国家杰出青年科学基金(51225404)
- 作品数：39 被引量：250H指数：10
- 相关作者：梁卫国徐素国张传达张倍宁赵阳升更多>>
- 相关机构：太原理工大学滑铁卢大学中国矿业大学更多>>
- 发文基金：国家杰出青年科学基金国家自然科学基金山西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学天文地球石油与天然气工程更多>>
- 盐岩溶解的溶液浓度与试件倾角效应试验研究被引量：3
- 2015年
- 岩盐的溶解速率是影响岩盐开采与储气库建造效率的关键性因素。通过对金坛NaCl盐岩在恒定浓度溶液内不同溶解角度下的溶解速率研究发现,NaCl盐岩的溶解具有明显的浓度与角度效应:随着溶液浓度的提高,溶解速率发生明显的降低;在一定溶液浓度条件下,随着溶解角度从90°到-90°的变化,盐岩的溶解速率明显加快,溶液质量浓度在1.035g/mL时,后者是前者的3倍左右。利用MATLAB对数据进行拟合,得到溶解速率与浓度、试件倾角的关系。本研究可为岩盐开采与盐穴储气库建造提供参考。
- 沈洵徐素国
- 关键词：盐岩
- 三轴等压条件下400℃内褐煤变形及结构衍化实验研究被引量：2
- 2017年
- 为深入研究褐煤原位注热开采过程物性特征的衍变,应用高温高压实验平台,研究7 MPa三轴等压条件下,Φ50 mm×100 mm褐煤以3℃/min升温速率由室温升高到400℃过程中及恒温恒载5 h的变形特征规律。并应用显微CT、压汞、液氮吸附解吸方法综合分析褐煤不同孔径范围的孔裂隙衍化规律。研究发现:热力耦合作用下,褐煤变形过程可以划分为缓慢膨胀阶段(室温~170℃)、剧烈压缩阶段(170℃~289℃)及缓慢压缩阶段(289℃~400℃),褐煤脆性–韧性转变临界温度为180℃。恒温恒载5 h过程中,褐煤轴向线应变终值随温度的升高先增大后减小,最大值为2.5%(200℃),最小值为1.3%(100℃)。褐煤最大径向累积压缩应变约为19%(400℃),最大体积累积压缩应变约为41%(400℃)。热力耦合作用下,褐煤变形对其结构衍化有重要影响。随着温度的升高,褐煤总孔隙率表现为先增大后减小,孔裂隙率极大值为21.46%(200℃),最小孔裂隙率为7.61%(23℃);主要孔裂隙的孔径逐渐增大。褐煤孔裂隙率衍化具有较好的分形特征,随着温度的升高,孔裂隙率的分形维数表现为先减小后增大、分形初值则先增大后减小。
- 于伟东梁卫国于艳梅钱强
- 关键词：岩石力学褐煤
- 注热CO_2驱替增产煤层气试验研究被引量：20
- 2017年
- 当前煤变质程度高、割理不发育及煤储层压力低等因素严重制约着我国煤层气的开采与利用。为完善注CO_2驱替增产煤层气的基础理论研究,利用自主研发的煤层瓦斯驱替装置探讨了不同注气温度与注气压力条件下CO_2对煤层瓦斯驱替置换的效果,并分析了注气温度与压力对煤体的变形与渗透率的影响。研究发现:驱替气体注气压力与温度是影响CH_4产出率与CO_2储存量的关键因素,提高注气温度与注气压力能够在单位时间内驱替出更多的CH_4并存储更多的CO_2;注气压力由2 MPa增至4 MPa,CH_4产出率可提高6.7%~17.4%,CO_2储存量可提高78.60/%~99.7%;注气气体温度从28℃上升至60℃,CH4_产出率与CO_2储存量分别增加40.0%~43.8%和23.8%~38.4%,而驱替置换比降低8.4%~20.2%;驱替压力与温度的增加会使得煤体轴向应变增加98.1%和104.7%;常温注气试验后煤体渗透性下降37.1%~71.3%,提高驱替温度可使渗透率下降幅度降低19.8%~64.3%。
- 黎力梁卫国李治刚贺伟
- 关键词：增产煤层气温度驱替效率
- 随温度升高煤岩体渗透率减小或波动变化的细观机制被引量：9
- 2017年
- 采用在线加热同步观测煤岩样孔隙结构演变的实验方法,对常温~350℃时的贫煤和花岗岩试件进行细观结构演化研究,得出以下结论:(1)相同条件下,兼具固体颗粒和纯孔隙的子网格受温度作用更为明显,孔隙变化更大。由于该孔隙为多孔介质的吼道孔隙,故孔隙大小的变化会对煤岩渗透率造成显著影响;(2)温度升高时,花岗岩和大部分贫煤样品的渗透率具有先增大后减小的特性,少数贫煤样品的渗透率呈现单调下降趋势;(3)煤岩样孔隙率越小,其孔隙率单调降低的临界温度点越低。热力耦合作用下同步分析煤岩体细观结构的演变,进而探求其宏细观对应规律,已成为岩石渗流力学研究的重要趋势。
- 谢建林赵阳升
- 关键词：岩石力学煤岩体细观结构渗透率
- 煤层处置二氧化碳模拟实验研究被引量：15
- 2014年
- 为了研究CO2在煤层中的储存能力与置换驱替CH4特性,利用沁水煤田潞安矿区3号煤层大尺寸(100 mm×100 mm×200 mm)煤样,在确定应力约束条件下,开展了CO2在煤体中的吸附特性与其在含甲烷煤试样中的驱替实验,并对含甲烷煤和不含甲烷煤中CO2的储存特性做了对比分析。结果表明:在模拟真实地应力(围压=轴压=8 MPa)条件与0.5 MPa注入压力作用下,180min内试验煤样中储存CO2量达11.03 L,CO2在测试煤体中的渗透率随其吸附量的增加而减小;在既定的地应力条件和近于14.93 cm3/g煤层平均瓦斯含量条件下,当CO2注入压力由0.5 MPa提高到1.0 MPa时,CO2在试验煤体中的储存量可提高93.00%、储存率提高13.50%、相应CH4的解吸量提高了18.13%;在实验初期,CH4的解吸量高于CO2的吸附量,随注入过程的持续,煤体中CH4的解吸量逐渐趋于平缓且远小于CO2的吸附量;同等条件下,含CH4煤比不含CH4煤可多储存59.29%的CO2,储存率提高了12.51%。
- 韩俊杰梁卫国张建功张倍宁
- 关键词：二氧化碳
- 不同煤阶煤体吸附储存CO_2膨胀变形特性试验研究被引量：16
- 2018年
- 利用自主研发的气体等温吸附装置并辅以TST3827动静态应变测试系统,针对4种不同煤阶的煤样试件,在恒定温度(50℃)不同吸附压力条件下,研究了不同煤阶煤样CO_2吸附特性及煤样的吸附变形规律。结果表明:煤体CO_2吸附量与煤阶密切相关,在相同的吸附压力条件下,CO_2吸附量随着煤阶的增大而增大;不同煤阶煤样的等温吸附曲线类似,煤样的CO_2过剩吸附量随吸附压力变化曲线呈现出先升高后降低的特点,在8 MPa左右达到最大值;不同煤阶煤体吸附CO_2后引起的变形也具有类似的变化趋势,即随着CO_2压力的增大,体积应变先增大后趋于稳定,体积应变可以用引入CO_2密度的DR模型进行描述,且随着煤阶的增大,体积应变逐渐减小;由于煤体层理结构特征,煤体在垂直于层理方向的应变约为平行于层理方向应变的1.8~2.3倍;煤体体积应变与绝对吸附量在气态CO_2中呈线性增长关系,当CO_2达到超临界状态以后随着绝对吸附量增加体积应变趋于稳定,且煤体吸附相同量CO_2产生的体积应变随煤阶的增大而减小。
- 贺伟梁卫国张倍宁李子文黎力
- 关键词：超临界CO2
- 不同水损伤程度下泥岩断裂力学特性试验研究被引量：18
- 2017年
- 为研究不同程度水损伤作用对泥岩断裂力学特性的影响,对水中浸泡不同时间条件下的泥岩半圆盘试件进行三点弯曲试验,同时利用PCI–2型声发射系统对泥岩试件的断裂全过程进行实时监测。结果表明:天然泥岩的断裂力学行为受水–岩作用影响显著,随着浸泡时间的增加,其峰值载荷不断下降,浸泡200 min后,该泥岩纯I型至纯II型断裂韧度分别降低至未损伤条件下的53%,56.5%,61%,64%,64.7%和67.6%,且泥岩的断裂破坏形式由脆性逐渐转变为延性。通过声发射定位确定了不同损伤程度下泥岩半圆盘试件中断裂过程区长度,随着损伤程度加深,断裂过程区长度逐渐减小,声发射事件累计总数不断增加;同时,将试验得到的等效断裂韧度与纯I型断裂韧度的比值与引入T应力后改进的最大周向应力理论比值进行比较,表明在未浸泡及短时间浸泡条件下试验结果符合该理论结果;但随着损伤程度的加深该试验结果拟合曲线逐渐偏离理论曲线,浸泡时间达到200 min时,该偏离情况较为明显。
- 杨健锋杨健锋梁卫国黎力黎力
- 关键词：岩石力学泥岩声发射断裂韧度
- 不同离子浓度钙液环境中钙芒硝溶解试验研究被引量：4
- 2013年
- 为了提高岩盐伴生性钙芒硝矿进行资源化利用效率,对取自盐化制碱厂的淡钙液与钙芒硝矿进行了溶解反应试验,以测试钙芒硝与淡钙液的反应速率,并提出一定条件下钙芒硝与淡钙液的理想反应量。通过恒温40℃条件下,钙芒硝与去离子水、硝性近饱和卤水、钙性卤水进行一系列溶解对比试验,发现当钙性卤水中主要离子浓度比Na+:Cl-:Ca2+为1:3.37:1.03时,为最佳溶解组分配比,其最大溶解速率为54.689 g/(m2.h),溶解速率与Na2SO4浓度关系曲线拟合方程y=-8.482Ln(x)+57.362,相关系数R2=0.895。试验结果为探讨研究在岩盐伴生条件下钙芒硝溶解转化利用的最佳开采方案提供依据。
- 徐军梁卫国张继龙徐素国张传达
- 关键词：钙芒硝水溶开采
- 原位开采背景下油页岩渗透规律的研究被引量：6
- 2013年
- 针对目前地面干馏油页岩技术成本高、环境污染严重的状况,提出对油页岩进行原位注蒸汽开采油气的新技术,利用该技术可实现油页岩低成本、低污染、高效率的开发新模式,成功实施可缓解我国日益紧张的能源危机,降低对进口石油的依存度。并且利用太原理工大学自行研制的MDS-200型三轴渗透实验台测定了干馏后油页岩试件在三维应力下的渗透系数,实验结果表明:在油页岩原位开发过程中,渗透系数随地层体积应力的增加而衰减,随孔隙压的升高而增大。因此,在现场原位注蒸汽工艺实施过程中,可以通过水力压裂,水力爆破和增加蒸汽注入压力的方法来提高地层的渗透性,以此提高油页岩的开发效率。
- 康志勤王玮曹伟梁卫国常宗旭刘正和
- 关键词：油页岩三维应力孔隙压力
- 断层破碎带软岩巷道预注浆复合支护技术研究被引量：6
- 2017年
- 针对软岩巷道围岩稳定性问题,以地处区域构造大断层中的南阳坡煤矿巷道为例,提出使用预注浆复合支护新技术,建立"先勘探、预稳定、后施工、强加固、多保险、重测量、准反馈、再优化"的新施工理念。对注浆材料、锚杆规格等进行分析,现场锚杆轴力检测和围岩变形量监测证明了该支护技术的适宜性。结果表明,预注浆锚网喷U型钢架复合支护技术能有效地控制锚杆轴力和围岩变形;新施工理念比较实用,有助于保证巷道施工安全;聚氨酯类非水溶性注浆材料适合于遇水软化围岩的注浆防渗补强;巷道开挖沿纵向主动压力区大致处在25m范围左右,对于同一断面,巷道开挖对顶板的影响较大。
- 亢燕卿
- 关键词：软岩巷道注浆锚网喷复合支护
