多元气体放散规律及其对突出危险性的影响研究
摘要
本论文从研究多元气体在常压及高低压状态下的放散规律入手,通过大量实验室实验,研究了煤对包含二氧化碳、甲烷、氮气等不同组份多元气体吸附、放散能力的差异,以及多种混合气体吸附条件下放散气体组份随时间的变化规律。单组分气体的放散规律取决于吸附剂与吸附气体本身的物理化学性质,而混合气体的放散规律不仅与各组分的性质有关,还与各组分在多元气体中的组成有关,其中某一组分的放散除其本身的物理化学性质因素之外,还与其它组分对其制约有直接关系,各组分的放散量变化又与时间成函数关系。
研制气样混合器及气样采集装置。气样混合器可将不同气体以一定比例混合,并作为吸附量和放散速度测定装置的气源。气样采集装置可以采集游离相混合气体,用于其成份的分析。
通过分析甲烷在含有二氧化碳、氮气等气体后对放散初速度煤质指标的影响的实验,得出了多元煤层气体对突出危险性的影响规律,提高了区域预测中放散初速度煤质指标的预测准确率。
项目由2006年煤炭科学研究总院青年创新基金资助(多元气体放散规律研究,项目编号:2006QN08)。
In this paper, multi-gas at atmospheric pressure and under high pressure to start the emission laws, through laboratory experiments to study the coal containing CO_2, CH_4, N_2 and other multi-component gas adsorption, the difference in emission capacity, and a variety of mixed-gas adsorption conditions of decentralization were scattered gas group change over time. One-component gas emission laws and Absorption depends on the gas adsorbent of the physical and chemical properties of its own, and mixed-gas emission laws and not only the nature of each component, but also with the components in the composition of multi-gas, and one of In addition to the emission of a fraction of its physical and chemical properties of its own factors, but also with other components have a direct bearing on its constraints, the emission of each component changes with time into a function.
Development of gas samples and gas samples collected mixer device. Gas mixer can be a different kind in a certain proportion of mixed gas, and as the speed of adsorption and emission of the gas measuring device. Gas sample collection device can be mixed collection of free gas, for the analysis of its components.
Experimental Analysis of coal-bed methane resulted in a multi-body highlights the dangers of the impact of the law, improve the prediction of regional emission coal initial velocity of the target prediction accuracy.
研制气样混合器及气样采集装置。气样混合器可将不同气体以一定比例混合,并作为吸附量和放散速度测定装置的气源。气样采集装置可以采集游离相混合气体,用于其成份的分析。
通过分析甲烷在含有二氧化碳、氮气等气体后对放散初速度煤质指标的影响的实验,得出了多元煤层气体对突出危险性的影响规律,提高了区域预测中放散初速度煤质指标的预测准确率。
项目由2006年煤炭科学研究总院青年创新基金资助(多元气体放散规律研究,项目编号:2006QN08)。
In this paper, multi-gas at atmospheric pressure and under high pressure to start the emission laws, through laboratory experiments to study the coal containing CO_2, CH_4, N_2 and other multi-component gas adsorption, the difference in emission capacity, and a variety of mixed-gas adsorption conditions of decentralization were scattered gas group change over time. One-component gas emission laws and Absorption depends on the gas adsorbent of the physical and chemical properties of its own, and mixed-gas emission laws and not only the nature of each component, but also with the components in the composition of multi-gas, and one of In addition to the emission of a fraction of its physical and chemical properties of its own factors, but also with other components have a direct bearing on its constraints, the emission of each component changes with time into a function.
Development of gas samples and gas samples collected mixer device. Gas mixer can be a different kind in a certain proportion of mixed gas, and as the speed of adsorption and emission of the gas measuring device. Gas sample collection device can be mixed collection of free gas, for the analysis of its components.
Experimental Analysis of coal-bed methane resulted in a multi-body highlights the dangers of the impact of the law, improve the prediction of regional emission coal initial velocity of the target prediction accuracy.
引文
[1]煤矿瓦斯综合治理技术手册,第1卷,吉林音像出版社;
[2]于不凡、王佑安.矿井瓦斯灾害防治及利用技术手册,煤炭工业出版社;
[3]王佑安、吴继周等编,煤矿安全手册,煤炭工业出版社,1994.5;
[4]俞启香,《矿井瓦斯防治》,中国矿业大学出版社,1992年;
[5]唐书恒 汤达祯 杨起,二元气体等温吸附-解吸中气分的变化规律,中国矿业大学学报,Vol.33No.4;
[6]唐书恒 韩德馨,用多元气体等温吸附成果评价煤层气开发潜力,中国矿业大学学报,2002 Vol.31 No.6 P.630-633;
[7]唐书恒 韩德馨,煤对多元气体的吸附与解吸,煤炭科学技术2002.1;
[8]艾鲁尼,煤矿瓦斯动力现象的预测和预防[M].,唐修义,宋德淑,王荣龙译,煤炭工业出版社,1992;
[9]Puri R,Yee D.Enhanced coal-bed methane recovery[A].Proceedings of the Society of Petroleum Engineers[C],New Oleans LA,1990;
[10]Ruppel T C.Adsorpion of methane/ethane mixtures on dry coal at elevated pressures[J].Fuel,1972(1);
[11]MyersA L,Prausnitz J M.Thermodynamics of mixed-gas adsorption[J].Fuel,1972(1);
[12]Saunders J T,Benjamin M C,Yang R T.Adsorption of gases on coals and heat-treated coals at elevated temperature and pressure:2.Adsorptio from hydrogen-methane mixtures[J].Fuel,1985(1);
[13]Stevenson M D,Pinczewski W V,Somers M L,et al.Adsorption/desorption of multicomponent gas mixtures at in-seam conditions[A].SPE 23026.SPE Asi-pacific conference[C].Perth,Western Australia,1991;
[14]Arri L E,Yee D,Modeling coalbed methane production with binary gas sorption[A].Rocky Mountain Regional Meeting[C],Casper,Wyoming,1992;
[15]Hall F E,Zhou Chunhe.Adsorption of pure methane,nitrogen,and carbon dioxide and their binary mixtures on wet Fruitland coal[A].The 1994 Eastern Regional conferences and exhibition held in Charieston[C],WV U S A,1994;
[16]Harpalani S,Pariti U M.Study of coal sorption isotherm using a multicomponent gas mixture[A].Internaitonal Coalbed Methane Symposium[C],1993;
[17]Greaves K H,Owen L B,Mclenman J D,et al.Multi-compoent gas adsorption-desorption behavior of coal[A].Proceedings of the 1993 International Coal-bed Methane Symposium[C],1993;
[18]张力、何学秋、王恩元等,煤吸附特性的研究,太原理工大学学报,Vol.32,№.5,2001;
[19]Chaback Joseph J,Morgan Don,Yee Dan.Sorption irreversibitie and mixture compositional behavior during enhanced coal bed methane recovery processes[A].Gas technology conference[C].Calgary Alberta,Canada,1996;
[20]王兆丰,空气、水和泥浆介质中煤的瓦斯解析规律与应用研究,博士研究生论文,2001年;
[21]杨思敬、宁德义等,高压吸附实验技术及基础理论的研究,煤炭科学研究总院沈阳研究院,1993年;
[22]富向,最小突出压力下瓦斯瞬时放散速度指标的实验研究,硕士研究生论文,2005年;
[23]陈昌国、辜敏、鲜学福,煤的原子分子结构及吸附甲烷机理研究进展,《煤炭转化》,Vol.26,№.4,2003;
[24]马志宏 郭勇义 吴世跃,注入二氧化碳及氮气驱替煤层气机理的实验研究,《太原理工大学学报》,Vol.32,№.4,2001;
[25]梁冰,温度对煤的瓦斯吸附性能影响的试验研究,《黑龙江矿业学院学报》,Vol.10,№.1,2000;
[26]辜敏、陈昌国、鲜学福,混合气体的吸附特征,天然气工业,N21.4;
[27]沈连山编著,《数值分析及其应用》,东北大学出版社,1996年;
[28]刘钦圣编著,最小二乘问题的计算方法,北京工业大学出版社,1989;
[29]于不凡著,煤和瓦斯突出的机理,煤炭工业出版社,1985;
[30]中华人民共和国国家标准,煤层煤样采取方法(GB482-1995),1995;
[31]杨芙蓉,放散速度指标测试存在的问题,煤矿安全;
[32]张红日,构造煤的孔隙特征,山东矿业学院学报,1999.3;
[33]赵志根、唐修义,低温氮吸附法测试煤中微孔隙及其意义,煤田地质与勘探,Vol.29,№.5,2001;
[34]谢克昌,煤的结构与反应性,科学出版社,2002.10;
[35]周亚平,等压吸附温线模型.物理化学学报1998,12(3);
[36]吴世跃、郭勇义 煤层气运移特征的研究[J],煤炭学报,1999.1;
[37]李葵英编著,《界面与胶体的物理化学》,哈尔滨工业大学出版社,1998.4;
[38]严继民、张启元等,吸附与凝聚固体的表面与孔,科学出版社,1986.5;
[39][美国]S.哈帕拉尼,S.欧阳,测定煤的气体扩散特性的新技术,1992;
[40]傅雪海、秦勇,多相介质煤层气储层渗透率预测理论与方法,[M],1989;
[41]R.M.Barrer,Diffusion in and through Solid.Cambridge University Press,1951;
[42]P.G.Sevenster,Diffusion of Gases through Coal.Fuel,Vol.38,1959;
[43]孙重旭,煤样解吸瓦斯泄出的研究及其突出煤层煤样瓦斯解吸的特点,煤与瓦斯突出第三次学术论文集,煤科总院重庆分院,1983年;
[44]杨其銮,关于煤屑瓦斯放散规律的试验研究及其在煤的突出危险性和瓦斯含量预测方面的应用,(硕士)学位论文,煤炭科学研究总院抚顺分院,1986年;
[45]王佑安、杨思敬,煤与瓦斯突出煤层的某些特征,煤炭学报,1981年第1期;
[46]B.A.Bolt & Innes,Diffusion of Carbon Dioxide from Coal.Fuel,Vol.38,1959;
[47]林柏泉、张建国编著.矿井瓦斯抽放理论与技术,中国矿业大学出版社;
[48]梁冰,煤和瓦斯突出固流耦合失稳理论,地质出版社;
[49]G.Paul、Shewmon,Diffussion in Solids.Iondon,1963;
[50]杨其銮、王佑安,关于煤屑瓦斯扩散规律的试验研究,煤矿安全,1987,(2);
[51]胡千庭、文光才,对预测煤与瓦斯突出的钻屑瓦斯解吸指标的探讨,煤矿安全;
[52]徐龙君、刘成伦、鲜学福,注入增产法提高煤层气采收率的理论探讨, 《重庆大学学报》,Vol.23,№.6,2000;
[53]张晓东、秦勇、桑树勋,煤储层吸附特征研究现状及展望,中国煤田地质,Vol.17,№.1,2005;
[54]刘常洪、杨思敬,关于煤甲烷吸附体系吸附规律的研究[J],煤矿安全,1992.4;
[55]张群、杨锡禄,平衡水分条件下煤对甲烷的等温吸附特性研究[J],煤炭学报,1999.6;
[56]傅雪海 秦勇 李贵中等,特高煤级煤平衡水条件眄的吸附实验[J],石油实验地质;2002.2;
[57]张新民、张遂安、钟铃文等,中国的煤层甲烷[M],陕西科技出版社,1991;
[58]陈昌国、鲜晓红、张代钧等,微孔填充理论研究无烟煤炭对甲烷的吸附特性[J],重庆大学学报,1998.2;
[59]李斌,煤层气非平衡吸附的数学模型和数值模拟[J],石油学报,1996.4;
[60]周世宁等,煤层瓦斯流动理论及应用[J],煤炭学报,1965.1;
[61]叶振华,化工吸附分离过程[M],北京:中国石化出版社,1992;
[62]姚多喜,淮南谢一矿煤的组成对甲烷吸附性的影响,中国煤田地质,1996;
[63]钱凯、赵庆播、王泽成等主编,煤层甲烷气勘探开发理论与实验测试技术[M],1997;
[64]胡殿明、林柏泉等主编,煤层瓦斯赋存规律及防治技术,中国矿业大学出版社,2006.11;
[65]许广明,地下流体渗流理论与数值模拟,地质出版社,2008.11
[66]许广明、武强 张燕君,非平衡吸附模型在煤层气数值模拟中的应用,煤炭学报,2008.4;
[67]张铁岗,矿井瓦斯综合治理示范工程,煤炭工业出版社,2004;
[68]何学秋,含瓦斯煤流变特性及其对煤和瓦斯突出的影响,博士论文,1990;
[69]袁亮,松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术,煤炭工业出版社,2004.10;
[70]聂百胜等,煤粒瓦斯扩散的理论模型及其解析[J],中国矿业大学学报, 2001.1;
[71]孙培德,煤层瓦斯流动理论及其应用[A],中国煤炭学会1988年学术年论文集,北京:煤炭工业出版社,1988;
[72]余楚新,煤层中瓦斯富集、运移的基础与应用研究[D],重庆:重庆大学,1993;
[73]刘常洪、张兴华,低温氮吸附法研究煤的原生孔隙,煤炭基金会项目;
[74][日]北川浩、铃木谦一郎著,鹿政理译,吸附的基础与设计,化学工业出版社,1983年;
[2]于不凡、王佑安.矿井瓦斯灾害防治及利用技术手册,煤炭工业出版社;
[3]王佑安、吴继周等编,煤矿安全手册,煤炭工业出版社,1994.5;
[4]俞启香,《矿井瓦斯防治》,中国矿业大学出版社,1992年;
[5]唐书恒 汤达祯 杨起,二元气体等温吸附-解吸中气分的变化规律,中国矿业大学学报,Vol.33No.4;
[6]唐书恒 韩德馨,用多元气体等温吸附成果评价煤层气开发潜力,中国矿业大学学报,2002 Vol.31 No.6 P.630-633;
[7]唐书恒 韩德馨,煤对多元气体的吸附与解吸,煤炭科学技术2002.1;
[8]艾鲁尼,煤矿瓦斯动力现象的预测和预防[M].,唐修义,宋德淑,王荣龙译,煤炭工业出版社,1992;
[9]Puri R,Yee D.Enhanced coal-bed methane recovery[A].Proceedings of the Society of Petroleum Engineers[C],New Oleans LA,1990;
[10]Ruppel T C.Adsorpion of methane/ethane mixtures on dry coal at elevated pressures[J].Fuel,1972(1);
[11]MyersA L,Prausnitz J M.Thermodynamics of mixed-gas adsorption[J].Fuel,1972(1);
[12]Saunders J T,Benjamin M C,Yang R T.Adsorption of gases on coals and heat-treated coals at elevated temperature and pressure:2.Adsorptio from hydrogen-methane mixtures[J].Fuel,1985(1);
[13]Stevenson M D,Pinczewski W V,Somers M L,et al.Adsorption/desorption of multicomponent gas mixtures at in-seam conditions[A].SPE 23026.SPE Asi-pacific conference[C].Perth,Western Australia,1991;
[14]Arri L E,Yee D,Modeling coalbed methane production with binary gas sorption[A].Rocky Mountain Regional Meeting[C],Casper,Wyoming,1992;
[15]Hall F E,Zhou Chunhe.Adsorption of pure methane,nitrogen,and carbon dioxide and their binary mixtures on wet Fruitland coal[A].The 1994 Eastern Regional conferences and exhibition held in Charieston[C],WV U S A,1994;
[16]Harpalani S,Pariti U M.Study of coal sorption isotherm using a multicomponent gas mixture[A].Internaitonal Coalbed Methane Symposium[C],1993;
[17]Greaves K H,Owen L B,Mclenman J D,et al.Multi-compoent gas adsorption-desorption behavior of coal[A].Proceedings of the 1993 International Coal-bed Methane Symposium[C],1993;
[18]张力、何学秋、王恩元等,煤吸附特性的研究,太原理工大学学报,Vol.32,№.5,2001;
[19]Chaback Joseph J,Morgan Don,Yee Dan.Sorption irreversibitie and mixture compositional behavior during enhanced coal bed methane recovery processes[A].Gas technology conference[C].Calgary Alberta,Canada,1996;
[20]王兆丰,空气、水和泥浆介质中煤的瓦斯解析规律与应用研究,博士研究生论文,2001年;
[21]杨思敬、宁德义等,高压吸附实验技术及基础理论的研究,煤炭科学研究总院沈阳研究院,1993年;
[22]富向,最小突出压力下瓦斯瞬时放散速度指标的实验研究,硕士研究生论文,2005年;
[23]陈昌国、辜敏、鲜学福,煤的原子分子结构及吸附甲烷机理研究进展,《煤炭转化》,Vol.26,№.4,2003;
[24]马志宏 郭勇义 吴世跃,注入二氧化碳及氮气驱替煤层气机理的实验研究,《太原理工大学学报》,Vol.32,№.4,2001;
[25]梁冰,温度对煤的瓦斯吸附性能影响的试验研究,《黑龙江矿业学院学报》,Vol.10,№.1,2000;
[26]辜敏、陈昌国、鲜学福,混合气体的吸附特征,天然气工业,N21.4;
[27]沈连山编著,《数值分析及其应用》,东北大学出版社,1996年;
[28]刘钦圣编著,最小二乘问题的计算方法,北京工业大学出版社,1989;
[29]于不凡著,煤和瓦斯突出的机理,煤炭工业出版社,1985;
[30]中华人民共和国国家标准,煤层煤样采取方法(GB482-1995),1995;
[31]杨芙蓉,放散速度指标测试存在的问题,煤矿安全;
[32]张红日,构造煤的孔隙特征,山东矿业学院学报,1999.3;
[33]赵志根、唐修义,低温氮吸附法测试煤中微孔隙及其意义,煤田地质与勘探,Vol.29,№.5,2001;
[34]谢克昌,煤的结构与反应性,科学出版社,2002.10;
[35]周亚平,等压吸附温线模型.物理化学学报1998,12(3);
[36]吴世跃、郭勇义 煤层气运移特征的研究[J],煤炭学报,1999.1;
[37]李葵英编著,《界面与胶体的物理化学》,哈尔滨工业大学出版社,1998.4;
[38]严继民、张启元等,吸附与凝聚固体的表面与孔,科学出版社,1986.5;
[39][美国]S.哈帕拉尼,S.欧阳,测定煤的气体扩散特性的新技术,1992;
[40]傅雪海、秦勇,多相介质煤层气储层渗透率预测理论与方法,[M],1989;
[41]R.M.Barrer,Diffusion in and through Solid.Cambridge University Press,1951;
[42]P.G.Sevenster,Diffusion of Gases through Coal.Fuel,Vol.38,1959;
[43]孙重旭,煤样解吸瓦斯泄出的研究及其突出煤层煤样瓦斯解吸的特点,煤与瓦斯突出第三次学术论文集,煤科总院重庆分院,1983年;
[44]杨其銮,关于煤屑瓦斯放散规律的试验研究及其在煤的突出危险性和瓦斯含量预测方面的应用,(硕士)学位论文,煤炭科学研究总院抚顺分院,1986年;
[45]王佑安、杨思敬,煤与瓦斯突出煤层的某些特征,煤炭学报,1981年第1期;
[46]B.A.Bolt & Innes,Diffusion of Carbon Dioxide from Coal.Fuel,Vol.38,1959;
[47]林柏泉、张建国编著.矿井瓦斯抽放理论与技术,中国矿业大学出版社;
[48]梁冰,煤和瓦斯突出固流耦合失稳理论,地质出版社;
[49]G.Paul、Shewmon,Diffussion in Solids.Iondon,1963;
[50]杨其銮、王佑安,关于煤屑瓦斯扩散规律的试验研究,煤矿安全,1987,(2);
[51]胡千庭、文光才,对预测煤与瓦斯突出的钻屑瓦斯解吸指标的探讨,煤矿安全;
[52]徐龙君、刘成伦、鲜学福,注入增产法提高煤层气采收率的理论探讨, 《重庆大学学报》,Vol.23,№.6,2000;
[53]张晓东、秦勇、桑树勋,煤储层吸附特征研究现状及展望,中国煤田地质,Vol.17,№.1,2005;
[54]刘常洪、杨思敬,关于煤甲烷吸附体系吸附规律的研究[J],煤矿安全,1992.4;
[55]张群、杨锡禄,平衡水分条件下煤对甲烷的等温吸附特性研究[J],煤炭学报,1999.6;
[56]傅雪海 秦勇 李贵中等,特高煤级煤平衡水条件眄的吸附实验[J],石油实验地质;2002.2;
[57]张新民、张遂安、钟铃文等,中国的煤层甲烷[M],陕西科技出版社,1991;
[58]陈昌国、鲜晓红、张代钧等,微孔填充理论研究无烟煤炭对甲烷的吸附特性[J],重庆大学学报,1998.2;
[59]李斌,煤层气非平衡吸附的数学模型和数值模拟[J],石油学报,1996.4;
[60]周世宁等,煤层瓦斯流动理论及应用[J],煤炭学报,1965.1;
[61]叶振华,化工吸附分离过程[M],北京:中国石化出版社,1992;
[62]姚多喜,淮南谢一矿煤的组成对甲烷吸附性的影响,中国煤田地质,1996;
[63]钱凯、赵庆播、王泽成等主编,煤层甲烷气勘探开发理论与实验测试技术[M],1997;
[64]胡殿明、林柏泉等主编,煤层瓦斯赋存规律及防治技术,中国矿业大学出版社,2006.11;
[65]许广明,地下流体渗流理论与数值模拟,地质出版社,2008.11
[66]许广明、武强 张燕君,非平衡吸附模型在煤层气数值模拟中的应用,煤炭学报,2008.4;
[67]张铁岗,矿井瓦斯综合治理示范工程,煤炭工业出版社,2004;
[68]何学秋,含瓦斯煤流变特性及其对煤和瓦斯突出的影响,博士论文,1990;
[69]袁亮,松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术,煤炭工业出版社,2004.10;
[70]聂百胜等,煤粒瓦斯扩散的理论模型及其解析[J],中国矿业大学学报, 2001.1;
[71]孙培德,煤层瓦斯流动理论及其应用[A],中国煤炭学会1988年学术年论文集,北京:煤炭工业出版社,1988;
[72]余楚新,煤层中瓦斯富集、运移的基础与应用研究[D],重庆:重庆大学,1993;
[73]刘常洪、张兴华,低温氮吸附法研究煤的原生孔隙,煤炭基金会项目;
[74][日]北川浩、铃木谦一郎著,鹿政理译,吸附的基础与设计,化学工业出版社,1983年;
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