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液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动形成机制
1
作者
米万升
文虎
+4 位作者
樊世星
程小蛟
李日军
柳博聪
金霏阳
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期281-291,共11页
煤层钻孔压注液态CO_(2)是提高CH_(4)抽采效果的有效措施,以井下实际压注过程为原型建立顺层钻孔压注液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)物理模型,在分析钻孔压力组成,结合理想气体状态方程、热量计算公式、傅里叶导热定律等传热学基本理论...
煤层钻孔压注液态CO_(2)是提高CH_(4)抽采效果的有效措施,以井下实际压注过程为原型建立顺层钻孔压注液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)物理模型,在分析钻孔压力组成,结合理想气体状态方程、热量计算公式、傅里叶导热定律等传热学基本理论的基础上,阐述了钻孔压力脉动形成的本质原因和影响因素,并给出了数学表达式;由此可知恒压注入时,钻孔压力变化取决于液态CO_(2)相变压力,而液态CO_(2)相变压力受压注过程有效导热系数和孔内实时温度共同调控,为此,基于径向热流法原理开展了等高不等直径煤样液态CO_(2)压注过程有效导热系数随煤样表面温度变化规律测定试验,据此得出压注过程中钻孔内液态CO_(2)相变压力的理论预期值,最终给出液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)过程中钻孔压力脉动变化的数学表达。研究结果表明:试验过程中不同直径煤样压注孔承受的液态CO_(2)最大注入压力为2.0MPa;红外热成像与温度传感器测得的煤样表面温变规律趋势基本一致,而有效导热系数随煤样半径、煤样表面温度降低值随煤样半径均表现为开口向下的指数函数变化形式,由此得出有效导热系数与煤样表面温度降低值之间呈现单调递增的函数变化形式,最终结合液态CO_(2)相变压力与有效导热系数的量化表征关系得到钻孔内液态CO_(2)相变压力以及钻孔压力脉动变化实时值的数学表达式,揭示了液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)过程中钻孔压力脉动变化的形成机制。
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关键词
液态CO_(2)
液气相变
驱替
煤层
ch
_(
4
)
钻孔压力
脉动机制
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职称材料
液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动促抽效能中试研究
2
作者
米万升
文虎
+7 位作者
樊世星
刘名阳
程小蛟
王宁
王登科
李日军
柳博聪
金霏阳
《煤炭科学技术》
2025年第9期330-341,共12页
煤层CH_(4)对于制约煤矿安全生产、增加清洁能源补给和造成大气环境温室效应均具有重要影响,注液态CO_(2)除了减小煤层瓦斯压力、降低煤与瓦斯突出事故发生风险以及减少CH_(4)排放对大气环境影响的有力措施之外,同时也是实现煤层CH_(4)...
煤层CH_(4)对于制约煤矿安全生产、增加清洁能源补给和造成大气环境温室效应均具有重要影响,注液态CO_(2)除了减小煤层瓦斯压力、降低煤与瓦斯突出事故发生风险以及减少CH_(4)排放对大气环境影响的有力措施之外,同时也是实现煤层CH_(4)抽采提质增效的有效途径。为考察液态CO_(2)压注时,压注孔压力的脉动变化对煤层CH_(4)抽采的强化效果,将压注后煤层中CO_(2)有效影响半径和CH_(4)抽采浓度、钻孔抽采混量以及钻孔CH_(4)抽采纯量作为评价指标,以定量连续压注方式在陕西黄陵双龙煤矿开展了2.0、3.4、5.0 MPa不同压力工况下的顺层钻孔压注液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)原位对比试验。结果表明,压注压力随时间均表现出“几字”型变化趋势,注液压力为3.4 MPa时钻孔压力出现脉动变化,压力脉动振幅和周期分别为0.7 MPa和10.7 min,该工况压注后CO_(2)在煤层中有效影响半径达到25 m,与压注压力为5.0 MPa时的CO_(2)影响半径一致,且高于压注压力为2.0 MPa时的CO_(2)影响半径;此外,相较于压注压力2.0 MPa和5.0 MPa两工况,压注液态CO_(2)钻孔压力脉动变化时的CH_(4)抽采浓度、钻孔抽采混量和钻孔CH_(4)抽采纯量等指标的效能分别提高了29.9%和7.2%、43.6%和27.3%、84.0%和36.3%;压注液态CO_(2)相变脉动驱替煤层CH_(4)对于充分发挥井下有限量液态CO_(2)驱替促抽效能具有良好促进作用。
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关键词
液态CO_(2)
相变
脉动驱替
煤层
ch
_(
4
)
促抽效能
中试试验
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职称材料
题名
液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动形成机制
1
作者
米万升
文虎
樊世星
程小蛟
李日军
柳博聪
金霏阳
机构
西安科技大学安全科学与工程学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第8期281-291,共11页
基金
国家自然科学基金面上资助项目(52274227)
中国博士后科学基金资助项目(GZC20232134)
陕西省科技厅三项改革——以演代评资助项目(2024ZC-YYDP-03)。
文摘
煤层钻孔压注液态CO_(2)是提高CH_(4)抽采效果的有效措施,以井下实际压注过程为原型建立顺层钻孔压注液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)物理模型,在分析钻孔压力组成,结合理想气体状态方程、热量计算公式、傅里叶导热定律等传热学基本理论的基础上,阐述了钻孔压力脉动形成的本质原因和影响因素,并给出了数学表达式;由此可知恒压注入时,钻孔压力变化取决于液态CO_(2)相变压力,而液态CO_(2)相变压力受压注过程有效导热系数和孔内实时温度共同调控,为此,基于径向热流法原理开展了等高不等直径煤样液态CO_(2)压注过程有效导热系数随煤样表面温度变化规律测定试验,据此得出压注过程中钻孔内液态CO_(2)相变压力的理论预期值,最终给出液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)过程中钻孔压力脉动变化的数学表达。研究结果表明:试验过程中不同直径煤样压注孔承受的液态CO_(2)最大注入压力为2.0MPa;红外热成像与温度传感器测得的煤样表面温变规律趋势基本一致,而有效导热系数随煤样半径、煤样表面温度降低值随煤样半径均表现为开口向下的指数函数变化形式,由此得出有效导热系数与煤样表面温度降低值之间呈现单调递增的函数变化形式,最终结合液态CO_(2)相变压力与有效导热系数的量化表征关系得到钻孔内液态CO_(2)相变压力以及钻孔压力脉动变化实时值的数学表达式,揭示了液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)过程中钻孔压力脉动变化的形成机制。
关键词
液态CO_(2)
液气相变
驱替
煤层
ch
_(
4
)
钻孔压力
脉动机制
Keywords
liquid CO_(2)
liquid-gas phase transition
displacement
coal seam
ch
_(
4
)
borehole pressure
pulsatile me
ch
anism
分类号
TD713 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动促抽效能中试研究
2
作者
米万升
文虎
樊世星
刘名阳
程小蛟
王宁
王登科
李日军
柳博聪
金霏阳
机构
西安科技大学安全科学与工程学院
出处
《煤炭科学技术》
2025年第9期330-341,共12页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(52104221)
国家自然科学基金面上基金资助项目(52274227)
中国博士后科学基金第74批面上资助项目(2023MD744246)。
文摘
煤层CH_(4)对于制约煤矿安全生产、增加清洁能源补给和造成大气环境温室效应均具有重要影响,注液态CO_(2)除了减小煤层瓦斯压力、降低煤与瓦斯突出事故发生风险以及减少CH_(4)排放对大气环境影响的有力措施之外,同时也是实现煤层CH_(4)抽采提质增效的有效途径。为考察液态CO_(2)压注时,压注孔压力的脉动变化对煤层CH_(4)抽采的强化效果,将压注后煤层中CO_(2)有效影响半径和CH_(4)抽采浓度、钻孔抽采混量以及钻孔CH_(4)抽采纯量作为评价指标,以定量连续压注方式在陕西黄陵双龙煤矿开展了2.0、3.4、5.0 MPa不同压力工况下的顺层钻孔压注液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)原位对比试验。结果表明,压注压力随时间均表现出“几字”型变化趋势,注液压力为3.4 MPa时钻孔压力出现脉动变化,压力脉动振幅和周期分别为0.7 MPa和10.7 min,该工况压注后CO_(2)在煤层中有效影响半径达到25 m,与压注压力为5.0 MPa时的CO_(2)影响半径一致,且高于压注压力为2.0 MPa时的CO_(2)影响半径;此外,相较于压注压力2.0 MPa和5.0 MPa两工况,压注液态CO_(2)钻孔压力脉动变化时的CH_(4)抽采浓度、钻孔抽采混量和钻孔CH_(4)抽采纯量等指标的效能分别提高了29.9%和7.2%、43.6%和27.3%、84.0%和36.3%;压注液态CO_(2)相变脉动驱替煤层CH_(4)对于充分发挥井下有限量液态CO_(2)驱替促抽效能具有良好促进作用。
关键词
液态CO_(2)
相变
脉动驱替
煤层
ch
_(
4
)
促抽效能
中试试验
Keywords
liquid CO_(2)
phase
ch
ange
pulsating displacement
coal seam
ch
_(
4
)
pumping efficiency
pilot test
分类号
TD712 [矿业工程]
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液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动形成机制
米万升
文虎
樊世星
程小蛟
李日军
柳博聪
金霏阳
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
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液态CO_(2)相变驱替煤层CH_(4)钻孔压力脉动促抽效能中试研究
米万升
文虎
樊世星
刘名阳
程小蛟
王宁
王登科
李日军
柳博聪
金霏阳
《煤炭科学技术》
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