基于微米焦点CT技术的煤岩数字岩石物理分析方法--以沁水盆地伯方3号煤为例

数字岩石物理技术既可实现煤体孔隙的三维空间表征及重构,又可模拟孔裂隙系统中流体的流动和绝对渗透率的计算。以伯方矿3号煤层为研究对象,基于微米焦点CT扫描与图像处理技术相结合,建立了真实的三维数字岩心模型;应用MATLAB编程及AVIZO软件内含的多种形态学算法,进行了数字岩心孔隙结构量化和表征,建立了等价孔隙网络模型;将AVIZO与COMSOL完美对接,实现了孔隙尺度的渗流模拟、绝对渗透率计算,并探讨了流体运移过程中的压力场及速度场的分布。研究方法丰富了现有数字岩石物理研究手段,为微观尺度上的煤体孔隙结构及流体运移研究提供了一种新的途径。

“双一流”创建背景下地方所属高校地质科学教育多维度课程体系构建模式探讨

“双一流”国家战略及其指导思想、基本原则及建设任务对地方所属高校地质科学教育工作发展提出了新的要求。以安徽理工大学为例,地质科学教育主要呈现专业教育、跨学科教育及通识教育三个维度,并逐步形成“通识教育+跨学科教育+专业教育”的育人特色,培根铸魂、启智润心,激发学生的创造力。多维度课程体系构建在教学内容、教学方法及考核方式上均有创新。教学内容上,重在知识、能力及价值目标的培养上;教学方法上,注重线上线下混合式、研讨辩论式及典型案例剖析式方法的革新;考核方式上,注重考核电子化、全程化及全面化的追求。

安徽省属高校地质(学)类本科专业评估实践与思考

近年来,安徽省普通本科高校地质矿业类专业合作委员会对省属高校7个地质(学)类本科专业完成了首轮专业评估工作。本文介绍了此次专业评估过程以及评估指标体系的构成,对被评估专业部分定量评估指标数据的表现进行了初步分析,对评估期间所发现的各类问题进行反思,并提出相应的改进建议。本文认为专业评估结果还需要开展更为深入细致的分析和研讨,全面贯彻“以评促改,以评促建”的原则,助力被评估专业建设水平有效提升。专业合作委员会应不断总结经验,优化评估程序和评估指标体系,为下一轮安徽省属高校专业评估工作的高质量开展奠定基础。

安徽野外地质实习基地主要教学资源、存在问题与对策

野外地质实习是地质(学)类本科专业实践教学课程体系中最重要的环节,贯穿学生培养全程。安徽所处大地构造位置特殊,地质条件复杂多样且极具代表性,各类岩石、构造、古生物、地貌等地质遗迹分布广泛,野外教学资源十分丰富,实习基地开发潜力巨大。本文统计、分析了安徽省内10处野外地质实习基地的主要教学资源和利用现状,结合野外实习教学经验,提出了当前省内实习基地在建设和使用中存在的地质遗迹保护与教学资源开发力度不够、线上实习课程资源空白、跨校合作和交流不足等一系列问题,并分别提出对应的改进建议。

基于多物理场耦合求解的煤层CO2-ECBM数值模拟研究

数值模拟技术是在煤层中注入CO2提高煤层CH4采收率(CO2-ECBM)工程方案优化设计与增产效果评价的有效方法。考虑温度效应和有效应力影响下的CO2与CH4竞争吸附、扩散与渗流作用,以及煤层孔隙度与渗透率的动态演化特征,建立了CO2注入煤储层结构演化-流体运移-储存能力THM(thermo-hydro-mechanical)全耦合数学模型,并采用有限元法进行多物理场全耦合求解。通过对沁水盆地3号煤层典型五井式CO2-ECBM开发井网开展模拟,探讨了不同注入压力条件下CO2注入与CH4产出特征。模拟结果显示,数学模型具有较高的准确性,证实了CO2-ECBM过程中煤层渗透率总体呈降低趋势,注入井附近渗透率主要受CH4与CO2竞争吸附的影响;注CO2对提高CH4累计产出量具有积极作用,增大注气压力可提高CO2注入及CH4产出的效率。

沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。

基于灰色模糊理论的页岩气储层评价--以重庆南川地区龙马溪组页岩为例

页岩储层具有影响因素多、孔渗关系复杂、非均质性强、评价难度大等特征,为了确定页岩气储层评价参数权重的大小,以重庆南川地区龙马溪组页岩为例,运用灰色关联分析法与模糊综合评判法对页岩储层进行评价。结果显示：总有机碳含量（TOC）、镜质体反射率（Ro）、有效厚度、孔隙度、脆性矿物含量和渗透率均是影响该区页岩储层质量的主要因素,其权重分别为0.257 9,0.133 1,0.119 1,0.149 6,0.139 2和0.201 1。通过对各参数进行模糊数学计算得到页岩储层的综合评价因子为0.41~0.93,并以此为依据预测了南川地区龙马溪组页岩气储层的分布规律。

超临界CO2对烟煤和无烟煤化学结构的影响

超临界CO_2对煤化学结构的改造对煤层CO_2封存能力极为关键。论文开展了模拟埋深1 500 m(62.5℃、15MPa)条件下4组不同变质程度煤的ScCO_2-H_2O体系与煤岩地球化学反应实验。通过傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射实验获得了反应前后煤化学结构演化特征,探讨了煤化学结构演化的机理。结果表明:ScCO_2作用后,煤中脂肪烃链长度普遍增加,仅肥煤的芳香烃丰度增大,肥煤、瘦煤和贫煤含氧基团丰度的增大主要由氢键基团含量的增加贡献,无烟煤含氧基团丰度则主要受低分子化合物溶出的影响。ScCO_2引起的溶胀作用造成肥煤和瘦煤芳香层面之间交联键断裂,芳香微晶内部结构疏松,而芳香层面内CAr-CAr交联的形成提高了肥煤和瘦煤芳香性和芳香环缩合度;贫煤和无烟煤中非稠合多苯结构脱落使芳香微晶内部更紧凑,脂肪烃链长度的增加则降低了贫煤和无烟煤芳香性和芳香环缩合度。

基于低场核磁共振的高阶煤平行与垂直层理结构特征

为提高对煤层气水平井开发中流体运移、产出的认识,以沁水盆地南部高阶煤为研究对象,基于低场核磁共振试验,探讨了平行层理与垂直层理方向高阶煤储层结构特征,并进一步阐述了平行层理与垂直层理方向煤储层结构差异的原因。结果表明,平行层理与垂直层理方向高阶煤具有相似的孔径分布特征;平行层理方向高阶煤孔隙度略低于垂直层理方向,但大孔与微观裂隙之间,以及中孔和孔径<500 nm的大孔之间连通性更强,使其具有更高的有效孔隙度和更强的孔裂隙连通性。垂直层理方向孔隙被压扁更严重,割理和微观裂隙沿煤层层理方向延伸,垂直层理方向连续性差,是平行层理与垂直层理方向高阶煤结构差异的主要原因。

生物质基含氧化合物在过渡金属碳化物上加氢脱氧研究进展

过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成,具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质,是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料,在催化加氢、加氢脱氧(hydrodeoxygenation,简写为HDO)和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能。近年来,对过渡金属碳化物的研究及其催化应用取得显著进展,但由于其固有的复杂性如相组成、表面缺陷与物种等导致构效关联等科学问题尚不清晰,仍有待进一步研究。本文综述了近年来过渡金属碳化物在生物质热解油中代表性含氧化合物HDO制备燃料和高附加值化学品中的研究进展,在分析了代表性含氧化合物反应路径的基础上,重点介绍了过渡金属碳化物的设计与合成策略及其结构与HDO催化性能关联,并展望了过渡金属碳化物作为生物质基含氧化合物HDO催化材料的研发方向与发展前景。

氨电氧化催化剂及其低温直接氨碱性膜燃料电池性能的研究进展

氨是一种无碳富氢的能源载体,体积能量密度高,易液化储存,是理想的储氢介质。以氨直接作为燃料,在低温碱性膜燃料电池中通过氨氧化反应实现化学能到电能的转化,是氨能源高效利用的理想路径之一。然而,低温氨氧化反应动力学缓慢、催化剂价格昂贵、易中毒等问题严重影响氨燃料电池性能,限制其大规模的商业化应用。因此,设计高效、廉价、稳定的催化剂是发展低温氨燃料电池技术的关键。本文首先综述了近些年研究者在氨氧化反应机理方面的探索,在深入理解反应体系的基础上,重点介绍了含贵金属和非贵金属催化剂设计制备及其在氨氧化反应中的进展,并总结了氨氧化催化剂在氨燃料电池中的性能。最后针对氨氧化催化剂目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议,旨在为氨氧化催化剂的设计及低温氨燃料电池技术的发展提供研究思路。

樊庄-郑庄区块无烟煤储层气水赋存-运移-产出路径的研究

以樊庄-郑庄区块无烟煤储层为研究对象,基于气水渗透率测试及核磁共振成像试验,对煤储层气水赋存-运移-产出路径及其模式开展了研究。结果表明:孔径<1μm的大孔和显微裂隙中赋存的煤层水主要为不可流动水;外生裂隙、内生裂隙与显微裂隙共同组成了煤层水的运移和产出通道,并以裂口宽度>10μm的裂隙为主;微孔和中孔是煤层气的主要赋存空间,中孔、显微裂隙和内生裂隙是煤层气运移产出的主要通道,对煤层气运移和产出至关重要;其中樊庄-郑庄区块煤储层孔径>0.5μm的孔隙和显微裂隙发育程度相对较弱,制约了气体产出效果。

田湾核电站水泥基灌浆料试验与应用

对灌浆料的成分、试验方法及施工养护工艺等方面的试验结果进行深入分析研究,并结合田湾核电站的设备基础灌浆的应用情况,对核电现场的几种灌浆料产生质量缺陷的原因进行分析,以选择适合于核电工程需要的高质量灌浆料以及适应施工条件的施工养护工艺。

巴基斯坦恰希玛核电站工程新拌砼温控措施初探

高温条件下大体积砼工程温控施工的核心是降低砼的入模温度减少砼的绝热温升,以达到控制砼浇注块体温度裂缝的目的。文章从原材料的选择、配合比的确定、砼制作温度的控制、现场施工等方面论述了核电工程大体积砼施工所采取的砼拌合物温控措施,为以后的类似工程的施工提供参考。

巴基斯坦恰希玛核电站二期工程大体积混凝土施工保温养护技术

大体积混凝土工程施工采用严格的保温养护措施的目的是保证混凝土内外温差和降温速率不至于过大,避免浇注块体内部因温度的急剧变化所产生的温度应力而导致的砼的开裂。本文结合巴基斯坦恰希玛核电站二期工程大体积混凝土施工养护措施执行,论述了保温材料的确定原则、保温层厚度的确定及养护期间的注意事项,为类似工程提供参考。

核安全壳预应力缓凝浆配合比的设计

在给定外加剂和浆体加工搅拌程序的情况下,选择并确定合适的灌浆用水泥及缓凝浆浆体施工配合比,为现场施工提供必要的参数。

重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育影响因素及程度预测

通过野外观测、室内实验和镜下观测,总结了重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育的宽度范围、优势方位及在压汞实验阶段进汞量曲线图上的表现等特征,分析了页岩矿物成分、TOC值、RO值、孔隙率、构造变形等因素对页岩微裂缝发育的影响,探讨了">100nm孔体积"和"总进汞量"指标与微裂缝发育程度之间的相关性,利用矿物成分含量、TOC值、RO值、孔隙率等实验数据,结合构建的构造因子,建立了页岩微裂缝发育影响因素的量化指标,运用BP神经网络模型,探讨了页岩微裂缝发育的影响因素与发育程度之间的量化联系,对微裂隙发育程度进行预测研究,认为研究区龙马溪组页岩中发育宽度在百纳米—百微米的微裂缝,形成不同级别的微裂缝网络;阶段进汞量曲线在一定程度上反映了页岩中超微裂缝的发育程度;微米级的微裂缝宽度主要集中在100μm以下,与构造变形关系密切;BP神经网络模型中的权值矩阵反映了微裂缝影响因素与微裂缝发育程度之间的量化联系,可以运用BP神经网络对微裂缝的发育程度进行量化预测。

基于非理想气体流动模拟的无烟煤纳米孔隙中CH4流动规律

基于沁水盆地南部无烟煤纳米尺度渗流网络模型,开展了考虑滑流、扩散、气体解吸/吸附和达西流动的CH4运移渗流物理仿真模拟,探讨了无烟煤纳米孔隙视渗透率和CH4的微观流动形态.研究发现,渗流物理仿真模型量化了滑流、扩散以及气体性质对视渗透率的作用,受CH4滑流和扩散的影响,无烟煤纳米孔隙的视渗透率大于达西渗透率.无烟煤纳米孔隙视渗透率与切向动量协调系数(β)、气体压力和孔径具有显著的负指数关系;Knudsen数(Kn)随气体压力降低和孔径减小,以非线性趋势增加,受其影响视渗透率表现为非线性气体压力关系;滑移系数则随β和气体压力的降低而升高.当β<0.1、气体压力小于等于8 MPa时,孔径为2~50 nm的中孔和孔径为50~100 nm的大孔中的滑流和扩散作用迅速增大,对CH4产出和煤层气开发效率至关重要.

聚羧酸系高性能减水剂在广东台山核电站1#核岛筏基大体积混凝土工程中的应用

介绍了采用快速分散与延时缓释技术研制的用于核电工程的聚羧酸系高性能减水剂PCA(I)在广东台山核电站1#核岛筏基大体积混凝土工程中的配合比优化试验与应用,为解决采用花岗岩人工骨料和矿物掺合料的泵送混凝土从制备到浇筑过程中出现坍落度早期激增和后期骤减而导致施工难以控制的难题提供工程施工参考案例。