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中国科学院力学所受邀撰写注CO2增采页岩气和地质封存研究进展与前景（图）
页岩气 地质 资源
2024/5/14
在实现“碳达峰”和“碳中和”背景下，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系，对于保障国家能源安全和助力实现“双碳”目标具有重要意义。我国页岩气资源十分丰富，是向低碳能源转型的重要战略资源。2024年来，超临界CO2流体压裂特性和优势逐渐显现，超临界CO2不仅可以强化页岩气开采效果，还能够就地封存CO2和实现开采过程的碳中和，是一种具有发展前景的页岩气开采技术。日前，应国际能源领域知名期刊Energy ...
近日，我院谭静强教授领衔的跨学科团队，联合美国、英国、澳大利亚等国的多个专业领域顶尖团队在CO2地质利用和页岩气地质研究领域取得了重要进展，相关成果接连发表在Energy & Environmental Science（IF:30.289）、Chemical Engineering Journal(IF:10.652)、AAPG Bulletin、Palaeogeography Palaeocli...
在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题，针对此问题，提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理，结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验，进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。
以四川省长宁县双河镇燕子村龙马溪组页岩为研究对象，采用自行研制的三轴渗流装置，开展了考虑注入压力和体积应力影响的页岩中超临界CO2渗流及增透规律实验研究。结果表明：页岩中超临界CO2渗透率随着孔隙压力增大呈现先减小后增大趋势，当孔隙压力较小时存在Klinkenberg效应；随体积应力的增大渗透率逐渐减小，曲线基本呈现负指数变化规律。开展不同增透条件下页岩中CH4渗流实验，宏观量化分析超临界CO2注...
肖家洼煤矿液态CO2预裂增透技术的试验研究
肖家洼煤矿 液态CO2预裂 增透技术 瓦斯抽采
2020/5/21
为了提高肖家洼煤矿的瓦斯抽采效果，提出采用液态CO2致裂煤层增透技术对原始煤体进行预裂增透的方法。研究结果表明：肖家洼煤矿爆破孔的间距为4 m时，煤层的爆破效果最理想|煤体预裂后钻孔百米钻孔瓦斯流量平均为0.026m3/(min·hm)，同比原始钻孔的百米钻孔瓦斯流量0.013m3/(min·hm)提高了2倍|致裂增透后钻孔的平均抽采量比致裂前钻孔抽采量提高了2.4倍。
液态CO2 相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建立了液态CO2 相变气体射流压力模型,理论分析了液态CO2 相变射孔破岩力学机理、地应力条件下裂隙扩展力学机理。采用PFC2D离散元颗粒流分析软件,进行数值模拟研究,分析了不同地...
中国科学院力学研究所专利：一种高压液态CO2破碎铁矿石装置及方法
中国科学院力学研究所 专利 高压液态CO2 破碎铁矿石
2024/6/11
本发明涉及高压气体碎化铁矿石试验装置，包括：钢桶、第一法兰、第二法兰、密封法兰、防爆片、环形板、连杆和高压气罐。钢桶的两端分别设置有第一法兰和第二法兰；密封法兰设置在第二法兰上；防爆片设置在第二法兰与密封法兰之间；环形板设置在第二法兰和钢桶之间，环形板通过连杆与第二法兰连接，使环形板与第二法兰之间形成充气空腔；高压气罐(未显示)，通过高压输气管与钢桶1连接。本发明实现了利用高压气体流体高密度和低黏...
在简述煤层气开采技术发展历程基础上,针对煤层气抽放开采率低的问题,提出了注能改性驱替开采煤层气技术,并从有效应力与热力学原理,能量平衡理论等方面进行了可行性分析。通过自主研发系列实验设备,对大尺寸、低渗透煤样进行了不同应力与温度条件下的渗透与驱替置换实验,揭示了注CO2 驱替开采煤层气的机理、规律与特征。研究结果表明:CO2 在煤体表面的吸附势大于CH4,CO2 吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附...
为深入研究煤层吸附气体过程中的变形特性，开展了He,CH4,CO2三种气体作用下的煤层吸附变形实验，同步测试煤样CH4,CO2气氛下的气体吸附量，探讨了煤样等温吸附变形机理，建立了综合考虑吸附态气体和游离态气体作用的煤等温吸附变形模型。结果表明，He作用下煤样产生压缩变形，应变曲线可分为孔隙压密和线弹性变形两个阶段;CH4和CO2气氛下煤样吸附变形与吸附量均呈非线性关系，相同吸附量条件下煤样吸附C...
为进一步明确煤分子吸附多组分气体的热力学机制，应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟方法，从热力学角度研究了不同温度下等比例CH4，CO2，N2多组分气体在煤分子模型中的吸附行为。研究表明:在晶胞内CH4呈点状分布，CO2呈簇状分布，N2呈带状分布;3种气体的吸附量、吸附热、吸附熵关系均为CO2＞CH4＞N2，吸附势能CO2＜CH4＜N2;吸附量与吸附热呈线性正相关关系，吸附热与温度无明显关系...
原料煤的结构特性和添加剂对活性炭孔隙结构及吸附CO2性能的影响
煤种特性 添加剂 CO2 吸附量 活性炭
2018/12/25
选用5 种原料煤,3 种添加剂分别考察煤结构特性和添加剂种类对制备活性炭性能的影响,以比表面积、孔径分布、CO2 吸附量、碘值、微晶结构尺寸对活性炭进行表征。结果表明:由于5 种原料煤结构特性的不同,经炭化之后微晶高度和层片宽度都有不同程度的变化。太西煤炭化料的微晶结构在后期活化阶段最为适宜,从而以灰分低、挥发分适中的太西无烟煤为原料,制备的活性炭微孔最为发达,吸附CO2 的性能最佳;3 种添加剂...
为对比研究页岩和煤在CO2 作用下吸附解吸与变形特性,采用四川盆地龙马溪组页岩和塔山煤矿煤样,利用“高温高压页岩吸附膨胀仪” 在0 ~16 MPaCO2 压力下对以上两类样品进行了长达2 000 h 的等温吸附及变形试验。结果表明:在渗透率和CO2 密度共同影响下,页岩和煤吸附平衡时间在0 ~6 MPa 内随平衡压力升高逐渐增加;当CO2 压力到达临界压力附近时,吸附平衡时间急剧缩短(页岩9.3 ...
不同煤阶煤体吸附储存CO2膨胀变形特性试验研究
煤阶 吸附 超临界CO2 膨胀变形
2018/6/6
利用自主研发的气体等温吸附装置并辅以TST3827动静态应变测试系统,针对4种不同煤阶的煤样试件,在恒定温度(50 ℃)不同吸附压力条件下,研究了不同煤阶煤样CO2吸附特性及煤样的吸附变形规律。结果表明:煤体CO2吸附量与煤阶密切相关,在相同的吸附压力条件下,CO2吸附量随着煤阶的增大而增大;不同煤阶煤样的等温吸附曲线类似,煤样的CO2过剩吸附量随吸附压力变化曲线呈现出先升高后降低的特点,在8 M...
CH4与N2，CO2间竞争吸附关系的核磁共振实验研究
核磁共振 吸附解吸 置换作用 增产措施
2018/4/26
利用核磁共振(NMR)技术测试了CH4与CO2,N2在煤样中相互作用过程的NMR信号，并通过T2谱形态和谱面积对各气体间相互作用的整个过程进行了描述和分析。测试结果表明:CH4在煤中吸附过程的T2谱呈双峰结构，弛豫时间较小的为吸附峰，另一个为游离峰。随着吸附时间和注入压力的增加，吸附总量逐渐增加，但吸附速率逐渐降低。强吸附性气体能置换煤中已吸附的弱吸附性气体，反之效果不明显；置换过程中，大孔隙内的...