二氧化氯作为煤储层压裂液破胶剂的可行性实验研究

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等温吸附和压汞等测试。结果表明:残留的压裂液会对煤层造成污染伤害,二氧化氯不但具有良好的低温破胶作用,同时还可以提高大孔和中孔的孔容比,使得孔隙连通性得到改善,进而提高储层渗透率;经二氧化氯处理后煤样的朗格缪尔体积显著降低,表明了煤的亲甲烷能力显著降低,从而使得煤层气临界解吸压力、含气饱和度与采收率均得到不同程度的提高。研究表明二氧化氯可以作为煤储层压裂液的破胶剂。     

不同厌氧发酵工艺对煤制氢的影响

以沙曲矿焦煤为发酵底物,以同矿区矿井水中的菌种及实验室保存的白腐菌为投加菌种,研究在35℃,初始pH为6.5,无光照和厌氧条件下不同发酵工艺对煤发酵制氢的影响.结果表明,在所设条件下,H2的体积分数最高可达73.7%,产率可达23.56mL/g;未添加白腐菌液样品的H2产率是添加了白腐菌液样品的1.5～6倍;其他条件相同,提前4d富集矿井水中的发酵产氢菌可以将H2产量从0.44mL提高到466.34mL;在富集矿井水中发酵产氢菌时添加EDTA二钠要比富集完之后再补加的H2产率高2～10倍.可见煤通过微生物作用完全可以制取更加洁净的能源——氢.     

煤中显微组分对生物甲烷代谢的控制效应

煤的生物产气过程受诸多因素的影响,为探讨煤自身显微组分对生物甲烷生成的控制效应,采集了河南义马千秋煤矿的长焰煤和山西大同泉岭煤矿的气煤,通过人工手选法以及浮沉分离法对两种煤样进行了显微组分富集和分离,利用从矿井水中提取的本源菌群与相应的显微组分进行生物甲烷代谢模拟实验,以产气总量、CH4生成量、CH4浓度及反应液p H值变化等指标来评价产气效果。实验结果表明:1镜质组富集煤样生物产气总量、CH4生成量、CH4浓度和反应液p H值变化幅度最高,而惰质组富集煤样最少,原煤则居中;2不同显微组分开始大量产气时间在18~30 d,产气高峰在20~35 d,镜质组产气高峰滞后于原煤和惰质组;3煤样H/C原子比与生物产气效果具有一致性,同煤阶镜质组以及富氢、高H/C原子比煤种具有较高的生物甲烷产气潜力。该研究成果可为我国煤层生物产气先导试验区块优选提供理论指导。     

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层生物产气影响因素

研究低煤阶煤层生物产气的影响因素对于寻找该类煤层生物气富集有利区及指导微生物增产技术都具有重要的意义。为此,选择二连盆地吉尔嘎朗图凹陷褐煤煤样,在不同温度、酸碱度(p H值)、氧化还原电位(Eh值)以及添加不同浓度微量元素等条件下进行了煤的生物气化模拟实验,进而探讨各种因素对微生物产气的影响、确定最佳的微生物产气条件。研究结果表明:(1)在模拟实验条件下,煤的产气量随着温度、p H值、微量元素浓度等参数值的增大或者Eh值的减小而表现出先增大后减小的规律;(2)温度介于30~35℃、pH值介于7.0~7.5、Eh值为-225 m V时,产甲烷菌代谢最活跃,最有利于生物气的生成,添加合适浓度的微量元素(Fe~(2+)、Ni~(2+))能促进微生物产气。结论认为:(1)二连盆地吉尔嘎朗图凹陷埋深介于300~600 m、弱径流的水动力条件与厌氧环境构成了生物气生成的有利条件;(2)添加合适的微量元素可作为微生物增产的有效手段。     

煤层气生物工程研究进展

煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式,把煤的部分有机组分转化为甲烷,实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科,涉及到能源、环境和新材料三大领域,具有多重效益,越来越受到关注,详细总结了国内外煤层气生物工程10余年的发展历程,首先从煤层(水)的生物多样性、厌氧发酵系统产气机制和控制因素等方面系统分析了煤层气生物工程的微生物学基础;以研究厌氧发酵系统中气固液菌为核心,整合其他学科的研究方法,初步形成了煤层气生物工程自身的研究方法,最后提出了煤层气生物工程的实施方案及发展趋势。生物多样性为煤层生物甲烷的生成提供了菌种来源,根据发酵系统中气固液菌的变化规律将发酵过程区分为4个阶段,系统中的底物和环境因子控制了微生物群落结构,影响了生物甲烷的产量,甲烷的成因区分为乙酸营养型、氢营养型、甲基营养型3种,这一认识初步构成了煤层气生物工程的理论基础。分子生物学、地球化学与煤化学等的结合为该学科的发展提供了方法支撑。地面发酵池产气工程除了获取生物甲烷这一洁净能源外,还可以与褐煤提质、高硫煤微生物脱硫和新材料合成相结合,使...     

新一代网络技术—ATM

对ＡＴＭ的技术特征（信元、传输技术、交换技术）和基于ＡＴＭ的Ｂ－ＩＳＤＮ协议参考模型进行了较详细的论述；讨论了ＡＴＭ与现有网络的互连以及ＡＴＭ技术的现存问题；最后给出了几个应用实例。     

空气干燥基煤的等温吸附平衡模式分析

针对国标要求的等温吸附测试需时较长,探讨压力随时间变化率平衡模式下所需时间及测试结果的可靠性,为提高实验效率奠定基础.利用Terratek公司IS-300型等温吸附仪,用空气干燥基煤样分别按照每个压力点平衡12 h和压力随时间变化率2种平衡模式进行实验.实验结果表明压力随时间变化率设置为10-8,所测兰氏体积与国标测试结果误差在10%以内,精度可以满足工程的需要,但花费时间缩短50%以上.因此按照斜率模式进行干燥煤样的等温吸附实验,所测结果在工程应用中是可信的且实验效率大幅提高.     

生物甲烷产出过程中的气体组分变化

为明确生物甲烷产出机理,在实验室条件下模拟生物甲烷产出过程,对反应产出气体的成分及体积分数进行检测,同时对反应液的pH值进行监测.实验结果表明,反应过程中,甲烷体积分数最高可达64.74%;pH值从初始值7.13开始,先降至6.58,而后逐渐升高至最高值8.5,并稳定至反应结束;甲烷产出率在反应12 d后,持续4 d稳定在19 mL/g,而后在反应进行到21 d的时候,陡然升至40.65 mL/g.根据气体产出率及体积分数可初步判定,生物甲烷产出过程存在两个产气高峰期.其中,第一产气阶段以二氧化碳的产出为主;第二产气阶段,甲烷的体积分数及产率达到最大.     

碱性溶液降低煤体冲击倾向性的实验研究

利用RMT-150B岩石力学实验系统对千秋矿原始煤样、清水浸泡煤样与碱溶液浸泡煤样开展实验研究,分析煤样弹性能量指数、冲击能量指数、动态破坏时间和单轴抗压强度指标的变化趋势。综合判断表明,原始煤样和清水浸泡煤样分别为强冲击性和弱冲击性,而碱溶液浸泡后其力学强度急剧下降,由脆性向塑性变化趋势最明显,变为完全无冲击性。通过煤样的工业应用指标、接触角、浸泡时间/力学强度、碱溶液的浓度和用量等测试,初步分析了碱溶液在煤矿的应用前景,对中低阶煤层来说,在煤层注水时加入少许碱性药品实现物理-化学联合作用防治冲击地压,同时还兼具降尘效应。     

二氧化氯对煤储层孔隙结构的影响

在煤储层低温条件下,二氧化氯（ClO₂）不仅实现了煤层气井水力压裂时高黏压裂液的快速破胶和返排,还降低了煤的亲甲烷能力,但其强氧化性对煤储层孔隙结构的影响问题却还没有搞清楚。为此,采集了3种不同煤阶煤样（样品分别来自河南省义马市千秋矿井、焦作市中马村矿井和山西省柳林县沙曲矿井）,将其粉碎（筛选粒径为2 mm左右）,采用浓度为4 000 μg/g的ClO₂溶液浸泡72 h,利用压汞法分析ClO₂溶液处理前后煤样的孔隙度、孔径分布、孔容、比表面积等孔隙结构的变化特征。实验结果表明：①处理后煤样的孔隙度、孔容得到不同程度的提高,大孔和中孔的孔容比增加;②进-退汞曲线的滞后现象消失及张开度变小,孔隙的连通性增强;③孔隙比表面积值降低,其中,小孔和微孔的比表面积比有所减小。结论认为：二氧化氯对煤储层具有氧化刻蚀增透作用,能够改善煤储层的孔隙结构,一定程度上增大了煤储层的渗透率,有利于煤层气的运移和产出,值得在煤层气行业进行推广应用。