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基于Adaboost-PSO-SVM的铝电解槽健康状态诊断方法研究 被引量:2
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作者 尹刚 钱中友 +10 位作者 曹文琦 全鹏程 许亨权 颜非亚 王民 向禹 向冬梅 卢剑 左玉海 何文 卢润廷 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期354-365,共12页
针对铝电解槽在铝电解生产过程中故障频发的问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的铝电解槽健康状态诊断模型,考虑传统的支持向量机只能适用于二分类问题,采用自适应推进算法(adaptive boosting,Adaboost)将支... 针对铝电解槽在铝电解生产过程中故障频发的问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的铝电解槽健康状态诊断模型,考虑传统的支持向量机只能适用于二分类问题,采用自适应推进算法(adaptive boosting,Adaboost)将支持向量机的二分类问题转化为多分类问题用于求解铝电解槽健康状态诊断问题,充分考虑了子模型的权重,强化了模型的适用性。并利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)对其超参数寻优,提高模型的预测精度。实验结果表明,提出的铝电解槽健康状态诊断模型的准确率和Macro-F1分数分别达到94.70%和0.9453,相较于其他传统模型均有显著提升。 展开更多
关键词 电解 算法 健康状态 预测 实验验证
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生物质基二元醇催化定制过程钨基催化剂研究进展 被引量:1
2
作者 罗爽 王健健 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期52-63,共12页
生物质选择性转化制备二元醇是生物质高值化利用的重要路线之一,能够有效减少石油基路线存在的原料不可再生和环境污染等问题。围绕生物质及其衍生物(包括纤维素、葡萄糖和果糖)选择性转化制备乙二醇和丙二醇,系统总结了国内外研究进展... 生物质选择性转化制备二元醇是生物质高值化利用的重要路线之一,能够有效减少石油基路线存在的原料不可再生和环境污染等问题。围绕生物质及其衍生物(包括纤维素、葡萄糖和果糖)选择性转化制备乙二醇和丙二醇,系统总结了国内外研究进展,对催化剂结构类型、反应途径、反应机理、催化剂稳定性等进行了详细的介绍和分析,并对生物质催化定制二元醇的发展趋势进行了展望,以期为相关研究者提供参考。 展开更多
关键词 生物质 纤维素 六碳糖 二元醇 钨基催化剂
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降雨作用下露天矿山岩质边坡稳定性与声—力学特征研究
3
作者 陈结 孟历德仁 +5 位作者 蒲源源 崔义 杨妮 朱超 刘博 张定山 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第5期161-168,共8页
降雨是加剧露天矿山岩质边坡灾害的重要因素,准确剖析降雨作用下的岩石声—力学特征是实现矿山安全监测的前提条件。为研究降雨作用对露天矿山岩质边坡稳定性与声—力学特性的影响,以室内声学测试与力学测试为主要手段,研究了不同探头... 降雨是加剧露天矿山岩质边坡灾害的重要因素,准确剖析降雨作用下的岩石声—力学特征是实现矿山安全监测的前提条件。为研究降雨作用对露天矿山岩质边坡稳定性与声—力学特性的影响,以室内声学测试与力学测试为主要手段,研究了不同探头布置方式下砂岩在水饱和过程中的声发射信号特征,并定量分析了干燥与饱水2种状态下岩样破坏的声发射信号特征及其破坏形式。结果表明:①降雨作用对声发射信号衰减显著,各探头位置波形最大幅值下降约43.3%,波形频率降低约33.3%,呈现出明显的“频移”现象;②声发射事件在干燥岩样破坏过程中呈现较为随机的、缓和的方式,而在饱水岩样中具有一定的连续性和集中性;③干燥和饱水岩样的破坏形式均以剪切破坏为主,并伴随一定的张拉破坏,但饱水岩样的张拉破坏更加明显。研究结果可为露天矿山岩质边坡岩体声—力学特性分析提供参考,促进微震监测技术在露天矿山边坡稳定性监测中的应用。 展开更多
关键词 岩质边坡 降雨 声发射 声—力学特征
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甲烷选择性氧化制含氧化合物催化剂研究进展 被引量:1
4
作者 余海杰 李潇 +2 位作者 冉建速 丁大千 王健健 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2023年第5期9-21,共13页
甲烷选择性氧化制含氧化合物是天然气资源高效利用的新路线之一。围绕甲烷选择性氧化制甲醇、甲醛、甲酸和乙酸,综述了国内外研究的新进展,分析了催化剂的活性中心、反应过程中的活性物种、反应机理,以及催化剂的构效关系,展望了甲烷选... 甲烷选择性氧化制含氧化合物是天然气资源高效利用的新路线之一。围绕甲烷选择性氧化制甲醇、甲醛、甲酸和乙酸,综述了国内外研究的新进展,分析了催化剂的活性中心、反应过程中的活性物种、反应机理,以及催化剂的构效关系,展望了甲烷选择性氧化制含氧化合物的未来发展方向,可为设计与开发高活性、高选择性的甲烷选择性氧化催化剂提供参考。 展开更多
关键词 甲烷 选择性氧化 活性物种 反应机理 催化剂
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倾斜煤层群覆岩“三场”非对称特征及靶向抽采机制 被引量:5
5
作者 冉启灿 梁运培 +1 位作者 邹全乐 张碧川 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期177-192,共16页
倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获... 倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力−倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外,覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果,构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采。 展开更多
关键词 倾斜煤层群 覆岩移动 采动裂隙 非对称特征 瓦斯抽采
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煤层顶板分段水力压裂应力及裂缝演化试验研究 被引量:8
6
作者 胡千庭 刘继川 +4 位作者 李全贵 张跃兵 宋明洋 孙万杰 宋继斌 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1084-1095,1202,共13页
煤层顶板分段水力压裂是碎软低渗煤层煤层气高效开发的有效技术,该技术应用的关键在于水力裂缝能否顺利从顶板穿层扩展至煤层并为煤层气运移提供通道.通过对煤岩组合体相似材料进行两段封孔开展了顶板分段水力压裂物理模拟试验.在试件... 煤层顶板分段水力压裂是碎软低渗煤层煤层气高效开发的有效技术,该技术应用的关键在于水力裂缝能否顺利从顶板穿层扩展至煤层并为煤层气运移提供通道.通过对煤岩组合体相似材料进行两段封孔开展了顶板分段水力压裂物理模拟试验.在试件中布置应变砖来监测两段压裂的应力时空演化全过程,获得了水力压裂裂缝附近诱导应力场特征,应用声发射技术监测水力裂缝的动态扩展过程,研究了在诱导应力影响下不同排量、不同顶板岩性、不同煤岩界面强度和不同地应力条件下的裂缝延伸形态.最后针对不同储层条件探讨了工艺参数优化方案.研究结果表明:起裂压力受岩石物理力学性质和应力环境的影响.起裂压力随着垂向地应力、泵注水压、岩体抗拉强度的增大出现上升的趋势.当裂缝扩展方向垂直于压裂钻孔时,第一段压裂产生的诱导应力会增加钻孔方向压应力从而导致第二段压裂起裂困难;当裂缝平行于钻孔方向扩展,第一段压裂裂缝会削弱第二段压裂孔附近岩体强度并降低起裂压力.3个影响因素对水力裂缝穿层扩展的影响机制不同.较大的垂向应力差能引导裂缝垂向扩展;较高的煤岩界面强度使得裂缝能够扩展穿过煤岩界面;提高泵注排量主要是增大了岩体的整体破坏范围,从而增加了裂缝扩展到煤层中的程度;压裂产生的诱导应力改变了原始地应力场,使裂缝扩展偏离垂直方向,并降低裂缝扩展程度从而减弱裂缝穿层扩展能力.对顶板分段水力压裂进行了工程探讨,较高的垂向地应力差和较强的煤岩界面强度是裂缝穿层扩展的最有利储层条件,较高的泵注排量和较低的诱导应力是控制裂缝穿层扩展最有利的施工工艺. 展开更多
关键词 煤层顶板 分段水力压裂 诱导应力 裂缝扩展
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直接剪切下页岩的各向异性破坏特征和强度预测模型 被引量:3
7
作者 叶春烽 谢和平 李存宝 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期257-267,共11页
了解页岩剪切破坏特性对页岩气储层改造和井壁稳定性控制具有重要意义。然而,由于页岩本身的各向异性属性,页岩的剪切破坏行为复杂。本文对6种不同层理倾角(0°、30°、60°、90°、120°和150°)的立方体页岩... 了解页岩剪切破坏特性对页岩气储层改造和井壁稳定性控制具有重要意义。然而,由于页岩本身的各向异性属性,页岩的剪切破坏行为复杂。本文对6种不同层理倾角(0°、30°、60°、90°、120°和150°)的立方体页岩进行了系统的直接剪切破坏测试,详细分析了在层理弱面影响下页岩的剪切应力–剪切位移、抗剪强度、剪切模量和破坏模式的各向异性特征。结果表明:页岩的剪切破坏表现为典型的非线性渐进破坏特征;页岩平均抗剪强度和剪切模量随层理倾角的增加均呈现“M”型变化趋势;在90°~180°的层理倾角区间,平均抗剪强度的极值差明显大于0°~90°区间,而剪切模量近似关于90°呈对称变化;当层理倾角从0°变化到180°时,页岩剪切各向异性行为呈现非对称演化规律。在层理倾角和直接剪切荷载作用下,页岩的破坏模式有3类:层理倾角为0°时,沿层理面剪切滑移破坏;层理倾角为30°、60°和90°时,表现为穿透层理和基质的剪切滑移破坏;其他倾角下呈现穿透层理和基质的剪切滑移与沿层理的拉伸劈裂相结合的复合破坏。基于试验结果和组构张量,构建了一个可考虑页岩本征各向异性和剪应力诱导各向异性影响的直接剪切破坏准则,其理论预测值与试验结果的平均偏差率低于3%,能够定量表征黏聚力和摩擦系数的各向异性程度,合理评估页岩直接剪切强度对外加法向应力的敏感性,可推广应用于理论表征所有层状岩土材料的直接剪切强度。 展开更多
关键词 各向异性 直接剪切 抗剪强度 非对称破坏模式 剪切破坏准则
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中国大规模盐穴储氢需求与挑战 被引量:3
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作者 杨春和 王贵宾 +4 位作者 施锡林 朱施杰 郑铸颜 刘伟 范金洋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-19,共19页
氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢... 氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求。综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求。调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程。对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战:层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控。研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向。 展开更多
关键词 盐穴储氢 层状盐岩 氢岩反应 井筒完整性 库群灾变
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基于颗粒流的倾斜厚煤层坚硬顶板运动失稳规律及水力弱化参数研究 被引量:1
9
作者 梁运培 李其罡 +2 位作者 黄旭超 武兆鹏 陈亮 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期3428-3438,共11页
为了探究倾斜厚煤层坚硬顶板的运动失稳规律,基于PFC^(2D)离散元颗粒流分析软件建立倾斜厚煤层采动覆岩的数值模型,并针对倾斜厚煤层坚硬顶板大面积悬露问题进行水力弱化方案设计,分析不同压裂参数对倾斜厚煤层坚硬顶板水力弱化效果的影... 为了探究倾斜厚煤层坚硬顶板的运动失稳规律,基于PFC^(2D)离散元颗粒流分析软件建立倾斜厚煤层采动覆岩的数值模型,并针对倾斜厚煤层坚硬顶板大面积悬露问题进行水力弱化方案设计,分析不同压裂参数对倾斜厚煤层坚硬顶板水力弱化效果的影响,并提出一种水力弱化参数优选方法。研究表明:倾斜厚煤层的坚硬顶板初次来压以一种“堤坝体”的岩块结构破断,采空区上覆岩层垂向应力表现出非对称特征,在纵向上随工作面推进呈阶梯状垮落;针对倾斜厚煤层大面积悬露提出4种不同压裂角度,3种不同压裂高度的水力弱化方案,结果表明压裂角度为“直角”,压裂高度为基本顶厚度一半的弱化方案可以达到预期弱化效果,坚硬顶板水力弱化影响区域来压强度整体降低,来压峰值压力降低约42%,来压步距降低约52%;综合考虑施工难度和成本,基于弱化程度和压裂角度、高度之间的关系,对倾斜厚煤层坚硬顶板水力弱化参数进行优化,提出一种倾斜厚煤层坚硬顶板非充分定向水力弱化参数的优选方法,于1E201工作面进行工业性试验并取得了良好的顶板弱化效果。 展开更多
关键词 采矿工程 倾斜厚煤层 坚硬顶板 颗粒流 水力压裂 弱化参数
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含瓦斯煤体受载微破坏模型及失稳判识准则 被引量:1
10
作者 聂百胜 赵丹 +8 位作者 王孟霞 柳先锋 刘鹏 邓博知 朱熹阳 秦枫 马昕钰 赵九红 彭守建 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期707-719,共13页
煤体内孔隙和骨架分布对煤储层内气体运移及瓦斯动力灾害的发生具有重要的影响。为进一步探索含瓦斯煤体微观破坏机理,针对含瓦斯煤的微观破坏过程,对其微破坏形式展开详细的研究。采用原子力显微镜对加载前后突出煤样和非突出煤样表面... 煤体内孔隙和骨架分布对煤储层内气体运移及瓦斯动力灾害的发生具有重要的影响。为进一步探索含瓦斯煤体微观破坏机理,针对含瓦斯煤的微观破坏过程,对其微破坏形式展开详细的研究。采用原子力显微镜对加载前后突出煤样和非突出煤样表面进行了原位测试,结果表明:不同煤样受载后,煤样表面结构均会发生变化,闭孔孔径有所减小,部分孔隙遭到破坏,相邻闭孔之间有连通趋势。加载前煤样孔隙呈无规律分布,加载后孔隙连通性增强,开孔孔喉数量有所增加。煤样加载后由于孔隙的连通导致突出煤样煤骨架模量降低,而非突出煤样由于本身强度较高,施加载荷导致煤体内部结构被压实,弹性模量略有增加。定义了煤体微观破坏类型及概念,分析了煤体孔隙及煤骨架周边应力分布特征,揭示了不同情况下含瓦斯煤体微观破坏机制。同时,对闭孔微气爆的影响因素展开讨论,狭长型椭圆孔端部孔壁处所受应力更大,更容易发生闭孔微气爆。描述了开孔微损伤的2种发生形式,揭示了孔隙“瓶颈效应”的制约对微破坏发生的机理。明确了原生缺陷结构为煤骨架的薄弱环节,并对其发生破裂的演化规律进行分析。基于线弹性断裂力学、弹塑性力学以及渗流力学等理论知识,提出了应力扰动作用下孔隙破坏和煤体失稳判识准则,总结了含瓦斯煤体微观破坏特征及其诱导煤与瓦斯突出的机制,并对煤与瓦斯突出的研究方向提出展望。 展开更多
关键词 孔隙 失稳判识 微破坏 煤骨架 煤与瓦斯突出
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基于三维点云计算的CO_(2)-水-岩反应程度量化表征方法 被引量:1
11
作者 蒋长宝 程岳 +5 位作者 李春梅 侯典东 杨毅毫 焦冰洋 赵冬 邓博知 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第6期9-19,共11页
CO_(2)地质封存是减少大气中CO_(2)排放,降低温室效应的重要途径,CO_(2)注入含水地层中时,CO_(2)-水-岩反应可能引起岩石矿物的侵蚀,对CO_(2)地质封存安全性产生显著影响。在室内实验中,通过表征岩石表面的形貌特征可以有效地评估CO_(2)... CO_(2)地质封存是减少大气中CO_(2)排放,降低温室效应的重要途径,CO_(2)注入含水地层中时,CO_(2)-水-岩反应可能引起岩石矿物的侵蚀,对CO_(2)地质封存安全性产生显著影响。在室内实验中,通过表征岩石表面的形貌特征可以有效地评估CO_(2)-水-岩反应程度,为CO_(2)地质封存的安全性评估提供科学依据。通过三维点云计算可以精确量化地表征CO_(2)-水-岩反应程度,这种方法首先运用三维激光扫描技术,构建岩石表面的三维模型,确定CO_(2)-水处理前岩石表面三维模型的基准面,并基于处理前的均方根粗糙度确定处理后岩石表面三维模型的基准面。基于三维模型点云信息,提出了两种不同的体积计算新方法,并通过对规则模型体积的计算比较了两种计算方法的准确性与适用性,可根据实际情况选择两种计算方法量化表征CO_(2)-水处理前后岩石表面的侵蚀体积。最后,以陕西省咸阳市某煤矿煤样为例,开展了CO_(2)-水-岩反应模拟试验,验证了计算的可行性。试验结果表明:该文提出的侵蚀体积计算方法可有效地量化表征CO_(2)-水-岩反应程度,CO_(2)-水处理后岩石表面不同区域的侵蚀差异性明显,岩石表面的侵蚀体积与均方根粗糙度之间存在显著的正比关系,随着均方根粗糙度的增大,侵蚀体积也相应上升。 展开更多
关键词 三维点云 CO_(2)-水-岩 基准面 均方根粗糙度 反应程度
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热压型煤成型条件优化试验研究方法 被引量:1
12
作者 许江 贾立 +7 位作者 甘青青 彭守建 闫发志 王旭 戴诗杰 焦峰 李奇贤 陈月霞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期739-752,共14页
针对当前煤矿瓦斯动力学物理模拟试验中型煤材料存在低强度和高渗透率问题,建立了一套热压型煤成型条件优化试验研究方法。首先,自主研发了热压型煤试验系统,并对试验系统优势和今后改进方向进行了汇总,同时基于Horsfield致密堆积理论... 针对当前煤矿瓦斯动力学物理模拟试验中型煤材料存在低强度和高渗透率问题,建立了一套热压型煤成型条件优化试验研究方法。首先,自主研发了热压型煤试验系统,并对试验系统优势和今后改进方向进行了汇总,同时基于Horsfield致密堆积理论创建了型煤材料最优配制方案,最后形成了以马氏距离度量法和黄金分割法相结合的成型条件优化方法。为了验证试验方法的效果,通过控制成型温度为311.8℃、升温速率为5℃/min和保温时间为5.3 h,开展了不同成型压力条件下热压型煤试验研究,研究了不同成型压力条件下的热压型煤微观结构、物理力学特性和渗透特性等响应特征。结果表明:增加成型压力,总孔隙度逐渐减小,单轴抗压强度呈先增大后减少的变化趋势,破坏形式以块状剥落和纵向破裂为主,初始渗透率呈先减小后增大、最小渗透率则呈先减后增再减的变化趋势。以各成型条件的具体数值为试验点、热压型煤和原煤的关键参数为评价参量构建样本矩阵,计算各成型条件下热压型煤和原煤之间的马氏距离,再结合黄金分割法对试验区间进行优化求解,优化后的最佳成型压力为80 MPa,在此成型条件下制作的热压型煤密度、单轴抗压强度和初始渗透率分别为1.137 g/cm^(3)、12.21 MPa、1.32×10^(-15)m^(2),与原煤的1.132 g/cm^(3)、12.83 MPa、1.08×10^(-15)m^(2)相似性极高,达到了提高型煤强度、降低型煤渗透率的目的。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 热压型煤 单轴抗压强度 渗透率
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页岩平行/垂直层理剪切裂缝导流特性对比研究 被引量:1
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作者 卢义玉 赵贵林 +4 位作者 汤积仁 贾云中 陈罗 成其 刘彦麟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期298-307,共10页
在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性。为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采... 在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性。为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采用三维形貌扫描仪对裂缝表面进行表征,分析裂缝初始形貌与机械开度,采用煤岩三轴流变实验系统开展不同有效应力下的气体导流实验,分析裂缝导流特性。研究结果表明:垂直剪切裂缝表面具有较大的粗糙度、较大的开度分布标准差、较多的小开度裂缝(<200μm)等特征;在有效应力较低时(<8 MPa),垂直剪切裂缝的等效水力开度(17~100μm)高于平行剪切裂缝(22~66μm),此时垂直剪切的导流能力更强,随着有效应力的增加,平行剪切裂缝具有更强的导流能力;相较于平行剪切裂缝的临界雷诺数(4.2~8.5),垂直剪切裂缝的临界雷诺数(3.1~15.6)整体较大,在相同条件下更不易发生非线性流动,对裂缝的气体流态分析也表明垂直剪切裂缝中同时存在层流、过渡流和紊流,而平行剪切裂缝中只存在过渡流和紊流。 展开更多
关键词 岩石力学 页岩层理 剪切裂缝 裂缝开度 导流能力 气体流态
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基于低场核磁共振原位监测的煤岩甲烷吸附解吸动力学研究 被引量:1
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作者 刘晓茜 光文峰 窦浩然 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第9期7-14,共8页
吸附态甲烷在深部煤岩储层微纳米孔隙中占主导地位,研究其在吸附解吸中的扩散特征对于煤层气开发的预测与现场实施具有重要指导意义。基于自主研发搭建的体积法吸附原位低场核磁试验系统,研究了沁水盆地无烟煤样品的吸附解吸动力学特性... 吸附态甲烷在深部煤岩储层微纳米孔隙中占主导地位,研究其在吸附解吸中的扩散特征对于煤层气开发的预测与现场实施具有重要指导意义。基于自主研发搭建的体积法吸附原位低场核磁试验系统,研究了沁水盆地无烟煤样品的吸附解吸动力学特性,实现了吸附态甲烷在扩散过程中的原位动态监测。结果表明:核磁法所测吸附态有效扩散系数与体积法所测微孔扩散系数呈现相同演化规律:即在吸附过程中,吸附态甲烷的扩散系数随压力的增加呈现先增加后减小的规律;在解吸过程中,其随压力的减小而单调递减。该演化规律表明微孔填充过程中气体扩散分为两个阶段:气体压力小于6 MPa时,分子扩散及努森扩散占主导地位;当气体压力超过6 MPa时,吸附相表面扩散占主导地位。该实验设计为煤层气高效开发提供了重要的实验方法及数据,对实验室核磁共振分析设备的教学以及针对特定科学问题进行的设备升级改造具有重要指导意义。 展开更多
关键词 煤层气 吸附态甲烷 核磁共振 吸附解吸 扩散系数
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好氧颗粒污泥对页岩气返排水中的典型多环芳烃的去除、解毒作用及机制
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作者 孙靖蕾 卢培利 +3 位作者 丁阿强 刘阳 佟宇浩 李仕康 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2176-2188,共13页
页岩气开发是我国重大能源战略的关键组成部分,返排水的处理是该行业面临的主要挑战。目前,在返排水中普遍存在的多环芳烃由于具有高环境风险而备受关注。本研究采用具有页岩气返排水处理能力的好氧颗粒污泥探究其对典型多环芳烃萘和菲... 页岩气开发是我国重大能源战略的关键组成部分,返排水的处理是该行业面临的主要挑战。目前,在返排水中普遍存在的多环芳烃由于具有高环境风险而备受关注。本研究采用具有页岩气返排水处理能力的好氧颗粒污泥探究其对典型多环芳烃萘和菲的处理能力及其行为特征,并通过HPLC和GC-MS分析降解过程中的中间产物探究降解路径,及好氧颗粒污泥对多环芳烃毒性的缓解效应。结果显示,该好氧颗粒污泥对萘和菲的去除率达到93.8%和91.3%,并能保持长期稳定。生物降解是该好氧颗粒污泥系统长期稳定去除典型多环芳烃的主要途径,对萘和菲的去除贡献率分别达到64.1%和72.2%。受限于吸附容量,吸附作用仅在初期发挥短期贡献,且具有不同的吸附机制:萘的吸附过程主要表现为多分子层的化学吸附,而菲的吸附表现为物理吸附和静电力作用下的化学吸附。伴随着萘和菲的去除,含萘和菲的废水经该好氧颗粒污泥处理之后生物毒性显著降低,分别降至1%和16%。萘降解生成的中间体包括2,4-二甲基苯甲醛、2,4-二叔丁基苯酚和2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚),而菲的降解中间体则包括萘、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2,4-二甲基苯甲醛、2,4-二叔丁基苯酚和2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚),这些中间体最终转化为水杨酸和邻苯二甲酸,通过三羧酸循环实现矿化并缓解毒性。上述结果暗示处理页岩气返排水的好氧颗粒污泥系统能够对返排水中的多环芳烃进行有效去除进而缓解其毒性效应,为好氧颗粒污泥技术应用于页岩气返排水处理提供了技术支撑。 展开更多
关键词 页岩气返排水 好氧颗粒污泥 多环芳烃 吸附 生物降解 生物毒性
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基于液电效应的高强电爆震致裂页岩试验研究
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作者 聂百胜 马正韬 +5 位作者 柳先锋 包松 李雄飞 何溪融 张喆浩 李孜健 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期623-633,共11页
为研究基于液电效应的高强电爆震致裂页岩规律及页岩气储层改造可行性,选取中国四川盆地长宁地区的黑色页岩为试验样品,利用团队自主研制的多地形可移动高强电爆震致裂岩体试验系统,预设放电参数为电压10~14 kV,电容500μF,辅以示波系... 为研究基于液电效应的高强电爆震致裂页岩规律及页岩气储层改造可行性,选取中国四川盆地长宁地区的黑色页岩为试验样品,利用团队自主研制的多地形可移动高强电爆震致裂岩体试验系统,预设放电参数为电压10~14 kV,电容500μF,辅以示波系统、应变测试系统和基恩士VHX-6000数码显微系统,分析了高强电爆震致裂页岩试样的电压电流及应变变化特征,阐明了不同放电参量下电爆震作用前后表面裂隙形貌及断面特征,初步揭示了电爆震致裂页岩机制.结果表明:高强电爆震可明显致裂页岩,峰值电流、压-拉应变最大峰峰值、应变第一高峰值、应变第二高峰值均与放电电压呈正相关;高强电爆震致裂后的试件表面裂隙主要包括贯穿裂隙、放射状裂隙和正交裂隙,在14 kV时出现不同裂隙之间沟通的现象,表面裂隙均呈现良好分形特征;高强电爆震作用试件后,作用面、断面的不平整度较大,表面有较多岩石碎屑;高强电爆震作用下页岩破坏主要形式为鳞片状、波浪状、台阶状等张拉破坏.该试验研究可为基于液电效应的高强电爆震技术应用于页岩气储层改造可行性论证提供支撑. 展开更多
关键词 页岩致裂 液电效应 高强电爆震 表面裂隙 电压电流 表面应变
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中间主应力系数对页岩气渗流特性及气体滑脱效应的影响
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作者 范翔宇 张昕宇 +4 位作者 胡小媛 蒋长宝 张千贵 赵鹏斐 陈昱霏 《天然气勘探与开发》 2024年第2期97-103,共7页
页岩气的渗流特性极大地影响着采收率,但对页岩气渗流特性的研究大多是在不同围压条件下开展的,其结果尚不能揭示中间主应力对渗透率的影响。因此,选用涪陵页岩气区块志留系龙马溪组页岩露头立方体岩石试件,采用自主研发的“多功能真三... 页岩气的渗流特性极大地影响着采收率,但对页岩气渗流特性的研究大多是在不同围压条件下开展的,其结果尚不能揭示中间主应力对渗透率的影响。因此,选用涪陵页岩气区块志留系龙马溪组页岩露头立方体岩石试件,采用自主研发的“多功能真三轴流固耦合试验系统”开展了页岩真三轴流固耦合试验,利用Klinkenberg方程拟合试验数据分析不同中间主应力系数对页岩气渗流特性和气体滑脱效应的影响。试验结果表明:①当偏应力较小时,中间主应力对页岩渗透率演化的影响较小,而当偏应力增加时,其影响越大且越不可忽略;②滑脱系数—固有渗透率的关系式与试验数据的拟合结果显示二者具有良好的相关性,可用于对同区块页岩滑脱系数的预测;③当偏应力小于或等于35 MPa时,滑脱效应贡献率保持在65%以上,表明此时滑脱效应主导着页岩中气体的渗流。 展开更多
关键词 中间主应力系数 页岩气渗流特性 真三轴 滑脱效应贡献率 偏应力
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天然裂缝对水力压裂煤的起裂及扩展试验研究
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作者 蒋长宝 杨毅毫 +3 位作者 刘辉辉 郭建泉 付银兰 吴家耀 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期92-101,共10页
水力压裂是提高低渗透高瓦斯煤层抽采效率和瓦斯产量的有效方法之一。由于煤层中存在丰富的天然裂缝,天然裂缝与水力裂缝相互作用会使水力裂缝的起裂和扩展形式呈现出复杂多样性,从而影响煤层的增透效果。为研究水力压裂煤在天然裂缝作... 水力压裂是提高低渗透高瓦斯煤层抽采效率和瓦斯产量的有效方法之一。由于煤层中存在丰富的天然裂缝,天然裂缝与水力裂缝相互作用会使水力裂缝的起裂和扩展形式呈现出复杂多样性,从而影响煤层的增透效果。为研究水力压裂煤在天然裂缝作用下的起裂和扩展规律,利用自主研发的多功能真三轴流固耦合试验系统开展了煤的水力压裂试验。基于“孔壁应力集中诱发拉伸破裂”理论研究了水力压裂煤的裂缝起裂规律,并结合断裂力学从细观角度揭示了水力压裂煤的裂缝扩展机制。研究结果表明:天然裂缝的存在会诱导水力裂缝沿着天然裂缝方向扩展,极大降低了煤岩的起裂压力。不含明显天然裂缝煤岩压裂所需的起裂压力与根据拉伸破坏起裂准则计算的理论起裂压力结果相近,符合“孔壁应力集中诱发拉伸破裂”准则;含明显天然裂缝煤岩压裂所需的起裂压力均小于根据拉伸破坏起裂准则计算的理论起裂压力,且当天然裂缝方向垂直于最小主应力方向时,所需的起裂压力较小,为3.355 MPa;当天然裂缝平行于最小主应力时,所需的起裂压力仅大于最小主应力,为7.902 MPa。水力裂缝类型为I型时,不含明显天然裂缝煤岩的实测最小和最大扩展压力值均大于理论计算最小和最大扩展压力值,差值范围分别为2.043~6.845 MPa和3.951~8.576 MPa;当煤岩含明显天然裂缝且天然裂缝方向平行于X方向时,水平应力差的存在将引起煤岩的实测扩展压力值小于理论计算的扩展压力值。水力裂缝类型为Ⅱ型或I-Ⅱ型时,随着水力裂缝长度的增加,裂缝扩展所需压力逐渐减小。 展开更多
关键词 天然裂缝 地应力 水力压裂 裂缝扩展 纳米压痕
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浮选颗粒条栅结构表面润湿行为特性研究
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作者 张锐 于锋 +1 位作者 邢耀文 桂夏辉 《选煤技术》 CAS 2024年第4期13-21,共9页
矿物颗粒间表面润湿性差异是浮选成功的关键,受表面化学性质与物理形貌结构的双重影响。为进一步明确表面物理形貌结构对液滴在矿物颗粒表面上润湿行为的影响,采用光刻显影技术制备了5种具有不同粗糙度系数和表面面积分数的条栅结构聚... 矿物颗粒间表面润湿性差异是浮选成功的关键,受表面化学性质与物理形貌结构的双重影响。为进一步明确表面物理形貌结构对液滴在矿物颗粒表面上润湿行为的影响,采用光刻显影技术制备了5种具有不同粗糙度系数和表面面积分数的条栅结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面,并利用自制的动/静态接触角测量系统及润湿三相接触线行为测试系统对液滴在PDMS表面上的润湿行为进行了测试。动/静态接触角测试结果表明:当表面粗糙度系数相同时,固体表面面积分数增加,条栅结构表面不同润湿方向上的接触角均呈减小趋势,而当表面面积分数相同时,条栅结构表面不同润湿方向上的接触角则与固体表面粗糙度系数呈正相关;此外,各样品表面垂直于条栅结构方向的动/静态接触角均大于平行方向(即θ_(⊥)>θ_(∥)),且不同润湿方向上接触角的差异随样品表面润湿性的增强而减小。动态接触角测试结果还表明:表面接触角滞后(Δθ=θ_(a)-θ_(r))与表面面积分数呈正相关,而与表面粗糙度系数呈负相关,且前进与后退接触角的预测值与试验值基本吻合,说明动态接触角能够真实地反映固体表面润湿性;此外,在液滴滚动时,其运动行为总是周期性地发生后端接触线先从固体表面分离,而后液滴重新与固体表面发生黏附形成新的前端接触线的过程,这种运动特性在不同条栅结构表面上完全相同。润湿三相接触线行为测试结果表明:液滴在条栅结构表面优先沿着条栅结构方向润湿或去润湿,而跨越条栅结构润湿时,受表面微结构的“钉扎”作用,润湿半径远小于平行润湿方向,且三相接触线在不同条栅结构表面的移动均呈现“解钉—钉扎—再解钉—再钉扎”的一种断续周期性过程。研究结果深化了矿物颗粒表面物理形貌结构对其润湿行为特性的影响,可为后续通过表面形貌调控颗粒表� 展开更多
关键词 浮选 润湿行为 条栅结构 表面形貌 动/静态接触角测量 三相接触线行为测试 各向异性 断续周期性
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致密砂岩孔隙尺度下气-水界面动态演化可视化实验研究
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作者 田键 康毅力 +3 位作者 游利军 贾钠 王艺钧 秦朝中 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期862-873,共12页
水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种... 水相圈闭是非常规天然气开发面临的主要储层损害问题之一,采用岩心驱替实验无法直观揭示孔隙内部气水两相分布和流动演化过程,因此,对水相圈闭损害微观作用机理的认识有待提高.根据致密砂岩铸体薄片,设计出一维通道和二维孔隙网络两种玻璃芯片模型,可视化研究了孔隙尺度下渗吸和返排过程中气-水界面演化和两相流动行为;结合岩心驱替实验,探讨了孔隙尺度气-水界面演化与致密砂岩宏观气体流动的关联机制.结果表明:(1)孔隙尺度下气-水界面随含水饱和度的增加由水膜水气-水界面向毛管水气-水界面演化,并主要通过卡断和绕流两种形式破坏气体流动连续性;(2)优势通道既是孔隙尺度下水相返排的快速走廊,也是气泡运移和贾敏效应发生的主要通道,是造成储层产水但不产气的一个重要原因;(3)孔隙尺度下气-水界面演化引起的水封气现象是水相圈闭损害的具体微观作用形式,宏观表现为岩心尺度上水相难以彻底返排和气体渗透能力不能完全恢复.实验结果可为储层岩石孔隙尺度下水相圈闭作用机理和气水可动性分析提供理论依据. 展开更多
关键词 气-水界面 囚闭气 流动连续性 孔隙尺度 微流控技术 水相圈闭
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