气液两相段塞流在裂隙中流动规律实验

针对储层裂隙中段塞流流动规律认识不清、控制因素不明确的问题,利用气液两相运移产出微观流动模拟实验装置,研究了段塞流在裂隙中的流动规律,分析了裂隙直径、气液两相流量等对段塞流流动关键参数的影响及流量波动特征。研究表明:气液两相段塞流在裂隙中呈现周期性特征,从形成到消失可分为气塞形成、气塞扩大、气塞主导3个阶段;裂隙直径与段塞频率呈线性负相关,与气液相流量波动幅度呈线性正相关;当液相流量为15.00、20.00、25.00、30.00 cm^(3)/min时,随着气相流量的增加,段塞频率的变化速率分别为0.130、0.012、0.009、0.007,持液率变化速率分别为1.503、1.175、0.918、0.820。该研究结果对煤层气开发过程中段塞流机理研究具有指导意义。

天然气储层裂隙中气-液两相流的流态转变条件数学模型

气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒原理,构建了气泡流-段塞流-环雾状流等流态之间转变的数学模型,确定了各流态间变化的临界条件和主控因素,通过气-液运移产出微观流动物理模拟试验验证了所建数学模型的准确性。结果表明:气-液两相在裂隙中的流态转变是气/液相的物理性质、注气通道孔径、裂隙流动通道孔径、气相流体流速、液相流体流速等因素耦合作用的结果。气泡流与段塞流能否转变主要取决于初生气泡大小、流动通道空间、液相界面波高度;段塞流与环雾流间能否转变取决于气相流体能否击碎液相流体并使之悬浮。不同流态间转变的主要控制因素不同:气泡流与段塞流相互转变的主控因素为裂隙系统的孔径,注气通道孔径越大、流动通道孔径越小,越容易发生段塞流;段塞流与环雾流相互转化的主控制因素为流体流速、气/液相流体的物理性质,气/液相对速度越大、气/液密度差越小、液相表面张力越小,越容易发生环雾流。研究成果能够为天然气储层裂隙中气-液两相流态形成机理和天然气运移产出研究提供理论依据。

煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排关键技术研究进展

“双碳”目标的实现与煤层气大规模商业化开发迫切需要新技术。在对煤层气开发与CCUS技术系统分析的基础上,以煤层气生物工程为依托,探讨和展望了地面煤层气开发、煤矿瓦斯抽采以及采空区煤层气开发过程中的低负碳减排关键技术。地面煤层气开发阶段,将煤层气开发转化为煤系气开发、将常规水力压裂转化为大规模缝网改造是实现煤层气商业化开发的有效途径;将液相CO_(2)和微生物发酵液作为储层改造的工作液,在实现煤系三气储层一体化缝网改造的同时又实现了微生物与CO_(2)联作下的增气增压、储层改性、CO_(2)驱替甲烷等多重增产效应,为煤层气增产提供了一条新途径,达到低碳减排目的;此外,通过CO_(2)的生物甲烷化和同步地质封存实现了负碳减排。可见,对于煤层气开发而言,CO_(2)可以促使其增产;对于CO_(2)封存而言,煤储层是其最佳归宿。由此,地面煤层气开发实现了“一低两负”的碳减排。在井下瓦斯抽采阶段,根据硬煤的造缝增透增产、软煤的增容增透增产机制以及相关理论,提出了第1代水力强化技术——水力压裂和第2代水力强化技术——钻冲压一体化增透增产技术、三堵两注固液两相封孔技术、老孔修复增透和下向孔智能排水排粉气驱增产技术。这一技术体系实现了瓦斯由“抽得出”向“抽得快、抽得省、抽得净、抽得纯”转变,大幅提升瓦斯抽采的质和量,获取低碳能源,达到减少甲烷排空与碳减排的目的。同时,研发了能够准确测定瓦斯含量的钻取一体化密闭取心装置,建立了基于低速非线性渗流的煤层渗透性评价技术。在采空区煤层气开发阶段,粉煤灰将成为强化煤层生物气产出、充填采空区减沉和实现CO_(2)矿化封存的首选材料。在具备圈闭条件的采空区首先注入菌液、少量粉煤灰和CO_(2)实现煤和CO_(2)的微生物甲烷化,以此获取低碳能源;抽采结束后进一步注入CO_(2)和粉煤灰,粉煤灰和采空区积水中的钙镁等离子与溶解的CO_(2)结合生成碳酸盐对粉煤灰胶结,实现了CO_(2)矿化封存和采空区固化减沉,具有显著的低负碳减排和生态环境治理意义。煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排技术体系始终立足煤层气这一低碳能源的增产和CCUS,为我国碳中和目标的实现提供新的发展思路。

非洲猪瘟病毒B602L蛋白的原核表达、纯化及多克隆抗体制备

【目的】非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)是对生猪养殖业危害极大的一种病原体,B602L蛋白作为其重要的非结构蛋白,是衣壳蛋白p72折叠为正确的三级结构的伴侣分子之一,在病毒组装成二十面体结构的过程中发挥着关键作用。特异性抗体对于抗非洲猪瘟免疫应答机制及血清学检测方法研究具有重要意义,本研究旨在获取ASFV B602L蛋白,并制备抗ASFV B602L蛋白的多克隆抗体,为ASFV B602L蛋白功能研究及相关诊断试剂的研发提供材料。【方法】以ASFV China/2018/AnhuiXCGQ株的B 602 L基因为研究对象,应用生物信息学软件对B602L蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构、抗原性和蛋白结构进行分析后,利用同源重组的方法将其克隆至原核表达载体pET-28a(+)中,转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞后经诱导表达获得B602L重组蛋白,利用镍柱亲和层析进行蛋白纯化,通过SDS-PAGE和Western blotting对B602L蛋白纯化效果进行验证。将纯化后的B602L蛋白免疫BALB/c小鼠制备多克隆抗体,通过间接ELISA方法测定多克隆抗体效价,通过Western blotting和Dot blotting检测多克隆抗体特异性。【结果】生物信息学分析表明,B602L蛋白属于稳定性亲水蛋白,无跨膜区和信号肽。二级结构主要含有α-螺旋(54.91%)、延伸链(9.81%)和无规则卷曲(32.08%)。成功构建了ASFV B602L重组质粒,SDS-PAGE和Western blotting结果显示,重组菌pET-28a-B602L-BL21在16℃、0.5 mmol/L IPTG诱导下高效表达,获得的重组蛋白主要表达在BL21菌株上清中,大小约为70 ku,且能与ASFV阳性血清特异性结合。间接ELISA检测结果显示,制备的抗B602L鼠源多克隆抗体效价达1∶409600,Western blotting和Dot blotting试验结果表明,抗B602L鼠源多克隆抗体能够特异性识别B602L蛋白。【结论】原核表达的B602L重组蛋白具有良好的免疫原性,能够与ASFV阳性血清特异性结合,制备的鼠抗ASFV B602L蛋白多克隆抗体具备较好的生物学活性。本试验结果可为进一步研究ASFV B602L蛋白的生物学功能和非洲猪瘟诊断方法的建立提供生物材料和理论支撑。

伺服系统状态反馈切换控制策略研究

针对伺服系统参数的不确定性问题,提出一种以速度为切换信号的切换控制策略。利用伺服电机离线数据得到非线性Bode图,根据频域特性变化区间划分系统速度区域;以速度指标作为切换条件,在模拟退火算法中引入平坦性计算,对各子系统进行参数辨识,构建伺服系统的切换模型,并解决了切换系统出现的抖振问题;最后,在给定切换条件下,设计切换模型各子系统控制器,形成基于状态观测器的反馈控制策略,保证闭环切换系统的渐近稳定性。结果表明:所提控制策略优化了系统的响应曲线,其跟踪精度提升了约4%。

提高EEPROM擦写次数耐久力的工艺分析

阐述基于器件工艺特性,提高EEPROM擦写次数耐久力的一种方法,采用控制掺杂氯的比例提高浮栅氧化层(隧穿氧化层)的质量,尤其是两侧的质量,并利用快速热退火技术修复氧化层缺陷,进一步提高氧化层质量。

非洲猪瘟病毒p10蛋白和p49蛋白的生物信息学分析及表位预测

运用多种生物信息技术对非洲猪瘟病毒(ASFV)Georgia 2007/1株p10蛋白和p49蛋白的理化性质、二级及三级空间结构、抗原性、抗原决定簇进行初步分析,并预测其B、T淋巴细胞优势表位。结果表明,p10是亲水性蛋白,含有2个抗原决定簇,该蛋白α-螺旋、β-转角、无规则卷曲和延伸链的比例为32.05%、11.54%、52.56%和3.85%;p49同样是亲水性蛋白,含有17个抗原决定簇,其α-螺旋、β-转角、无规则卷曲和延伸链的比例依次为29.91%、7.53%、55.94%和6.62%。基于以上分析,p10不适合用于ASF疫苗制备的候选蛋白;而p49作为亲水性衣壳蛋白,具有一定免疫原性,有望成为疫苗研制的备选蛋白,为ASFV蛋白研究和疫苗研发提供一定参考。

煤中显微组分对生物甲烷代谢的控制效应

煤的生物产气过程受诸多因素的影响,为探讨煤自身显微组分对生物甲烷生成的控制效应,采集了河南义马千秋煤矿的长焰煤和山西大同泉岭煤矿的气煤,通过人工手选法以及浮沉分离法对两种煤样进行了显微组分富集和分离,利用从矿井水中提取的本源菌群与相应的显微组分进行生物甲烷代谢模拟实验,以产气总量、CH4生成量、CH4浓度及反应液p H值变化等指标来评价产气效果。实验结果表明：①镜质组富集煤样生物产气总量、CH4生成量、CH4浓度和反应液p H值变化幅度最高,而惰质组富集煤样最少,原煤则居中;②不同显微组分开始大量产气时间在18~30 d,产气高峰在20~35 d,镜质组产气高峰滞后于原煤和惰质组;③煤样H/C原子比与生物产气效果具有一致性,同煤阶镜质组以及富氢、高H/C原子比煤种具有较高的生物甲烷产气潜力。该研究成果可为我国煤层生物产气先导试验区块优选提供理论指导。

考虑微孔超压环境的煤储层含气量计算方法

目前在煤储层含气量的计算过程中,普遍采用测井、试井等得到的储层压力代替气相压力进行反演计算,但由于超压环境下二者不能等同,故导致这一计算结果并不准确。为此,采集山西、河南不同煤级的煤样进行了煤孔隙毛细管压力测试,结合煤层气成藏过程和煤层生排烃史分析了煤储层微孔超压环境的形成机制,据此建立了考虑微孔超压环境的煤储层含气量计算方法,并对河南焦作中马村矿下二叠统山西组二段1号煤层的含气量进行了计算及分析。结果表明:1煤形成演化过程中不断有部分固体有机质转化为气体和水,在其孔隙内必然会出现气水两相界面,由此产生毛细管压力,致使其微孔内气相压力远高于静水柱压力,形成微孔超压赋存环境;2由于微孔超压环境的存在,致使气相压力高于储层压力,基于常规储层压力评价煤储层含气量的计算方法将导致煤储层含气量被低估;3微孔超压环境主要影响3~100 nm孔隙内煤层气含气量的计算,尤其是3~10 nm孔隙,而对于超过100 nm的孔隙则影响不大。结论认为:所建立的煤储层含气量计算方法厘清了煤层气赋存的压力环境,保证了煤储层含气量计算结果的准确性。

表面活性剂压裂液的防水锁增产机理实验

以进一步探索表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)的防水锁增产机理为目的,采集河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤作为研究对象,通过表面张力和接触角测试、渗透率伤害实验、变压解吸实验,探讨煤储层水锁伤害的控制方法,揭示表面活性剂压裂液防水锁增产作用机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液具有极低的表面张力和界面接触角,具备降低煤储层孔喉毛细管压力、增强压裂液可排性的能力,使得其水锁伤害率比活性水压裂液降低约40%,能够有效抑制煤储层的水锁伤害;这种防水锁作用不仅能够提高煤储层束缚水状态下的气相渗透率,实现增透增产,而且还能降低煤层气产出的临界孔径以促进煤层气解吸,实现增解增产。

煤储层水基压裂液用表面活性剂的筛选实验

水力压裂会对煤储层造成水锁伤害,在压裂液中加入表面活性剂是减缓水锁伤害的有效途径。采用1.5%KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出8种压裂液,分别对河东煤田柳林沙曲矿的焦煤样和太原西山屯兰矿的瘦煤样进行静置沉降实验、毛细管压力测试和离心分离实验,最终优选出煤储层水基压裂液用最佳表面活性剂为0.05%AN复配溶液(AS:NS=9:1),由此构成了表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)。研究结果表明,在水基压裂液中加入0.05%AN复配溶液(AS:NS=9:1),可以大幅度降低压裂液的表面张力,改变压裂液的界面状态,从而增加煤表面的亲水性,降低煤孔隙的毛细管压力,使得压裂液的可排性增强,进而能够有效控制储层的水锁伤害,实现增产。

基于MapInfo的煤层气井数字化管理系统设计

本文介绍了以MapInfo为开发平台,Visual Basic 6.0作为开发工具的煤层气井数字化管理系统的设计与实现.首先,结合晋城煤业集团煤层和煤层气开采的实际情况,进行需求分析和可行性分析,其次,从管理人员的角度分析设计系统基本功能,进而确定开发方案,系统设计思路,建立数据库.最后,根据系统设计详细介绍了在Visual Basic 6.0环境下实现系统功能的过程.系统功能主要包括数据的编辑、处理及管理,地质图件的编辑,钻孔柱状图管理,等值线自动生成等.

煤储层速敏伤害机理及防速敏试验研究

为了探索煤储层速敏伤害的控制方法,采用质量分数1.5%KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出35种溶液,对河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤进行煤粉沉降试验、直剪试验,最终优选出用于防速敏的最佳表面活性剂体系为质量分数0.05%AN复配溶液(AS和NS的比例为9∶1),由此构成了表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)。研究结果表明:表面活性剂压裂液能润湿煤粉,增大煤粉颗粒间的黏聚力,导致水力压裂产生的煤粉经润湿后迅速沉降、固定,从而减少悬浮煤粉的数量,进而减少孔喉或裂缝狭窄处受到堵塞的机会,实现对煤储层速敏伤害的有效控制。

0～28日龄SPF仔大鼠免疫功能变化规律的研究

胸腺是机体重要的中枢免疫器官，是T淋巴细胞发育分化和成熟的场所。胸腺还是内分泌器官，能分泌多种激素，统称胸腺激素，胸腺激素在胸腺内以旁分泌的方式调节T细胞发育、分化和成熟，同时还进入血液循环影响外周免疫器官和神经内分泌功能。脾脏是体内最大的外周淋巴器官，

煤及煤层气工程专业计算机类课程设置研究

本文顺应信息社会对复合型人才需求不断增长的趋势,结合中国地质大学、中国矿业大学和河南理工大学三所学校煤及煤层气工程专业实际情况,对煤及煤层气工程专业计算机类课程的设置进行了探讨,提出了自己在计算机类课程设置中的一些看法。

基于高频方波注入的永磁同步电机转矩脉动抑制策略

传统的高频方波注入法,利用转子的饱和凸极效应,可提升转速控制精度,但该方法也导致电流中含有大量的谐波而产生畸变,对电机的转矩脉动产生负面影响。在传统高频方波注入法的基础上,通过谐波电流抑制算法,利用坐标变换及低通滤波器采集出5、7次电流谐波分量,将采集的数据经过谐波电压补偿。提出了一种谐波抑制高频注入的方法。该方法消除电机工作中电流谐波分量,达到抑制转矩脉动的目的。仿真和实验结果表明了该算法可以有效地抑制定子电流的畸变,降低转矩脉动,且具有较高的灵活性。

基于MapInfo的煤矿井下人员定位系统设计

介绍了以MapInfo为开发平台,以Visual Basic 6.0为开发工具的煤矿井下人员定位系统的设计与实现.首先,结合煤矿对入井人员管理的需要,进行需求分析和可行性分析;其次,从管理人员的角度分析并设计系统基本功能,进而确定了开发方案和系统设计思路;最后,根据系统设计详细介绍了在Visual Basic 6.0环境中实现软件功能的过程.该系统实现了基于电子地图的煤矿井下人员实时监控,为煤矿的安全生产提供了及时有效的井下人员定位和监控功能,以信息化手段提高了煤矿的安全生产能力.

煤层瓦斯产出流态判识方法研究

针对目前评价瓦斯运移产出难易程度的方法均依据线性渗流理论,评价结果严重失真的问题,提出以雷诺理论为基础,通过实验室煤样地质强度因子(Geological Strength Index,GSI)的观测、启动压力梯度(λ)和渗透率测试方法,且初步建立了启动压力梯度法和GSI法用于判识瓦斯运移产出流态。指出当λ=0 Pa·m-1时为线性渗流;当λ≠0 Pa·m-1,瓦斯压力梯度大于λ时为低速非线性渗流,小于λ时为扩散。同时,以渗透率为桥梁建立了GSI与雷诺数的关系,通过煤心观测、煤壁观测和测井资料解释等途径获取GSI,即可判识煤的瓦斯流态。

煤及煤层气工程专业“计算机绘图”课程教学初探

本文顺应信息社会对复合型人才需求不断增长的趋势,结合几所大学煤及煤层气工程专业"计算机绘图"课程教学现状和困境,对计算机绘图课程教学内容及方法进行了探讨,并提出了课程改革措施。

基于改性表面活性剂的煤储层表面物理改性增产机理分析

以五里堠煤矿煤样为研究对象,采用表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN),通过表面张力和接触角测试实验,揭示了煤储层表面物理改性增产机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液中的表面活性剂成分能够在煤储层表面进行物理吸附,使得煤储层表面的润湿性、接触角等物理性质发生改变;表面活性剂压裂液能够降低煤层气产出的临界孔径,促进煤层气解吸,实现增解增产;能够降低煤储层孔喉毛细管压力,促进压裂液的排出,有效减少水锁对煤储层渗透率的伤害,实现防水锁增透增产;能够增强煤粉的水润湿性,促进煤粉沉降,有效减少速敏对煤储层渗透率的伤害,实现防速敏增透增产。