Waiting
Login processing...

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

Environment

הניסוי דחיסה Uniaxial עם שיתוף2-הנושאת פחם באמצעות דמיינו ובאופן קבוע נפח גז-מוצק צימוד מערכת בדיקה

doi: 10.3791/59405 Published: June 12, 2019

Summary

פרוטוקול זה מדגים כיצד להכין מדגם בריקט ולנהל ניסוי דחיסה uniaxial עם בריקט ב שונים2 לחצים באמצעות דמיינו וקבוע-נפח מוצק דלק מערכת הבדיקה צימוד. זה גם מטרתו לחקור שינויים מבחינת התכונות הפיזיות והמכאניות של הפחם הנגרמת על ידי שיתוף2 adsorption.

Abstract

הזרקת פחמן דו חמצני (CO2) לתוך התפר פחם עמוק הוא משמעות רבה להפחתת ריכוז גזי החממה באטמוספירה והגדלת ההתאוששות של מתאן coalbed. המערכת מציגה כאן מערכת צימוד מוצק ובעלת נפח-רב, הנמצאת כאן כדי לחקור את ההשפעה של שיתוף2 סורזיה על התכונות הפיזיות והמכאניות של הפחם. היכולת לשמור על נפח קבוע ולנטר את המדגם באמצעות מצלמה, מערכת זו מציעה את הפוטנציאל לשפר את דיוק המכשיר ולנתח את האבולוציה שבר עם שיטת הגיאומטריה פרקטלית. נייר זה מספק את כל הצעדים כדי לבצע ניסוי דחיסה uniaxial עם מדגם בריקט ב2 לחצים שונים עם מערכת דלק מוצק צימוד המערכת. בריקט, קר-לחוץ על ידי פחם raw ו נתרן humate מלט, הוא נטען בלחץ גבוה CO2, ועל פני השטח שלה מנוטרים בזמן אמת באמצעות מצלמה. עם זאת, הדמיון בין הבריקט והפחם הגולמי עדיין זקוק לשיפור, ואין אפשרות להזריק גז דליק כגון מתאן (CH4) לבחינה. התוצאות מראות כי ה-CO2 סורזיה מובילה לשיא חוזק ולהפחתת מודול אלסטי של הבריקט, והתפתחות השבר של הבריקט במצב כשל מצביעה על תכונות פרקטלית. החוזק, המודוללי האלסטי והמימד הפרקטלי הם כל הקורלציה עם הלחץ של CO2 אך לא עם מתאם ליניארי. מערכת הבדיקה הבין-מוצקה של המערכת מסוגלת לשמש כפלטפורמה למחקרים ניסיוניים על מכניקת הרוק, בהתחשב באפקט הצימוד הרב.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

הריכוז הגובר של CO2 באטמוספירה הוא גורם ישיר הגורם לאפקט ההתחממות הגלובלית. בשל היכולת sorption חזקה של פחם, CO2 קיבוע על בתפר פחם נחשב כאמצעי מעשי וסביבה ידידותית להפחית את פליטת הגלובלית של גז החממה1,2,3. באותו הזמן, CO מוזרק2 יכול להחליף CH4 ותוצאה לקידום ייצור גז ב מתאן התאוששות coalbed (ecbm)4,5,6. הסיכויים האקולוגיים והכלכליים של CO2 קיבוע על לאחרונה משכו תשומת לב ברחבי העולם בקרב חוקרים, כמו גם בין קבוצות שונות להגנת הסביבה בינלאומיים סוכנויות ממשלתיות.

פחם הינו סלע אנאיזוטרופי מבנית המורכב מנקבובית, שבר ומטריצת פחם. מבנה נקבובית יש שטח מסוים גדול שטח, אשר יכול ספוח כמות גדולה של גז, משחק תפקיד חיוני קיבוע על גז, והשבר הוא הנתיב העיקרי של זרימת הגז בחינם7,8. מבנה זה הפיזי הייחודי מוביל קיבולת הספיחה גז גדול עבור CH4 ו-CO2. גז שלי מופקד בתוך coalbed בכמה צורות: (1) נספחת על פני השטח של מיקרונקבוביות ונקבוביות גדולות יותר; (2) נספג במבנה המולקולרי של הפחם; (3) כגז חופשי בשברים ונקבוביות גדולות יותר; ו (4) הומס במים ההפקדה. התנהגות sorption של פחם ל CH4 ו-CO2 גורם נפיחות מטריקס, ומחקרים נוספים להדגים כי זהו תהליך הטרוגנית והוא קשור ללימטיפוסים פחם9,10,11. בנוסף, סורזיה גז יכול לגרום נזק ביחס קונסטיטוטיבי של פחם12,13,14.

דגימת הפחם הגולמי משמשת בדרך כלל ב פחם ו-2 ניסויים צימוד. במיוחד, חתיכה גדולה של פחם גולמי מפני העבודה במכרה פחם הוא גזור להכין דגימה. עם זאת, תכונות פיזיות ומכניות של פחם גלם בהכרח יש רמת פיזור גבוהה עקב התפלגות מרחבית אקראית של נקבוביות טבעיות ושברים בתפר פחם. יתר על כן, פחם הנושאת גז רך וקשה להיות מעוצב מחדש. על פי עקרונות השיטה הניסיונית האורתוגונלית, הבריקט, אשר מחדש עם אבקת פחם גולמי וצמנט, נחשבת לחומר אידיאלי המשמש במבחן הפחם15,16. להיות קר לחוץ עם מתכת מת, כוחה יכול להיות מראש ונשאר יציב על ידי התאמת כמות המלט, אשר מועילה ניתוח השוואתי של אפקט משתנה יחיד. בנוסף, למרות הדוגמאות של המדגם לבריקט הוא ~ 4-10 פעמים, זה של דגימת הפחם raw, מאפייני ספיחה דומה ומאפיינים desorption ומתח מתח נמצאו במחקר ניסיוני17,18 , מיכל בן 19 , 20. במאמר זה, ערכה של חומר דומה לפחם מנשא גז אומצה כדי להכין את בריקט21. הפחם הגולמי נלקח מ4671b6 הפנים הפועלים במכרה הפחם Xinzhuangzi, Huainan, מחוז אנחווי, סין. התפר הפחם הוא כ 450 מ' מתחת למפלס הקרקע 360 m מתחת לפני הים, וזה מטבלים בערך 15 ° והוא כ 1.6 m עובי. הגובה והקוטר של המדגם הבריקט הם 100 מ"מ ו 50 מ"מ, בהתאמה, שהוא הגודל המומלץ שהוצע על ידי החברה הבינלאומית למכניקה רוק (ISRM)22.

מכשירי מבחן העמסה היוניצירית הקודמים לניסויים בפחם גז בתנאי מעבדה יש כמה מחסורים ומגבלות, שהוצגו כחברים23,24,25,26 ,27,28: (1) במהלך תהליך הטעינה, עוצמת כלי הקיבול יורדת עם הבוכנה נע, גורם לתנודות בלחץ הגז והפרעות של גז מסורזיה; (2) ניטור תמונה בזמן אמת של דגימות, כמו גם מדידות לדפורמציה בסביבת לחץ גז גבוה, קשה לנהל; (3) הם מוגבלים גירוי של הפרעות עומס דינמי על דגימות טעון מראש כדי לנתח את מאפייני התגובה המכנית שלהם. על מנת לשפר את דיוק המכשיר ואת רכישת הנתונים במצב מוצק גז צימוד, מערכת דמיינו ובדיקה קבועה במערכת29 פותחה (איור 1), כולל (1) כלי העמסה דמיינו עם תא אמצעי אחסון קבוע, שהוא רכיב הליבה; (2) מודול מילוי גז עם ערוץ ואקום, שני ערוצי מילוי, וערוץ שחרור; (3) מודול טעינת צירית המורכב ממחשב בדיקה אוניברסלי הידראולי סרוו מחשב ובקרה; (4) מודול רכישת נתונים המורכב ממנגנון מדידה של הזחה בעורק, חיישן לחץ גז, ומצלמה בחלון של כלי הטעינה הדמיינו.

הכלי המרכזי דמיינו (איור 2) הוא תוכנן במיוחד כך שני צילינדרים התאמת קבועים על הלוח העליון ובוכנות להעביר בו זמנית עם הטעינה אחד דרך הקורה, ואת האזור הרציף של הטעינה בוכנה שווה ל סכום של זה של צילינדרים הכוונון. זורם דרך חור פנימי וצינורות רכים, גז בלחץ גבוה בכלי ושני צילינדרים מחובר. לכן, כאשר בוכנה טעינת הספינה נעה כלפי מטה ודוחסת את הגז, מבנה זה יכול לקזז את השינוי בעוצמה ולמנוע הפרעות לחץ. בנוסף, מונעת הפעלת כוח הנגד העצום על הבוכנה במהלך הבחינה ומשפרת באופן משמעותי את בטיחות הכלי. החלונות, המצוידים בזכוכית בורוסיליקט מחוסמת, ממוקמים בשלושה צדדים של כלי הקיבול, מספקים דרך ישירה לצלם את המדגם. זכוכית זו נבדקה בהצלחה והוכיחה להתנגד עד 10 גז MPa עם שיעור הרחבה נמוך, חוזק גבוה, העברה קלה, ויציבות כימית29.

נייר זה מתאר את ההליך לבצע ניסוי דחיסה uniaxial של הפחם CO2-הנושא עם החדש דמיינו ומתמיד גז-מוצק מערכת הבדיקה צימוד, אשר כולל את התיאור של כל החלקים להכין בריקט לדוגמה באמצעות אבקת פחם raw ו הנתרן humate, כמו גם את הצעדים הרצופים כדי להזריק בלחץ גבוה CO2 ולבצע דחיסה uniaxial. כל תהליך דפורמציה לדוגמה מנוטר באמצעות מצלמה. הגישה הניסיונית הזאת מציעה דרך חלופית לנתח באופן כולל את הנזק והאבולוציה המושרה ביותר, האופייניים לפחם הנושאת גז.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. הכנה לדוגמא

  1. לאסוף גושי פחם raw מן 4671B6 הפנים עובד ממכרה פחם Xinzhuangzi. שים לב, בשל החוזק הנמוך והסיביים של המבנה, הפחם הגולמי הוא שבור וכנראה מעורבב עם זיהומים. כדי למנוע את ההשפעה של גורמים פנימיים וחיצוניים אלה, כמו גם להפחית את חוסר האחידות של פחם ככל האפשר, בחר גושי פחם גדול (כ 15 ס מ, רוחב 10 ס"מ, ו 10 ס מ גבוה).
  2. השתמש פינצטה להסיר זיהומים מעורבים בפחם לקרצף את התא מועך עם כותנה סופג acetaldehyde.
  3. לרסק את גושי הפחם לחתיכות קטנות עם מועך הלסת, ומחסה אותם מסננת שייקר מצויד עם מסכי רגיל של 6 ו 16 רשת שינוי. מניחים את אבקת הפחם הממוינת בנפרד בהתאם לקוטר.
  4. שוקלים 1,000 g ו 300 g של פחם מרוסק עם התפלגות גודל החלקיקים של 0 – 1 מ"מ ו 1 – 3 מ"מ, בהתאמה. הכניסו אותם יחד בגביע בפרופורציה המונית של 0.76:0.24 וערבבו אותם היטב עם מוט זכוכית (עם קוטר של 6 מ"מ).
    הערה: על פי הפונקציה Gaudian-שומאן של תיאורית אריזה רציפה, כאשר ערך התפלגות גודל החלקיקים (m) שווה כ 0.25 (מסה של גודל החלקיקים הוא 1 – 3 מ"מ: סה כ מסה = 0.24), כוחה של הבריקט הוא30מקסימלי.
  5. כדי להכין את המלט, לשים 4 גרם של אבקת humate נתרן (99.99% טוהר) לתוך גביע ולהוסיף כ 96 מ ל של מים מזוקקים. השתמש במוט זכוכית כדי לעורר אותם ולוודא כי כל נתרן humate הוא התפרקה היטב.
    הערה: ריכוז המלט משפיע ישירות על החוזק החזק של הבריקט. טבלה 1 חושפת את היחס הסגולי של הכנת התיקט, שממנה נעשה שימוש במדגם מס ' 2 לתוצאות הנציגים.
  6. לשים 230 g של אבקת פחם מעורב 20 גרם של הפתרון humate נתרן לתוך גביע ולערבב אותם יחד.
    הערה: מבוסס על חוויות קודמות של ביצוע דגימות, בריקט המיוצר עם 250 g של חומר, באמצעות שיטת העיתונות הקר, עונה על הדרישה גודל של מדגם רוק סטנדרטי22, שם אבקת פחם חשבונות עבור 92% וחשבונות מלט עבור 8%.
  7. קר-לחצו על הבריקט בעזרת כלי העיצוב המותאמים לגודל הבריקט (איור 3).
    1. להפקת בריקט בגודל סטנדרטי, העילו את המשטח הפנימי של כלי העיצוב בשמן הסיכה. להרכיב רכיבי כלי2,3, ו4 של איור 3, ולמלא את החור עם 250 g של חומר מעורב.
    2. לשים את הרכיב1 של איור 3 על גבי החומר, ולמקם הכל תחת בוכנה של אלקטרו הידראולי סרוו מכונת בדיקה אוניברסלית.
    3. הפעל את התוכנה Winwdw (או שווה ערך) כדי לשלוט האלקטרו-הידראולי סרוו מכונת בדיקה אוניברסלית. בתוכנה, לחץ על טווח כוח כדי להגדיר את הכוח המקסימלי כדי 50 kN, ולחץ על איפוס כדי לנקות את ערך ההזחה.
    4. לחץ לחיצה שמאלית על האפשרות בקרת טעינת כוח. הגדר את יחס ההזזה ב-0.1 kN/s. הגדר את ערך כוח היעד ב-29.4 kN ובזמן ההמתנה ב-900 s. לאחר מכן, לחץ על התחל.
    5. להוציא את כלי העיצוב ולהפוך אותם על צלחת גומי. השתמש בפטיש גומי לפירוק רכיבי כלי4,2,3 ו1 בסדר זה.
  8. שימו את הבריקט באינקובטור 40 ° c עבור 48 h. אז, לשקול מסה שלה עם סולמות אלקטרוניים (עם דיוק של 0.01 g) ולמדוד את גובהו וקוטר עם קליבר (עם דיוק של 0.02 מ"מ) לאחר ייבוש.
  9. למדוד את תוכן הלחות, תוכן האפר, ותוכן נדיף של הבריקט, באמצעות מנתח פרוטיאט (לראות את הטבלה של חומרים) בטמפרטורה של 20 ° c ו לחות יחסית של 65% (לכל תקן GB/T 212-2008). בצעו מדידת השתקפות מבריקה על הבריקט המלוטש, בעזרת מיקרוסקופ פומטר (לכל תקן GB/T 6948-2008).
  10. למדוד את כוח המדידה החד, חוזק מתיחה, לכידות, וזווית חיכוך פנימי, באמצעות מכונת בדיקה אוניברסלית מתח מבוקרת מנגנון הטיה ישירה (לכל תקן GB/T 23561-2010). ביצוע מדידה של יחס פואסון באמצעות מד מתח התנגדות (לכל תקן GB/T 22315-2008).
  11. התנהלות בדיקת ספיחה של הפחם הגולמי והבריקט, תוך שימוש בכלי ספיחה (לפי תקן GB/T19560-2008).

2. שיטות נסיוניות

  1. התקנת מעבדה
    1. מניחים את מערכת הבדיקה באזור שקט, ללא רטט של מעבדה נקייה ללא הפרעה אלקטרומגנטית. טמפרטורת החדר צריכה להישאר יציבה במהלך הבחינה.
    2. לשים את הכלי דמיינו על המשטח של המכונה האלקטרו-הידראולי סרוו בדיקה אוניברסלית. לחבר את הבוכנה של מכונת הבדיקה עם זה של כלי דמיינו עם שימוש בכלי מסוים (ראה איור 4).
    3. התקן שסתום ידני להפחתת לחץ. בזרבובית של מיכל הגז חברו את השסתום בערוץ מילוי הגז בצלחת התחתונה של כלי הקיבול לדמיין בצינור רך (עם קוטר פנימי של 5 מ"מ ולחץ מקסימלי של 30 MPa). קשר את תעלת ואקום ואת משאבת ואקום עם אותו צינור.
    4. תקן את הדלת האחורית של כלי דמיינו עם ברגים בעלי עוצמה גבוהה. חבר את המחשב, תיבת הרכישה של הנתונים (DAQ box), ואת חיישן הלחץ גז מוטבע לדלת האחורית.
  2. בדיקת אטימות האוויר ומדידה ריקה
    1. כדי לרכוש את נתוני לחץ הגז בכלי דמיינו, הפעל את התוכנה DAQ חיישן-16 (או שווה ערך). בתוכנה, לחץ על התחל.
    2. . הפעל את משאבת הוואקום פתח את השסתום V1 (איור 2) וסגור V2, V3, ו-V4 (איור 2). . ואקום לחדר כלי הקיבול כבה V1 ו-ואקום-לשאוב אותו עד שהוא תחת ואקום.
    3. פתח V2 ואת מיכל הגז (עם הליום). השתמש בשסתום הידני להפחתת הלחץ כדי לכוונן את לחץ השקע של מיכל הגז לקירוב 2 MPa (לחץ יחסי).
    4. להתבונן בזהירות את עקומת לחץ הגז מוצג על DAQ חיישן 16. כאשר מדובר על 2 MPa, לכבות V2 ואת מיכל הגז.
      הערה: לאחר 24 שעות, אם הפחתת לחץ הגז היא פחות מ-5%, האטימה של כלי הקיבול היא טובה.
    5. כדי למדוד את כוח החיכוך של בוכנה טעינה נע כלפי מטה, הפעל את התוכנה Winwdw לשלוט האלקטרו-הידראולי סרוו מכונת בדיקה אוניברסלית.
    6. בתוכנה, לחץ על טווח כוח כדי להגדיר את הכוח המרבי כדי 5 kN ולחץ על איפוס כדי לנקות את ערך ההזחה. לחץ לחיצה שמאלית על קצבטעינת ההזחה. הגדר את יחס ההזזה ב-1 מ"מ/דקה; לאחר מכן, לחץ על התחל.
    7. כאשר העקירה המוצגת על Winwdw הוא כ 5 מ"מ, לחץ על לעצור. לחץ לחיצה ימנית על נתונים שמירה כדי לשמור את עקומת ההזחה של הכוח.
    8. V4 פתוח ופריקה הליום לאוויר. לפרק את הדלת האחורית של הכלי לדמיין ולסגור את ה-V4.
      התראה: הדלת והחלונות צריכים להיות פתוחים לאוורור במהלך שחרור הגז בשל סכנת החנק האפשרית.
  3. ניסוי דחיסה יוניצירית
    1. מדוד את הגובה (h) ואת הקוטר (ד) של הבריקט עם קליבר (עם דיוק של 0.02 מ"מ). שוקלים את המסה (m) של הבריקט עם סולמות אלקטרוניים (עם דיוק של 0.01 g). חישוב הדחיסות הגלויהEquation 1שלה () עם המשוואה הבאה.
      Equation 2
    2. התקן את הרולר שרשרת של המנגנון בדיקת דפורמציה סביב המיקום האמצעי של הבריקט (איור 5,1 ) ולתקן את מחזיק התפס (איור 5,2 ). לחבר את החיישן (איור 5,3 ) עם תיבת DAQ דרך מחבר תעופה בכלי דמיינו (איור 2) ולמקם אותם תחת בוכנה טעינה.
      הערה: כדי להבטיח את הדיוק של רכישת הנתונים, התאם את משטח השרשרת ואת המשטח העליון של המדגם כך שיהיו מקבילים לכיוון הטעינה.
    3. הפעל Winwdw לשלוט מכונת בדיקה אוניברסלית. בתוכנה, לחץ שמאלה על קצב טעינת האפשרות הזחה. הגדר את יחס ההזזה ב-10 מ"מ לדקה . לחץ על לחצן למטה על הבקר המרוחק של מכונת הבדיקה האוניברסלית עד המרחק שמאלה בין הבוכנה לבין המדגם הוא 1 – 2 מ"מ. ואז, להרכיב את הדלת האחורית של הספינה דמיינו.
    4. חזור על שלבים 2.2.1 – 2.2.2. פתח V3 ואת מיכל הגז (CO2, טוהר = 99.99%). השתמש בשסתום הידני להפחתת הלחץ כדי לכוונן את לחץ השקע של מיכל הגז לערך מסוים.
    5. להתבונן בזהירות את עקומת לחץ הגז מוצג DAQ חיישן 16. כאשר הוא מתקרב מספיק לערך היעד, לסגור V3 ואת מיכל הגז (CO2).
      הערה: כאשר עקומת הלחץ גז נשאר יציב, הבריקט הגיע למצב שיווי משקל דינמי ומלא האיזון הדינאמי. באופן כללי, זה לוקח 6 – 8 h עבור הבריקט עד מלא adsorb. במבחן זה, זמן הספיחה נקבע 24 שעות ביממה.
    6. לאחר 24 שעות, מניחים את המצלמה עם חצובה ליד החלון של כלי דמיינו. כוונן את הגובה והזווית כדי לוודא שהתמונה של המדגם מוצגת במרכז מסך המצלמה.
    7. הפעל את גירסה 2.0 של רכישת דפורמציה (או שווה ערך) כדי לנטר את העיוות ההיקפי של הבריקט. לחץ על התחל.
    8. על winwdw, לחץ על מדגם חדש ולהקליד בגובה ובקוטר של בריקט, לחץ על אזור הסתחם, ולאחר מכן לחץ על אישור. לחץ על טווח הכוח כדי לקבוע את הכוח המקסימלי ל-5 kN, ולחץ על Reset כדי לנקות את ערך ההזחה.
    9. לחץ לחיצה שמאלית על קצב טעינת התזוזה של האפשרות והגדר את יחס ההזזה ב- 1 מ"מ/min. לחץ על התחל כדי לדחוס את הדוגמה. באותו הזמן, לחץ על לחצן התחל במצלמה כדי להתחיל בהקלטת וידאו.
    10. כאשר המדגם נכשל לחלוטין, לחץ על הפסקה ושמירת נתונים , בסדר זה, הן winwdw ו- sdu רכישת דפורמציה v 2.0. לחץ שוב על לחצן התחל במצלמה כדי להפסיק את הקלטת הווידאו.
    11. חזור על השלב 2.2.8 לשחרר CO2 בתא כלי. נתק את מחברי התעופה עבור חיישן לחץ הגז ומכשיר דפורמציה בדיקה.
    12. לחיצה שמאלית על קצב הטעינה של התזוזה באפשרות ב- winwdw. הגדר את יחס ההזזה ב-10 מ"מ לדקה . לחץ על לחצן כלפי מעלה בבקר המרוחק של מכונת הבדיקה האוניברסלית. כאשר העמסה בוכנה של הכלי היא סביב 2 – 3 מ"מ מעל הבריקט, לקחת את לבריקט החוצה ולהסיר אותו מרולר שרשרת.
    13. לפרק את הכלי חיבור בין הפיסטונס. נקו את כלי הקיבול עם שואב אבק.
  4. שלמת
    1. בהתבסס על עקומת מתח-צירית מאמץ לעקוף עקומת הזנים שהתקבלו Winwdw ו sdu רכישה דפורמציה v 2.0, לחשב את המתח נפח של המדגם עם המשוואה הבאה.
      Equation 3
      כאן, Equation 4 = מתח נפח; Equation 5 = זן ציר; Equation 6 = מאמץ מתוח.
    2. השג את חוזק השיא מעקומת המתח בציר הלחץ. קצב הפחתת העוצמה מחושב כדלקמן.
      Equation 7
      כאן, Equation 8 = קצב הפחתת כוח; Equation 9 = עוצמת שיא של המדגם תחת לחץ שונה של CO2; Equation 10 = עוצמת שיא של המדגם באוויר אטמוספרי.
    3. חישוב מודול האלסטי באמצעות השלב הליניארי בעקומת המתח-צירית בהתאם למשוואה הבאה.
      Equation 11
      כאן, Equation 12 = מודול אלסטי של המדגם; Equation 13 = תוספת מתח של השלב הליניארי (במגה-פיקסל); Equation 14 = תוספת מאמץ של השלב הליניארי. חשב את קצב הפחתת מודול האלסטי כדלקמן.
      Equation 15
      כאן, Equation 16 = שיעור הפחתת מודול אלסטי, Equation 12 = מודול אלסטי של המדגם תחת לחץ שונה של CO2; Equation 17 = מודול אלסטי של המדגם באוויר אטמוספרי.
    4. בחר תמונות לדוגמה במהלך הבדיקה והסטטיסטיקות באזור כיסוי השטח באמצעות תוכנית (למשל, שנכתב ב-MATLAB) בהתאם לשיטת הממד של ספירת תיבות.
      Equation 18
      כאן, Equation 19 = מספר הרשת כדי לכסות את אזור השבר בחלק הרוחב של הרשת המרובעת של Equation 20 ; Equation 21 = קבוע; Equation 22 = מימד פרקטל; Equation 20 = אורך הצד של הרשת המרובעת. גודל הרשת המינימלי שווה לגודל הפיקסל במבחן זה.
      1. חשב את מקדם המתאם בהתאם למשוואה הבאה.
        Equation 23
        כאן,Equation 24 = מקדם המתאם; Equation 25 = השונות Equation 26 המשותפת של ו Equation 27 ; Equation 28 = שונות Equation 26 של; Equation 29 = סטיה של Equation 27 .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

המסה הממוצעת של הדגם הבריקט הייתה 230 g. בהתאם לניתוח התעשייתי, בריקט הציגו תוכן לחות של 4.52% ותוכן אפר של 15.52%. יתר על כן, התוכן הנדיף היה כ 31.24%. כפי שחולץ הנתרן מהפחם, מרכיבי הבריקט היו דומים לפחם גולמי. המאפיינים הפיזיים מוצגים בטבלה 2.

השוואת התכונות המכאניות בין פחם גלם ובריקט מוצגים בטבלה 3, והבדיקה איזותרמי ספיחה הוכיחה את הקיבולת הדומה שלהם עבור גז ספיחה (איור 6). כוחה של הדגימות הבריקט ששימשו במבחן היה תנודות (איור 7). עם זאת, לעומת הפחתת הכוח הנגרמת על ידי שיתוף2 adsorption, זה היה די קל והיתה השפעה קטנה על ניתוח של תוצאות ניסיוני.

כאשר מתחתלשני לחצים שונים, מאמץ המתח צירית עקומות הראה compaction ברור, אלסטי, ו דפורמציה שלבים פלסטיק (איור 8a). במצב לאחר השיא, הבריקט נכשל בהדרגה, עם סדק משטח הרחבה וחיבור. הרחבת אמצעי האחסון נצפתה מפני מאמץ המתח של אמצעי הלחץ, והוא גדל עם הלחץ של CO2 להיות גבוה יותר (איור 8a). כתוצאה מכך נגרם נזק לגוף הפחם, שהפחית במישרין את חוזק החיזוק החד שלה. העוצמות השיא של הבריקט היו 1.011 MPa, 0.841 MPa, 0.737 MPa, 0.659 MPa, 0.611 MPa, ו-0.523 MPa תחת הלחץ של CO2 מ-0 mpa, 0.4 mpa, 0.8 mpa, 1.2 mpa, ו-1.6 mpa ל-2.0 mpa. כמו הלחץ CO2 גדל, חוזק השיא של דגימת הפחם ירד, שם הוא הראה מערכת יחסים לא לינארית (איור 8b). בנוסף, המודוללי האלסטיים היו 66.974 MPa, 48.271 MPa, 42.234 MPa, 36.434 MPa, 32.509 MPa, ו-29.643 MPa, בסדר זה, בלחץ של CO2 מ -0 ל-2.0 mpa. התוצאות מצביעות על כך שהמודוללי האלסטי ירדו מתחת לתנאי הרוויה של CO2 וכי הקשר בין המודוללי האלסטי ירד לבין לחץ הגז היה לא לינארי, שהיה דומה לזה של כוח השיא (איור 8c ).

התמונות שהתקבלו דרך המצלמה האבולוציה של השברים על פני השטח של המדגם תחת2 לחצים שונים. כדי להבחין בין שברים שונים, כל התמונות הועברו לתמונות בינאריות ומספר צבעים שימשו לציון אזורים המכוסים על ידי שברים (איור 9a). שיטת הממד של ספירת תיבות אומצה כדי לתאר את התכונה של שברים במצבEquation 30כישלון Equation 31 (; כאן, = לחץ על המדגם במצב לאחר שיא; Equation 32 = שיא החוזק של המדגם) תחת שיתוף2 לחצים שונים. מקדמי המתאם בין מספר התיבה (Equation 33) והאורךEquation 34הצדדי () היו כולם יותר מ-0.95 (איור 9b), אשר מוודא את המאפיינים הפרקטלית הברורה של שברים. מידות פרקטליתEquation 35() היו 1.3495, 1.3711, 1.4336, 1.4637, 1.5175, ו-1.5191 עבור הבריקט תחת 0 mpa, 0.4 mpa, 0.8 mpa, 1.2 mpa, 1.6 mpa, ו-2.0 mpa ושות2, בהתאמה. הערכים של המימד הפרקטליים היו יחסיים לאלה של הלחץ של CO2 , והמגמה שלהם הצביע על דמיון זה של מידת הנזק לגוף הפחם.

Figure 1
איור 1: הכיוונון הנסיוני של מערכת הבדיקה היציבה והקבועה של המערכת האחידה. הדמות ממחישה את הכיוונון של ניסוי הדחיסה uniaxial של הפחם CO2הנושאת. (א) דמיינו את כלי הטעינה. (ב) גז מילוי מודול. (ג) מודול טעינת צירית. (ד) מודול רכישת נתונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: כלי הטעינה הדמיינו. ציורים סכמטית של כלי הקיבול מוצגים לעיל. בעוד המדגם (גובה = 100 מ"מ, קוטר = 50 מ"מ) שכב בתוך הכלי, לחץ צירית הוחל על ידי מכונת בדיקה אוניברסלית עצמאית דרך הטעינה בוכנה, גז בלחץ גבוה הוזרק ממיכל הגז דרך צינור רך מילוי ערוץ. כאשר המדגם היה מעוות על ידי השרוול פלסטיק תרמית כניסה, הלחץ הגבילה גם סופק על ידי הליום בלחץ גבוה. שני בוכנות צילינדר התאמת הטעינה אחד של כלי דמיינו זז בו זמנית, שבו התנועה המושרה השינוי באמצעי האחסון היה לקזז בגלל אזור הדו אותו. מבנה זה שמר על היקף הנפח של כלי הקיבול וביטלה את האנטי-כוחות שהוחלו על ההעמסה בוכנה מהגז. ניתן לעקוב אחר המדגם עם מצלמה דרך החלונות בשלושה צדדים. מחבר התעופה הוגדר בכלי הקיבול לחיבור חוט מוביל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: עיצוב כלים הנדרשים לקירור קר-לחץ על הבריקט הסטנדרטי. תצוגת סכמטית תלת-ממדית של אופן ההקשה על הבריקט (29.4 KN במשך 15 דקות). המדגם שכב בחור הפנימי של רכיבי הכלי, וגובהו וקוטרו היו 100 מ"מ ו 50 מ"מ, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: הכלי הנדרש כדי לחבר את בוכנות הטעינה. 3D השקפות סכמטית של כלי התיקון בין הבוכנה של הבוחן האלקטרו-הידראולי של הבודק ואת זה של כלי דמיינו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: מנגנון בדיקה סטנדרטי לדפורמציה ההיקפי של דגימות סלע. סכמטית וייצוג פיזי של הרכישה הפרפורמציה המשמשת בפרוטוקול. על ידי מדידת העקירה זוויתי הנגרמת על ידי דפורמציה מדגם היקפי, המתח ההיקפי הושג. המנגנון הזה יכול לפעול באופן בלתי נשכח גז בלחץ גבוה ושמן הידראולי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: השוואת יכולת הספיחה בין פחם גלם לבריקט. הפאנל מציג את נתוני מתאן איזותרמי ספיחה אמצעות פחם raw ו בריקט לפי תקן GB/T19560-2008. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 7
איור 7: המתח המלא-עקומות מאמץ שנוצרו ממערכת הבדיקה באמצעות בריקט. בדיקת דחיסה חד-צירית ביצעה שימוש בשלוש דגימות בלקט בלי CO2 מילוי, והתוצאות מראות שבריקט יש חוזק דחיסה חד-צירית יציב (1.0 MPa). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 8
איור 8: ניסוי דחיסה Uniaxial של פחם ושות2הנושא. (א) מתח-מסננים עקומות תחת שונים2 לחצים. (ב) מגמה של שינוי חוזק שיא. (ג) מגמה של שינוי במודוללי האלסטי. המתח-צירית מאמץ עקומותEquation 36(), מתח הלחץ מסננים עקומות (Equation 37), ומתח מתח הלחץ עקומותEquation 38() מוצגים בלוח A. לאחר מילוי עם CO2, בריקט מנוסה כוח שיא הפחתת מודול אלסטי, ואת עקומות לוחות B ו- C מצביעים על קשר לא לינארי בין קצב הפחתת לחץ הגז. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 9
איור 9: התמונות של שברים וחישוב פרקטל במצב כישלון (Equation 39). (א) שבר האבולוציה על משטחי הריקטים, עם צבעים שונים המייצגים שברים מגוונים. (ב) עקומות של ממד פרקטל באמצעות שיטת הממד של ספירת תיבות. שברים חולצו ואזור כיסוי חושבה על בסיס גאומטריה פרקטלית. כל מקדמי המתאם (R2) תחת שיתוף2 לחצים שונים היו יותר מ 0.95, אשר מוכיח את המאפיינים הפרקטלית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 10
איור 10: כלים הנדרשים להחלת עומס דינמי וצילום של מערכת הבדיקה. תצוגת תלת-ממד ותמונה פיזית של מוט העזר ומשקל גלילי להחלת טעינה דינמית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

לא. הרכב דגן פחם
(0 ~ 1 מ"מ: 1 ~ 3 מ"מ)
ריכוז
מענה משותף/%
רייאל
(אבקת פחם: מלט)
המסה/g לחץ דפוס
/MPa
זמן
/מזערי
שיא חוזק
/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

שולחן 1: ערכת הכנה להכנת בלקט.

דוגמה צפיפות לכאורה
(g/cm3)
נקבוביות
(%)
תוכן לחות
(%)
תוכן אש
(%)
תוכן נדיף
(%)
השתקפות מקסימלית של ויטליט
(%)
פחם 1.17 15 4.52 15.52 31.24 0.82
פחם גלם 1.4 3.45 4.09 15.36 31.17 0.85

שולחן 2: השוואת מערכי הניתוח התעשייתי לבריקט ופחם גלם.

דוגמה יוניציר
חוזק
חוזק (MPa)
אלסטי
ודולוס
ציונים
מתיחה
כוח
MPa
פנימי
חיכוך
זווית (°)
כידות
MPa
פיסיון
יחס
פחם גלם 25.23 4.529 2.30 30 0.800 0.25
פחם 1.011 0.067 0.11 29 0.117 0.25

שולחן 3: המאפיינים המכניים של פחם גולמי ובריקט.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בהתחשב בסכנה של גז בלחץ גבוה, כמה צעדים קריטיים חשובים במהלך המבחן. השסתומים ו טבעות O צריך להיבדק והוחלף באופן קבוע, וכל מקור ההצתה לא צריך להיות מותר במעבדה. כאשר משתמשים בשסתום הידני לוויסות הלחץ, הנסניסה צריך לסובב את השסתום לאט כדי להפוך את הלחץ להגדיל את כלי הקיבול דמיינו בהדרגה. אין לפרק את הכלי במהלך הבדיקה. כאשר הניסוי מסתיים, יש לפתוח את הדלת האחורית של כלי הקיבול לאחר השחרור הכולל של הגז בלחץ גבוה; אחרת, קיימת סכנת פציעה. השתמש שואב אבק כדי להסיר את כל פיסות בריקט מן הכלי, כדי לא להשפיע על כמות של גז ספיחה במהלך המבחן הבא.

מצמד CO2-פחם השיטה הניסיונית נועדה לקדם את דיוק הבדיקה ולספק ניטור צילום לניסויים פחם הנושאת גז. הדגם הבריקט מחזיק במספר יתרונות, כגון עלות-תועלת, חוסר רעילות, ייצור קל, ביצועים יציבים וחוזק מתכוונן, ועקומת איזותרמי ספיחה מסכימה היטב עם זה של פחם גולמי. מבחן המודל של התפרצות פחם וגז גם מוכיח כי בריקט יכול לדמות את ההתנהגות adsorptive ו desorptive של גז נושאת הפחם29,31. בנוסף, לאחר חמישה דורות של שיפור, המנגנון הניסיוני מהווה כעת דיוק גבוה, דיוק, יציבות ובטיחות, העומד בסטנדרטים לבטיחות של ניסויים בלחץ גבוה. אין דרישה מיוחדת למינים של המדגם, כל עוד הוא סלע נקבובי, כולל פחם גלם וסלע פצלי.

המגבלות העיקריות של שיטת הזיווג של CO2-פחם הן, הראשון, כי לבריקט יש כוח נמוך יותר לעומת פחם גולמי, בשל דרך היווצרות. הדמיון של תכונות מכניות בין הפחם הגולמי לבין הבריקט עדיין זקוק לשיפור, והתוצאות הנסיוניות הקשורות צריכות להיות מוערכות ומאומתות על-ידי פחם גולמי ובמבחן באתרו. שנית, כיוון שנורות ה-LED ומחבר התעופה הוגדרו בכלי מעין, אין למלא גז דליק, כגון CH4. אחרת, עלולה להתרחש תאונת. חומר נפץ בזמן מילוי הגז למרבה המזל, גז שאינו דליק דומה מתאן יכול לדמות את האינטראקציה CH4-פחם וזה הוכח כחומר בטוח ואפקטיבי ליישם פחם וגז התפרצות הסימולציה הפיזית ניסויים32.

בנוסף, הבריקט עטוף בשרוול פלסטיק תרמי לצורך כיווץ הלחץ המוחל במהלך בדיקת הדחיסה התלת-צירית, אשר ללא ספק לבזות את האיכות של התמונה לדוגמה. כאשר המדגם נטען תחת גז, טמפרטורה שונה ולחץ גז, המדד הדינאמי של השבירה צריך להילקח בחשבון במהלך לכידת תמונה. ככל שהפרש הלחץ במבחן נמוך יחסית, המדד של השבירה ניתן לראות כקבוע33.

מלבד הדחיסה החד והתלת-צירית, ניתן ליישם הפרעת עומס דינמית במהלך הבדיקה כדי לחקור את האינטראקציה בין המדגם לבין הגז. מוט ההנחיה ומשקל גלילי במשקל 1 ק"ג מתווספים בין הפיסטונס של מכונת הבדיקה האוניברסלית לבין כלי הקיבול (איור 10). חיישן הלחץ מותקן בחלק התחתון של בוכנה טעינה כדי לרכוש את הלחץ הדינמי להחיל את המדגם. במהלך הבחינה, משקל גלילי, בגובה מסוים, שוחרר במצבי לחץ שונים כדי ללמוד את מאפייני הכשל הדינאמי של המדגם.

הנזק הנגרם לגוף הפחם מתגלה כהפחתה בחוזק החיזוק החד והמודוללי האלסטי. ככל שהלחץ הוא גבוה יותר, כך הנזק שנגרם לפחם הוא מערכת יחסים לא לינארית. תהליך הספיחה יכול להיות מתואר על ידי לאנגיור דגם34. על פי משוואת המודל Equation 40 (V = אמצעי אחסון שווה ערך; Vm, b = קבוע; p = לחץ גז), כמות ספיחה עולה כמו לחץ הגז גדל. הבדל זה מביא להפחתת שיעורי ההפחתה השונים של חוזק בריקט. חוזק הפחם או הפחתת מודול אלסטי על ידי שיתוף2 רוויה נצפתה מתוצאות ניסיוני יש התאמה טובה עם המחקר הקודם35,36,37. לסיכום, חייב להיות מערכת יחסים מסוימת בין נזק מכני שנגרם על ידי כמות ספיחה וספיחה של גז.

המאפיינים הדפורמציה של הבריקט מסוכמים כחיבור דחיסה/הרחבה של סדקים והיווצרות סופי של שברים מאקרוסקופיים. הוא הציע כי האבולוציה שבר של CO2-הנושאת פחם הראו מאפיינים פרקטלית. המימד הפרקטלי המקסימלי היה 1.5191 (2 MPa2) במבחן. בהתחשב בכך כי פחם גולמי הוא הטרוגנית יותר מאשר בריקט, הערך של המימד הפרקטלי עשוי להיות שונה עבור מבחן הפחם הגולמי.

רוק הוא בינוני מוצק, ואפקטים חיצוניים שונים יגרום נזק. בשל אי הוודאות של הפצת הקראק במהלך תהליך הכישלון, במיוחד בהתחשב בהשפעה הצימוד של סורזיה וטעינה, מספר שיטות מחקר של מכניקת הסלע המסורתית מניפסט מגבלות ברורות. עם זאת, התיאוריה הפרקטלית מספקת דרך חדשה לתאר וללמוד את התהליכים המכניים המורכבים ומנגנונים של פיתוח שבר בסלע. מחקרים קודמים הבהירו כי שבר האבולוציה של חומרי סלע יש תכונות פרקטל38,39,40,41. עם זאת, מחקר הבדיקה על האבולוציה של השבר פחם הנושאת גז חסר, בעיקר בגלל הגבלה של המנגנון הניסיוני. CO2-פחם שיטה ניסיוני מספק מדענים עם דרך ללכוד ולחלץ את רשת השבר בפני השטח של המדגם דרך חלונות ומקבל את המימד הפרקטלי בתנאים צימוד שונים. ניתן להשתמש בממד הפרקטלי כדי לתאר את מידת הנזק, התפתחות השבר ומורכבות החתך של גוף הפחם תחת מצב הטעינה. זה יכול להיות מדד הערכה של מאפיינים מבניים ותכונות מכניות של פחם. לכן, זה מאוד משמעותי להערכת קיבולת אחסון גז ופרמטרים השפעת ההזרקה בפרקטיקה של CO2 הגיאולוגי קיבוע על.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו נתמכת על ידי הפרויקט הלאומי הלאומית של סין לפיתוח כלים מדעיים (גרנט No. 51427804) ו מחוז שאנדונג הלאומית למדע הטבע הקרן (גרנט לא. 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).
הניסוי דחיסה Uniaxial עם שיתוף<sub>2</sub>-הנושאת פחם באמצעות דמיינו ובאופן קבוע נפח גז-מוצק צימוד מערכת בדיקה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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