富油煤钻井式地下原位热解提取煤基油气资源的几个关键问题 被引量：18

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作者 付德亮 段中会 +4 位作者 杨甫 马丽 王振东 田涛 贺丹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1759-1772,共14页

富油煤是一种具有油气资源属性的特殊煤炭资源,开发富油煤所蕴含的煤基油气资源,实现煤炭这一高碳资源的低碳利用,对于保障国家能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。钻井式富油煤地下原位热解是在工程钻井的基础上,通过煤层人造裂... 富油煤是一种具有油气资源属性的特殊煤炭资源,开发富油煤所蕴含的煤基油气资源,实现煤炭这一高碳资源的低碳利用,对于保障国家能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。钻井式富油煤地下原位热解是在工程钻井的基础上,通过煤层人造裂缝,实现多口钻井的连通,然后利用电加热或气体热载体加热等技术加热煤层,使富油煤热解产生油气资源,并在抽采井完成油气采集。目前,煤层加热方式、煤层热解温度、储层改造技术、热解油气的高效抽采等问题亟待解决。(1)反应热加热、传导加热、辐射加热等在富油煤地下原位加热应用中均存在不同缺陷,以气体热载体加热为主的对流加热方式更加适用,但是针对不同的地质条件,优选经济安全的载热流体,营造高效的热解氛围尚需要开展针对性的研究工作。多种加热方式相互配合,有望成为富油煤地下原位加热方法的突破方向。(2)350~450℃是目前普遍较为认可的高效热解温度,但是不同煤质特征以及不同热解氛围,其相应的优势热解温度区间略有不同,富油煤热解的化学热力学和动力学研究是科学预测热解温度的有效手段。(3)在储层改造方面,水力压裂技术、超临界CO_(2)压裂技术和液氮致裂技术,在富油煤地下原位热解应用中均具有一定的适应性,但同时也不同程度的存在一些缺陷,对于不同的地质条件而言,需要做具体客观的评价方可确定相适应的技术手段。可控冲击波技术在岩层致裂方面具有高效可控的优势,未来有望在本领域得到广泛应用。(4)富油煤热解产生的可燃气体以CH_(4)、H_(2)、CO为主,同时伴随较高含量的CO_(2),易于直接抽采,而热解油为高密度、高黏度的煤焦油,其凝结温度高,180℃以下便会大量凝结,存在井筒堵塞的风险,针对性的制定抽采井温压保持方案,是提高热解产物抽采效率的关键所在。此外,未来研究工作中,有关富油煤地下原位热解地质工程一体化综合评价、原位热解反应进程监测、全过程数值模拟等系统性问题同样需要重点关注。 展开更多

关键词 富油煤 原位热解 油气资源 热解工艺 综合评价

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四川盆地二叠系大隆组页岩芳烃热演化规律及成熟度意义

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作者 张存杨 张小涛 +6 位作者 刘岩 杨佳佳 孙玮琳 沈斌 徐学敏 许智超 田涛 《石油实验地质》 北大核心 2025年第3期580-592,共13页

中国南方古生代海相页岩具有重要的油气勘探意义,然而,由于海相沉积中普遍缺乏高等植物来源的有机质(镜质体),导致其成熟度厘定存在明显的不确定性。对四川盆地广元地区二叠系大隆组页岩进行了生排烃热模拟实验,探索芳烃成熟度参数在高... 中国南方古生代海相页岩具有重要的油气勘探意义,然而,由于海相沉积中普遍缺乏高等植物来源的有机质(镜质体),导致其成熟度厘定存在明显的不确定性。对四川盆地广元地区二叠系大隆组页岩进行了生排烃热模拟实验,探索芳烃成熟度参数在高—过成熟阶段的适用性,通过气相色谱—质谱法(GC-MS)对热模拟后固体样品的芳烃萃取物进行分析。结果显示,四川广元上寺地区大隆组页岩热模拟残留油含有萘、菲、屈、苯并(a)蒽、硫芴、联苯、氧芴、芴、萤蒽、芘、蒽、三芳甾烷等丰富的芳烃化合物。大多数芳烃成熟度参数随模拟温度在升高过程中出现了拐点,且参数值在拐点前后显示不同的变化趋势,表明这些芳烃成熟度参数具有特定的适用范围。其中,芳烃成熟度参数(如MNR、DNR、MPI3、DPR、F1、F2、MDR、DBDBT2)可用于评价成熟—高成熟阶段(0.8%<Easy Ro<2.5%)页岩的成熟度,而PMNr则更加适用于评价高—过成熟阶段(2.5%<Easy Ro<4.5%)的页岩。研究发现,C-2 DBF-1/MDBF-1和C-2 DBF-2/MDBF-1这两个参数对评价成熟—过成熟阶段(0.8%<Easy Ro<4.5%)的页岩有很好的效果,尤其在高温演化阶段与温度的相关性更强,这表明它们在评价高—过成熟页岩方面具有潜力。 展开更多

关键词 页岩 生排烃热模拟实验 芳烃成熟度参数 拐点温度 二苯并呋喃 大隆组 四川盆地

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地埋管群冷热负荷对岩土体温度及热泵效率的影响

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作者 张育平 李百曦 +6 位作者 刘俊 刘博洋 汤伏蛟 杨潇 王大为 荆鹏 谭忆秋 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第6期686-694,共9页

地埋管群(borehole heat exchangers,BHEs)是浅层地热资源有效利用的最常见形式。冷热负荷差异导致的埋管群周围岩土体温度不平衡现象是造成地源热泵(ground source heat pump,GSHP)能效(coefficient of performance,COP)逐年降低的重... 地埋管群(borehole heat exchangers,BHEs)是浅层地热资源有效利用的最常见形式。冷热负荷差异导致的埋管群周围岩土体温度不平衡现象是造成地源热泵(ground source heat pump,GSHP)能效(coefficient of performance,COP)逐年降低的重要因素。该文以加热为主工况下地埋管群周围岩土体温度与热泵效率为研究指标,采用经现场热响应试验(thermal response test,TRT)验证的有限元方法(finite element method,FEM),建立等进口温度运行模式的三维有限元模型。研究结果表明埋管群中心岩土体温度在无制冷负荷下,初始温度由16.0℃降低至5年后的5.3℃,且冷热负荷比介于2/3~3/3时,有利于维持岩土体温度平衡。当负荷比由0提高到1时,热泵加热效率从3.8提升至4.5。相反,冷热负荷比的升高不利于制冷季节热泵效率的提升,当负荷比由0提高到1时,热泵制冷效率由7.2降至6.1。该文可为以加热为主工况的地埋管群冷热负荷合理制定与岩土体储能工程提供参考。 展开更多

关键词 地埋管群 浅层地热 冷热负荷 岩土体温度 热泵效率 有限元分析

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覆岩应力下富油煤原位热解行为模拟研究

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作者 师庆民 杨小龙 +5 位作者 王双明 寇丙洋 王生全 石亚亚 杨甫 李久庆 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3115-3127,共13页

富油煤原位热解油气转化为提高国内油气自主保障和推动煤炭绿色低碳产业提供了新思路,原位地层条件约束下富油煤热解行为与常规地面热解不同,造成油气产出规律差异显著,但相关研究甚少。通过模拟不同覆岩应力下富油煤原位热解过程,利用... 富油煤原位热解油气转化为提高国内油气自主保障和推动煤炭绿色低碳产业提供了新思路,原位地层条件约束下富油煤热解行为与常规地面热解不同,造成油气产出规律差异显著,但相关研究甚少。通过模拟不同覆岩应力下富油煤原位热解过程,利用低温氮气吸附实验、X-射线衍射和高分辨率透射电子显微镜等手段研究地层应力对煤体热解宏观膨胀变形、微观孔隙结构演化和半焦分子结构的影响,探讨不同应力荷载对富油煤热解的作用机制。结果表明:随着应力荷载的增强,富油煤原位热解特性呈现出2个明显的阶段性特征。低应力荷载阶段(0~10MPa),由于煤样缺乏有效的径向围限压力,导致轴向应力的增强不断压裂煤体,从而增强了孔隙连通性和热解流体释放能力,一方面有利于在对流过程中形成大孔,即>50μm热解大孔数量显著增多;另一方面降低了热解流体二次反应几率,进而提高焦油产率、促进煤分子结构有序化生长,表现为面网间距逐渐减小、堆砌度和延展度逐渐增大,镜质组随机反射率不断提高。然而,在高应力荷载阶段(>10MPa),煤体被不断压实、裂隙闭合,内部热解流体运移受到显著抑制,一方面在较弱对流下更易形成2~25μm相对较小孔隙;另一方面强化了热解流体的二次反应程度,从而使焦油产率降低、产气量和半焦产率提高,X-射线衍射和高分辨率透射电镜数据显示持续高压滞流造成煤基质膨胀变形不利于热解半焦芳香结构秩理化生长。 展开更多

关键词 富油煤 原位热解 应力荷载 产物分布 油气转化

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力-热耦合作用下神府富油煤原位热解提油产物分布特性

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作者 郭伟 俞尊义 +8 位作者 杨盼曦 王晶 杨甫 李红强 高琨 马丽 敬庆文 杨伯伦 吴志强 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期143-151,共9页

针对富油煤地下原位热解提油面临高地应力、地质情况复杂以及热解产物分析困难等挑战,设计搭建高温三轴试验装置模拟富油煤地下原位热解工况。试验装置包括高温高压供气模块、原位热解模块、伺服控制模块以及产物分离冷却模块。以陕北... 针对富油煤地下原位热解提油面临高地应力、地质情况复杂以及热解产物分析困难等挑战,设计搭建高温三轴试验装置模拟富油煤地下原位热解工况。试验装置包括高温高压供气模块、原位热解模块、伺服控制模块以及产物分离冷却模块。以陕北神府富油煤为研究对象,基于高温三轴试验装置模拟了不同埋深深度下的高温高压热解试验。高温三轴仪能够提供0~15MPa的轴压(埋深深度0~600m),应力加载响应迅速并且在热解过程中能够保持稳定。试验时高温三轴仪可以加热煤样中心温度至600℃左右,能够实现富油煤在设定的温度下进行热解试验。模拟埋深深度从100m增加到300m,轴压从2.45MPa增加到7.35MPa,热解半焦产率从67.70%升至68.04%,焦油产率呈现先升高后下降趋势,最高为6.50%。埋深增加时焦油中轻油、酚油含量逐渐增加,分别从19%和9.5%增加至25%和12%;沥青在焦油中的比例从25%降低到20%;芳香烃含量从32%升高至38%,脂肪烃含量从28.5%降低到19.3%。煤层渗透率随地应力增加而降低,阻碍热解过程中的传热和传质,导致富油煤热解产物停留时间增加,焦油二次反应,长链脂肪烃化合物发生断裂转化为小分子化合物,甲基、亚甲基同样不断脱出;另一方面应力促进了焦油分子缩合反应的发生,多环芳烃的含量迅速提高。地应力增加提高了轻质芳烃及焦炭的产率,焦油品质向轻质化提升。 展开更多

关键词 富油煤 地下原位热解 高温三轴仪 焦油轻质化

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邵寨矿区解磷细菌的分离及其对煤矸石中有效磷和有效硅的增溶

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作者 刘丹 申文盛 +4 位作者 付德亮 郑罡 DAMIR Nussipov KUANYSH Tastambek 刘向荣 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3183-3194,共12页

针对煤炭开采洗选过程中产生的固体废弃物煤矸石,提出了一种基于微生物技术的资源化利用新途径。选取甘肃邵寨矿区煤矸石作为研究对象,首先从煤矸石中筛选出一株具有高效解磷能力的细菌,经鉴定为贝莱斯孢杆菌(简称为XK2细菌),再利用XK2... 针对煤炭开采洗选过程中产生的固体废弃物煤矸石,提出了一种基于微生物技术的资源化利用新途径。选取甘肃邵寨矿区煤矸石作为研究对象,首先从煤矸石中筛选出一株具有高效解磷能力的细菌,经鉴定为贝莱斯孢杆菌(简称为XK2细菌),再利用XK2细菌处理煤矸石,探讨了煤矸石中有效磷和有效硅的增溶效果。通过单因素实验和正交实验探究了培养基pH、菌液接种量、煤矸石粒径、XK2细菌对煤矸石处理时间等因素对XK2细菌增溶煤矸石中有效磷和有效硅的影响,确定了XK2细菌增溶煤矸石中有效磷的最佳条件:pH为8,菌液接种量为10.0mL/50mL培养基,煤矸石粒径0.25~0.50mm,处理时间4d。在此条件下,煤矸石中有效磷质量分数达到343.56mg/kg,是原煤矸石的41.49倍。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高效液相色谱(HPLC)对XK2细菌处理后的固液相产物进行分析,FTIR分析显示经XK2细菌处理后的煤矸石中Si—O—Si(473 cm^(-1))、Si—O—Al(537 cm^(-1))、Al—OH(908 cm^(-1))和Si—O(1030cm^(-1))吸收峰减弱,表明难溶性硅铝酸盐被分解;XRD分析显示经XK2细菌处理后煤矸石中含磷矿物三斜磷钙石(CaHPO_(4))及含硅矿物白云母(KAl_(2)(AlSi_(3)O_(10))(OH)_(2))的衍射峰减弱,表明XK2细菌通过溶解上述矿物以促进煤矸石中有效磷、硅元素增溶;此外,HPLC分析显示XK2菌株通过分泌丙酸、琥珀酸等有机酸破坏煤矸石中的硅铝酸盐结构,促进磷元素和硅元素的增溶。 展开更多

关键词 煤矸石 有效磷 有效硅 贝莱斯芽孢杆菌 增溶机理

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富油煤热解重质焦油基泡沫炭性能研究 被引量：1

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作者 张蕾 刘春江 +3 位作者 宋瑞康 王琪 陈雅 黄鹏程 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期166-175,共10页

【目的】富油煤热解重质焦油制备石墨化泡沫材料是富油煤资源高值化利用的方式之一。【方法】为探究不同反应条件与泡沫炭性能的联系从而制备高性能泡沫炭材料,以重质焦油制备中间相沥青为前驱体,采用高温自发泡法制备泡沫炭。考察不同... 【目的】富油煤热解重质焦油制备石墨化泡沫材料是富油煤资源高值化利用的方式之一。【方法】为探究不同反应条件与泡沫炭性能的联系从而制备高性能泡沫炭材料,以重质焦油制备中间相沥青为前驱体,采用高温自发泡法制备泡沫炭。考察不同反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能的影响,最后进行Box-Behnken响应面设计实验建立二次多项回归方程,揭示泡沫炭孔隙率、导热系数与反应条件的关系。【结果和结论】结果表明:反应温度、升温速率和反应压力对煤焦油基泡沫炭性能有显著影响。泡沫炭孔隙率的最优值为72.8%,对应的条件为温度559℃、压力0.48 MPa、升温速率9℃/min,影响因素温度>压力>升温速率;泡沫炭导热系数最优值为0.219 W/(m·K),对应的条件为温度549℃、压力2 MPa、升温速率3.9℃/min,影响因素升温速率>压力>温度。经过响应面模型优化后的工艺参数可制备具有良好孔隙率及导热性的泡沫炭材料,为提升富油煤热解效率提供新方案。 展开更多

关键词 富油煤 重质焦油 中间相沥青 泡沫炭 响应面实验

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鄂尔多斯盆地西南缘延长组断缝体特征及对油藏的调控作用 被引量：13

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作者 尹帅 田涛 +6 位作者 李俊鹿 王瑞飞 周雪 李玉蓉 柳伟明 李香雪 张磊 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页

鄂尔多斯盆地西南缘断缝体发育,针对断缝体对延长组油藏甜点分布控制作用的研究有待深化。利用大量的地震及测井解释结果,从断缝体演化机制角度对断缝体特征进行精细描述,进而系统探讨断缝体对油气的调控作用。研究结果表明,鄂尔多斯盆... 鄂尔多斯盆地西南缘断缝体发育,针对断缝体对延长组油藏甜点分布控制作用的研究有待深化。利用大量的地震及测井解释结果,从断缝体演化机制角度对断缝体特征进行精细描述,进而系统探讨断缝体对油气的调控作用。研究结果表明,鄂尔多斯盆地西南缘发育直立走滑断裂,多具有“Y”字型、花状及负花状结构,且断裂常穿过白垩系底、延安组底、长7油层组底等界面,向下则插入基底。部分断裂仍具有早期逆断性质,表明断裂在后期反转程度不彻底。主断裂在不同部位具有不同的形态及偏移量,剖面上表现为张扭及压扭性质的循环转变,平面上则表现为不同类型断裂组合形式的交替出现。构建了断缝体中走滑断裂的发育模式,走滑断裂具有典型的多期活动、继承发育的特征。长8油层组主要发育垂直缝及水平层理缝,水平层理缝的发育频率为62.5%,垂直缝的发育频率为37.5%,且垂直缝含油级别相对较高。裂缝主要发育于分流河道细砂岩。当距主断裂距离大于1.25~1.5 km时,裂缝发育程度急剧降低,存在断缝体边界;在该边界范围内,厚度小于6 m的单砂体裂缝较为发育,当单砂体厚度超过6m,裂缝发育程度急剧降低。所构建的基于沉积(基础)、构造(主导)及裂缝(见效)的指标体系可以有效预测研究区长8油层组断缝体油藏有利区。 展开更多

关键词 断缝体 有利区预测 走滑断裂 延长组 指标体系

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中深层地热井地温影响规律及预测方法 被引量：2

9

作者 张育平 张斯佳 +3 位作者 马真迪 刘俊 贾国圣 金立文 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期114-122,共9页

中深层地热井初始地层温度、原始地温梯度是影响中深层地热井换热量计算的重要参数,在完井后短时间内所测得的井温并不能真实反映初始地层温度,也不能反映原始地温梯度。为准确地获取初始地层温度、原始地温梯度,通过分析测井数据发现... 中深层地热井初始地层温度、原始地温梯度是影响中深层地热井换热量计算的重要参数,在完井后短时间内所测得的井温并不能真实反映初始地层温度,也不能反映原始地温梯度。为准确地获取初始地层温度、原始地温梯度,通过分析测井数据发现由于钻探过程中钻井液循环致使井筒内部上下温差变小,导致未静井时获取的地温梯度偏低,需要增加静置时间才能保证所测初始地温的准确性和可靠性,但在实际工程中长时间增加钻孔静置时间是难以实现的。结果表明:通过对钻井液循环过程中传热分析可以获得钻柱内钻井液温度与地温梯度的关系式;在建立钻井液与地层瞬态传热解析解模型的基础上,计算出静置较短时间后井内钻井液温度,获得其与完井后所测试的井内钻井液温度的相关系数,可以快速地计算出原始地温梯度、初始地层温度。通过与文献中数据以及测井结果对比,验证了所提出方法的准确性,可为中深层地热井与岩层换热的分析提供准确数据,对中深层地热井换热性能研究具有实际意义。 展开更多

关键词 中深层 钻探 初始地温 原始地温梯度 换热 解析解

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基于AHP熵权TOPSIS模型的矸石充填方案评价和优选研究 被引量：2

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作者 张丽维 侯恩科 +2 位作者 段中会 付德亮 贺丹 《中国煤炭》 北大核心 2024年第5期120-126,共7页

煤矸石井下充填是近年来发展起来的矸石绿色处置方法,但不同的充填开采工艺并没有相关的标准、规范,尚未建立完善的评价体系。依据《煤矿充填开采工作指导意见》,针对陕北生态脆弱区本地特点,根据陕西小保当矿业有限公司矸石充填施工方... 煤矸石井下充填是近年来发展起来的矸石绿色处置方法,但不同的充填开采工艺并没有相关的标准、规范,尚未建立完善的评价体系。依据《煤矿充填开采工作指导意见》,针对陕北生态脆弱区本地特点,根据陕西小保当矿业有限公司矸石充填施工方案,提出了基于多因素指标构建的煤矸石充填评价体系。为了使评价指标权重分配合理,采用层次分析法和熵权法相结合的主客观综合赋权法,在兼顾到陕北地区生态环境突出问题的同时减少主观性,使赋权结果科学、合理。最后,将组合赋权结果运用到TOPSIS模型进行决策分析,科学评判出最优施工方案,最终认为地面钻孔充填为最优方案,并实施了200万t/a的煤矸石充填实例进行验证,得出了煤矸石充填的综合成本值。 展开更多

关键词 矸石充填 绿色施工 AHP 熵权法 TOPSIS模型

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青藏高原东南部楚雄盆地构造-热演化史及其与油气关系

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作者 杨鹏 任战利 +3 位作者 田涛 崔军平 刘池洋 吴汉宁 《地球物理学报》 SCIE EI CAS 北大核心 2023年第12期5057-5073,共17页

青藏高原东南部是构造最为活跃、变形最强烈的地区之一.楚雄盆地作为青藏高原东南部重要的中生代含油气叠合盆地,其演化历史复杂,后期改造强烈,热演化史研究薄弱.恢复楚雄盆地构造-热演化史对系统评价盆地油气资源和深入认识青藏高原东... 青藏高原东南部是构造最为活跃、变形最强烈的地区之一.楚雄盆地作为青藏高原东南部重要的中生代含油气叠合盆地,其演化历史复杂,后期改造强烈,热演化史研究薄弱.恢复楚雄盆地构造-热演化史对系统评价盆地油气资源和深入认识青藏高原东南部的构造变形过程有重要意义.本文研究在楚雄盆地全盆地系统采集了裂变径迹样品,分析确定了盆地的抬升过程,结合大量镜质体反射率(RO)、包裹体测温等古温标,系统恢复了楚雄盆地构造-热演化史.裂变径迹研究结果表明楚雄断裂以西靠近哀牢山—红河断裂带地区的冷却年龄在41.9~72.7 Ma之间,主要为始新世41.9~55.5 Ma;楚雄断裂以东冷却年龄在20.0~38.4 Ma之间,主要为渐新世-早中新世.楚雄盆地抬升过程总体具有西早东晚的特征,主体部位20~38.4 Ma以来有一次快速抬升冷却过程.楚雄盆地三叠系热演化程度高,RO异常高值与火成岩活动密切相关.热演化史研究表明三叠系最大古地温在上新世之前达到,最高古地温梯度可达30℃·km^(-1).三叠系烃源岩在侏罗纪开始生烃,白垩纪为主要生烃期,古新世-始新世主要为过成熟生干气阶段.渐新世以来盆地整体抬升,地层温度降低,生烃作用减弱.楚雄盆地构造-热演化史除了受火成岩影响外,还与印度和欧亚板块的碰撞及哀牢山—红河断裂带的活动密切相关. 展开更多

关键词 裂变径迹 镜质体反射率 古地温 地温梯度 热事件 构造-热演化 楚雄盆地 青藏高原东南部

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中深层U型对接井取热能力影响因素显著性分析 被引量：10

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作者 张育平 刘俊 +2 位作者 王沣浩 蔡皖龙 韩元红 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1473-1480,共8页

文章根据中深层U型对接井换热原理,建立了数值换热模型。基于正交分析方法,对U型对接井取热能力影响因素开展显著性分析。研究结果表明:在众多因素中,影响程度由大到小依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩土导热系数、水平长度、岩... 文章根据中深层U型对接井换热原理,建立了数值换热模型。基于正交分析方法,对U型对接井取热能力影响因素开展显著性分析。研究结果表明:在众多因素中,影响程度由大到小依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩土导热系数、水平长度、岩土密度、循环流量、岩土比热容,且地温梯度、埋管深度的影响程度远高于其他参数。前4个因素具有高度显著的影响,在U型对接井供暖项目中,对地热地质条件尤其是地温梯度和岩土导热系数进行准确地测定与计算是十分必要的。U型对接井换热长度一定的条件下,增加埋管深度更有利于热提取。在满足热泵机组的运行要求下,应尽可能降低U型对接井入口水温,从而提高其取热能力,循环流量调节可作为控制U型对接井出口水温的辅助方法。 展开更多

关键词 取热能力 显著性分析 中深层 U型对接井

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过渡金属改性HZSM-5催化转化煤油共炼重油制轻质芳烃的研究 被引量：2

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作者 姚昕壮 么秋香 +4 位作者 何磊 刘永琦 马丽 孙鸣 马晓迅 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期53-63,共11页

煤油共炼技术为煤炭和重质油清洁高效利用开辟了新途径,但其产品单一,附加值低。为实现煤油共炼液体产物的高值化利用,本研究以煤油共炼重油(H-CT)为原料,利用热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS),通过单、双金属改性的HZSM-5对H-CT催... 煤油共炼技术为煤炭和重质油清洁高效利用开辟了新途径,但其产品单一,附加值低。为实现煤油共炼液体产物的高值化利用,本研究以煤油共炼重油(H-CT)为原料,利用热裂解-气相色谱质谱联用仪(Py-GC/MS),通过单、双金属改性的HZSM-5对H-CT催化转化制苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘(BTEXN,B—苯,T—甲苯,E—乙苯,X—二甲苯,N—萘)的性能进行了考察,探究了裂解温度、升温速率和催化剂与原料的质量比对BTEXN峰面积和选择性的影响,利用红外快速加热炉对H-CT的Py-GC/MS结果进行了校正。结果表明:单、双金属负载使HZSM-5的强酸酸性减弱,中强酸酸性增强;Mo,Fe及双金属Mo-Fe的负载增大了HZSM-5介孔比表面积;H-CT裂解的最佳条件为温度700℃、升温速率5℃/ms,催化剂与原料的质量比8∶1,在此最优条件下,催化剂按转化效果由大到小依次为Mo-Fe,Mo-Ni,Mo,Ni,Fe,HZSM-5;HZSM-5和Mo-Fe/HZSM-5催化转化制备BTEXN的总选择性分别为39.78%和60.30%,修正后的BTEXN产率分别为197.3 mg/g与339.0 mg/g。过渡金属改性HZSM-5促进了BTEXN的生成,金属与HZSM-5的结合加速了催化转化过程中氢转移、脱羟基、开环、脱烷基和其他反应。 展开更多

关键词 煤油共炼 Py-GC/MS 过渡金属 HZSM-5 BTEXN

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中深层地热能套管井取热影响因素分析 被引量：9

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作者 张育平 刘俊 +4 位作者 王沣浩 周聪 韩元红 薛宇泽 刘博洋 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期918-925,共8页

为厘清运行参数、地质参数以及管井参数对中深层地热能套管井取热能力的影响程度,基于FLUENT模拟软件建立中深层地热能套管井数值换热模型,开展换热实验测试验证模型的准确性。结合正交试验方法分析取热影响因素的显著性。结果表明:根... 为厘清运行参数、地质参数以及管井参数对中深层地热能套管井取热能力的影响程度,基于FLUENT模拟软件建立中深层地热能套管井数值换热模型,开展换热实验测试验证模型的准确性。结合正交试验方法分析取热影响因素的显著性。结果表明:根据影响程度由大到小排序依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩层导热系数、循环流量、内管导热系数、岩层密度、岩层比热容、内管壁厚、内管外径、外管壁厚、外管外径,且地温梯度与埋管深度的影响程度明显高于其它因素。由F值检验得到地温梯度、埋管深度、入口温度、岩层导热系数的F值分别为60.92,57.91,18.03,8.96,具有高度显著的影响,其作为中深层地热能套管井取热能力设计评估中的主控因素。 展开更多

关键词 地热 套管井 影响因素 显著性 中深层

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地源热泵系统能效提升途径 被引量：5

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作者 张育平 杨潇 +3 位作者 刘俊 刘博洋 汤伏蛟 谭忆秋 《油气藏评价与开发》 CSCD 2023年第6期726-740,共15页

浅层地热可被用于路面融雪除冰,建筑供热、制冷等。闭环垂直地埋管是浅层地热资源利用最常见形式,其在终端负荷作用下与岩土体进行热量交换。单根地埋管获取地热资源能力有限,多根埋管组合形式(地埋管群)被广泛应用于地源热泵系统。然而... 浅层地热可被用于路面融雪除冰,建筑供热、制冷等。闭环垂直地埋管是浅层地热资源利用最常见形式,其在终端负荷作用下与岩土体进行热量交换。单根地埋管获取地热资源能力有限,多根埋管组合形式(地埋管群)被广泛应用于地源热泵系统。然而,地下温度场受管群与岩土换热性能影响,在设计、运行等不合理条件下可导致岩土体温度场不平衡,进而造成地源热泵系统能效降低,甚至失效。因此,管群设计、运行等方案优化是解决地温场不平衡问题的必要途径。基于国内外相关研究成果,梳理管群优化设计方法、储能和去能方法、辅助热源和冷源方法、运行控制策略。其中,管群优化设计方法主要聚焦管群间距设计、排布方式等;储能和去能方法主要介绍利用太阳能、工业废热等外部热源和冷源对地下岩土体进行加热和降温等的最新研究成果;辅助热源和冷源部分重点介绍太阳能、冷却塔等在地源热泵系统中的应用;运行控制策略主要分析地源热泵系统运行控制方案,包括峰点冷热负荷运行、间歇性运行、分区运行、系统控制策略等方案。总结了管群优化设计方法、运行控制策略等,剖析了各方案的优点与不足,可为管群岩土体温度场不平衡解决方案与地源热泵系统能效提升途径提供参考。 展开更多

关键词 地热能 地埋管群 地温场 储能 辅助热源和冷源 运行策略

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中深层套管式换热器可持续供热性能及优化设计研究 被引量：3

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作者 刘俊 张育平 +5 位作者 王沣浩 周聪 张代磊 刘博洋 薛宇泽 张英琛 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期230-238,共9页

中深层套管式换热器的热提取具有“取热不取水”的特点,是我国北方地区稳妥推进中深层地热能供暖的重要技术之一。针对当前中深层套管式换热器在长期热提取期间供热性能不明的问题,本文基于可持续供热的运行特点,建立数值换热模型分析... 中深层套管式换热器的热提取具有“取热不取水”的特点,是我国北方地区稳妥推进中深层地热能供暖的重要技术之一。针对当前中深层套管式换热器在长期热提取期间供热性能不明的问题,本文基于可持续供热的运行特点,建立数值换热模型分析换热器水温、性能系数随运行年份的变化规律,并针对性地开展设计优化研究。结果表明:在可持续供热过程中,换热器水温在前5年的下降程度较为明显,运行至20年以后,基本不发生变化。换热器季节性能系数的下降程度受岩土体导热系数的影响较大,在1.5 W/(m·K)条件下的SPF1、SPF2分别下降11.50%和10.56%,在3.0 W/(m·K)条件下的SPF1、SPF2则分别下降4.73%和4.23%。岩土体导热系数越小,换热器供热性能的下降程度越明显。基于可持续供热性能的变化规律,提出以“准稳态特征年”的供热性能为基准进行设计,并综合考虑运行要求与节能性要求优化换热器的运行条件,明确了在不同地热特征参数、埋管深度下的最优运行流速与最佳供热负荷的分布情况,对中深层套管式换热器的高效可持续供热设计具有实际指导意义。 展开更多

关键词 地热能 中深层 换热器 可持续 供热

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吸波剂协助低阶煤微波热解能量场分布数值模拟研究

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作者 关一宁 吴雷 +3 位作者 周军 刘田田 杨甫 蒋绪 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期13-24,共12页

吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤... 吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤微波热解反应的电磁-传热模型,考察了兰炭(BC)、Fe_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)/BC三种不同种类吸波剂协助煤微波热解的微波腔体电场和煤样温度场的分布特性和强度变化,并与煤微波热解实验进行了对比验证。结果表明:吸波剂种类对微波腔体的电场和煤样的温度场的分布位置和分布区域形状没有显著影响,而对两者的分布区域面积和强度存在较大影响。吸波剂按对电场的分布区域面积和强度的影响从大到小依次为Fe_(2)O_(3)/BC、兰炭和Fe_(2)O_(3),煤样的温度场呈现出右高左低的分布趋势,且高温区域形状呈羽状。三种吸波剂中,Fe_(2)O_(3)/BC吸波剂的电场强度最大,约为9.79×10^(4)V/m,其煤样的温度场分布区域面积和煤样最高温也均最大。三种吸波剂模拟升温特性与实际微波热解升温特性相似,但Fe_(2)O_(3)吸波剂条件下热解最高温和终温模拟结果与实验结果差异最小,而Fe_(2)O_(3)/BC吸波剂条件下的模拟升温曲线与实验结果最为相似。 展开更多

关键词 微波热解 吸波剂 能量场分布 数值模拟 低阶煤

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秦岭丹江上游流域水源涵养功能时空变化特征及其影响因素 被引量：3

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作者 杨晶羽 舒遵赟 +4 位作者 杨甫 付德亮 马丽 张丽维 薛宇泽 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期133-145,共13页

良好的水源涵养功能可以调节区域水文循环和保障区域生态安全,与人类生产生活密切相关,如何精准评估水源涵养功能已成为当下生态水文学的研究热点。基于分布式水文土壤植被模型(DHSVM)和水量平衡法,分析秦岭丹江上游流域2010—2020年水... 良好的水源涵养功能可以调节区域水文循环和保障区域生态安全,与人类生产生活密切相关,如何精准评估水源涵养功能已成为当下生态水文学的研究热点。基于分布式水文土壤植被模型(DHSVM)和水量平衡法,分析秦岭丹江上游流域2010—2020年水源涵养量的时空变化规律,并探明气候变化和土地利用变化对流域水源涵养功能的影响。结果表明:(1)丹江上游流域年水源涵养量平均值为61.60 mm,月水源涵养量平均值为4.3 mm,有年际和年内变化大的特征。(2)水文要素中,降水量、蒸散发量和径流量11年都呈增长趋势,水源涵养量为减少趋势。流域内水源涵养量的空间分布规律为由东南部向西北方向递减。(3)不同时间尺度下影响水源涵养量的主要气象因子不同。在年际尺度下,影响水源涵养量的主要气象驱动因子为降水,表现为促进作用;年内尺度下影响水源涵养量的主要气象因子为降水和气温,分别表现为促进作用和抑制作用。(4)丹江上游流域主要土地利用类型水源涵养量由高到低依次为:草地、林地、耕地。在土地利用类型变化后,草地面积增加,林地和耕地面积减少,流域水源涵养功能提高。本研究可为当地水资源管理和制定生态保护决策提供科学依据。 展开更多

关键词 水源涵养 DHSVM 水量平衡法 丹江流域 气象因子

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