超临界CO_2驱替煤层CH_4装置及试验研究

自主研发了MCQ-Ⅱ型大试件(100mm×100mm×200mm)超临界CO2驱替煤层CH4试验装置,该装置不仅能够保障试验过程中CO2始终处于超临界状态,而且可测量煤体吸附过程中的体积膨胀。借助本装置对同一温度不同体积应力条件下的超临界CO2的渗透性及其驱替CH4效果进行了试验研究。试验结果表明:在50℃、恒定体积应力为48~60MPa条件下,超临界CO2的渗透率与注入渗透压呈正相关关系,与体积应力呈负相关关系。超临界CO2在煤体中的渗透特性远远高于其在常态条件下的渗透性。试验同时发现,超临界CO2在煤体中的吸附量与孔隙压力及体积应力均呈正相关,在48和60MPa的体积应力下,单位体积的煤体分别可累计吸附10.82~17.52体积和16.12~20.40体积的CO2;试验还测得了不同条件下煤体吸附CH4、超临界CO2及超临界CO2驱替煤体CH4过程中,煤体体积膨胀百分比。在超临界CO2驱替CH4试验中,2号焦煤煤样试件中注入气体体积(包括CH4,CO2)均小于1号弱黏煤煤样,但是两煤样中的CO2/CH4置换比及CO2最终储存率相当,分别为4.01/4.16,20.05%/20.09%。

热力耦合条件下超临界CO2驱替煤层CH4实验

为提高煤层CH4抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO2在深部煤层中驱替CH4的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO2渗流、吸附及驱替CH4实验。结果表明:在恒定温度条件下,随着超临界CO2注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO2吸附量增加。超临界CO2注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO2注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH4驱替量平均增长了0.076 cm^3/g,CH4驱替效率增加了17%~23%,超临界CO2置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH4和实现CO2封存提供理论依据。

不同阶煤超临界CO2驱替开采CH4试验研究

由于地质成因与孔裂隙结构的差异,不同阶煤的渗透性与驱替开采CH 4效果不同。为研究超临界CO 2在不同变质程度煤体中驱替开采CH 4的效果,利用尺寸为100 mm×100 mm×200 mm的原煤试件,在恒定的温压(50℃,25 MPa)条件下,以10 MPa超临界CO 2驱替压力对4种不同变质程度的煤(弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤)展开试验研究,结果表明:①不同煤阶煤体的孔隙形态与发育程度有较大差异,弱黏煤孔隙类型以墨水瓶型为主,无烟煤孔隙为狭缝型,而气煤与1/3焦煤则为楔形或平行板孔;对比孔隙比表面积,无烟煤与弱黏煤相对较高,分别为259.6510,154.0669 m 2/g,而气煤与1/3焦煤较低,分别为71.2359,41.4201 m 2/g;②煤渗透率受成矿地质环境和构造活动等导致的煤体结构、变质程度、裂隙发育程度、煤岩组成等多种因素的影响,在相同的有效应力下,4种测试煤样渗透率随变质程度升高而逐渐降低,驱替过程中CO 2注入量也随变质程度升高而降低,在25 MPa围压、10 MPa注入压力条件下,弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤的渗透率分别为4.58×10-18,2.75×10-18,0.91×10-18和0.05×10-18 m 2,驱替实验结束时,CO 2注入量分别为18.13,6.45,5.01和0.78 mol;③4种煤试件的CH 4产出率和CO 2储存量均表现为气煤>1/3焦煤>弱黏煤>无烟煤,孔隙以楔形或平行板孔为主、比表面积较低、渗透率中等的气煤与1/3焦煤驱替置换效果相对较好,反映了超临界CO 2驱替开采CH 4效果是不同变质程度煤孔隙形态、发育程度以及渗透率的综合表现。

N_2、CH_4对超临界CO_2管线温降的影响规律

气体杂质的存在会不同程度地对超临界状态下CO_2的物理性质产生影响,进而影响管道的安全运行。为研究N_2、CH_4对超临界CO_2管道沿线温降的影响规律,利用HYSYS软件对含N-2、CH_4的超临界CO_2的物理性质进行模拟计算,在苏霍夫公式的基础上建立超临界CO_2管线的温降模型,利用VB 6.0软件编写温降计算程序,采用循环迭代的方法计算管道沿线温度变化。研究表明,PR方程对含N_2、CH_4的超临界CO_2体系在物理性质模拟计算方面优于其他状态方程;N_2、CH_4的存在使超临界CO_2的密度、黏度减小,比热容、压缩因子增大;正常运行时,管道周围形成稳定的温度场,管内超临界CO_2的沿线温度降低,N_2、CH_4的混入会减小超临界CO_2管道输送过程中的温度衰降。

热力作用下煤层注CO_2驱替CH_4试验研究

为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明：相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20～50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。

超临界CO_2+CH_3OH及C_2H_5OH二元系的气液平衡

在带有石英可视窗和内搅拌的可变体积高压釜内 ,测定了超临界 CO2 +CH3OH及 C2 H5OH两个系统的相平衡数据 ,温度为 5 0～ 2 0 0℃ ,压力 4.0～ 1 6.0 MPa.利用从硬球模型得出的适用于高压高温的状态方程 ,计算了这两个系统的临界曲线 ,并与实验值进行比较 .

超临界CO_2/水交替微观驱油特征研究

针对水气交替驱过程中CO_2与水能否接触、对剩余油动用能力等热点问题,利用高温高压微观可视模型,研究了不同密度CO_2驱后剩余油分布类型及挖潜对策,描述了水气交替微观封堵特征及对剩余油动用能力。实验结果表明,超临界CO_2的高密度特性,可扩大CO_2向油藏中下部的扩散运移;CO_2驱后剩余油以油膜类、盲端类、等势点类、未波及区域为主,其中等势点及未波及区域是下步挖潜主要对象;水气交替的注水阶段与注气阶段呈现出不同的贾敏效应,其中注气阶段贾敏效应明显;水气交替可显著改善等势点类剩余油,但未波及区域动用程度不高。

超临界CO_(2)驱替技术在稠油油田后期开发中的优化与应用研究

探讨了超临界CO_(2)驱替技术在稠油油田后期开发中的应用与优化。通过对P油田地质特征、储层属性及驱替前后采收率的比较,发现该技术显著提高了采收率,从10%~15%提升至30%~45%,日产量增加了30%~50%。此外,CO_(2)驱替还具有显著的环境效益,能够封存50%~75%的注入CO_(2),减少温室气体排放,同时对油田及周边环境的影响包括降低空气污染和保护生态系统。研究表明,超临界CO_(2)驱替技术不仅提升了稠油采收率,还具备较好的环境保护优势。

水菖蒲超临界CO_2萃取物对德国小蠊的触杀和驱避活性

水菖蒲(Acorus calamus L.)超临界CO2萃取物对德国小蠊Blattella germanica L.同时具有很好的触杀和驱避活性。采用药膜接触法和滤纸药膜选择法,分别研究水菖蒲超临界CO2萃取物对德国小蠊3龄若虫的触杀和驱避活性。结果表明:水菖蒲超临界CO2萃取物对德国小蠊的生物活性存在着明显的浓度-时间-效应。触杀作用中处理试虫12h后,最高浓度124.00μg/cm2的校正死亡率就达到98.33%,24h后达到100%。试虫在处理12h后的LC50为36.45μg/cm2。驱避活性中,最高浓度815.28μg/cm2的驱避率为67.73%,驱避等级达到了Ⅳ级。

超临界CO_2驱替瓦斯的试验研究

对常规CO_2和超临界CO_2驱替瓦斯的效率进行了试验研究,得到了不同温度下CO_2驱替效率的变化特征。研究表明,CO_2驱替瓦斯的效率随温度升高呈对数关系增长,当温度超过60℃时,常规CO_2的驱替效率才会超过50%;而同样温度下,超临界CO_2的驱替效率要提高20%以上,由此充分证明了超临界CO_2驱替瓦斯的可行性和高效性,从而为我国煤层气行业的发展和产业的创新提供一定的经济基础。

致密砂岩油藏超临界与非超临界CO_2驱油特征

细管驱替实验结果表明陕北某致密砂岩油藏在实施CO_2驱时无法达到混相。为了明确非混相驱下CO_2超临界性质对驱油贡献的大小及对驱油特征的影响规律,开展了室内超临界和非超临界CO_2驱油实验研究。结果表明:CO_2超临界性质对驱油具有积极影响,在超临界压力点附近,压力由非超临界过渡到超临界的较小变化会引起驱油特征的明显改变。当累积注入量达到0.5 PV以后,CO_2超临界驱油效果明显好于非超临界驱油效果;超临界驱体现优势的阶段主要是CO_2注入量为0.5~1.5 PV时,相同条件下采出程度比非超临界驱最高高出约10%。超临界驱和非超临界驱换油率出现高峰的注入时段基本都在注入量约为1 PV时,但前者明显高于后者。总之,无论是在注入性能方面,还是在驱油效率和换油率等方面,超临界驱均优于非超临界驱。

流化床反应器中不同Ni/Al_2O_3催化剂上CH_4-CO_2重整反应性能的比较研究

采用浸渍法、溶胶-凝胶过程与普通干燥、超临界干燥过程相结合的方法制备了三种20%的NiO-Al2O3体系催化剂,利用BET、XRD、H2-TPR、H2-TPD等方法对各催化剂样品物化性质进行了表征,并考察了催化剂在流化床反应器中CH4-CO2重整反应的催化性能。研究结果表明,经923K焙烧后气凝胶催化剂中镍与载体间作用力最强,主要为固定NiO和尖晶石NiAl2O4结构,而浸渍型催化剂和干凝胶催化剂中镍与载体间作用力较弱。三种催化剂中,气凝胶催化剂具有比表面积较大、堆密度较低、Ni还原度及分散度较高的特点。它在流化床反应器中所形成的聚团流态化状态具有较高的床层膨胀率,大量多孔疏松状的纳米颗粒聚团在床内的循环运动有效地提高了传质效率,能使得生成的沉积炭快速得到气化,从而抑制了催化剂失活;对于浸渍型催化剂和干凝胶催化剂,流化床反应器中床层膨胀率较低、颗粒循环量较少、传质效率较低,易于造成催化剂表面积炭失活。经用TG和XRD等方法对反应后催化剂分析表征,证明催化剂表面石墨碳的沉积是导致浸渍型催化剂和干凝胶催化剂失活的主要原因。

镍基气凝胶催化CH_4-CO_2重整制取合成气反应的研究 Ⅰ.制备方法对NiO-CeO_2-Al_2O_3催化剂物化性质的影响

采用浸渍法、溶胶 凝胶过程与普通干燥、超临界干燥过程相结合的方法制备了具有不同结构特点的NiO CeO2 Al2 O3催化剂 ,分别为浸渍型催化剂 (iNCA)、干凝胶催化剂 (xNCA)和气凝胶催化剂 (aNCA) ,利用BET、TEM、XRD、TPR、NH3 TPD、H2 TPD等方法对各催化剂样品的物化性质进行了考察。研究结果表明 ,经 82 3K焙烧后 ,镍含量为 9%的各催化剂样品中镍物种均分散良好 ;与iNCA相比 ,以溶胶 凝胶法为基础制备的xNCA和aNCA中镍物种与载体的相互作用强并且存在状态均一 ;三种催化剂中 ,气凝胶样品具有比表面积高、堆密度低、表面酸中心数多及表面镍分散度高的特点。

裂缝性致密油藏超临界CO2泡沫驱规律实验研究

超临界CO2泡沫可以有效降低CO2流度,提高封堵强度,抑制CO2在裂缝性致密油藏岩心中的窜流。在接近油藏条件下对8种起泡剂进行评价,优选出稳定性最好的起泡剂;研究不同气液比、裂缝开度及注入方式下超临界CO2泡沫的岩心渗流特征,分析水驱和气驱后超临界CO2泡沫驱油规律。结果表明:质量分数为0.5%时,起泡剂HY-2稳定性最好;气液比为1.0时对裂缝性致密岩心封堵效果最好,对裂缝开度在39.80~82.67μm时有较好的适应性,气液同时注入更有利于提高超临界CO2泡沫封堵效果,在水驱或气驱基础上,超临界CO2泡沫驱可使采收率提高20%以上。因此,一定条件下的超临界CO2泡沫驱对裂缝性致密油藏提高采收率有显著效果。

超临界法制备多孔纳米Fe3O4/SiO2复合磁性微球及性能

为了制备具有纳米多孔结构的磁性复合微球,采用正硅酸四乙酯(TEOS)和金属氯盐分别作为SiO2和铁氧体的前驱体,通过溶胶凝胶法制备将Fe3O4纳米颗粒分散于SiO2基体中的Fe3O4/SiO2磁性纳米复合微球,并用超临界干燥法对其进行干燥。利用X线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)和振动试样磁场计(VSM)等分析测试手段对合成的材料进行性能表征。结果表明:复合粒子包覆完好、性能优良、分散性良好,制备颗粒的粒径为30 nm,比饱和磁化强度为84.09 A.m2/kg。

CO2驱替CH4置换效率测试与分析

为研究多因素耦合对CO2驱替CH4置换效率的影响,选取潞安集团常村煤矿煤样,利用自主研发物理模拟试验平台测定置换效率,并采用Design Expert软件设计Box-Behnken试验,构建置换效率在三因素、三水平条件下的二次回归响应曲面模型,分析了煤体含水率、注气压强及注入温度三因素耦合对置换效率的影响。结果表明:置换效率随注气压强和注入温度增大而增大,随含水率增大而减小;对置换效率影响程度为含水率>注气压强>注入温度;二次项影响程度为注气压强和注入温度>注入温度和含水率>注气压强和含水率,且注气压强和注入温度间存在交互作用,注气压强和含水率、注入温度和含水率之间无交互作用。

新型超分子化合物(H_3NCH_2CH_2NH_3)_2[(HPO_4)_2Mo_5O_(15)]的晶体结构

首次通过水热方法合成了新型超分子化合物 (H3NCH2 CH2 NH3) 2[(HPO4 ) 2 Mo5 O15 ]的晶体结构 ,并通过X衍射进行了结构表征 ,晶体学数据为 :单斜晶系 ,C2 /c空间群 ,a =1 7666( 4 )nm ,b =1 .0 0 3 4 ( 2 )nm ,c =1 .3 767( 3 )nm ,α =90°,β =96 90 ( 3 )°,γ =90°,ν =2 42 2 7( 8)nm3,Z =4,R =0 0 43 1 ,wR2 =0 1 2 87.

超临界CO_2对有机磷酸铵盐成核剂形态与成核性能的影响

采用超临界CO2流体技术(scCO2)对2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸铵(An)盐成核剂进行细微化处理,研究了其对An盐成核剂形态结构和粒径的影响。采用差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)考察了细微化的An盐成核剂对等规聚丙烯(iPP)结晶行为的影响,并对成核iPP样品的物理性能进行了研究。扫描电子显微镜(SEM)观察表明,scCO2对成核剂的形态有明显的影响,scCO2可以有效地降低成核剂的粒径,最终可得到均匀的球体结构。向iPP中添加质量分数为0.15%的细微化An盐成核剂后,相比于纯iPP,成核iPP样品的结晶温度可提高18.2℃,弯曲模量可提高34%,成核iPP样品的光学性能明显改善,其雾度降低至14.9%。

超临界CO_2增稠剂研究进展

CO2驱是目前国内外提高油藏采收率的重要方法之一,但由于存在不利的流度比、地层非均质性、天然或人工裂缝等因素,易造成注入CO2流体发生气窜。常用的提高CO2驱波及效率的方法有气水交替驱、CO2泡沫驱和聚合物冻胶驱等,通过在超临界CO2中加入增稠剂,也可提高CO2驱波及系数,提高原油采收率。文中对国内外研究的各种CO2增稠剂进行了综述与评价,重点介绍了常见聚合物、小分子、含氟聚合物以及不含氟表面活性剂等各种类型增稠剂,同时从相行为、相对黏度测定方面介绍了CO2增稠评价方法,对提高CO2驱波及效率的超临界CO2增稠剂的发展方向提出了建议。

超临界水热结合固相煅烧法制备LiMn_2O_4正极材料

利用超临界水热结合后续煅烧处理的方法制备了锂离子电池正极材料LiMn2O4,并详细讨论了超临界水热反应过程中反应压力、反应温度和后续处理煅烧温度对LiMn2O4材料晶型、颗粒形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,LiMn2O4材料在400℃、30 MPa下反应15 min,后续经过700℃煅烧3 h得到的样品具有结晶度良好、颗粒分布均匀等优点。LiMn2O4材料制备的扣式电池表现出优异的电化学性能,0.1 C倍率下初始放电比容量为125 m A·h/g;1 C下循环50周同样表现出良好的电化学性能。