基于低场核磁共振的煤润湿性分析 被引量：21

1

作者 孙晓晓 姚艳斌 +2 位作者 陈基瑜 谢松彬 李臣臣 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期190-197,共8页

煤润湿性在煤化工、煤矿安全生产及煤层气开发利用中有重要意义。目前煤的润湿性测定方法过程繁琐、操作困难、现场实用性差、测量结果可对比性差,不能快速有效地应用于煤层气储层的润湿性评价研究。基于系列低场核磁共振(LFNMR)实验,... 煤润湿性在煤化工、煤矿安全生产及煤层气开发利用中有重要意义。目前煤的润湿性测定方法过程繁琐、操作困难、现场实用性差、测量结果可对比性差,不能快速有效地应用于煤层气储层的润湿性评价研究。基于系列低场核磁共振(LFNMR)实验,探讨了LFNMR应用于煤润湿性研究的可行性与研究方法。研究发现,LFNMR可应用于识别煤粉中不同状态水分:对于强水湿性煤粉,其T2弛豫谱仅存在吸附态水峰与颗粒间水峰,而弱水湿性煤粉则存在吸附态水峰、颗粒间水峰和自由态水峰3个峰值;煤的水湿性越强,其颗粒间水峰和自由态水峰弛豫时间越短,并随着润湿时间的增加弛豫逐渐变快。当水对煤的润湿达到稳定状态时,煤样的自由态水峰和颗粒间水峰的加权平均值与型煤接触角法测得的接触角呈相关性较好的对数关系。该对数关系可应用于煤水润湿性的定量、半定量评价,这为采用该方法进一步研究煤储层的气、水相互作用提供了理论基础。 展开更多

关键词 煤的润湿性 接触角 NMR T2弛豫时间 煤层气

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基于XRD分析长焰煤润湿性与其灰分的关系 被引量：16

2

作者 文金浩 薛娇 +3 位作者 张磊 徐翠翠 王丹 刘运敏 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第11期83-86,121,共5页

为了研究长焰煤中无机矿物对煤尘润湿性的影响,以鄂尔多斯上湾煤矿、神木哈拉沟煤矿以及新疆塔城塞尔煤矿的长焰煤为研究对象,进行了煤样灰分测定、润湿接触角试验及X-射线衍射扫描试验,借助MDI Jade6.5软件,从定性与定量角度分析了煤... 为了研究长焰煤中无机矿物对煤尘润湿性的影响,以鄂尔多斯上湾煤矿、神木哈拉沟煤矿以及新疆塔城塞尔煤矿的长焰煤为研究对象,进行了煤样灰分测定、润湿接触角试验及X-射线衍射扫描试验,借助MDI Jade6.5软件,从定性与定量角度分析了煤样灰分中无机矿物特征,并将其特征运用至煤尘润湿性研究中,通过数据拟合,建立了煤尘润湿性与无机矿物间的关系。结果表明:不同地区的长焰煤灰分总体上以原生矿物石英与次生矿物高岭石、赤铁矿为主,煤尘亲水能力随煤中灰分增加而增强,Rietveld定量分析知,石英含量在70%左右,高岭石和赤铁矿随煤样变化波动较大,因此选取灰分中共有的石英作为评价煤尘亲水能力的标准,石英含量与其润湿接触角呈二次函数关系,这为研究煤的润湿能力提供了量化指标。 展开更多

关键词 无机矿物 润湿接触角 X-射线衍射 煤的润湿性 Rietveld法

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煤层CO_(2)地质封存的微观机理研究 被引量：6

3

作者 姚艳斌 孙晓晓 万磊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期146-157,共12页

煤层CO_(2)地质封存可实现CO_(2)减排和增产煤层气双重目标,是一种极具发展前景的碳封存技术。相对于其他封存地质体而言,煤的微孔极其发育,煤层CO_(2)封存机制与煤中气、水微观作用关系密切,其内在影响机理尚不清楚。以2个烟煤样品的... 煤层CO_(2)地质封存可实现CO_(2)减排和增产煤层气双重目标,是一种极具发展前景的碳封存技术。相对于其他封存地质体而言,煤的微孔极其发育,煤层CO_(2)封存机制与煤中气、水微观作用关系密切,其内在影响机理尚不清楚。以2个烟煤样品的系统煤岩学分析测试为基础,构建了煤的大分子结构及板状孔隙空间模型,进一步采用分子动力学方法模拟了不同温、压条件下、不同煤基质类型表面的CO_(2)和水的润湿行为,揭示煤层CO_(2)注入后引起的水润湿性变化规律,初步阐明煤层CO_(2)封存的可注性、封存潜力、封存有效性等影响因素及微观作用机理。结果表明:(1)影响煤润湿性的主要因素是煤中极性含氧官能团,其含量越高煤的润湿性越强;(2)煤中注入CO_(2)后,CO_(2)通过溶解作用穿透水分子层与水分子发生竞争吸附,从而减小水在煤表面润湿性;(3)随注入压力增大和温度降低,煤表面CO_(2)吸附量增多,对氢键破坏作用增强,润湿性减弱越明显;(4)亲水性煤层CO_(2)的可注性及封存潜力均相对较差,然而其封存安全性相对较好;(5)影响煤层CO_(2)封存潜力主要是吸附封存和毛管封存,而影响封存有效性、安全性的主要是毛管封存和构造封存;(6)煤中CO_(2)封存以吸附封存为主,需同时考虑含水条件下毛管封存;相对于低煤阶煤,高阶煤封存潜力较高,但封存注入时需要克服“水锁”效应。进一步开展原位条件下深部煤层中气水作用与CO_(2)地质封存机理研究,这对于CO_(2)-ECBM技术发展具有重要意义。 展开更多

关键词 CO_(2)地质封存 煤层气增产技术 碳封存机理 煤的润湿性 吸附封存 毛管封存

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不同变质程度煤的润湿性研究 被引量：8

4

作者 麻红顺 刘厚宁 严康 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第8期119-121,共3页

为了研究不同变质程度煤的润湿性,采集大佛寺4#煤层、胡家河4#煤层、寺河3#煤层和上高寨11#煤层样品,通过工业分析和煤岩分析研究不同变质程度煤的物质组成,通过煤水界面接触角测定法和粉末浸透速度法研究不同变质程度煤的润湿性。

关键词 煤阶 煤的润湿性 镜质组最大反射率

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不同含氧官能团对煤润湿性影响的分子动力学模拟研究

5

作者 王岩 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期114-120,共7页

为了探究不同含氧官能团对煤润湿性的影响规律,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)理论,构建4个不同含氧官能团模拟系统(—COOH、—OH、—CO及—OCH 3),通过模拟接触角、分子相对体积分数、径向分布函数及相互作用能结果,详细分析... 为了探究不同含氧官能团对煤润湿性的影响规律,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)理论,构建4个不同含氧官能团模拟系统(—COOH、—OH、—CO及—OCH 3),通过模拟接触角、分子相对体积分数、径向分布函数及相互作用能结果,详细分析含氧官能团对煤润湿性的影响规律。研究结果表明:模拟平衡后,在—COOH体系中水团簇的接触角为18.65°,相互作用能为-1049.19 kcal/mol,并形成371.64个氢键。在—OH体系中水团簇的接触角为25.37°,相互作用能为-563.83 kcal/mol,并形成178.03个氢键。在—CO体系中水团簇的接触角为30.10°,相互作用能为-444.25 kcal/mol,并形成58.34个氢键。在—OCH 3体系中水团簇的接触角为59.96°,相互作用能为-149.00 kcal/mol,并形成13.25个氢键。水团簇与不同含氧官能团体系的接触角越小,形成的氢键越多,相互作用能绝对值越大,对煤亲水性增强作用越好,这与分子相对体积分数和径向分布函数分析结果一致;不同含氧官能团对煤亲水性增强作用排序为—COOH>—OH>—CO>—OCH 3。研究结果可为研究煤表面润湿性及其应用提供相关参考。 展开更多

关键词 含氧官能团 煤润湿性 分子相对体积分数 径向分布函数 相互作用能 氢键作用

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泡沫溶胶抑制粉尘扩散特性及应用技术研究

6

作者 王嘉伟 奚志林 王旭龙 《天津理工大学学报》 2023年第6期1-7,共7页

提出一种抑制煤尘扩散的泡沫溶胶除尘新方法,研究了该技术的湿润性、黏附性及以气体为唯一动力源的泡沫溶胶制备系统.交联剂质量比为2%时,泡沫溶胶具有最佳的综合性能,能填充煤尘缝隙并在表面构建一层胶体薄膜,锁住煤层表面达到防治扬... 提出一种抑制煤尘扩散的泡沫溶胶除尘新方法,研究了该技术的湿润性、黏附性及以气体为唯一动力源的泡沫溶胶制备系统.交联剂质量比为2%时,泡沫溶胶具有最佳的综合性能,能填充煤尘缝隙并在表面构建一层胶体薄膜,锁住煤层表面达到防治扬尘的目的.制备系统中静压与泡沫液流量、泡沫液流出体积及时间分别成线性关系,装置最佳工作气压为0.2 MPa;通过转载点煤尘抑制试验得出泡沫溶胶具有良好的控制煤尘的效果. 展开更多

关键词 粉尘控制 泡沫溶胶 泡沫制备装置 转载点 煤尘湿润性

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二氧化碳和氦气对低煤阶煤煤润湿性的影响研究 被引量：2

7

作者 陈基瑜 姚艳斌 +2 位作者 孙晓晓 谢松彬 郭威 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第11期129-134,共6页

为了探讨不同性质的气体对低煤阶煤水润湿性的影响,采用低场核磁共振技术,研究了3种条件下湿煤粉饱和水和气(CO2和He)驱替水试验过程中的T2谱的变化。结果表明:湿煤粉饱和水的过程中,CO2的存在能抑制煤样吸水,而He的存在不影响煤样吸水... 为了探讨不同性质的气体对低煤阶煤水润湿性的影响,采用低场核磁共振技术,研究了3种条件下湿煤粉饱和水和气(CO2和He)驱替水试验过程中的T2谱的变化。结果表明:湿煤粉饱和水的过程中,CO2的存在能抑制煤样吸水,而He的存在不影响煤样吸水;气驱替水试验过程中,CO2能将煤中的吸附水驱替置换为毛管束缚水,且随着CO2的压力越大,这种置换作用越强;而He不具备这种置换的能力。造成这种现象的可能原因是:CO2对煤具有较强的吸附能力,从而会改变煤表面的性质,减弱煤-水间的相互吸引力、导致煤和水的接触角变大,从而降低煤的亲水性。可见CO2具有改变煤润湿性的能力,而He对煤的润湿性没有影响。 展开更多

关键词 煤的润湿性 核磁共振 CO2与He 煤-水作用 气体吸附

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焦坪矿区煤的润湿性及助排剂优选研究 被引量：1

8

作者 范耀 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第1期38-40,共3页

为研究焦坪矿区煤的润湿性对煤层气地面开发的影响,利用煤的润湿接触角实验测定煤的润湿性,通过润湿接触角和表面张力实验研究优选助排剂。研究结果表明:焦坪矿区煤的接触角均小于90°,润湿性类型为黏附润湿,需考虑增产改造过程中... 为研究焦坪矿区煤的润湿性对煤层气地面开发的影响,利用煤的润湿接触角实验测定煤的润湿性,通过润湿接触角和表面张力实验研究优选助排剂。研究结果表明:焦坪矿区煤的接触角均小于90°,润湿性类型为黏附润湿,需考虑增产改造过程中加入助排剂来达到理想的排水降压效果;初选的4种不同的助排剂中D-60的助排效果最为理想。 展开更多

关键词 焦坪矿区 煤层气开发 接触角 煤的润湿性 表面张力 助排剂

原文传递

不同质量分数SDBS对煤体润湿性影响的分子模拟 被引量：15

9

作者 李树刚 郭豆豆 +3 位作者 白杨 严敏 林海飞 石钰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期21-27,共7页

为研究表面活性剂对煤体润湿性能的影响,选择十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂作为研究对象,采用Wiser煤化学结构模型,利用Materials Studio分子模拟软件,构建6种不同质量分数SDBS与水、煤共存的系统,分析系统吸附构型及能量变化,以及... 为研究表面活性剂对煤体润湿性能的影响,选择十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂作为研究对象,采用Wiser煤化学结构模型,利用Materials Studio分子模拟软件,构建6种不同质量分数SDBS与水、煤共存的系统,分析系统吸附构型及能量变化,以及相对浓度分布、水分子均方位移(MSD)等。研究结果表明:SDBS分子的疏水烷基链吸附在煤表面,带苯环的亲水基团翘向水相,降低了水及煤的液-固界面张力;随着SDBS质量分数增加,系统总能量更低,SDBS与煤之间的相互作用能增大,分子间吸附作用更稳定,更有利于润湿煤;SDBS分子疏水烷基链的空间分布差异是影响煤润湿性能的主要原因之一;水分子扩散系数随着SDBS质量分数增加而增大,对煤体润湿性产生显著影响。 展开更多

关键词 十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 煤润湿性 分子动力学 吸附构型 相对浓度分布

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表面活性剂-纳米颗粒复合体系对煤体润湿性影响研究 被引量：2

10

作者 石钰 阳梦 +2 位作者 薛俊华 李树刚 刘洋 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期615-623,共9页

为了明晰阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)中添加二氧化硅(SiO)纳米颗粒对煤体润湿性的影响,分别构建了水-表面活性剂-煤、水-纳米颗粒改性表面活性剂-煤以及纳米颗粒-表面活性剂在水中运移的分子动力学模型,详细探究了纳... 为了明晰阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)中添加二氧化硅(SiO)纳米颗粒对煤体润湿性的影响,分别构建了水-表面活性剂-煤、水-纳米颗粒改性表面活性剂-煤以及纳米颗粒-表面活性剂在水中运移的分子动力学模型,详细探究了纳米颗粒改性表面活性剂前后,复合体系吸附构型、界面相互作用能、物质相对浓度分布和水分子均方位移等的变化规律。结果表明:在静电作用下,阳离子表面活性剂与煤表面发生吸附,表面活性剂与煤的吸附稳定性高于水与煤的吸附稳定性。阳离子表面活性剂通过削弱水与煤的相互作用使煤表面润湿性发生反转,导致煤表面由亲水向疏水转变。增加表面活性剂浓度可提高煤体疏水性。纳米颗粒枝接表面活性剂后,随着表面活性剂浓度增大,纳米颗粒表面由强亲水性向疏水性再向亲水性转变,强烈的分子间作用力导致水分子被束缚而无法向煤表面运移,水分子的扩散系数由6.357×10^(-9)m^(2)/s下降至4.648×10^(-9)m^(2)/s。相同表面活性剂浓度条件下,经纳米颗粒改性后的表面活性剂更为显著地增强了煤体疏水性。 展开更多

关键词 纳米颗粒 表面活性剂 煤体润湿性 吸附构型 分子动力学

原文传递

烟煤煤尘润湿性与无机矿物含量的关系研究 被引量：22

11

作者 程卫民 薛娇 +2 位作者 周刚 聂文 文金浩 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期462-468,共7页

为了研究我国主要产煤烟煤润湿特征,探究其所含无机矿物与煤尘润湿性之间的定量关系,选取具有代表性的2种煤质共8个煤样进行煤质灰分测定和液固界面动态接触角滴液系统测定实验,借助NICOLET-380傅立叶变换红外光谱仪和D/max2500PC型X-... 为了研究我国主要产煤烟煤润湿特征,探究其所含无机矿物与煤尘润湿性之间的定量关系,选取具有代表性的2种煤质共8个煤样进行煤质灰分测定和液固界面动态接触角滴液系统测定实验,借助NICOLET-380傅立叶变换红外光谱仪和D/max2500PC型X-射线衍射仪,对样品煤尘表面主要含Si矿物代表基团特征和含量进行分析.结果表明:煤中无机物相组成特征是煤灰分增强烟煤润湿性的根本原因,即无机矿物中以石英为代表的原生矿物是提高煤尘亲水能力的最主要因素,其自身含量与润湿接触角呈线性关系,相关系数达0.855 68. 展开更多

关键词 煤尘润湿性 无机矿物 红外光谱 X-射线衍射 影响因素分析

原文传递

表面活性剂作用下煤体力学特性及改性规律 被引量：15

12

作者 安文博 王来贵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期4074-4086,共13页

为了提高煤层润湿性,降低煤体结构致密性,减少或避免瓦斯事故发生,采用阴离子表面活性剂(SDS)改性煤体。以阜新长焰煤为研究对象,采用接触角实验和单轴压缩实验测定表面活性剂改性后煤样接触角、峰值强度、峰值应变和弹性模量等宏观物... 为了提高煤层润湿性,降低煤体结构致密性,减少或避免瓦斯事故发生,采用阴离子表面活性剂(SDS)改性煤体。以阜新长焰煤为研究对象,采用接触角实验和单轴压缩实验测定表面活性剂改性后煤样接触角、峰值强度、峰值应变和弹性模量等宏观物理力学特性随改性条件变化规律,采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)实验测定表面活性剂改性后煤样矿物质组成和表面官能团等微观结构随改性条件变化规律,利用量子化学密度泛函理论探讨表面活性剂对煤体的改性规律,分析表面活性剂改性后煤体结构损伤过程。结果表明,当SDS溶液质量分数为0.5%、改性时间为48 h,改性温度为40℃时,煤体接触角达到最小,峰值强度和弹性模量降幅最大,峰值应变增幅最大。SDS溶液改性后,煤样中碳酸盐矿物含量减少,硅酸盐矿物含量增加,煤体的微晶结构完整性较差,煤分子内的官能团和各种桥键较为丰富,特别是脂肪类官能团较多,并且定向排列的有序性较低。基于量子化学密度泛函理论探讨了表面活性剂对煤体的改性规律,即表面活性剂通过静电作用力吸附在煤体上,在煤体表面发生化学反应,使煤体中有机矿物的官能团和化学键发生断裂,部分无机矿物发生溶解并分散,这也是煤体结构产生损伤的主要原因。煤表面的化学反应使煤体表面产生次生孔隙和裂隙,次生孔隙和裂隙相互连接形成裂纹,随着改性条件的变化,裂纹不断扩展延伸,直到裂纹贯穿整个煤体,导致煤体整体结构产生损伤,力学强度不断降低。 展开更多

关键词 阴离子表面活性剂(SDS) 煤层湿润性 煤体力学特征 改性规律 量子化学

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动态接触角在煤尘湿润性定性分析中的应用 被引量：4

13

作者 孙旭彤 奚志林 樊爱钟明 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第10期196-198,共3页

针对传统方法的不足,提出了泡沫溶胶控制煤尘技术,并对泡沫溶胶湿润和黏附煤尘的特性进行了研究。基于湿润性动态接触角模型,分别对水性泡沫、泡沫溶胶和去离子水的湿润性和黏附功进行了对比分析;利用Zisman图对浸湿煤尘的湿润剂临界表... 针对传统方法的不足,提出了泡沫溶胶控制煤尘技术,并对泡沫溶胶湿润和黏附煤尘的特性进行了研究。基于湿润性动态接触角模型,分别对水性泡沫、泡沫溶胶和去离子水的湿润性和黏附功进行了对比分析;利用Zisman图对浸湿煤尘的湿润剂临界表面张力值进行了分析。研究得出泡沫溶胶具有较好的煤尘湿润性,起泡能力和较强的黏附功;当润湿剂的表面张力值小于28.32 m N/m,可完全浸湿煤尘,当润湿剂的表面张力值大于73.77 m N/m,不能浸湿煤尘。研究得出在捕捉动态煤尘时,泡沫溶胶的捕尘效果应明显优于水性泡沫和去离子水。 展开更多

关键词 黏附功 煤尘湿润性 动态接触角 泡沫溶胶 表面张力 粉尘治理

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基于多元回归及路径分析的煤尘沉降效果定量模型研究 被引量：2

14

作者 王建国 张超鹏 王延秋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第3期181-185,共5页

为研究煤尘沉降效果的影响因素并定量地表示各因素之间的关系,基于煤样工业分析、表面张力试验及沉降试验选定参数并建立定量模型,采用多元回归及路径分析法对沉降效果定量模型改进和优化。结果表明:煤尘沉降效果主要与煤的灰分、固定... 为研究煤尘沉降效果的影响因素并定量地表示各因素之间的关系,基于煤样工业分析、表面张力试验及沉降试验选定参数并建立定量模型,采用多元回归及路径分析法对沉降效果定量模型改进和优化。结果表明:煤尘沉降效果主要与煤的灰分、固定碳含量、粒径、表面活性剂的分子量、浓度、表面张力相关,其中表面活性剂溶液质量分数与煤尘粒径对沉降效果影响更显著;煤尘沉降效果在煤灰分与挥发分含量及表面活性剂分子量越大,表面活性剂质量分数与表面张力及煤固定碳含量越低时表现越好;沉降效果定量模型可用于对中等变质程度煤尘沉降实验结果的预测。 展开更多

关键词 煤尘润湿性 沉降效果 多元回归 路径分析 定量模型

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