不同质量分数SDBS对煤体润湿性影响的分子模拟 被引量：15

1

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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煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理 被引量：3

2

作者 张松航 唐书恒 +3 位作者 孟尚志 信迪 张远远 王希栋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期171-184,共14页

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用,影响储层改造措施的选取,也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性,煤层气地质学认为煤储层基本饱和水,而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响,相当... 煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用,影响储层改造措施的选取,也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性,煤层气地质学认为煤储层基本饱和水,而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响,相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化,分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变,先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂,多发生后期水侵,“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态,可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水,兰氏吸附理论不适用”的论点,同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外,煤储层为低孔、低渗储层,早期的排采阶段一般为单相水流,煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述,开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究,生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究,重新认识煤储层的含水性,并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程,可能是解决我国煤层气,特别是中、高煤阶煤层气低产问题的一把钥匙。 展开更多

关键词 煤层气 储层含水性 煤润湿性 临界解吸压力 产出机理

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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

3

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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煤润湿性测量方法的探讨 被引量：27

4

作者 解兴智 傅贵 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2004年第2期65-68,共4页

以固体表面润湿理论为基础 ,对煤的润湿性测定方法进行探讨 ,依其测量结果表示方法及测量方法的不同 ,将其分为定性测量与定量测量方法 2种 。

关键词 煤的润湿性 接触角 测量方法

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基于低场核磁共振的煤润湿性分析 被引量：21

5

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

6

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

7

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

8

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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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

9

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

10

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

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可溶有机质对煤的润湿性影响分析

11

作者 李佳妮 季淮君 +3 位作者 马鸿途 吴盈 毛珂 任思敏 《煤矿安全》 北大核心 2017年第6期169-172,共4页

选择气煤和焦煤2种煤样,在常压,温度50℃条件下,采用四氢呋喃溶剂对煤样进行微波辅助萃取,采用上向渗透法和低温氮气吸附法对原煤和残煤(萃取后煤样)进行润湿试验和孔隙结构测试。结果表明:萃取后,煤样的总孔体积增大,可溶有机质被溶出... 选择气煤和焦煤2种煤样,在常压,温度50℃条件下,采用四氢呋喃溶剂对煤样进行微波辅助萃取,采用上向渗透法和低温氮气吸附法对原煤和残煤(萃取后煤样)进行润湿试验和孔隙结构测试。结果表明:萃取后,煤样的总孔体积增大,可溶有机质被溶出,对煤孔隙主要起扩孔和增孔的作用;但因溶出可溶有机质赋存特征的不同,对气煤主要为扩孔,而焦煤主要为增孔;萃取后煤的润湿性明显降低,特别是气煤,相同润湿时间内原煤的润湿高度是残煤的2倍多。分析认为,煤中可溶有机质被溶解后,改变了煤的微观孔隙结构,减少了煤表面的甲基、羰基等基团,降低了煤的润湿性。 展开更多

关键词 煤尘治理 煤的润湿性 溶剂萃取 可溶有机质 孔隙结构

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