重复注气压降法煤层渗透率模型与原位测试研究

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳定流控制方程,结合不同压差下气体在煤层中的体积流量方程,建立可利用全区间压降数据测定煤层渗透率的注气压降计算模型。应用COMSOL数值模拟软件的达西渗流模块对模型进行求解,针对现场工程设计中可对压降曲线产生影响的测压气室长度进行单变量处理,根据模拟结果分析钻孔的测压气室长度可设计为2.0 m。根据数值模拟结果进行现场布置,搭建井下重复注气压降试验系统,结合煤层瓦斯赋存条件和巷道条件施工两组穿层钻孔,对2个测点分别注入两次高于煤层瓦斯压力的补偿气体进行渗透率原位测试,测试周期分别约为6 d和17 d,第2轮测试的注气压力高于第1轮。结合理论推导验证了注气压降过程中煤层瓦斯的雷诺数均处于线性达西渗流段,瓦斯在煤层中的渗流符合达西定律,满足计算模型的假设。与传统煤层渗透率计算方法进行了比较,结果表明:本方法和径向流量法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。重复注气压降法的测试结果稳定可靠,具备快速测定的优点。

预处理方法对盐效应辅助水剂法提取山桐子油的影响

为了寻找一种高效提取山桐子油的方法,拓展山桐子油的应用范围,分别采用微波和高压对山桐子进行预处理后采用盐效应辅助水剂法提取其中的油脂。探究液固比、NaCl质量浓度、提取温度、微波功率和微波时间、高压温度和高压时间对山桐子油提取率的影响;以有机溶剂提取法作为参照,研究微波和高压预处理对盐效应辅助水剂法山桐子油提取率、理化性质、色泽及DPPH自由基清除率的影响。结果表明:微波协同盐效应辅助水剂法在微波功率420 W、微波时间90 s、液固比1.2∶1、NaCl质量浓度0.15 g/mL和提取温度50℃时对山桐子油提取效果最好,山桐子油提取率为87.07%,比高压协同盐效应辅助水剂法(高压温度110℃和高压时间5 min)高2.86%;与高压预处理相比,微波预处理的山桐子油具有更高的DPPH自由基清除率(83.03%)和更低的酸值(KOH)(10.73 mg/g),但这两种方法提取的山桐子油的脂肪酸组成和过氧化值均无显著差异;与有机溶剂提取法相比,盐效应辅助水剂法山桐子油提取率降低,但具有更高的DPPH自由基清除率和更低的硫代巴比妥酸值,且透明度更高,红色更浅。综上,微波协同盐效应辅助水剂法可以有效提取山桐子油,提取率较高且油脂品质良好,可用于高品质山桐子油的生产。

超临界CO_(2)萃取页岩油效果评价及影响因素分析

为明确裂缝及压力对超临界CO_(2)萃取页岩油的影响机理,在获取试验用页岩岩样孔径分布、比表面积和孔体积的基础上,进行了超临界CO_(2)岩样萃取试验,采用改进的磁悬浮天平高压吸附仪,实时测定了高温高压下页岩岩样质量的变化;并结合页岩核磁共振T2谱,精确测定了超临界CO_(2)对页岩油的萃取效率,明确了萃取过程中页岩孔隙动用特征及动用孔径下限。试验结果表明,目标储层页岩中介孔(孔径2~50 nm)发育程度最高,占总孔隙体积和总比表面积的69.72%和73.47%;而大孔(孔径>50 nm)发育程度最差,仅占总孔隙体积和总比表面积的4.45%和10.77%。原油主要赋存于孔径1.4~120.0 nm的小孔径孔隙中,CO_(2)对大孔径(>86 nm)孔隙中原油的萃取效果高于小孔径(≤86 nm)孔隙;裂缝能够增大CO_(2)与基质中页岩油的接触面积,加快油气传质速度,提高基质动用深度,降低页岩油渗流阻力和孔隙动用下限。然而,CO_(2)萃取效率除与裂缝数量相关外,还受基质渗透率及裂缝−基质连通特征的影响。CO_(2)动用孔隙孔径下限随注入压力升高而降低,由8 MPa时的6.54 nm减小至18 MPa的3.27 nm。研究成果可为注CO_(2)提高页岩油采收率提供借鉴。

基于响应面法的煤体有效抽采半径多因素交互作用

钻孔有效抽采半径是煤层瓦斯抽采参数设计的重要指标。为探究煤体基础物性因素(含水率、渗透率、瓦斯压力)对钻孔有效抽采半径的影响特性,首先基于煤的基质-裂隙双重孔隙理论,考虑水分对裂隙开度及基质瓦斯吸附性能的弱化影响,构建了考虑水分影响的煤体渗透率模型与固-气多场耦合模型;其次利用多物理场数值模拟方法并结合响应面分析法研究了不同因素对钻孔有效抽采半径的交互作用。研究发现钻孔有效抽采半径与初始渗透率呈正相关,而与初始瓦斯压力、含水率均为负相关;建立了瓦斯抽采半径与三个因素的二次多元响应面模型,并分析发现含水率、初始瓦斯压力、渗透率对钻孔有效抽采半径的影响显著性逐次降低,并且在一定程度上,煤体初始瓦斯压力的增加会弱化煤岩初始渗透率和含水率对钻孔有效抽采半径的影响,煤体初始渗透率和含水率也会显著改变初始瓦斯压力对钻孔有效抽采半径的影响,然而煤体初始渗透率几乎未改变含水率对钻孔有效抽采半径的影响。

黄陵一号煤矿中厚煤层110工法瓦斯治理技术研究

切顶留巷无煤柱开采下煤与瓦斯共采是我国无煤柱开采技术的重要发展方向,为解决陕西黄陵一号煤矿中厚煤层110工法开采工艺条件下卸压瓦斯治理难题,采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法,分析了切顶留巷开采导致覆岩结构变化及裂隙分布特征。结果表明,根据110工法开采过程顶板结构状态变化特征,将切顶留巷围岩结构运动划分为4个阶段。工作面充分采动后,垮落带的高度基本不再变化,稳定在7 m左右,裂隙带发育高度为55 m左右,应力集中系数约为2.73,采空区中部垮落带内裂隙基本处于压实闭合状态,裂隙区宽度约为40 m,切眼处岩层破断角为67°,工作面停采处岩层破断角约为62°。根据1009工作面切顶留巷无煤柱开采技术下裂隙分布特征,施工定向高位试验钻孔,现场抽采效果良好,有效治理了1009回风巷瓦斯浓度超限问题,实现了1009工作面安全回采。

压降法在瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的应用研究

钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯事故的重要手段,钻孔间距的合理布置直接影响钻孔瓦斯的抽采效果。以山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿2106工作面为试验地点,采用压降法测定普通顺层钻孔及酸化压裂钻孔的有效抽采半径。现场试验表明:随着抽采时间的延长钻孔瓦斯压力持续减小,被测孔与测压孔的间距越大,钻孔达标所需要的抽采时间越长。顺层钻孔抽采时间90 d时其有效抽采半径为3 m,当酸化压裂钻孔抽采时间为90 d时其抽采钻孔有效抽采半径为6 m。

基于水力冲孔技术瓦斯抽采有效半径研究

新庄煤矿主采三2煤层,因煤层透气性较低,采用水力冲孔技术提高瓦斯抽采效果,故在布置抽采钻孔前需确定有效抽采半径,使用数值模拟和现场实测两种方法进行测定,并进行对比分析。研究结果表明:新庄煤矿三2煤层穿层钻孔抽采时间180 d时,有效抽采半径为2.81 m;穿层钻孔在采取基于卸煤量为0.5 t/m的水力冲孔后,抽采时间为120 d时,有效抽采半径为3.65 m;顺层定向钻孔抽采时间为120 d时,有效抽采半径为5.5 m。数值模拟和现场实测结果基本一致,可为现场瓦斯抽采工作提供理论指导。

加压流体萃取仪校准方法研究

加压流体萃取仪广泛应用于环境监测、食品安全检测等领域,萃取池内的静态萃取温度及时间对前处理结果具有重要影响。本文结合其工作原理、结构和控制参数对萃取结果的影响,以及行业标准提出的关键技术参数及计量需求,提出一种适用的校准方法,并使用高承压性能无线温度记录器进行试验验证。结果表明:该方法能有效评估该萃取仪的关键参数,对周期性计量和质量控制具有重要意义。

低渗煤层超高压水力割缝有效抽采半径考察及研究

为了解决矿井低透气性煤层超高压水力割缝钻孔合理间距的难题,以14201工作面为工程背景,运用抽采流量法研究分析14201工作面采用超高压水力割缝施工区域不同钻孔布置间距与抽采时间的关系。该研究结果对类似地质条件下钻孔布置及抽采时间具有一定的指导意义。

用加压溶剂萃取法提取板栗多糖的工艺条件

为寻求板栗多糖提取的新工艺,以"燕龙"板栗为原料,采用加压溶剂萃取技术提取其多糖,通过单因素试验和正交试验得出加压溶剂萃取技术的最佳工艺参数,并与热水提取、微波提取、酸提取、超声波提取多糖等提取方法进行比较,确定了提取板栗多糖的最佳工艺参数。结果表明,用加压溶剂萃取法提取板栗多糖的最佳工艺参数为:萃取温度70℃,静态萃取时间8 min,萃取压力6 MPa,循环次数2次。在此最佳工艺参数下多糖的提取率达20.14%,用加压溶剂萃取法提取板栗多糖优于其它4种提取方法。

负压抽气法测定卷烟小盒密封度

为了准确测定卷烟小盒的密封度,研究了一种负压抽气法测定卷烟小盒密封度的方法,确定了关键检测参数,并对该方法进行了评价,利用该方法对国内主要品牌(规格)卷烟进行了密封度测试分析。结果表明:1负压抽气法测定卷烟小盒密封度适宜的检测条件为:抽气流量为200 m L/min,打孔方式为刺穿包装纸,打孔深度>烟盒厚度的1/2;2该方法测定结果变异系数在1%以内,具有较好的重复性;3硬盒包装小盒密封度平均水平(-3.508 k Pa)好于软盒包装平均水平(-1.138k Pa),且不同品牌(规格)软盒和硬盒之间密封度均存在较大差异。硬盒密封度好于平均水平的比例为60%,而软盒密封度好于平均水平的比例仅为33.33%。

基于正压控制的采空区双重高效密封防火技术

构筑密闭墙是预防采空区自燃的主要手段,可以有效阻断与其连通的漏风供氧通道。借助具备流场分析功能的RFPA2D-Flow软件,模拟分析了注氮气室相对正压作用下采空区密闭裂隙漏风的受控演变规律,优化设计了保障注氮气室有效运行的井下注氮管路与自增压液氮罐配合注氮方案,通过现场案例分析了注氮气室与沙柱密闭联合密封采空区防火的效果。研究结果表明:随着注氮气室相对正压的逐步增加,通风巷道经由密闭裂隙向采空区漏风的速度迅速减小,并最终产生反向,形成由注氮气室向通风巷道微量渗漏氮气的状态;当4303采空区抽采负压为-300 Pa,瓦斯抽采流量为30 m3/min,甲烷体积分数为85%时,保持注氮流量0.15~0.20 m3/min,气室内相对正压可维持在20~30 Pa,采空区自燃指标气体和温度在3 d内即得以有效抑制和降低。

外部压力法(EPM)的二值图像骨架提取

提出了基于边界外部压力的二值图像结构化骨架提取方法。先标记出二值图像的边界,判断各个边界点的受力情况,通过三个条件判断各个边界点是否为骨架单元。迭代这一过程,直到没有新的骨架单元产生,即得到初步的骨架结构。通过对骨架中3×3区域内骨架形状分析,对骨架中的冗赘单元进行查找并删除。将该方法得到的骨架结构图与软件Matlab 6.5骨架提取函数(Bwmorph)得到的骨架结构进行了比较,表明用该方法得到的结果比Matlab 6.5中得到的骨架线条更平滑,而且细小分枝更少。将该方法应用到海表温度锋面的提取上,结果显示锋面位置与结构准确,说明利用该方法进行骨架提取是可行的。

超高压提取苹果渣中多酚的研究

【目的】对超高压提取苹果渣中多酚的条件进行优化,以期获得最佳的苹果渣多酚提取参数。【方法】在对超高压压力、超高压提取时间、料(g)液(mL)比、乙醇质量分数4个单因素进行试验的基础上,通过响应面法优化设计,建立超高压法提取苹果渣中多酚工艺的二次多项式模型,对提取工艺参数进行优化。【结果】确立了超高压辅助提取苹果渣中多酚的最佳工艺参数:超高压压力160MPa,超高压提取时间9min,乙醇体积分数60%,料(g)液(mL)比1∶28,在此条件下苹果渣中多酚得率为2 087.22mg/kg。【结论】建立了超高压法提取苹果渣中多酚的二次多项式模型,获得了多酚得率较高的最佳工艺参数。

响应面法优化超高压提取黄精多糖工艺

以黄精为研究对象,采用超高压提取技术,利用单因素实验及响应面方法优化了超高压提取黄精多糖的工艺条件,以期获得较优的工艺参数,并将实验结果与传统工艺进行对比;对黄精多糖的抗氧化性进行了考察。结果表明,超高压提取黄精多糖在压力255 MPa、物料粒径40目、固液比1∶17(固指物料质量,g;液指提取剂体积,m L)、保压时间9.5 min、提取温度为常温、提取剂为水的工艺条件下,多糖提取率为25.01%;而传统煎煮法在提取时间90 min、提取温度100℃的工艺条件下,多糖提取率为19.83%,表明超高压提取黄精多糖方式较为有效。当黄精多糖质量浓度为1 g/L时,其对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除能力达到34.14%。

抽汽压损对机组热经济性的影响

基于热力系统结构矩阵,通过严密的数学推导,给出了定流量条件下抽汽压损对机组热经济性影响的计算模型。该计算模型针对不同型式的加热器进行了讨论,并给出了具体的数学表达式,应用时不需要单独计算压损变化对锅炉吸热量的影响。同时该模型全面考虑了热力系统的结构特点及辅助汽水系统,真实反映了压损给机组带来的热经济性影响,为火电机组节能降耗以及热力系统定量分析提供了理论依据。以600MW机组为例进行了算例分析,表明应用该模型在对电厂进行热经济性分析与计算时快速、准确性较高。该模型具有较强的通用性,在电厂热经济性的在线监测系统中有广泛的应用价值。

不同产地穿山龙中薯蓣皂苷元比较

目的比较不同产地穿山龙Dioscorea nipponica Makino中薯蓣皂苷元的含有量。方法采用加压液体萃取法获得薯蓣总皂苷,并利用加压两相酸水解法制备供试品溶液。穿山龙50%乙醇提取物的分析采用Waters SunFire RP18柱(150 mm×4.6 mm,5μm);流动相乙腈-水;体积流量1.0 mL/min;检测波长203 nm;柱温30℃。结果通过新方法制备所得的供试品溶液中薯蓣皂苷元的平均含有量比传统方法高出18%。薯蓣皂苷元在10.94~1 400μg/mL范围内线性关系良好(r=0.999 5),平均加样回收率96.88%~103.0%,RSD<3%,平均含有量0.695%~2.263%。结论不同产地穿山龙中薯蓣皂苷元的含有量差异很大,其中产于黑龙江伊春的最高,且东北三省产的远高于其他产地。

响应面分析法优化超高压提取柿叶单宁的研究

在单因素实验的基础上,采用响应面分析法对柿叶单宁超高压提取工艺进行优化。以总单宁得率为指标,考察固液比、提取溶剂浓度、压力值、保压时间对得率的影响。获得最佳提取理论条件为:固液比为1:25(g:mL),溶液浓度为56.31%,压力值为222.33MPa,保压时间为3min,总单宁得率为96.19%。与溶剂提取法相比,本方法耗时短,效率高。

超高压提取蜂胶黄酮的工艺优化

为确定蜂胶黄酮超高压提取的最佳工艺条件。以蜂胶黄酮得率为指标,采用响应面分析法优化超高压提取工艺条件,考察乙醇浓度、料液比、保压时间和压力对蜂胶黄酮得率的影响。结果表明,蜂胶黄酮最佳提取工艺条件为乙醇浓度85.9%,液料比46.75∶1,最佳压力357.5 MPa,保压时间2 min,此工艺条件下提取蜂胶黄酮得率为12.38%,回归模型的预测值与实测值基本一致,该回归方程与实际情况拟合较好。

富钾页岩的高压水热化法提取钾研究

实验主要研究了利用高压水热法在助剂作用下富钾页岩的提钾过程。确定的最佳反应条件为以CaO为助剂、C/S(钙硅摩尔比)=2.0、浸出时间4h、浸出温度250℃、原料粒度-0.074mm含量90%以上、搅拌速度1000r/min和液固比11.4。试验结果表明最佳的浸出率可以达到95%以上。用XRD进行了物相分析,并初步分析了在高压水热条件下钾长石提钾的主要反应机理。