar voor letsel. Gebruik een stofzuiger om alle stukjes Briket van het vat te verwijderen, zodat de hoeveelheid gasadsorptie tijdens de volgende test niet wordt aangetast.

De experimentele methode CO2-Coal-koppeling was ontworpen om de precisie van de test te bevorderen en om foto bewaking te bieden voor steenkool experimenten met gaslagers. Het Briket monster heeft verschillende voordelen, zoals kosteneffectiviteit, non-toxiciteit, eenvoudige fabricage, stabiele prestaties en instelbare sterkte, en de isothermische adsorptie curve stemt goed overeen met die van ruwe steenkool. De model test voor de uitbarsting van kolen en gas bewijst ook dat Briket het adsorptieve en desorptieve gedrag van koolstofdragende kolen29,31kan simuleren. Bovendien, na vijf generaties van verbetering, het experimentele apparaat heeft nu hoge nauwkeurigheid, precisie, stabiliteit en veiligheid, die voldoet aan de normen voor de veiligheid van hogedruk experimenten. Er is geen bijzondere eis voor de soort van het monster, zolang het een poreuze rots is, met inbegrip van ruwe kolen en leisteen rots.

De belangrijkste grenzen van de co2-kolen koppeling experimentele methode zijn, ten eerste, dat Briket heeft een lagere sterkte in vergelijking met ruwe kolen, vanwege zijn manier van vorming. De gelijkenis van de mechanische eigenschappen tussen de ruwe kolen en de Briket moet nog worden verbeterd, en de bijbehorende experimentele resultaten moeten worden geëvalueerd en gevalideerd door ruwe kolen en een in-situ-test. Ten tweede, aangezien de LED-verlichting en de luchtvaart connector in een gevisualiseerd vat zijn gezet, mag deze niet worden gevuld met een ontvlambaar gas, zoals CH4. Anders zal tijdens de gasvulling waarschijnlijk een explosief ongeval ontstaan. Gelukkig kan een niet-brandbaar gas dat vergelijkbaar is met methaan de interactie CH4-kolen simuleren en het is bewezen als een veilig en effectief materiaal om in kolen-en gasuitbarstingen fysische simulatie-experimenten32uit te brengen.

Bovendien wordt de Briket verpakt door een thermisch samentrekbare plastic huls voor het beperken van de druk die wordt uitgeoefend tijdens de triaxiale Compressietest, die de kwaliteit van het monster beeld duidelijk zal verslechteren. Wanneer het monster onder een andere gas-, temperatuur-en gasdruk wordt geladen, moet bij het vastleggen van de afbeelding rekening worden gehouden met de dynamische index van de refractie. Omdat het drukverschil in de test relatief laag is, kan de brekingsindex worden gezien als een constante33.

Naast de uniaxiale en triaxiale compressie kan tijdens de test een dynamische belasting stoornis worden toegepast om de interactie tussen het monster en het gas te onderzoeken. De geleidings stang en een cilindrisch gewicht van 1 kg worden toegevoegd tussen de zuigers van de universele testmachine en het gevisualiseerde vat (Figuur 10). De druksensor wordt op de onderkant van de laad zuiger gemonteerd om de dynamische druk op het monster te verkrijgen. Tijdens de test wordt het cilindrische gewicht op een bepaalde hoogte in verschillende stress toestanden vrijgegeven om de dynamische storings kenmerken van het monster te bestuderen.

De door sorptie veroorzaakte schade aan het kolen lichaam wordt macroscopisch onthuld als een reductie van de uniaxiale druksterkte en elastische modulus. Hoe hoger de sorptie druk, hoe groter de steenkool schade veroorzaakt, wat een niet-lineaire relatie is. Het adsorptieproces kan worden beschreven door het Langmuir model34. Volgens de modelvergelijking Equation 40 (V = equivalent adsorptie volume; Vm, b = constant; p = gasdruk), neemt de adsorptie hoeveelheid toe naarmate de gasdruk toeneemt. Dit verschil resulteert in de verschillende reductiepercentages van piek sterkte van briquette. De kolen sterkte of elastische modulus reductie door co2 verzadiging waargenomen uit experimentele resultaten hebben goede conformiteit met vorig onderzoek35,36,37. Tot slot moet er een zekere relatie bestaan tussen mechanische schade als gevolg van sorptie-en gasadsorptie hoeveelheid.

De vervormings karakteristieken van Briket worden samengevat als de compressie/expansie verbinding van microscheuren en de uiteindelijke vorming van macroscopische fracturen. Er wordt gesuggereerd dat de breuk evolutie van CO2-dragende kolen fractale kenmerken vertoonde. De maximale Fractal dimensie was 1,5191 (2 MPa CO2) in de test. Aangezien ruwe kolen meer heterogeen zijn dan briketten, kan de waarde van de fractale dimensie afwijken voor de ruwe steenkool test.

Rock is een solide medium, en verschillende externe effecten zullen schade toebrengen aan het. Als gevolg van de onzekerheid van scheur voortplanting tijdens het falen proces, vooral gezien het koppelings effect van sorptie en laden, sommige traditionele Rock mechanica onderzoekmethoden kennelijke beperkingen. Echter, de fractal theorie biedt een nieuwe manier om te beschrijven en bestuderen van de complexe mechanische processen en mechanismen van de ontwikkeling van de Rock fractuur. Eerdere studies hebben duidelijk gemaakt dat de fractuur evolutie van Rock materialen Fractal kenmerken heeft38,39,40,41. Het onderzoek naar de evolutie van de breuk van gas-dragende kolen ontbreekt echter, vooral vanwege een beperking van het experimentele apparaat. De CO2-kolen koppeling experimentele methode biedt wetenschappers een manier om het oppervlak breuk netwerk van het monster door middel van ramen te vangen en uit te pakken en verkrijgt de fractale dimensie in verschillende koppelings omstandigheden. De fractale dimensie kan worden gebruikt om de schade graad, breuk ontwikkeling en sectie complexiteit van het kolen lichaam onder de laadstatus kwantitatief te beschrijven. Het kan een evaluatie-index voor structurele kenmerken en mechanische eigenschappen van kolen worden. Daarom is het van groot belang voor de evaluatie van de gasopslagcapaciteit en parameters voor injectie invloed in de praktijk van CO2 Geologische sequestration.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

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).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system Leica,Germany M090063016 Used for vitrinite
reflectance measurement
Automatic isotherm adsorption instrument BeiShiDe Instrument Technology (Beijing)CO.,Ltd. 3H-2000PH Isothermal adsorption test
Electro hydraulic servo universal testing machine Jinan Shidaishijin testing machine CO.,Ltd WDW-100EIII Used to provide
axial pressure
Gas pressure sensor Beijing Star Sensor Technology CO.,LTD CYYZ11 Gas pressure monitoring
Gas tank(carbon dioxide/helium) Heifei Henglong Gas.,Ltd Gas resource
high-speed camera Sony corporation FDR-AX30 Image monitoring
Incubator Yuyao YuanDong Digital Instrument Factory XGQ-2000 Briquette drying
jaw crusher Hebi Tianke Instrument CO.,Ltd EP-2 Coal grinding
Manual pressure reducing valve Shanghai Saergen Instrument CO.,Ltd R41 Outlet gas pressure adjustment
Proximate Analyzer Changsha Kaiyuan Instrument CO.,Ltd 5E-MAG6700 Coal industrial analysis
Resistance strain gauge Jinan Sigmar Technology CO.,LTD ASMB3-16/8 Poisson ratio measurement
Sieve shaker (6,16mesh) Hebi Tianguan Instrument CO.,Ltd GZS-300 Coal powder shelter
Soft pipe Jinan Quanxing High pressure pipe CO.,Ltd Inner diameter=5 mm
maximal pressure=30 MPa
Standard rock sample circumferential deformation test apparatus Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd Circumferential deformation
acquisition
Strain controlled
direct shear apparatus		 Beijing Aerospace Huayu Test Instrument CO.,LTD ZJ-4A Tensile strength, cohesion, internal friction
angle measurement
Vaccum pump Fujiwara,Japan 750D Used to vaccumize the vessel
Valve Jiangsu Subei Valve Co.,Ltd S4 NS-MG16-MF1 Gas seal
Visual loading vessel Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd Instrument for sample
loading and real-time monitoring

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Milieuwetenschappen uitgave 148 milieuwetenschappen kooldioxide sorptie kolen briketten real-time beeld bewaking uniaxiale compressie Fractale dimensie
Een Uniaxiaal compressie-experiment met CO<sub>2</sub>-dragende kolen met behulp van een gevisualiseerd en constant volume-Gasmassief koppelings testsysteem
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hou, W., Wang, H., Wang, W., Liu,… More

Hou, W., Wang, H., Wang, W., Liu, Z., Li, Q. A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System. J. Vis. Exp. (148), e59405, doi:10.3791/59405 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter