收藏本站
《河南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高温高压三相介质煤吸附瓦斯机理与吸附模型

刘高峰  
【摘要】:我国是一个缺油少气富煤的国家,煤炭是主要能源,深部煤炭及煤层气资源储量丰富。瓦斯(煤层气)与煤同生共体,主要以吸附态存在,煤的吸附能力是影响煤层含气量的关键因素之一。煤及煤储层的吸附实质上是一定温压条件下固、气、液三相介质耦合作用的结果,深部煤层三相介质条件的变化,对煤吸附瓦斯的控制机理还不明确。 针对深部煤层开采所面临的瓦斯灾害防治问题,论文研究在借鉴前人已有成果的基础上,基于煤岩学、瓦斯(煤层气)地质学、力学、物理化学及界面化学、统计热动力学、物理模拟和数值模拟等学科理论,分析了深部煤层温度、压力以及固、液、气三相介质的变化特征,分别选用褐煤、气煤、焦煤和无烟煤作为研究煤样,综合采用常规测试、孔隙结构测试和化学组成分析等测试手段和方法,对不同含水率煤样、不同浓度比例的混合气体进行高温高压吸附实验,深入研究了高温高压三相介质条件下煤吸附瓦斯的控制机理和吸附模型。论文研究取得了以下主要进展: (1)基于煤孔隙表面的非均匀特征和非均匀固体的物理吸附理论,引入煤的分形维数,提出了煤的综合分形维数,建立了高温高压三相介质条件下煤吸附瓦斯的Fractal-Langmuir数学模型。与传统的Langmuir模型相比,新模型精度高,具有更普遍的理论意义。 (2)对深部煤层的含水率进行了物理模拟和数值模拟,结果显示:在煤级相同的前提下,埋藏深度增加,煤层温度升高,煤层含水率减小,但到达一定埋藏深度后,温度因素可能不再对煤层含水率产生影响;建立了平衡水分含量与温度和煤级的综合数值模型。 (3)高温高压平衡水条件下煤吸附瓦斯的实验结果显示,相同压力条件下,不同煤级,温度与水分对煤的吸附影响存在差异,温度对褐煤的吸附影响大于水分的影响;温度对焦煤的吸附影响小于水分的影响;而气煤和无烟煤表现为:30℃向40℃过渡时,温度的影响小于水分的影响;40℃向50℃过渡时,温度的影响大于水分的影响。 (4)对深部煤层进行等温吸附实验研究时,应该选用与模拟深度相对应的温度下平衡水含量的煤样;最高实验验压力宜设置为煤层实际压力的1.2倍。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TD712

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王荣杰,陈义胜,李保卫,徐龙君;用气体吸附法研究煤的分形维数[J];包头钢铁学院学报;1997年03期
2 张鹏;王良书;刘绍文;李成;丁增勇;;南华北盆地群地温场研究[J];地球物理学进展;2007年02期
3 王社教,胡圣标,汪集;准噶尔盆地热流及地温场特征[J];地球物理学报;2000年06期
4 王永新,冯殿生,汪集旸,吴铁生;辽河盆地东部凹陷现今地温场及热历史的研究[J];地球物理学报;2003年02期
5 王良书,李成,刘绍文,李华,徐鸣洁,王勤,葛锐,贾承造,魏国齐;塔里木盆地北缘库车前陆盆地地温梯度分布特征[J];地球物理学报;2003年03期
6 龚育龄,王良书,刘绍文,郭令智,蔡进功;济阳坳陷地温场分布特征[J];地球物理学报;2003年05期
7 孙占学;张文;胡宝群;潘天有;;沁水盆地大地热流与地温场特征[J];地球物理学报;2006年01期
8 袁玉松;马永生;胡圣标;郭彤楼;付孝悦;;中国南方现今地热特征[J];地球物理学报;2006年04期
9 谭静强;琚宜文;侯泉林;张文永;谭永杰;;淮北煤田宿临矿区现今地温场分布特征及其影响因素[J];地球物理学报;2009年03期
10 张延庆,唐书恒;华北部分矿区煤储层压力研究[J];地球学报;2001年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 崔军平;海拉尔盆地热演化史与油气成藏史研究[D];西北大学;2004年
2 付彩利;楚雄盆地现今地温场特征分析与烃源岩热演化史恢复[D];西北大学;2005年
3 史政;松辽盆地北部石炭—二叠系构造—热演化史与生烃史的关系研究[D];西北大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘凯歌;;有毒气体扩散风险分析模型探析[J];安防科技;2011年09期
2 张华,徐磊,范炳恒,桑树勋;两淮地区深部煤储层含气性预测[J];安徽地质;2002年01期
3 赵志根,唐修义;淮南矿区煤层结构破坏特征的研究[J];安徽地质;1998年03期
4 方金武;宋晓艳;蔡昌凤;唐传罡;;炼焦煤煤粉对焦化废水的吸附特性研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年02期
5 李国莲;;改性活性炭吸附净化二氧化硫实验研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
6 张存兰;靳梅芳;;德州市区大气环境质量监测与分析研究[J];安徽农学通报;2008年09期
7 徐青;郑章靖;凌长明;李军;;氮氧化物污染现状和控制措施[J];安徽农业科学;2010年29期
8 张连科;张铁军;焦坤灵;武文斐;;基于地区特色的大气污染控制工程课程教学改革研究[J];安徽农业科学;2011年23期
9 齐斌;王德众;于静;卢西旺;;泰安市酸雨气象特征分析[J];现代农业科技;2010年22期
10 葛美玲;蔺启忠;;基于遥感图像的城市形态分维计算网格法的实现[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李相臣;康毅力;;高煤阶与低煤阶煤岩气藏气体传质行为研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 单如月;李昂;任苏迪;肖汉;;峰峰矿区煤样的等温吸附实验[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 徐明;朱传庆;田云涛;饶松;胡圣标;;四川盆地钻孔温度测量及现今地热特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 饶松;唐晓音;朱传庆;胡圣标;汪集旸;;敏感性分析在烃源岩成熟度史模拟中的应用——以川东北地区普光5井古生界海相烃源岩为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
5 徐明;朱传庆;饶松;胡圣标;;阿坝—简阳地学剖面深部温度及热结构[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
6 付玲玲;李公明;杨勇;霍瑜剑;;登封煤田马鸣寺煤矿二_1煤层瓦斯赋存规律分析[A];河南地球科学通报2011年卷(上册)[C];2011年
7 刘亢;;豫北地区煤层气富集成藏模式及其控制因素[A];河南地球科学通报2011年卷(上册)[C];2011年
8 李明明;王雁;闫世明;陈二萍;卢淑贤;;大气污染扩散模式在环境影响评价中的比较研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2011年
9 史兴国;;瓦斯的赋存与防治[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
10 王丁;刘长武;王东;徐煜航;;大断面地下工程瓦斯灾害人工统计监测及预防[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭柯;陶二井田瓦斯地质规律研究与瓦斯预测[D];河南理工大学;2010年
2 杨付领;潞安矿区3#煤层瓦斯地质规律与瓦斯预测[D];河南理工大学;2010年
3 杨文旺;七星矿井瓦斯地质规律与瓦斯预测[D];河南理工大学;2010年
4 赵萌;长虹井田瓦斯地质规律及区域突出危险性预测[D];河南理工大学;2010年
5 潘少杰;新安煤田瓦斯赋存规律与突出区域预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
6 孙锐;泥浆介质非等压条件下煤芯瓦斯解吸规律研究[D];河南理工大学;2010年
7 陈建忠;潘三矿C13-1煤层掘进工作面敏感指标及临界值研究[D];河南理工大学;2010年
8 刘浩;高煤级煤储层水力压裂的裂缝预测模型及效果评价[D];河南理工大学;2010年
9 李波;天池煤矿瓦斯分布规律及突出危险性研究[D];河南理工大学;2010年
10 王永周;李子垭井田瓦斯赋存规律与突出预测[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 傅雪海,焦宗福,秦勇,张万红,韩训晓;低煤级煤平衡水条件下的吸附实验[J];辽宁工程技术大学学报;2005年02期
2 秦勇,宋全友,傅雪海;煤层气与常规油气共采可行性探讨——深部煤储层平衡水条件下的吸附效应[J];天然气地球科学;2005年04期
3 降文萍;崔永君;钟玲文;李建武;张群;;煤中水分对煤吸附甲烷影响机理的理论研究[J];天然气地球科学;2007年04期
4 王宏图,杜云贵,鲜学福,罗平亚;地球物理场中的煤层瓦斯渗流方程[J];岩石力学与工程学报;2002年05期
5 刘高峰;张子戌;张小东;吕闰生;;气肥煤与焦煤的孔隙分布规律及其吸附–解吸特征[J];岩石力学与工程学报;2009年08期
6 赵东;冯增朝;赵阳升;;高压注水对煤体瓦斯解吸特性影响的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年03期
7 车长波;杨虎林;李富兵;刘成林;朱杰;李玉喜;张道勇;刘立;唐文连;;我国煤层气资源勘探开发前景[J];中国矿业;2008年05期
8 张时音,桑树勋,刘长江,黄华州,周效志,张明波;煤储层固—液—气相间作用的等温吸附实验研究[J];中国煤田地质;2005年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘春,吕凡家;祁南井田地温特征及其规律研究[J];安徽地质;2001年01期
2 张华,徐磊,范炳恒,桑树勋;两淮地区深部煤储层含气性预测[J];安徽地质;2002年01期
3 孙樯,谢鸿森,郭捷,苏根利,丁东业;含油气沉积盆地流体包裹体及应用[J];长春科技大学学报;2000年01期
4 骆祖江,叶建平;煤层气运移产出气水固三相耦合模型[J];长春科技大学学报;2001年04期
5 刘树根,罗志立,赵锡奎,龙学明,王大赉,张尔华,李安峰;内蒙古海拉尔盆地演化研究[J];成都地质学院学报;1993年02期
6 卜淘;松辽盆地北部断陷期层序地层特征[J];成都理工学院学报;1999年04期
7 高绪晨,张炳,羡法;煤层工业分析、吸附等温线和含气量的测井解释[J];测井技术;1999年02期
8 傅雪海,陆国桢,秦杰,贾红焱;用测井响应值进行煤层气含量拟合和煤体结构划分[J];测井技术;1999年02期
9 张建博,陶明信;煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义——以沁水盆地为例[J];沉积学报;2000年04期
10 任战利,刘池阳,张小会,吴汉宁;酒东盆地热演化史与油气关系研究[J];沉积学报;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 程爱国;林大扬;彭苏萍;;聚煤作用系统论和系统分析[A];第四届全国青年地质工作者学术讨论会论文集[C];1999年
2 傅雪海;秦勇;李贵中;;现代构造应力场中煤储层孔裂隙应力分析与渗透率研究[A];第四届全国青年地质工作者学术讨论会论文集[C];1999年
3 秦勇;傅雪海;;煤储层渗透率评价的技术原理与方法研究[A];瓦斯地质新进展[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张济忠,李恒德;氧化钼晶体的堆垛分形[J];材料研究学报;1992年04期
2 姜斌,恽正中;分形理论及其在电子陶瓷材料中的应用[J];电子科技大学学报;1994年04期
3 类维生,陈丙森;分形用于金属断裂研究的力学量选择问题[J];金属学报;1994年06期
4 李进保;自然界的自相似性与分形[J];焦作工学院学报;1994年02期
5 杨更社,谢定义,张长庆;节理岩体损伤与分形几何的关系[J];西安科技学院学报;1995年04期
6 兰绍鹏,林炳昌;用SAXS方法测定色谱填料的分形结构[J];鞍山钢铁学院学报;1995年04期
7 谢贤平,柴建设;岩石爆破块度预测的分形研究[J];河北理工学院学报;1995年01期
8 杨砚琪;分形在检测地震波初至方面的应用[J];中国煤田地质;1997年04期
9 柴春祥,邱白晶,赵杰文;分形在食品流变学研究中的应用展望[J];食品科学;1998年09期
10 杜小武,尚海燕;分形插值方法在地层裂缝预测中的应用[J];西安电子科技大学学报;1998年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨松;秦勇;申建;王宝文;赵丽娟;;深部煤层孔渗特征研究现状及展望[A];煤层气勘探开发理论与技术——2010年全国煤层气学术研讨会论文集[C];2010年
2 唐明;巴恒静;;基于分形理论的混凝土孔隙特征研究[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
3 郭才华;宋瑞卿;;高温高压下岩石中纵波速度的测量[A];第一届高温高压岩石力学学术讨论会论文集[C];1986年
4 郑洪龙;吕英民;董绍华;;腐蚀管道评定方法研究——对B31G公式的分形修正[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
5 李兵;;新旧高温高压临氢不锈钢管的焊接[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
6 章成广;李先鹏;;高温高压下岩石声波速度研究[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
7 高福聚;刘锡良;;建筑结构工程中的分形和标度现象[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
8 郭万林;李天文;;分形在钎焊领域中的应用[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
9 张若凌;乐嘉陵;崔季平;;高温高压准一维喷管流动的计算[A];第十届全国激波与激波管学术讨论会论文集[C];2002年
10 杨文;孙洪;何勇;徐戈;;基于分形的SAR图像人造目标检测[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 曾煊茗;地质专家揭开鸭溪“火焰河”之谜[N];地质勘查导报;2007年
2 张海霞张英芹;新型动失水仪研究项目获中国博士后科学基金面上资助[N];中国石化报;2007年
3 陆文杰朱雅萍;“五星”企业力争环保五星[N];常州日报;2007年
4 旭峰;爆米花原本是健康食品[N];中国中医药报;2008年
5 袁佳丽 高建敏;探索的脚步[N];科技日报;2011年
6 记者 张永法通讯员 海栋成;邵阳纺机高温高压气流染色机通过国家级鉴定[N];中国纺织报;2007年
7 本报记者 徐岩;新型耐磨材料:突破高温高压禁区[N];中国化工报;2010年
8 游雪晴;我国应加强地学高温高压实验研究[N];中国国土资源报;2008年
9 李祖诗 张国锋 郑辉;两套“组合拳”安全缚气龙[N];中国石化报;2009年
10 记者 王巧然;石化高温高压塔炉安全节能有望升级[N];中国石油报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵歆波;基于分形的从明暗恢复形状方法研究[D];西北工业大学;2002年
2 毛玉星;小波域图像与视频压缩算法及应用研究[D];重庆大学;2003年
3 李建军;股票市场的分形特征和股票价格的FIGARCH模型研究[D];中国社会科学院研究生院;2002年
4 陈刚;高能强子-强子与电子-正电子碰撞中的非线性动力学起伏与喷注的非线性性质的研究[D];华中师范大学;2002年
5 戚大伟;基于分形理论的原木缺陷X射线图像分析与处理[D];东北林业大学;2003年
6 陈永忠;我国股市非线性时间序列分析[D];华中科技大学;2004年
7 沙智华;基于拟实体数控车削加工仿真研究[D];大连交通大学;2005年
8 张海林;提高散体有效导热系数模型准确度的理论与实验研究[D];华北电力大学(河北);2004年
9 李勇;银纹化高聚物的分形损伤模型[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 朱毅;广义非线性Schr(?)dinger方程中孤立波的弱相互作用[D];清华大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于光辉;基于分形和小波的几种图象编码方法的研究[D];北京工业大学;2000年
2 邢志鹏;液压设备故障诊断的分形方法研究[D];广东工业大学;2003年
3 张兵;非饱和土水力参数的分形模型[D];西南农业大学;2003年
4 王何宇;对与分形相关的若干科学计算论题的研究[D];浙江大学;2003年
5 庹红娅;分形图像压缩的研究[D];西北工业大学;2002年
6 于红志;分形图形生成研究[D];大连理工大学;2003年
7 黄波;分形图形生成的方法和表现[D];北方工业大学;2004年
8 鲁凡;基于分形理论的自动摘要[D];吉林大学;2004年
9 刘泉;固体非谐性质及熔化规律的研究[D];安徽师范大学;2005年
10 周运红;自然景物建模及图像压缩分形反问题的研究[D];大连理工大学;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026